UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
ASIGNATURA: TURBINAS A VAPOR Y GAS
MONOGRAFFÍA 2023-I
TURBORREACTOR PARA
PROPULSIÓN AÉREA
INTEGRANTES:
LEDEZMA HERVIAS, JAVIER FRANCISCO
OBREGÓN AGUILAR, JAHIR MIJAIL
ROJAS SÁNCHEZ, SADAN BLADIMIR
VELÁSQUEZ VELÁSQUEZ, ADOLFO MHENDELSOONN
Lima, 26 de mayo de 2023
ÍNDICE
CAPÍTTULO I: CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO ..................................................... 5
1.1. MOTOR A REACCIÓN .................................................................................. 5
1.2. TURBORREACTOR DE FLUJO AXIAL DE UNA ETAPA ........................ 6
1.3. MOTOR TURBORREACTOR DE FLUJO Y CUERPO ÚNICOS................ 6
1.4.MOTOR TURBORREACTOR DE FLUJO ÚNICO, DE DOBLE CUERPO 7
1.5. COMPONENTES DEL MOTOR .................................................................... 7
CAPÍTULO II: CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS ...................................................... 12
FICHA TÉCNICA METAL MECÁNICA ........................................................... 12
CAPÍTULO III: CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN ........................................... 14
CAPÍTULO IV: CARÁCTERÍSTICAS DE MANTENIMIENTO ............................... 16
4. 1.TIPOS DE “FOULING” ................................................................................ 16
4. 2.GUÍA DE MANTENIMIENTO PARA GÓNDOLAS DE MOTORES DE
AERONAVES ............................................................................................... 18
4. 3.ANATOMÍA DE LAS GÓNDOLAS DE LOS MOTORES DE
AERONAVES ............................................................................................... 19
4. 4.CUBIERTA DE TURBOVENTILADOR ..................................................... 19
4. 5.CUBIERTA DEL VENTILADOR DEL MOTOR A REACCIÓN ............... 20
4. 6.CONO DE COLA DEL MOTOR DE AVIÓN .............................................. 20
CAPÍTULO V: CARACTERÍSTICAS DE REPARACIÓN ......................................... 22
5.1. DAÑOS ENCONTRADOS EN UN MOTOR DE REACCIÓN ................... 22
5.2. DAÑOS
DE
LA
SECCIÓN
DE
TURBINA
DEBIDO
AL
DESPRENDIMIENTO DE UNO DE SUS ALABES ................................... 23
5.3. DAÑOS ENCONTRADOS EN UNA CÁMARA DE COMBUSTIÓN ....... 27
5.4. CONCLUSIÓN .............................................................................................. 30
CAPÍTULO VI: CARACTERÍSTICAS DE SEGURIDAD .......................................... 31
6.1. PREPARACIÓN ............................................................................................ 31
6.2. OPERACIÓN ................................................................................................. 32
6.3. APAGADO .................................................................................................... 33
6.4. PROCEDIMIENTOS DE EMERGENCIA ................................................... 34
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................... 35
Página 2 de 35
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1: Partes de un turborreactor ................................................................................. 5
Figura 2: Turborreactor de flujo axial .............................................................................. 6
Figura 3: Turborreactor de flujo y cuerpo únicos ............................................................. 6
Figura 4: Turborreactor de flujo único y de cuerpo doble ................................................ 7
Figura 5: Diseño de la pala ............................................................................................... 8
Figura 6: Fijación de las cuchillas .................................................................................... 8
Figura 7: Álabes en la carcasa del compresor .................................................................. 9
