viernes, 27 de enero de 2017

DCLXVII - Razonamiento entre Leonardo da Vinci y los Turbo-Fan

-He visitado la Exposición de Leonardo da Vinci, con unas 40 maquetas reales de madera de sus máquinas, en el "Museu de la Ciència i de la Tècnica de Catalunya", en Terrassa. Se podían manipular y comprender mejor su funcionamiento.

"Una autofoto (Selfie) del Autor con los espejos de Leonardo"
-Ir a un Museo de éste tipo te "abre" la mente. Y empiezan las similitudes. En la sección de Física tenemos la famosa fórmula E = M x C2 de Einstein. Es cierto que no tuve que utilizar nunca ésta fórmula pero sí que tenía presente E = M x (V2-V1), que es la de "Empuje es igual a la Masa de aire por la diferencia de Velocidades", entre la salida y la entrada del motor. Claro que a groso modo y de manera simple. Pero siempre me ha sido útil para clasificar motores de turbina.

"Turboreactor Westinghouse con P/C"

                                              Empuje  =  Masa   x    (V2 -V1)

-Los turboreactores "puros" tomaban una pequeña Masa de aire y la lanzaban a la máxima Velocidad, para que el empuje pudiera ser útil -de hecho lo fué en su tiempo- pero el consumo de combustible y el ruido eran brutales. Son los turboreactores de 1ª generación. Y si llevaban post-combustión, todo lo dicho se excedía.


                                                       Empuje = Masa x (V2 -V1)

-Las siguientes generaciones movían una mayor Masa de aire a menos velocidad. Eran los "by-pass", los de alto coeficiente de dilución, etc.  Esto se conseguía quemando menos combustible y por tanto también menos ruido y residuos.



-Otro tema es el de los Turbo-Fan, que sí mueven más masa de aire pero no para lanzarla a mayor velocidad.  Un generador de gas en el interior tiene su principal misión en mover unas turbinas múltiples que aprovechan el máximo la energía de los gases para mover una gran hélice de multi-palas entubada, carenada. Mucho menos consumo, ruido y residuos.

"Semi-sección de un turbo-fan de dos ejes"
-Y es la hélice ó Fan (Abanico o Ventilador) la que efectúa tracción, como lo hacen las hélices normales. Naturalmente se crea un chorro tremendo de aire hacia atrás que se une a los gases residuales del generador.

"Las turbinas industriales de vapor -como ésta doble- utilizan el mismo principio"
-Las similitudes que menciono al comienzo (y con una mente abierta como también digo) me hicieron relacionar el sucesivo aumento del diámetro de las turbinas en la parte posterior del motor como un medio de aprovechar la energía de los gases: después del primer escalón se pierde parte de esa energía, por lo tanto al segundo se le dá mayor diámetro.

"En éste magnifico diseño de Paul Neylander se destacan las proporciones de los flujos"
-Al aumentar el tamaño de los álabes y la distancia al centro del eje -el radio- se mantiene el "momento" o sea que aunque tengamos menos fuerza de los gases, el brazo lo compensan. De ahí la forma exterior en "bulbo" de esta parte del motor. En la anterior lámina se aprecia perfectamente el generador de gas y su poca influencia en el empuje: su misión es concentrar toda la fuerza en el compresor y Fan.

"Cadenilla del 'Fusée' para mantener la misma tensión, de un reloj de precisión marino"

-Y he ahí la asociación de ideas, en relojería mecánica de precisión hay un dispositivo llamado "Fusée" que sirve para compensar la fuerza del muelle principal, que al ser de espiral vá perdiendo tensión a cada vuelta, se transmite su tensión mediante una cadena a un eje con un tambor cónico, llamado también de caracol.


-El diseño de éste dispositivo ya lo hizo Leonardo da Vinci como vemos en el dibujo mostrado. Y en el siguiente dibujo de la enciclopedia Diderot tenemos en la parte superior el muelle cargado y en la inferior descargado. Se compensa la perdida de tensión con el radio del canal del caracol cada vez mayor. Y ahí está que el Momento es: Fuerza por su Brazo.

-Es la similitud que encuentro con el aumento del diámetro de cada escalón de la turbina: una compensación a la pérdida de fuerza.


ReF.:     (DCLXVII)          RMV   /    Expo Leonardo da Vinci (BCN)



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