DCLXXXIII - HIGHLIGHTS en las 6ª Jornadas Técnicas en el Instituto "Illa dels Banyols" del Prat. (Parte 2 de 2)

-Otra ponencia técnica de éstas Jornadas la dí yo mismo, RMV, como Mecánico de Aviación  (TMA) ya jubilado y en nombre de La Aeroteca (BCN). El lugar era en el hangar de Prácticas  de la Escuela IES "Illa dels Banyols" habilitado con proyector y suficientes sillas para varias promociones de estudiantes.

"Aspecto de la ponencia de RMV sobre motores"  (Foto Genis Hernandez)

-Mi ponencia tuvo dos vertientes: una sobre motores de pistón referente a los temas que siempre me quedan pendientes en las conferencias que periódicamente efectúo en la Sala de Actos de la Librería Aeronáutica Miguel-Creus (L'Aeroteca). O sea, temas periféricos que no tengo incluidos en los "Power Points" con los que me apoyo. La otra parte sobre turbinas, turboreactores.

-El primer tema trataba del desarrollo de los motores a pistón: los normalmente aspirados llamados también "atmosféricos", luego los sobrecomprimidos, los sobrealimentados mecánicos de 1 etapa, los de 2 etapas, los turbosobrealimentados y los aditamentos como los "intercoolers" y sistemas de inyección de combustible.  Precisamente la evolución de las gasolina fué un tema importante, porque en mi experiencia personal conocí todos los tipos de gasolina de la carta anterior.  Expliqué el porque de dos referencias numericas en el N.O. (Número del indice de Octano) referidas a la mezcla pobre y la rica utilizada durante la operación y sobre todo el color de cada gasolina debido a las anilinas que incorporaban, para identificarlas y para ayudar a la detección de fugas.

"Lycoming O-360, de la IES, Illa dels Banyols"  (Foto Autor)

-Finalmente, en los últimos años nos ha quedado la 100-LL o Low Lead (bajo en plomo) y  más cerca la que se utiliza en los EEUU y Europa, la sin plomo 92/96 UL (Un Leaded) por Normativa Medioambiental. Por cierto, en nuestro pais y por desidia administrativa seguimos con la gasolina con Plomo (del Tetraetilo de Plomo, el aditivo antidetonante) 100-LL en aviación contaminando los cielos. Mientras atacamos los coches Diesel por el dióxido de nitrógeno (NO2) y gasolina por el plomo que ya no utilizan. El plomo es veneno puro, lo detectamos en el interior de los tubos de escape por una crostra blanca que es óxido de plomo, base de la antigua pintura blanca también.  

"Controles de calefacción del carburador, mando de gases y control de mezcla" (Pintererst)

-La combustión perfecta de aire y combustible está en la proporción de 15 a 1, en peso. Pero ésta proporción varía mientras nos elevamos pues mientras el combustible no pierde peso, el aire al perder densidad si que pierde peso al dilatarse con la altura. Esto obliga a disponer de un medio para corregir esta variación. Puede ser automáticamente mediante los AMC (Automatic Mixture Control) automáticos, consistentes en unas cápsulas aneroides que, o bien restringen el combustible o aumentan el paso de aire. Pero esto siempre será un ajuste grueso, el piloto deberá hacer el ajuste fino. Y lo hace normalmente con la ayuda de un instrumento, el EGT "Exhaust Gas Temperature".

-El EGT es un indicador al que le llega una pequeña corriente de milivoltios generada en un termopar bimetálico colocado directamente en el tubo de escape, cerca del cilindro. A mayor temperatura de la llama, mayor deflexión de la aguja. El indicador tiene divisiones cualitativas, no cuantitativas. A cada altura y circunstancia ambiental, la deflexión será diferente para la misma selección de potencia.

"Supongamos que el mando dibujado es el rojo de control de mezcla" (dibujo del autor)

-Si volamos en crucero estabilizado y deseamos corregir la mezcla, tiraremos del mando rojo presionando al mismo tiempo el botón "Vernier" central (es una avioneta Cessna). A medida que nos acerquemos a la proporción ideal de 15/1 la aguja del indicador de EGT (Exhaust Gas Temperature) se irá hacia el máximo (Peak), y si continuamos volverá a descender la temperatura por inanición. Es la zona peligrosa para la integridad del motor porque las mezclas pobres son extremadamente más calientes pudiendo quemar las válvulas, por ejemplo.

-Volviendo el mando hacia adelante recuperaremos el "Peak" y sin presionar el botón del mando Vernier haremos el ajuste fino girando el pomo: colocamos la aguja amarilla encima como referencia y seguiremos enriqueciendo dos divisiones de 25ºF del indicador hacia adelante siempre (Rich) para asegurarnos que estamos en el punto de la zona rica que nos protege el motor. Ambos puntos de la parte alta de la curva -de mezcla rica y pobre- indican lo mismo en el instrumento pero uno es el lado bueno y el otro es el lado malo. Y a cada cambio de potencia o nivel de vuelo hay que repetir la operación.