Figura 8: Cámara de combustión múltiple Rolls-Royce .................................................. 9
Figura 9: Cámara de combustión independiente Rolls-Royce ....................................... 10
Figura 10: Turbina .......................................................................................................... 10
Figura 11: Accesorios de un motor Rolls-Royce............................................................ 11
Figura 12: Etapas de la operación de un turborreactor ................................................... 14
Figura 13: Planta de mantenimiento de una turbina a reacción ...................................... 17
Figura 14: Uso de sistemas de agua a presión para limpieza de turbinas ....................... 17
Figura 15: Fotografía – Daños de la turbina de alta potencia (HPT) por el
desprendimiento de uno de sus alabes ............................................................................ 22
Figura 16: Fotografía - Desintegración de la turbina de alta potencia (HPT) debido al
desprendimiento de uno de sus alabes ............................................................................ 23
Figura 17: Zona de ruptura del alabe .............................................................................. 23
Figura 18: Fotografía – Desintegración de las etapas de turbina.................................... 24
Figura 19: Fotografía - Turbina de baja potencia (LPT) con rasgaduras y pérdida de
material debido al FOD de HPT ..................................................................................... 24
Figura 20: Fotografía – Ruptura de uno de los alabes de LPT ....................................... 25
Figura 21: Fotografía – Datos en la última etapa de turbina de baja presión (LPT) ...... 25
Figura 22: Fotografía - Pérdida de material en el Shroud .............................................. 25
Figura 23: Fotografía - Desintegración de rotor y estator de LPT ................................. 26
Figura 24: Fotografía - Alabes estatores cizallados........................................................ 26
Figura 25: Fotografía – Desintegración del rotor de LPT .............................................. 26
Figura 26: Fotografía - Daños en la cámara de combustión debido a una desviación de
una de las boquillas de combustible ............................................................................... 27
Figura 27: Fotografía - Deflectora de la boquilla de combustible con pérdida de material
........................................................................................................................................ 27
Página 3 de 35
Figura 28: Fotografía - Spectacle Plate con rajadura radial ........................................... 28
Figura 29: Fotografía – Erosión generada por las altas temperaturas ............................ 28
Figura 30: Fotografía - NGV's con rajaduras axiales y quemadura del recubrimiento
cerámico ......................................................................................................................... 29
Figura 31: Fotografía - Rajaduras y pérdida de recubrimiento en el área convexa del
NGV ............................................................................................................................... 29
Figura 32:Fotografía – Rajaduras axiales y radiales ...................................................... 29
Figura 33: Sistemas de monitoreo .................................................................................. 31
Figura 34: Elementos de seguridad más comunes .......................................................... 32
Figura 35: Cámara de combustión .................................................................................. 33
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1: Ficha técnica metal mecánica de un turborreactor ........................................... 12
