Motores a reacción



Me gustan los aviones, eso ya algunos lectores lo saben, pero además me gusta la ingeniería y si hay algo interesante para mí son los motores a reacción, pulsorreactores, cohetes, ramjets, scramjets y toda la variedad de dispositivos para ir cada vez más lejos y más rápido.

La idea de utilizar un chorro de gas o aire para empujar una máquina es antiquísima, desde los primeros intentos griegos con el vapor, que ni comprendían, hasta los chinos desarrollando la pólvora en plena búsqueda de un elixir para la inmortalidad, al siglo XX donde todo explotó para mejor y se pasó de los motores a pistón a los reactores en tan sólo 35 años.

De ahí en más fue todo evolución, hoy por hoy la tecnología se divide en altísima eficiencia y altísima potencia, tratando de que congenien de la mejor manera en motores super potentes y eficientes para poder llegar más lejos.

Pero ¿cómo funcionan? ¿son todos iguales? me puse a leer un poco para explicarles y resumirles la historia de cada uno y los principios básicos de funcionamiento...



Turbojet



El más común de todos, el que conocemos pero la mayoría no sabe siquiera cómo funciona por más que se hayan subido a un avión alguna vez. Dos ingenieros a la vez llevaron la idea a algo práctico



Frank Whittle en Inglaterra y Hans von Ohain en Alemania, aunque por alguna razón siempre tiendo a creer que la versión inglesa sea siempre copia :D pero prejuicios aparte fueron los alemanes los que construyeron y pusieron un motor a reacción en un avión por primera vez en 1939 en un Heinkel He 178. No era preciamente eficiente en ese momento por lo que no lo tomaron muy en serio en ese año y el desarrollo fue derechito a los motores a pistón, poquísimo tiempo después el fabuloso Me 262 voló por primera vez, era 1942, tres años entre el rechazo y la aceptación total. La Segunda Guerra Mundial apremiaba, los tiempos cambiaron. En 1944 ya estaba peleando en la guerra éste y otros aviones a reacción pero llegaron demasiado tarde como para marcar la diferencia.

El motor funciona con un principio sencillo y genial, se toma aire por el frente del motor, un compresor comprime y acelera el aire que entra en una cámara de combustión, allí se lo mezcla con combustible y se lo enciende, la energía liberada acciona la turbina que está antes del escape, todo esto unido a un eje hace que la misma turbina accione el compresor.



Son ruidosos, algo ineficientes y a ciertas velocidades pierden total eficiencia o simplemente no lo soportarían. Pero se han usado mucho, hasta hace 30 años casi todos los aviones los utilizaban hasta la aparición del más eficiente Turbofan.

Más info: Turbojet

Turbofan



Ahora tomen un turbojet y pónganle un ventilador enorme en la punta, más o menos de eso se trata un turbofan, esto provoca que el aire que se empuja no sólo sea por la ruidosa turbina si no por el más silencioso ventilador (fan) delantero que, con un diseño especial en sus palas, es capaz de ahorrar mucho más combustible que el turbojet.



Los turbofan de los aviones comerciales utilizan en mayor parte el empuje del fan, esto se llama High Bypass, en cambio los aviones militares utilizan mayor cantidad de empuje del centro, más rápido, el low bypass.

Los turbofans utilizados en los aviones comerciales son más eficientes con respecto al combustible en las velocidades típicas de estos vuelos, todas subsónicas, inclusive a velocidades transónicas y hasta Mach 1.6 son más eficientes que los turbojets, con postquemador, usado en aviones militares o en el Concorde, se sostiene la eficiencia hasta Mach 3.



Más info: Turbofan

Pulsoreactor



En épocas en que el turbojet era una porquería de eficiencia y no duraba más de diez minutos en combate sin necesitar reemplazo (los materiales eran mucho más débiles que los actuales), se optó por una idea anterior, el pulsorreactor.



