Distintos métodos de propulsión

Métodos alternativos de propulsión


Introducción

En este trabajo práctico hablaremos sobre aquellos métodos de propulsión que no hemos casi visto en la materia, o sea reactores, motores cohetes, motores diesel, etc.
También hablaremos sobre algunos métodos alternativos, que podrían utilizarse en una aeronave, pero que serían poco beneficiosos debido a sus notables desventajas.

Propulsión a reacción

Pulsorreactor

Distintos métodos de propulsión

Un pulsorreactor es un tipo de reactor nacido en Alemania creado por Paul Schmidt alrededor de 1920. Fue el primer reactor fabricado en serie para fines bélicos de la historia. Concretamente el modelo Argus I diseñado para propulsar la bomba voladora V1, el motor Argus I tenía un empuje máximo de unos 400 kg y su autonomía era de unos 35 minutos de funcionamiento, equivalente a la vida útil del sistema de válvulas empleadas en la admisión. Después, debido al desgaste por las tremendas presiones que el mismo manejaba, las láminas de admisión de las válvulas terminaban por destruirse causando la paralización del reactor.
Existen dos clases de pulsorreactores: el pulsorreactor de válvulas y el pulsorreactor sin válvula. El Argus I es un ejemplo claro de pulsorreactor del primer tipo.
Reactores de válvulas
Su estructura consta de tres partes fundamentales:
1. sistema de válvulas
2. cámara de combustión
3. tubo de salida de gases,

Esquema de funcionamiento de un pulsorreactor.
Su funcionamiento depende de un flujo de aire (1) que entra a través de las válvulas situadas en la parte frontal del reactor donde se mezcla con el combustible (2) que sale de un conjunto de inyectores situados en el sistema de válvulas. Una bujía hace explotar la mezcla (3), haciendo que la fuerza de la explosión acelere los gases en ambas direcciones lo cual provoca que las válvulas de admisión de aire se cierren haciendo que el gas se vea forzosamente obligado a salir por el tubo de salida de gases (4), produciendo el empuje, y luego crea un vacío haciendo que las válvulas de admisión vuelvan a abrirse para posteriormente repetir la operación.
Una vez iniciada la ignición parte de la energía de la explosión se transforma en calor que calienta el cuerpo del reactor, lo cual facilita después la tarea de la ignición pulsátil haciendo innecesario después tener que utilizar la bujía como fuente de ignición, lo cual hace que el reactor tenga un funcionamiento autosostenido sin la intervención de ningún mecanismo de ignición externa tras el encendido. El mayor inconveniente de este sistema es principalmente la vida útil de las válvulas de admisión, ya que al ser simples tiras de acero flexible aguantan durante poco tiempo las tensiones y las temperaturas a las que el reactor las somete, haciendo que en muy pocos minutos empiecen a sufrir fatiga estructural, y empiecen a desintegrarse o a fundirse, haciendo de este sistema algo muy delicado y de vida efímera, aunque muy barato de construir en comparación a otros tipos de reactor.
Reactores sin válvulas
Estos pulsoreactores son el máximo exponente de la evolución del pulsoreactor. Los primeros modelos empezaron a aparecer pasada la Segunda Guerra Mundial. Las naciones aliadas empezaron a investigar el potencial de estos reactores para diversos fines, y empezaron a desarrollar pulsorreactores sin válvulas para poder alargar su vida útil y así poder aprovechar las posibilidades que podían ofrecerles, aunque la llegada del turborreactor ahogó a esta tecnología por completo Existen multitud de modelos, pero el más eficiente y el más conocido es el denominado Lockwood Hiller que aunaba en su diseño la sencillez y una magnífica relación peso/empuje, también siendo estos reactores de gran fiabilidad al no poseer ninguna pieza móvil. Además son reactores comparativamente hablando más seguros que sus predecesores con válvulas. Es poco probable que sufran daños por ingestion de partículas sólidas o fluidos.
El funcionamiento de estos reactores a grandes rasgos es similar, sólo que al no poseer sensibles juegos de válvulas, estas han sido sustituidas por un método de retorno de gases calientes. La explicación es la siguiente:
• El pulsoreactor Lockwood Hiller es en realidad una tubería doblada con forma de U en la parte central de uno de los dos lados hay un abultamiento visible que es donde se encuentra la cámara de combustión, donde se alojan el inyector de combustible y la bujía de encendido.
• El proceso de encendido empieza cuando desde la tobera del lado de la U donde esta situada la cámara de combustión se inyecta una corriente de aire que ha de iniciar el correcto ciclo de combustion.
• Acto seguido se inicia la inyección del combustible y se procede a quemarlo mediante la bujía de encendido. En ese momento se produce una explosión que hace que el aire dentro del reactor empiece a expandirse rápidamente por toda la U produciendo así el empuje del reactor, pero el recorrido del aire en las dos direcciones es desigual en distancias lo que provoca que en el momento en el cual la explosión da lugar al vacío parte de los gases calientes que han tenido que atravesar el camino más largo por el arco de la U retornen a la cámara de combustión mientras el lado de la cámara de combustión absorbe aire fresco del exterior, obteniendo así el retorno de una parte del gas caliente de la explosión inicial, lo cual provoca la siguiente explosión en la cámara de combustión, y finalmente de esta manera la combustión se convierte en autosostenida sin falta alguna de válvulas, ni de continuos chispazos de la bujía.
Ventajas y desventajas
Los pulsorreactores de hoy no tienen casi ninguna función destacable en el mundo aeronáutico y han quedado relegados al puesto de hobby doméstico, al producirse manualmente para aplicaciones de aeromodelismo o como curiosidad científica.
Los pulsorreactores poseen características que les hacen merecedores de cierto respeto frente a otros tipos de reactor: su construcción es muy sencilla, no requieren de grandes equipos ni tampoco de materiales inusuales para su construcción, muchos modelos valveless pueden desarrollar grandes potencias sin ser excesivamente caros de realizar, además de que un pulsoreactor puede quemar casi cualquier tipo de combustible (petroderivados, gases, alcoholes etc ). También son reactores de gran sencillez de reparación y se pueden producir en tiempos muy pequeños.
Sin embargo también presentan graves inconvenientes:
• Elevados consumos - incapacidad para alcanzar cotas supersónicas.
• Gran tamaño - imposibilidad de implementarles post quemadores.
• Escaso margen de aceleración debido a su funcionamiento por resonancia, dado que si se intenta variar su funcionamiento entre el escaso margen de frecuencias de explosión que el reactor tiene, puede que este se pare súbitamente o que se vuelva más ineficiente y deje de dar impulso correctamente.