                                       AQUI SE HIZO UNA PAUSA

-La segunda parte de mi ponencia trató de turbinas. Las de la primera generación, como las alemanas BMW y Jumo, inglesas Avon, americanas Westinghouse, Allison y GE, que tomaban una masa relativamente pequeña de aire para lanzarla a gran velocidad, según la fórmula:

                    E (Empuje) = Masa de aire   x   (V2-V1)

-O sea, una determinada pequeña masa de aire se aceleraba  mediante el quemado de combustible a una gran velocidad, en la que (V2-V1) significa la diferencia de velocidades entre la salida y la entrada de aire al motor.

"B-52 de primera generación, luego remotorizados algunos"

-Para lograrlo se consumía mucho combustible (motores Gourmet -de grandes comedores-), hacían mucho ruido y contaminaban con penachos de humo negro.

"Westinghouse, J-34, ejemplo de turboreactor puro"   (Arch. RMV)

-La siguiente generación fúe la "By-Pass" o de mayor coeficiente de dilución. Una parte del aire  pasa por el interior del motor para generar gas para mover las turbinas y el otro por la periferia entubada -conducto- para volver a reunirse a la salida. Los motores militares de éste tipo poseían una segunda combustión tras éste punto que llegaba fácilmente a doblar el empuje del motor. De hecho los "By-pass" eran un paso intermedio con los actuales "Turbo-Fan".

"Motor By-pass con Post-Combustión"  (Pinterest)

-Se les llama "Fan" a veces y los primeros escalones del compresor de LP -baja presión- actúan de forma parecida. Tras el compresor LP han una clara división de pasos, el interior penetra en el compresor de HP o alta presión y el exterior circunvala el motor para descargar su aire fresco y prepararlo para un segundo quemado.

"Turbo-Fan Rolls-Royce Trent XWB" (del catálogo)

-Y si la anterior podemos llamarla de 2ª generación, la tercera serían los actuales grandes Turbo-Fan. Estos motores en su concepto no son turboreactores puros sinó que poseen una gran "hélice" multipala, entubada para mejor rendimiento, pero su principio está mas próximo a los turbohélices.

"Esquema de un turbofan de aerolinea"  (PeT)

-Otro tema es el del grupo de turbinas y su forma tan diferente respecto de los otros turboreactores. A medida que los gases pasan de la primera turbina HP a la segunda, han perdido parte de su energía, por ello tiene mayor diámetro y mayor área del “disco” también la cuerda media de los alabes tienen más “brazo” con el centro del eje. Tras cruzar las etapas intermedias IT, los gases siguen a las etapas LP que mueven el FAN, cada vez con mayor diámetro y más múltiples.

-Llegados a éste punto me centré en un "juguete" de Leonardo da Vinci.

-Entre los muchos inventos que hizo había uno que era la polea en “caracol” que servia para compensar la menor fuerza con un mayor brazo a medida que el resorte perdía  tensión, el diseño especial del carrete, es así:

"Sistema de compensación de Leonardo"

                                     

-En relojería de precisión se aplica éste artilugio para ir compensando la pérdida de tensión del muelle principal sobre el eje que mueve toda la maquinaria del reloj. De manera que a medida que afloja el resorte el diámetro del eje es mayor y el brazo, manteniendo el “momento”.

                                       (FIGURA 21: Dispositivo “FUSEÉ” de relojeria)

-Hablemos de Fuerzas y Momentos: Supongamos que en el primer dibujo tenemos el muelle cargado con una fuerza de "5" y la cadenilla tiene un brazo (radio) de "2". El tambor vá girando y el muelle se va descargando arrastrando el eje de "caracol". Casi al final supongamos que el muelle tiene una fuerza de "2" pero el radio es de "5". En los dos extremos tenemos el mismo momento compensado muy inteligentemente. Y en los puntos intermedios también.

-Este refinado dispositivo se ha utilizado hasta hace poco (antes de los relojes electrónicos y el GPS) para los relojes navales de precisión para conocer la “longitud” o distancia alrededor de la tierra, (la “latitud” se conoce por el sextante). Recomiendo leer el libro Longitud de Dava Sobel.

                             (FIGURA 21: Maquinaria de un reloj de precisión con Fuseé)

-¿Os vale la similitud de la tobera divergente de un gran turbofan con éste mecanismo?. Sinó, podéis comprobar que las turbinas industriales y navales de vapor también tienen éste método de aprovechar la energía residual tras cada escalón de turbina.

ReF.:         (DCLXXXIII)     RMV   / IES "Illa dels Banyols"

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• "Los Motores Aeroespaciales, A-Z" 2012-13, V8- Partes 1 a la 15. VISITAR en FREE (ver también el capitulo CDV)

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