La idea era básica, una persiana dejaba entrar aire, se llenaba una cámara de combustión con un poco de combustible evaporizado, entraba en combustión, la persiana, por la presión de la explosión, se cerraba y sólo quedaba una salida, el tubo de escape.

Así a cada "pulso" se generaba una explosión y eso lograba un chorro de gas en forma de metralleta casi, esto llevó al desarrollo del Argus As, el motor de la bomba volante V1. Sencillo, suficiente, primitivo pero lograba su cometido, lograba una resonancia a 43 ciclos por segundo y se mantenía así emitiendo un impulso de 2200 N.



La V1 no alcanzó tampoco para la guerra pero los Alemanes siguieron con otros desarrollos más interesantes como la V2, con motor cohete que comentaré luego.

Más info: Pulsoreactor

Ramjet



A velocidades mayores a Mach 3 los turbojets ya no pueden operar, simplemente deberían girar a una velocidad imposible para lograr el efecto deseado, el material con el que debería estar construído ni existe, la eficiencia se pierde completamente, hay que reducir la velocidad de entrada del aire como en el afamado SR-71 con unos enormes conos que frenaban el aire antes de entrar.



El Ramjet tira toda la turbina y el compresor a la basura, es un tubo con una forma parecida pero nada más, a Mach 3 no hace falta comprimir el aire que entra, ya lo está haciendo a tres veces la velocidad del sonido, el cono de la entrada lo comprime ¿que más?

A diferencia del pulsoreactor aquí la combustión es permanente, la velocidad máxima que logran es Mach 6. Lo interesante del caso es que su idea y diseño es más vieja que los turbojets, alrededor de 1913 el francés René Lorin lo diseñó pero no existían los materiales para lograr construírlo, pero tal vez el avión más llamativo con este sistema propulsor fue el de otro genio francés, René Leduc (a puro René estamos) con una forma totalmente ridícula el Leduc 0.22 no lograba superar Mach 1 porque el fuselaje no cumplía la regla del área necesaria para lograrlo.



El que si lo logró fue el Nord 1500 Griffon pero era demasiado pronto, 1958, como para lograr el Mach 2 que logró y no empezar a tener problemas con el calor por el rozamiento.

Más info: Ramjet

Scramjet



Para las ocasiones en que el aire ya es completamente supersónico y queremos ir más rápido hay que optar por otro diseño. En el Ramjet el aire se frena por la nariz del motor y la combustión, al igual que en un turbojet, se realiza a velocidades subsónicas del aire, pero en un scramjet la cosa es distinta, se supone que ya vamos bastante más rápido que Mach 3 y necesitamos lograr mayor velocidad que el máximo Mach 6 del Ramjet.



El aire entra supersónico, sigue así y la combustión también es supersónica. Al no tener forma de comprimir el aire obviamente hay que llegar a estas velocidades por cualquiera de los métodos anteriores.

Al no tener piezas que choquen con el aire a velocidades hipersónicas se logra seguir acelerando a más de lo que soporta un Ramjet, pasand de Mach 5-7 hasta un límite teórico de 17, pero claro, esto no alcanza para llegar al espacio, la velocidad orbital es de Mach 25.

El Scramjet ya fue testeado con el X-43 logrando Mach 9.8, otro es el X-51



Más info: Scramjet

Cohetes



Los queridos y famosos cohetes son por lejos los más ineficientes de las propulsiones a chorro que existen, logran, eso sí, una potencia bestial en la acción, pero consumen que da calambre.



A diferencia de los anteriores la totalidad de la reacción es provocada por lo que contienen, combustible y oxidante todo en uno, por lo tanto se pueden usar en el espacio o en cualquier medio. El concepto básico de generar una reacción química, térmica o parecida que empuje el cohete para un lado y el resto para el otro, básico como un cohete.

Aquí tenemos de varios tipos, los que son completamente sólidos, los que combinan dos líquidos para lograr la combustión, los híbridos, combinando un líquido con un sólido y desintegrándolo en la reacción, los inertes que calientan algún contenido que no es combustible pero logran propulsarse (ej: piensen en un cohete a vapor) y un sinfín de variedades y subtipos.