Estatorreactor

motores

Un misil de la NASA con el concepto del estatorreactor.
Un estatorreactor (también conocido por el nombre inglés: ramjet) es una especie de motor a reacción que carece de compresores y turbinas, pues la compresión se efectúa debido a la alta velocidad a la que ha de funcionar. El aire ya comprimido, se somete a un proceso de combustión en la cámara de combustión y una expansión en la tobera de escape. El régimen de trabajo de este motor es continuo.
Concepto
Tecnológicamente, el estatorreactor es el más sencillo de los motores a reacción, ya que no contiene ninguna pieza móvil, a excepción de la bomba de combustible. Éste está abierto por ambos extremos y sólo tiene toberas de combustible en la parte central. Los componentes principales de los estatorreactores desde la entrada hasta el escape son:
• el difusor de entrada
• la cámara de combustión
• la tobera de escape.



Funcionamiento


Diagrama esquemático mostrando los elementos simples de un estatorreactor en operación.
Funcionan de la siguiente manera: primero el aire que se dirige hacia la entrada del reactor, que esta en movimiento a gran velocidad, donde resulta parcialmente comprimido y aumenta su temperatura por el efecto de presión dinámica. Si la velocidad a la que entra el aire en el motor es lo bastante alta, esta compresión puede ser suficiente y el reactor podría funcionar sin compresor ni turbina.
El siguiente paso es el de la combustión del aire, este proceso se realiza en la cámara de combustión, donde hay una serie de inyectores que pulverizan el combustible de manera continua, cuando el combustible y el aire se mezclan en la cámara de combustión una serie de bujías encienden la mezcla entonces comienza la combustión como en la mayoría de motores desprende una gran cantidad de calor (unos 700º C), por lo que es necesario aislar la cámara de combustión con un recubrimiento cerámico especial. Finalmente, los gases resultantes de la combustión salen a gran velocidad por la tobera de escape, la cual puede tener dos formas: convergente o divergente.
La principal diferencia está en su utilización el primero es utilizado para la propulsión subsónica y el segundo para velocidades supersónicas.
Régimen de funcionamiento
Los estatorreactores pueden funcionar a partir de velocidades de unos 300 Km/h. Por lo tanto la principal aplicación del estatorreactor es la de propulsión adicional, después de haber adquirido la velocidad que necesita para su funcionamiento.
Un estatorreactor debe tener una sección de difusión de entrada con la forma apropiada para que el aire entre a baja velocidad y alta presión en la sección de combustión; su tobera de escape también debe tener la forma adecuada. Como el funcionamiento del estatorreactor depende de la velocidad del aire al entrar en él, un vehículo propulsado por este sistema debe ser acelerado primero por otros medios hasta alcanzar una velocidad suficientemente elevada.

