¿Cómo funciona un motor a reacción?

Recuerdo que mucha gente, sobre todo en los cursos de ULM (Ultraligeros) a veces me preguntaban como funcionan los motores a reacción.. Si, lo sé, que tiene que ver un aspirante a ULM con conocimientos de motores a reacción. La verdad, curiosidad.. Creo que muchos de nosotros hemos / tenemos curiosidad de saber, por lo menos superficialmente, como funciona uno de esos motores.

He pensando escribir este post de una forma, muy informal para que se pueda entender muy a rasgos generales, como funciona uno de esos motores.

Como curiosidad, os puedo comentar, que por regla general las aerolíneas cuando "adquieren" un avión, lo adquieren en leasing, pocas compañías compran un avión a día de hoy, separado de los motores. Si, así es, los motores se solicitan por separado a otros fabricantes, como por ejemplo, Pratt & Witney, CFM, Rolls Royce, BMW, y así un largo etc...

El tipo de motor a elegir, va en función de las lbs (libras / pounds) de empuje que ha de ofrecer. Cuanto mayor es el avión más grandes y en mayor número configuraremos los motores.

¿Cómo funciona un motor a reacción?

Un motor a reacción trabaja básicamente recolectando aire del exterior (como una aspiradora gigante) comprimiendo ese aire, calentándolo progresivamente y, en su etapa final, ese aire comprimido es expulsado al exterior creando una reacción o empuje.

PASO A PASO

Una forma fácil de entender el funcionamiento de un motor a reacción, sería comparándolo con un globo de goma. Una vez hemos hinchado ese globo, llenamos un volumen de aire que ha de "salir" por una salida muy estrecha. Aquí se aplicaría el efecto Venturi: El aire al pasar por un estrechamiento aumenta su velocidad y disminuye su presión.

Una vez tenemos la idea clara, de como funciona un globo de goma (no es difícil) podemos dar un paso más en la comprensión de los motores a reacción.

Un motor a reacción se divide en "etapas" cada grupo de etapas tiene una función específica. Cada "etapa" la podríamos explicar como un grupo de lo que se llama "rotor-stator" que no es nada más, que un segmento de un "fan" (como un ventilador) que rota sobre un eje, llamado "ROTOR" y otro "fan" parado o estático, al que llamaremos "STATOR" 

El eje sobre el que se asientan las diferentes "etapas" del motor, se llama "SHAFT" vendría a ser el equivalente de la distribución en un coche.

Muy bien, pero... seguimos sin captar el concepto, no pasa nada... nos queda el paso más importante para comprender el funcionamiento del motor.

El "fan" delantero, es el más grande de todos, el motivo es simple, es el que ha de recolectar el mayor volumen de aire para introducirlo en las diferentes etapas y en ellas comprimirlo y recomprimirlo.

Resumiendo, tenemos un "fan" delantero que recoge aire y el resto de etapas va comprimiendo ese aire hasta llegar a una cámara de combustión (concepto nuevo)....

Como podemos saber, el aire, a medida que se comprime se va calentando, lo que produce que su volumen se expanda. Imaginaos un globo aerostático. Calentamos el aire que hay dentro haciendo que pese menos, pero que su volumen se amplíe. Por ese motivo un globo aerostático es relativamente "grande" para una cesta de unas 4 personas.

Pues, nuestro motor comprime y re-comprime ese aire en las etapas, sólo que NO permite que expanda su volumen sino todo lo contrario. Porqué? sencillo por que queremos crear una reacción de fuerza (recordamos el globo de goma) Cuanta más compresión creamos, más empuje obtendremos.

En la etapa de combustión, hay unos anillos que "fumigan" de combustible ese aire que ya ha sido re comprimido. Su función es recalentar, lo ya calentado... si curioso. Lo que se pretende es crear más calor para que ese aire sirva para ejercer mucha más fuerza en la etapa de escape.

Esquema motor reacción

Ahora si, ya tenemos un poco más claro como funciona un motor a reacción. Captamos mucho aire del exterior y lo comprimimos, una vez comprimido le inyectamos combustible que nos ayuda a calentar más ese aire ya caliente. Por último tenemos una etapa de escape que nos permite obtener la fuerza suficiente para mover TODO UN AVIÓN!

CURIOSIDADES

El "fan" delantero, es el que consigue el volumen de aire necesario para obtener casi el 90% del empuje

Las temperaturas de escape oscilan entre los 3.500 grados, caliente verdad?

Los "alabes" del fan delantero tiene una forma muy peculiar, como torcida, si no podéis fijaros cuando voléis o en alguna foto. Los motivos de ellos, son sencillos, aunque muy complejos para explicarlos detenidamente.

El primero es para que el aire que se recoge desde el eje del motor (aire que se acelera hasta llegar a la punta del alabe) no llegue a la velocidad del sonido 333m/seg, ya que si llegara a esa velocidad, rompería la pala o alabe.

Cada alabe, tiene unos conductos hechos para que el mismo aire, refrigere la pala y que, dentro del calor soportado, el mismo calor (valga la redundancia / incoherencia) refresque un poco la pala.

Un grupo español diseñó un software llamado "real flow" para estudiar el comportamiento del aire dentro de las etapas del motor. Ese mismo software es el que actualmente se usa para diseñar partes de películas de animación como por ejemplo, el agua de buscando a Nemo, anuncios donde salen líquidos / fluidos, etc...

Un motor a reacción puede consumir en un aeropuerto medio, unos 250kg de combustible desde el encendido, hasta llegar a la cabecera de pista.

Espero que os haya gustado y que haya quedado un "poquito" más claro como funciona un motor a reacción. Pensad que son conceptos muy, muy, muy básicos.

Un saludo