Tienen sus problemitas, claro, operan a temperaturas superiores a los 3200°C y presiones de 200 bares, son de explotar cada tanto pero tienen menos fallas que los demás medios por una razón simple: son carísimos, por lo tanto mejor que no fallen, el problema es que cuando pasa es bien vistoso.

Para colmo son ruidosos, el transbordador espacial llegaba a generar 200 dB, una bestialidad, el Saturno V se sentía en los sismógrafos cercanos, el combustible suele ser corrosivo o altamente explosivo. Y la velocidad... no es precisamente un problema Guiño



Ahora bien ¿es moderno? para nada, es el más antiguo de todos estos motores, el primer intento es del 400 antes de cristo del griego Archytas, con un cohete a vapor que ni funcionaba pero al menos lo describió, fueron los chinos y el descubrimiento de la pólvora la que trajo los cohetes de combustible sólido en el siglo IX, Konstantin Tsiolkovsky fue el primero en proponer los de combustible líquido y Robert Goddard el primero en hacerlos funcionar. La segunda guerra mundial de la mano de Wernher von Braun trajo la V2 y fue el mismísimo von Braun trabajando para los EEUU el diseñador del Saturno V que llevó al hombre a la luna.

Más info: Cohetes



Hay más motores y muy variados algunos, pero para eso me lo reservo para otro post de motores experimentales y futuros Guiño

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Comentarios

  • Martín    

    Cohetes

    http://www.youtube.com/watch?v=aSVfYwdGSsQ

    http://www.youtube.com/watch?v=NDAFRCFu0Sk

    Mas grafico, imposible :D

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  • Dario    

    Fabio:

    Muy buen artículo. Una sola observación: el link a la entrada sobre Me-262 de la Wikipedia está mal (tiene una ´W´ de más al final...)

    Saludos.-

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  • leonardod    

    La verdad no me gustó el artículo. Estos motores tienen todo tipo de aspectos interesantes que podrías haber explotado (el problema de cómo comprimir de los principios , centrífugos como el del pulqui o lineales), el tema de cómo se mueve el compresor , movido por los gases calientes que tienen que no poder derretirlos y por supuesto te salteaste el termorreactor como el del Caproni Campini.
    También el artículo fluctúa entre el uso de la expresión inglesa "turbojet" , "turbofan" en vez de "turborreactor" , "turbosoplante" pero usás "pulsorreactor" y no "estatorreactor". En fin, hay mil cosas interesantes para decir de este tipo de motores: que no se paran fácil y son normalmente más seguros, que los pusorreactores son relativamente sencillos y se han hecho muchos caseros (el museo de moron tiene alguno) pero hacen muchísimo ruido y explotan, que andan con combustibles como el kerosene y el diseño puede ser adaptado a andar con cualquier cosa, que se usaron para autos pero que "por algún motivo" se desechó. Qué se yo, me quedé con ganas de mucho más-

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  • Fabio    

    leonardod dijo:

    La verdad no me gustó el artículo. Estos motores tienen todo tipo de aspectos interesantes que podrías haber explotado (el problema de cómo comprimir de los principios , centrífugos como el del pulqui o lineales), el tema de cómo se mueve el compresor , movido por los gases calientes que tienen que no poder derretirlos y por supuesto te salteaste el termorreactor como el del Caproni Campini.
    También el artículo fluctúa entre el uso de la expresión inglesa "turbojet" , "turbofan" en vez de "turborreactor" , "turbosoplante" pero usás "pulsorreactor" y no "estatorreactor". En fin, hay mil cosas interesantes para decir de este tipo de motores: que no se paran fácil y son normalmente más seguros, que los pusorreactores son relativamente sencillos y se han hecho muchos caseros (el museo de moron tiene alguno) pero hacen muchísimo ruido y explotan, que andan con combustibles como el kerosene y el diseño puede ser adaptado a andar con cualquier cosa, que se usaron para autos pero que "por algún motivo" se desechó. Qué se yo, me quedé con ganas de mucho más-


    escribilo vos :P para eso pongo enlaces a cada uno de los artículos que hay en Wikipedia de cada uno de los motores, si tengo que ponerme a escribir, por ejemplo, de todos los ciclos que hay disponibles para motores cohete de combustible líquido que hay y las combinaciones posibles el artículo sería de tantas palabras que nadie lo leería, para eso tendría que hacer un artículo enorme por cada tipo de motor.