Turbofan

turbinas


Los motores de aviación tipo turbofan, son una generación de motores a reacción que reemplazó a los motores turbojet. Caracterizados por disponer un ventilador o fan en la parte frontal del motor, el aire entrante se divide en dos caminos: aire de bypass o secundario y aire primario. Tienen varias ventajas: consumen menos combustible,1 lo que los hace más económicos, producen menor contaminación y reducen el ruido ambiental.
Suele interesar mantener grados de bypass altos ya que disminuyen el ruido, la contaminación, el consumo especifico de combustible y aumenta el rendimiento. Sin embargo, un aumento en el bypass reduce el empuje específico a velocidades cercanas o superiores a las del sonido, por lo que para aeronaves militares supersónicas se utilizan motores turbofan de bajo bypass.
Clasificación
• Turbofan de bajo índice de derivación: Posee entre uno y tres ventiladores en la parte frontal que producen parte del empuje de la aeronave. Su índice de bypass (desviación del flujo secundario de fluido) tiene un valor entre el diez y sesenta y cinco por ciento del flujo primario, que es igual al cociente entre las áreas de paso. Es normal que exista un carenado a lo largo de todo el conducto del flujo secundario hasta la tobera del motor. En la actualidad se utilizan mucho en aviación militar y en algunas aeronaves comerciales como el A340, el MD 83 y el Fokker 100.
• Turbofan de alto índice de derivación: Estos motores representan una generación más moderna; la mayor parte del empuje motor proviene de un único ventilador situado en la parte delantera del motor y movido por un eje conectado a la última etapa de la turbina del motor. Al utilizarse sólo un gran ventilador para producir empuje se origina un menor consumo específico de combustible y un menor ruido.2 Lo que le hace muy útil para velocidades de crucero entre 600 y 900 km/h. Algunas aeronaves comerciales siguen utilizando motores de bajo bypass (como el JT8D).
• Propfan, unducted fan y turbofan de índice de ultra-elevado de derivación (ultra high bypass turbofan): Son la generación de motores turbofan que se está experimentando. El Propfan resulta básicamente una mezcla entre un turbofan y un turbohélice, siendo muy parecido al unducted fan que es un turbofan sin el carenado externo y con mayor índice de derivación. El turbofan con índice de derivación ultra-elevado es un proyecto similar con índices de derivación mayores de 20 lo que permitirá menor consumo específico de combustible y gran reducción de gases contaminantes.
Componentes


Diagrama de funcionamiento del turbofan. Sistema de baja presión en verde. Sistema de alta presión en púrpura
• Fan: situado al frente del motor.3 Es dónde se inicia la propulsión. Le atraviesa un flujo de aire que se divide en dos corrientes: la primaria y la secundaria o bypass air.4 La corriente primaria5 entra a través de los compresores a la cámara de combustión.6
• Compresores: el flujo de aire secundario pasa a través de diversas etapas de compresores que giran en el mismo sentido del fan. Se suelen utilizar compresores de alta y de baja presión en distintos ejes. La función de estos compresores es aumentar de modo significativo la presión y la temperatura del aire.
• Cámara de combustión: una vez realizada la etapa de compresión, el aire sale con una presión treinta veces superior de la que tenía en la entrada y a una temperatura próxima a los 600 ºC. Se hace pasar este aire a la cámara de combustión, donde se mezcla con el combustible y se quema la mezcla, alcanzándose una temperatura superior a los 1100 ºC.
• Turbinas: el aire caliente que sale de la cámara, pasa a través de los álabes de varias turbinas, haciendo girar diversos ejes. En los motores de bajo bypass el compresor de baja presión y el fan se mueven mediante un mismo eje; mientras que en los de alto bypass se dispone de un eje para cada componente: fan, compresor de baja presión y compresor de alta presión.
• Escape: una vez el aire caliente ha pasado a través de las turbinas, sale por una tobera por la parte posterior del motor. Las estrechas paredes de la tobera fuerzan al aire a acelerarse. El peso del aire, combinado con esta aceleración produce parte del empuje total.7 En general, un aumento en el bypass trae como consecuencia una menor participación de la tobera de escape en el empuje total del motor.

