¿Qué es un motor a reacción?
Un motor a reacción es una máquina que produce un empuje, realizando una serie de transformaciones termodinámicas
a un fluído (aire). Para comprender mejor esto, vamos a empezar
diciendo las leyes físicas que rigen el funcionamiento de un motor de
reacción. Éste se basa en la 2ª y 3ª ley de Newton.
- 2ª Ley: "El aumento en la cantidad de movimiento es igual al impulso de la fuerza aplicada".
- 3ª Ley: "A toda acción le corresponde una reacción igual y de sentido contrario"
¿Qué quiere decir todo esto?
La segunda ley lo que expresa, básicamente, es esto:
m·dV = F·dt
esto se puede reordenar así: m·dV/dt=F, que es la clásica
ecuación de m·a=F, es decir, la fuerza que le aplicas a un cuerpo es
igual a su masa por la aceleración que desarrolla al aplicarle dicha
fuerza.
La
tercera ley se refiere a que cuando tu aplicas una fuerza a algo, ese
algo te aplica a ti una fuerza igual y de sentido contrario. Un Ejemplo
tangible es el del globo inflado con aire, cuando soltamos el globo el
aire contenido busca salir del globo y al hacerlo lo hace con un sentido
e intensidad la cual entenderemos como la acción y como hablamos
anteriormente esta acción genera una reacción denomina impulso que no es
otra cosa que una fuerza en sentido contrario.
Apliquemos estas dos leyes a un motor de un avión y entenderás lo que quiero decir. El motor chupa una masa de aire y lo acelera.
Cuando el aire sale por detrás del motor, sale acelerado. Mira la
ecuación de arriba. Si a una masa de aire la hemos acelerado, esto
quiere decir que el motor está aplicando una fuerza al aire. ¿Y qué pasa según la tercera ley? Que el aire le aplica al motor una fuerza
igual y en sentido contrario. Es decir, el aire sale impulsado hacia
atrás y el motor hacia delante. Ahí tenemos el principio del
funcionamiento de un motor de reacción.
¿Cómo hacemos para que el motor acelere el aire de la forma descrita?
Al
aire hay que aplicarle una serie de transformaciones termodinámicas
para conseguir que salga acelerado. Con un simple ventilador no basta,
para desarrollar esa fuerza de la que hablamos, que a partir de ahora la
llamaré "empuje".
El motor a reacción le aplica al fluido las mismas transformaciones que se desarrollan en un motor de explosión (el de los coches, normal y corriente), esto es: compresión, explosión/expansión.
En el cilindro de un motor de explosión, en primer lugar entra la mezcla
aire combustible (en el motor de gasolina y con carburador, en el
diesel no pasa así, pero eso es otro tema). Una vez que la mezcla está
en el cilindro, el pistón sube comprimiéndola. Cuando el cilindro está
arriba, y la mezcla bien comprimida, se enciende la bujía, que hace que
la mezcla se queme. Ésta explota, y expande los gases, empujando
el pistón hacia abajo. Después el pistón sube, con la válvula de escape
abierta, sacando los gases. La explosión de la mezcla, al hacer bajar el
pistón, y este, es la que hace que se mueva el cigüeñal, y éste ultimo
hace que se muevan las ruedas (o hélice, en un avión). Si se representa
en un gráfico presión-volumen, las condiciones del fluído describen una
línea cerrada, y el área encerrada en la misma es el trabajo que hemos aportado al fluido.
En el reactor ocurre lo mismo: el aire entra por delante, se comprime en
el compresor, se quema en la cámara de combustión y se expulsa a través
de la tobera. La diferencia es que se expulsa muy rápido, y eso produce el empuje (3ª ley de Newton).
Un reactor clásico, del tipo "turboreactor", consta de las siguientes partes (a muy grandes rasgos):
- Compresor
- Cámara de combustión
- Turbina
- Tobera
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