    hasta me aburriría escribiéndolo, posta, si te falta más info entrá a los enlaces de cada uno de los tipos de motores, te vas a entretener y saciar la necesidad de más Guiño

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  • wijiji    

    Interesantísimo! Yo tambien como que me quede con ganas de un poco mas pero como dijiste, con los enlaces alcanza.
    Muy bueno, saludos!

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  • eduqlm    

    "el problema es que cuando pasa es bien vistoso"

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  • Fabricio    

    Hola Fabio!, yo soy técnico mecánico aeronáutico y programador, nada que ver uno con lo otro jajja, pero no importa, lo que voy a comentar es para aquellos que se quejan de que faltan motores, que por cierto, pusiste lo mas normales/comunes y no esta nada mal, para los que no son muy conocedores del tema esta perfecto. si quisieran interiorizar mas en el tema...

    http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_reacci%C3%B3n#Tipos

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  • pasion    

    buen articulo

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  • Siempre quise hacer uno de esos pulsoreactores con latas viejas, picos de bronce, algún que otro tanque fumigador de esos que se inflaban con una bomba manual y kerosén rojo, pero siempre terminaba en un principio de incendio y mi vieja corriéndome a baldazos por todo el patio.

    Hubo uno que había empezado a andar con un aerosol de Raid soplando dentro de una primitiva cámara de lata que pegó un silbido infernal hasta que se desfondó y volaron algunas chapas, obviamente yo me escudaba con una máscara de soldadura y guantes de cuero de albañilería... era un auténtico tarado.

    Más tarde abandoné esas niñerías y más allá de inyectar aire comprimido (mini compresor inflaruedas de 12v.) directamente en el carburador de una Garelli 50cc. hasta que la bielita no aguantó las 8000 r.p.m. no he vuelto a experimentar con motores.

    Ahora tengo más de 30 y no sé si lo velvería a hacer.

    El post está buenísimo y espero le despierte la inquietud a más de uno, se recomienda ambiente seguro, de taller, con protección y matafuegos, nada de andar probando en la cocina :D

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  • Te olvidaste del la turbina centrífuga de Labala... un verdadero genio argentino incomprendido...

    http://gustavolabala.com.ar/

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  • Nicasius    

    Muy bueno el articulo, creo que explicas muy bien el funcionamiento de los motores pero no soy yo el quien puede decirte ya que de eso se poco y nada.
    ¿Se esta desarrollando algo asi como aviones o naves nucleares? digo, creo que es el siguiente paso no? Si pudieras contar algo algun dia sobre submarinos nucleares seria genial.

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  • Galmor    

    Muy buen resumen ! propulsión for dummies (me incluyo ahí, obvio) TXS

    Martín dijo:

    Cohetes
    http://www.youtube.com/watch?v=aSVfYwdGSsQ
    http://www.youtube.com/watch?v=NDAFRCFu0Sk
    Mas grafico, imposible :D

    GUUUOOOUUU !!! El primer video me dejó con la boca abierta entre sorpresa y alegría... increíble.