Turborreactor

avion

El turborreactor, es un tipo de turbina de gas, que a diferencia de los motores de ciclo alternativo que tienen un funcionamiento discontinuo (explosiones), tiene un funcionamiento continuo. Consta de las mismas fases que un motor alternativo: admisión, compresión, expansión y escape.

Funcionamiento


Ensayo de un motor Pratt and Whitney en la Base Robins de la USAF, Georgia, Estados Unidos
Para la fase de compresión, se usan compresores axiales o centrífugos que comprimen grandes volúmenes de aire a una presión de entre 4 y 32 atmósferas. Una vez comprimido el aire, se introduce en las cámaras de combustión donde el combustible es quemado en forma continua. El aire a alta presión y alta temperatura (o sea, con más energía que a la entrada) es llevado a la turbina, donde se expande parcialmente para obtener la energía que permite mover el compresor (similar al funcionamiento del turbocompresor que se encuentra en los automóviles). Después el aire pasa por una tobera, en la que es acelerado hasta la presión de salida, proceso que transforma la presión en velocidad.
En este tipo de motores la fuerza impulsora o empuje se obtiene por una parte por la cantidad de movimiento. Al lanzar grandes volúmenes de aire hacia atrás a gran velocidad, se produce una reacción que impulsa la aeronave hacia adelante. En el caso de los aviones militares, el empuje proviene prácticamente en su totalidad de los gases de escape. En el caso de aviones comerciales (como los Boeing y Airbus), una parte del aire que absorben los alabes es desviado por los costados de la turbina, generando parte del empuje de manera similar a un avión con turbohélice. Hoy en día, estos motores alcanzan empujes de hasta 50 toneladas.
Comparación con otros motores similares
Este tipo de motores es ampliamente utilizado en aeronáutica, dado que presenta varias ventajas frente a los motores alternativos:
• Es más eficiente en términos de consumo de combustible.
• Es más sencillo y tiene menos partes móviles.
• Tiene una mejor relación peso/potencia.
• Requiere menor mantenimiento.
• La vida útil es más larga.
Si bien el turborreactor es más eficaz en algunos aspectos respecto de otros tipos de motores de uso aeronáutico, comparado a los pulsorreactores tiene desventajas técnicas a la hora de la construcción y del mantenimiento. Los pulsorreactores, a diferencia de los reactores, estatorreactores y motores de combustión interna, ofrecen el sistema valveless (sin válvula como los tipo Lockwood Hiller) y que tienen ventajas significativas tales como:
• Carencia de piezas móviles.
• Relaciones peso/empuje mayores que los reactores.
• Imposibilidad de fallo por ingestión de partículas sólidas.
• Posibilita usar otros combustibles como aceites naturales, alcoholes o gases licuados sin modificación alguna.
• Construcción simple.
• Fácil disponibilidad de materiales.

Turboeje

aviación

Diagrama esquemático que muestra el funcionamiento de un motor turboeje simplificado. La turbina del compresor es mostrada en color verde y la turbina libre que da potencia al eje en violeta.
Un motor turboeje es un motor de turbina de gas que entrega su potencia a través de un eje. Es similar al motor turbohélice pero, a diferencia de éste, no mueve directamente una hélice. Normalmente es utilizado como motor de aviación para propulsar helicópteros.1
Diseño
El diseño general de un motor turboeje es similar al de un turbohélice, la principal diferencia viene siendo que el segundo produce algún empuje de propulsión residual que complementa el empuje del eje propulsor.
Para la potencia que desarrolla, comparado con un motor de pistón equivalente, el turboeje es extremadamente compacto y, por tanto, ligero.
Usos
El motor turboeje puede ser aplicado a los siguientes vehículos:
• Helicópteros, como el UH-1 Iroquois
• Barcos, como el Crucero Clase Ticonderoga
• Carros de combate, como el M1 Abrams
• Locomotoras
• Hovercrafts

Historia
El primer motor turboeje fue construido por la empresa fabricante de motores francesa Turbomeca, fundada por Joseph Szydlowski. En 1948 construyeron el primer motor de turbina de diseño francés, el modelo 782 de 100 CV. En 1950 su trabajo fue usado para desarrollar un motor mayor, el Artouste de 280 CV, que en seguida fue usado en el Aérospatiale Alouette II y otros helicópteros.

Turbohélice

gmp

La propulsión en un motor turbohélice se realiza por la conversión de la mayor parte de la energía de la corriente de gas en potencia mecánica para arrastrar al compresor, accesorios, y carga de la hélice. Solo una pequeña cantidad (aproximadamente el 10 por ciento) del empuje del chorro está disponible por la corriente de gas de relativamente baja presión y baja velocidad creada por las etapas de turbina necesarias para arrastrar la carga extra de la hélice.
Las características y usos del turbohélice son como sigue:
1. Alto rendimiento propulsivo a bajas velocidades, lo cual resulta en cortas carreras de despegue pero que disminuye rápidamente a medida que la velocidad aumenta. El motor es capaz de desarrollar alto empuje a bajas velocidades porque la hélice puede acelerar grandes cantidades de aire a partir de velocidad 0 hacia delante del avión.
2. Tiene un diseño más complicado y es más pesado que un turborreactor.
3. Un consumo específico de combustible (TSFC) más bajo que el turborreactor.
4. Combinación motor y hélice con mayor área frontal lo cual necesita trenes de aterrizaje mayores para los aviones de ala baja, pero que no necesariamente aumenta la resistencia parasitaria.
5. Posibilidad de empuje inverso eficaz.
Estas características demuestran que los motores turbohélices son superiores para despegar con cargas pesadas en pistas de longitud corta y media..Normalmente los turbohélices están limitados en velocidades hasta aproximadamente 500 mph (805 km./h), ya que el rendimiento de la hélice cae rápidamente con velocidades mayores a causa de la formación de ondas de
choque. No obstante, los investigadores en la Hamilton Standard division of United Technologies Corporation y otros están intentando superar, o ampliar esta limitación experimentando con hélices multipalas de cuerda ancha y diámetro pequeño, que dicen ser más rentables que el turbofan de gran relación de paso, con un 20 por ciento de reducción en el consumo específico de combustible.

Motor cohete

Distintos métodos de propulsión

Un motor cohete es un motor de combustión interna que genera empuje mediante la expulsión a la atmósfera de gases que provienen de la cámara de combustión. Los motores cohete incorporan tanto el combustible, que suele ser queroseno o hidrógeno líquido, como el comburente (Oxígeno en estado gaseoso o generalmente líquido).
El motor cohete es el motor más potente conocido y su relación peso/potencia lo convierte en el motor ideal para ser usado en naves espaciales.
Ventajas de los motores de cohete
1. Es el motor más potente en relación a su peso.
2. No tiene partes móviles, lo que lo hace muy resistente.
3. No requiere lubricación ni enfriamiento.
4. Es el motor más fiable en cuanto a fallos mecánicos.
5. Su reacción es instantánea.
6. No pierde potencia con el uso.
7. No utiliza oxígeno atmosférico, por lo que es susceptible de ser utilizado en aplicaciones espaciales.
8. Es el más sencillo de los motores en su funcionamiento.
Desventajas de los motores de cohete
1. Es el motor que más combustible consume.
2. Es el motor que más ruido produce, ya que es el único cuyo escape es supersónico.
3. En los motores de propergol sólido, una vez comenzada la reacción, ésta no se puede detener.

Tipos de motores cohete
Según el sistema propulsivo, en cuanto a la clase de masa que produce la reacción, y la fuente enérgica para la aceleración de dicha masa, los motores cohete utilizados en la actualidad pueden clasificarse en:
• Químicos: Están basados en la energía obtenida por un proceso de combustión.
• Térmicos: Funcionan por calentamiento del fluido que ha de expulsarse como masa de reacción
• Termoeléctricos: Se calienta el fluido con descargas eléctricas, alcánzadose temperaturas altísimas, estando el fluido entonces totalmente ionizado, es decir, en la fase del plasma.
• Eléctricos.: Hacen uso de fuerzas electroestáticas y electromagnéticas, acelerando bola de resina de poca masa.
Motores de combustión interna
Motor de dos tiempos

motores


El motor de dos tiempos, también denominado motor de dos ciclos, es un motor de combustión interna que realiza las cuatro etapas del ciclo termodinámico (admisión, compresión, expansión y escape) en dos movimientos lineales del pistón (una vuelta del cigüeñal). Se diferencia del más común motor de cuatro tiempos de ciclo de Otto, en que este último realiza las cuatro etapas en dos revoluciones del cigüeñal.