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  • leonardod    

    Fabio dijo:

    escribilo vos :P para eso pongo enlaces a cada uno de los artículos que hay en Wikipedia de cada uno de los motores, si tengo que ponerme a escribir, por ejemplo, de todos los ciclos que hay disponibles para motores cohete de combustible líquido que hay y las combinaciones posibles el artículo sería de tantas palabras que nadie lo leería, para eso tendría que hacer un artículo enorme por cada tipo de motor.

    hasta me aburriría escribiéndolo, posta, si te falta más info entrá a los enlaces de cada uno de los tipos de motores, te vas a entretener y saciar la necesidad de más Guiño


    No me falta más info y no estoy diciéndote que que el artículo debería ser más completo. Te estoy diciendo que era posible hacerlo más interesante porque (estoy seguro de que lo sabés) desde el desarrollo en los 30 hasta los experimentos caseros de hoy, este tema tiene una bocha de aristas interesantes.
    Incluso lo primero que pensé cuando lo leí es que en algún punto se te hizo largo y te aburrías al escribirlo.
    A mí también me pasa encontrarme explicándole a amigos estos motores y que al explicar cómo funcionan para que más o menos se den una idea te quedan afuera todas las razones por la que son tan copados.
    Qué se yo, es una crítica, ... que te parió.
    Igual, en señal de paz, te dejo un video de un rolls royce viper que se quiere escapar
    http://www.youtube.com/watch?v=D9J91Iq52Bk&feature=related

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  • Fabio    

    leonardod dijo:

    Fabio dijo:
    escribilo vos :P para eso pongo enlaces a cada uno de los artículos que hay en Wikipedia de cada uno de los motores, si tengo que ponerme a escribir, por ejemplo, de todos los ciclos que hay disponibles para motores cohete de combustible líquido que hay y las combinaciones posibles el artículo sería de tantas palabras que nadie lo leería, para eso tendría que hacer un artículo enorme por cada tipo de motor.

    hasta me aburriría escribiéndolo, posta, si te falta más info entrá a los enlaces de cada uno de los tipos de motores, te vas a entretener y saciar la necesidad de más Guiño


    No me falta más info y no estoy diciéndote que que el artículo debería ser más completo. Te estoy diciendo que era posible hacerlo más interesante porque (estoy seguro de que lo sabés) desde el desarrollo en los 30 hasta los experimentos caseros de hoy, este tema tiene una bocha de aristas interesantes.
    Incluso lo primero que pensé cuando lo leí es que en algún punto se te hizo largo y te aburrías al escribirlo.
    A mí también me pasa encontrarme explicándole a amigos estos motores y que al explicar cómo funcionan para que más o menos se den una idea te quedan afuera todas las razones por la que son tan copados.
    Qué se yo, es una crítica, ... que te parió.
    Igual, en señal de paz, te dejo un video de un rolls royce viper que se quiere escapar
    http://www.youtube.com/watch?v=D9J91Iq52Bk&feature=related


    ja, pero dale contexto, lo escribí entre armado de valija y terminando de organizar mis vacaciones, lo preparé en automático para que se postee mientras no estoy por allá, así que hasta que no vuelva no haré posts con taaanto desarrollo Guiño

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  • leonardod    

    ah, te agarré, mírenlo a baccaglioni sacrificando calidad posteril en pos de sus necesidades burguesas .
    Diez años leyéndote para ésto. ME voy a ver si aún tengo mi cuenta en el foro de Seprin

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  • F. castro    

    hola,
    soy aficionado a la ingeniería aeronáutica y a los principios físicos que permiten la propulsión en el aire. entiendo el ram y scramjet pero no entiendo un vídeo (adjunto) que muestra un presunto ramjet funcionando a velocidad cero. De hecho solo tienen posibilidad de arrancar a mach 6. por favor podrías aclararme lo que se ve en este vídeo. Gracias
    http://www.facebook.com/l.php?u=http%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3DbjUgLJTovmo%26feature%3Dshare%2527%252C%2529&h=dAQHBDnf-AQECQs00it4SlKmGCVM23dX6X6qQGYCKx_C0rA&enc=AZMOSywhUHTqRbjuWI-GNcNnFae662D_y465YpX66C-87tU4Q7Hpr-fB281Xi_eWfiB0zDgr_JefmHDT5LE7htpp

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  • F. castro    

    perdona, me equivoque con el link.
    http://www.youtube.com/watch?v=bjUgLJTovmo

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