Características
El motor de dos tiempos se diferencia en su construcción del motor de cuatro tiempos en las siguientes características:
• Ambas caras del pistón realizan una función simultáneamente, a diferencia del motor de cuatro tiempos en que únicamente es activa la cara superior.
• La entrada y salida de gases al motor se realiza a través de las lumbreras (orificios situados en el cilindro). Este motor carece de las válvulas que abren y cierran el paso de los gases en los motores de cuatro tiempos. El pistón dependiendo de la posición que ocupa en el cilindro en cada momento abre o cierra el paso de gases a través de las lumbreras.
• El cárter del cigüeñal debe estar sellado y cumple la función de cámara de precompresión. En el motor de cuatro tiempos, por el contrario, el cárter sirve de depósito de lubricante.
• La lubricación, que en el motor de cuatro tiempos se efectúa mediante el cárter, en el motor de dos tiempos se consigue mezclando aceite con el combustible en una proporción que varía entre el 2 y el 5 por ciento. Dado que esta mezcla está en contacto con todas las partes móviles del motor se consigue la adecuada lubricación.
Funcionamiento
Fase de admisión-compresión
El pistón se desplaza hacia arriba (la culata) desde su punto muerto inferior, en su recorrido deja abierta la lumbrera de admisión. Mientras la cara superior del pistón realiza la compresión en el cilindro, la cara inferior succiona la mezcla aire combustible a través de la lumbrera. Para que esta operación sea posible el cárter ha de estar sellado. Es posible que el pistón se deteriore y la culata se mantenga estable en los procesos de combustión.
Fase de expansión-escape
Al llegar el pistón a su punto muerto superior se finaliza la compresión y se provoca la combustión de la mezcla gracias a una chispa eléctrica producida por la bujía. La expansión de los gases de combustión impulsa con fuerza el pistón que transmite su movimiento al cigüeñal a través de la biela.
En su recorrido descendente el pistón abre la lumbrera de escape para que puedan salir los gases de combustión y la lumbrera de transferencia por la que la mezcla aire-combustible pasa del cárter al cilindro. Cuando el pistón alcanza el punto inferior empieza a ascender de nuevo, se cierra la lumbrera de transferencia y comienza un nuevo ciclo.
Combustible
Muchos de los motores de dos tiempos, emplea una mezcla de gasolina sin plomo y aceite a una proporción de 1:40 a 1:50, siendo la gasolina el agente de mayor presencia.
Tipos de motores de dos tiempos
Para entender el funcionamiento del motor de dos tiempos, es necesario saber de qué tipo de motor se trata, porque los distintos tipos de motor actúan de maneras diferentes.
Los tipos de diseño del motor de dos tiempos varían de acuerdo con el método de entrada de la mezcla aire/combustible, el método de barrido del cilindro (intercambio de gases de combustión por mezcla fresca) y el método de agotar el cilindro.
Estas son las principales variaciones, que pueden encontrarse individualmente o combinadas entre sí.
• Puerto del pistón Es el más simple de los diseños. Todas las funciones son controladas únicamente por el pistón tapando y destapando los puertos, que son agujeros en un lado del cilindro, mientras mueve arriba y abajo el cilindro.
• Barrido de lazo El método del cilindro con barrido de lazo utiliza puertos destinados a transferencia para barrer la mezcla fresca hacia arriba en uno de los lados del cilindro y hacia abajo en el otro lado, haciendo que la mezcla quemada sea empujada hacia delante y expulsada por una lumbrera de escape .El barrido de lazo o "Schnurle", por su inventor, es, de lejos, uno de los sistemas de barrido más utilizados.
Ventajas e inconvenientes
Ventajas
El motor de dos tiempos no precisa válvulas ni de los mecanismos que las gobiernan, por tanto es más liviano y de construcción más sencilla, por lo que resulta más económico.
Al producirse una explosión por cada vuelta del cigüeñal, frente a una cada dos vueltas de cigüeñal en el motor de cuatro tiempos, desarrolla más potencia para una misma cilindrada y su marcha es más regular.
Pueden operar en cualquier orientación ya que el cárter no almacena lubricante.
Inconvenientes
Este motor consume aceite, ya que la lubricación se consigue incluyendo una parte de aceite en el combustible. Este aceite penetra con la mezcla en la cámara de combustión y se quema pudiendo producir emisiones contaminantes y suciedad dentro del cilindro que en el caso de afectar a la bujía impide el correcto funcionamiento.
Su rendimiento es inferior ya que la compresión, en la fase de compresión-admisión, no es enteramente efectiva hasta que el pistón mismo cierra las lumbreras de transferencia y de escape durante su recorrido ascendente y es por esto, que en las especificaciones de los motores de dos tiempos aparecen muchas veces dos tipos de compresión, la compresión relativa ( relación entre los volúmenes del cilindro y de la cámara de combustión) y la compresión corregida, midiendo el cilindro solo desde el cierre de las lumbreras. Esta pérdida de compresión también provoca una pérdida de potencia.
Además, durante la fase de potencia-escape, parte del volumen de mezcla sin quemar (mezcla limpia), se pierde por la lumbrera de escape junto a los gases resultantes de la combustión provocando no solo una pérdida de rendimiento, sino más emisiones contaminantes.
Aplicaciones
Al ser un motor ligero y económico es muy usado en aplicaciones en que no es necesaria mucha potencia tales como motocicletas, motores fuera borda, motosierras, cortadoras de césped, etc. Su uso en automóviles y camiones ha sido ocasional pero nunca se ha consolidado. También en ocasiones se ha usado este tipo de motores para la generación de electricidad o para la navegación marítima.

Motor diésel

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Motor diésel de 1906, en Augsburgo
El motor diésel es un motor térmico de combustión interna en el cual el encendido se logra por la temperatura elevada que produce la compresión del aire en el interior del cilindro. Fue inventado y patentado por Rudolf Diesel en 1892, del cual deriva su nombre. Fue diseñado inicialmente y presentado en la feria internacional de 1900 en París como el primer motor para "biocombustible" como aceite puro de palma o de coco. Diésel también reivindicó en su patente el uso de polvo de carbón como combustible, aunque no se utiliza por lo abrasivo que es.

Principio de funcionamiento


Bomba de inyección diésel de Citroën XUD.
Un motor diésel funciona mediante la ignición (quema) del combustible al ser inyectado en una cámara (o precámara, en el caso de inyección indirecta) de combustión que contiene aire a una temperatura superior a la temperatura de autocombustión, sin necesidad de chispa. La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la presión que se produce en el segundo tiempo motor, la compresión. El combustible se inyecta en la parte superior de la cámara de compresión a gran presión, de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presión. Como resultado, la mezcla se quema muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia abajo. La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento lineal del pistón en un movimiento de rotación.
Para que se produzca la autoinflamación es necesario pre-calentar el aceite-combustible o emplear combustibles más pesados que los empleados en el motor de gasolina, empleándose la fracción de destilación del petróleo comprendida entre los 220 y 350°C, que recibe la denominación de gasóleo.
Ventajas y desventajas
La principal ventaja de los motores diésel comparados con los motores a gasolina estriba en su menor consumo de combustible. Debido a la constante ganancia de mercado de los motores diésel en turismos desde los años 1990 (en mucho países europeos ya supera la mitad), el precio del combustible tiende a acercarse a la gasolina debido al aumento de la demanda. Este hecho ha generado grandes problemas a los tradicionales consumidores de gasóleo como transportistas, agricultores o pescadores.
En automoción, las desventajas iniciales de estos motores (principalmente precio, costos de mantenimiento y prestaciones) se están reduciendo debido a mejoras como la inyección electrónica y el turbocompresor. No obstante, la adopción de la precámara para los motores de automoción, con la que se consiguen prestaciones semejantes a los motores de gasolina, presentan el inconveniente de incrementar el consumo, con lo que la principal ventaja de estos motores prácticamente desaparece.
Actualmente se está utilizando el sistema common-rail en los vehículos automotores pequeños. Este sistema brinda una gran ventaja, ya que se consigue un menor consumo de combustible, mejores prestaciones del motor, menor ruido (característico de los motores diésel) y una menor emisión de gases contaminantes.[cita requerida]
Aplicaciones
• Maquinaria agrícola (tractores, cosechadoras)
• Propulsión ferroviaria
• Propulsión marina
• Automóvil y camiones
• Grupos generadores de energía eléctrica (centrales eléctricas y de emergencia)
• Accionamiento industrial (bombas, compresores, etc., especialmente de emergencia)
• Propulsión aérea.

Métodos de propulsión no utilizados debido a sus desventajas

Motor eléctrico

Este tipo de motor sería de excelente adaptación para la aviación en cuanto se refiere a su simplicidad, seguridad de funcionamiento, costo reducido, suavidad de marcha, larga duración y mínima exigencia de reparaciones, así como la condición de no afectarlo por la altura y las variaciones del clima y el medio ambiente en general, pero todas estas condiciones favorables quedan neutralizadas por dos adversas: la imposibilidad de conducción de energía eléctrica para el avión y el peso elevado en relación con la potencia producida .
En efecto la posibilidad de hacer llegar la corriente eléctrica hasta el avión por medio de cables desde una usina, porque ello, aun de ser factible, limitaría enormemente su radio de acción, y siendo igualmente imposible generar la corriente en el propio avión, porque para ello deben emplearse motores de combustión interna, que en tal caso es preferible emplear directamente para su propulsión, quedaría el recurso de los acumuladores. Pero el transporte de acumuladores en un avión, aún para el vuelo de corta duración, es también prácticamente imposible, ya que su peso es enorme y el espacio demandado por su emplazamiento muy grande en proporción a las dimensiones del avión que podría pensarse en accionar.
No menos grave es la traba representada por el peso que los motores eléctricos, ya que el mismo para potencias que variarán entre 50 y 150 H.P., que sería necesarias para pequeños aviones de escuela o turismo simplemente es, como un término medio, de 15 kg. Por H.P.
De manera que, mientras no se modifiquen estos factores con nuevos descubrimientos, ya que los conocimientos que se poseen actualmente bo permiten hacerlo, el empleo de motores eléctricos para la propulsión de aviones , y aún para la de los dirigibles es casi imposible.

Motor a vapor

Estos motores se encuentran en semejanza de condiciones respecto a los eléctricos en cuanto se refiere a las buenas condiciones de los mismos destacadas, ya que también se trata de motores de funcionamiento seguro, de larga duración y de estructura simple, como puntos esenciales, con el agregado de que también poseen la requerida independencia de acción, puesto que para su funcionamiento es suficiente abastecerlo de combustible u agua u otro líquido apropiado para la generación de gas a presión o evaporación. Pero un motor a vapor debe ir siempre acompañado de su correspondiente caldera generadora de vapor, constituyendo a ambos elementos un conjunto pesado y voluminoso de imposible transporte en un avión.
Además, la caldera necesita una atención constante y, no obstante el empleo de dispositivos de seguridad, no puede excluirse por completo el peligro de explosión, muy especialmente en casos de accidentes, cuya magnitud sería así enormemente aumentada.
Hay asimismo otra condición que no llenan estos motores, pues su rendimiento es muy bajo, lo cual haría que fuara considerable el peso y volumen del combustible a llevar en el avión para su alimentación. A igualdad en la potencia producida, el consumo de combustible de un motor a vapor es tres veces mayor que el de un motor a explosión.
Estas características y otras de menor importancia, nos demuestra que el motor a vapor casi no se adapta a exigencias de la aviación.

El futuro de la aviación: Boeing prueba motores a hidrogeno

turbinas
La Boeing ha terminado satisfactoriamente los exámenes de prueba en los motores a hidrogeno, este nuevo prototipo permitirá a los aviones volar durante siete días sin parar en la estratosfera. El motor creado por Ford Motor Company se puso a prueba en una simulación a 65.000 pies de altura demostrando su alta capacidad.
Varios años antes de que este tipo de motores sean utilizados en los aviones las pruebas realizadas nos dan una gran esperanza de poderlos utilizar. Esperemos que esta prueba siga en camino y algún día sea posible montarle motores de hidrogeno a los aviones comerciales para así reducir la contaminación en el ambiente y los aviones sean más silenciosos al aterrizar en las grandes ciudades. Porque no poderle instalar esos motores a vehículos.
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Fuentes de Información - Distintos métodos de propulsión

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5 comentarios - Distintos métodos de propulsión

@pedroclv58 Hace más de 5 años
muy buena la informacion grax
@pablin737 Hace más de 5 años
Gracias.me resolvistes un tp perfectamente...
@jassonkids21 Hace más de 5 años
MUY BUENA INFORMACION... +10!!!
@Sk8_or_die Hace más de 5 años
Pasate por el mio que es un Tutorial de como hacer un Pulso reactor

Como hacer un Mini Pulso Reactor casero (motor de jet) casero!
@elffico Hace más de 5 años
gracias por la info... te felicito +10