Tabla 2: Especificaciones de Motor del Tu-144LL ........................................................ 13
Página 4 de 35
CAPÍTTULO I: CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO
1.1. MOTOR A REACCIÓN
El motor a reacción enfocado en aeronáutica espacial es una máquina de
propulsión que consta de un conjunto de turbomáquinas y otros elementos. Estos
motores transforman la energía mecánica para generar empuje y propulsar vehículos en
el ámbito aeroespacial. Los motores a reacción se dividen en dos categorías: autónomos
(cohetes) y no autónomos (aeromotores). Los motores autónomos llevan todos los
componentes químicos necesarios para la reacción de combustión, mientras que los no
autónomos absorben el oxidante del entorno para llevar a cabo la combustión. El
principio de funcionamiento de estos motores se basa en la tercera ley de Newton.
En la actualidad, los motores a reacción se utilizan en diversos campos,
incluyendo la propulsión de misiles, cohetes, aviones y naves espaciales. Sin embargo,
en este caso nos centraremos exclusivamente en los motores utilizados para la
propulsión de vehículos aéreos. Para esta aplicación, se emplea la familia de Aero
reactores, los cuales tienen como componente principal la turbina de gas. Entre los Aero
reactores utilizados, se destacan los siguientes:
Turborreactor: Este fue el primer motor a reacción y es el más simple en su
diseño. Está compuesto principalmente por un compresor, una cámara de combustión,
una sección de turbina y una salida de escape. Estos motores tienen un alcance y
resistencia limitados, y en la actualidad se utilizan principalmente en la aviación militar.
Figura 1: Partes de un turborreactor
Página 5 de 35
1.2. TURBORREACTOR DE FLUJO AXIAL DE UNA ETAPA
El turborreactor de flujo axial de una sola etapa es una configuración de motor en
la que la potencia es generada por un único rotor de turbina. Todas las piezas
impulsadas por el motor son accionadas por esta rueda exclusiva. Esta disposición se
emplea en los motores donde se requiere primordialmente una estructura liviana y
compacta. Es considerada la forma más básica del motor turborreactor puro.
Figura 2: Turborreactor de flujo axial
1.3. MOTOR TURBORREACTOR DE FLUJO Y CUERPO ÚNICOS
El motor turborreactor de flujo y cuerpo únicos es una configuración en la cual
tanto el flujo de aire como el cuerpo del motor se combinan en una sola unidad. En esta
configuración, la potencia es desarrollada por un único rotor de turbina, el cual impulsa
todas las partes accionadas por el motor. Esta disposición se utiliza principalmente en
motores que requieren un diseño ligero y compacto. Es considerada la versión más
básica del motor turborreactor puro.
Figura 3: Turborreactor de flujo y cuerpo únicos
Página 6 de 35
1.4. MOTOR TURBORREACTOR DE FLUJO ÚNICO, DE DOBLE
CUERPO
En un motor de turborreactor de flujo único con doble cuerpo, cada cuerpo cuenta
con su propio conjunto de etapas de turbina. Cada etapa de la turbina impulsa su
correspondiente compresor. El acoplamiento N2, representado en color rojo debajo, se
refiere al conjunto de compresor y turbina. Por otro lado, el acoplamiento N1, mostrado
en gris, se refiere al conjunto de compresor y turbina. Ambos acoplamientos están
unidos mediante ejes de transmisión diferentes y operan a velocidades distintas.
A continuación, se muestra un ejemplo de una turbina de varias etapas.
Figura 4: Turborreactor de flujo único y de cuerpo doble
1.5. COMPONENTES DEL MOTOR
Todos los motores de turbina de gas están formados por los mismos
componentes básicos. Sin embargo, la nomenclatura utilizada para describir cada
componente varía de un fabricante a otro. Las diferencias de nomenclatura se reflejan en
los manuales de mantenimiento aplicables. En la siguiente discusión se utiliza la
terminología más comúnmente utilizada en la industria.
Hay siete secciones básicas dentro de cada motor de turbina de gas. Se trata de
las secciones:

Entrada de aire

Sección del compresor

Sección de combustión

Sección de turbina
Página 7 de 35

Sección de escape

Sección de accesorios

Sistemas necesarios para el arranque, la lubricación, el suministro
de
combustible y fines auxiliares, como el antihielo, la refrigeración y la
presurización.
COMPRESOR
A. PALAS DEL ROTOR

Una pala de rotor típica que se muestra el contorno retorcido.
Las palas del rotor son de sección aerodinámica y suelen estar diseñadas para
ofrecer un gradiente de presión a lo largo de su longitud, a fin de garantizar que el aire
mantenga una velocidad axial razonablemente uniforme. La mayor presión hacia la
punta equilibra la acción centrífuga del
rotor sobre la corriente de aire. Para
obtener estas condiciones, es necesario
"girar" la pala desde la raíz hasta la
punta para obtener el ángulo de
incidencia correcto en cada punto.
Figura 5: Diseño de la pala

Método de fijación de las cuchillas al disco
Figura 6: Fijación de las cuchillas
Página 8 de 35
B. ÁLABES DE ESTATOR

Método de fijación de los alabes a la carcasa del compresor
Figura 7: Álabes en la carcasa del compresor
CÁMARA DE COMBUSTIÓN
Una cámara de combustión debe ser capaz de permitir que la combustible arda
eficazmente en una amplia gama de condiciones de funcionamiento sin incurrir en una
gran pérdida de presión. Además, si se produce la extinción de la llama, debe ser posible
volver a encenderla. Para realizar estas funciones, los componentes del tubo de la llama
y del atomizador de la boquilla de pulverización deben ser mecánicamente fiables.
Hay tres tipos principales de cámaras de combustión que se utilizan en los motores de
turbina de gas. Se trata de la cámara múltiple, la cámara tubo-anular y la cámara anular.
1.
CÁMARA DE COMBUSTIÓN MÚLTIPLE
Figura 8: Cámara de combustión múltiple Rolls-Royce
Página 9 de 35
2.
CÁMARA DE COMBUSTIÓN INDEPENDIENTE
Figura 9: Cámara de combustión independiente Rolls-Royce
TURBINA
Una etapa de turbina consta de un distribuidor fijo o pala del estator, seguido de
una pala móvil o rotor.
Figura 10: Turbina
ACCESORIOS
La caja de cambios externa contiene los accionamientos de los accesorios, el
accionamiento del motor de arranque y proporciona una cara de montaje para cada
unidad de accesorios. También se ha previsto la posibilidad de girar el motor a mano, a
través de la caja de cambios, con fines de mantenimiento. La figura siguiente muestra
las unidades accesorias que suelen encontrarse en una caja de cambios externa.
Página 10 de 35
Figura 11: Accesorios de un motor Rolls-Royce
Página 11 de 35
CAPÍTULO II: CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
FICHA TÉCNICA METAL MECÁNICA
Tabla 1: Ficha técnica metal mecánica de un turborreactor
Durante el desarrollo del Tu-144 los motores se convirtieron en uno de los
elementos más importantes del diseño. Todo el avión fue construido teniendo en cuenta
el gran tamaño de los motores soviéticos de la época. Cuando el rango de vuelo del
prototipo resultó ser más corto de lo esperado, avión y motores fueron actualizados
buscando un mejor rendimiento. Esto no se consiguió hasta que un nuevo modelo de
motores fue instalado en el modelo Tu-144D, pero para entonces el programa fue
cancelado. Casi una década más tarde un avión fue reactivado para pruebas y fue
reequipado con los motores del bombardero Tu-160. Al final, el Tu-144 ha volado con
cuatro tipos diferentes de motores en su historia.
Página 12 de 35
Tabla 2: Especificaciones de Motor del Tu-144LL
Página 13 de 35
CAPÍTULO III: CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN
Los turborreactores operan basados en el principio del ciclo Brayton, en donde
aire comprimido es mezclado con combustible y quemado bajo condiciones de presión
constante. El gas caliente producido por la combustión se le permite expandirse a través
de la turbina y hacerla girar para llevar a cabo su trabajo
Un turborreactor funciona como el propulsor de hélice según el principio de
acción-reacción que se lleva a cabo en el medio compresible que es el aire ambiente y
que proporciona un empuje hacia adelante en reacción a la expulsión de una masa
animada de gas a una determinada velocidad.
Este empujón es la consecuencia:

una diferencia de momento entre el aire admitido y los gases expulsados
por unidad de tiempo;

una diferencia de presión entre el plano de salida de la boquilla y el
infinito aguas arriba.
Este empuje de reacción hace que el motor se mueva hacia adelante (de ahí el
término motor a reacción ) y, por lo tanto, del vehículo al que está conectado.
Figura 12: Etapas de la operación de un turborreactor
Una gran masa de aire que entra en el reactor a una velocidad V1 y sale a una
velocidad V2 tal que V2 >> V1 produce una fuerza de reacción que se utiliza como
fuerza de empuje propulsora.
Página 14 de 35
El aire utilizado para la propulsión es admitido a través de la boquilla de
entrada que puede ser de geometría variable en ciertos aviones para permitir el vuelo
supersónico.
Aspirado por el ventilador y luego comprimido a través de un compresor axial (o
centrífugo en algunos motores), el aire se calienta y pasa en parte (o casi en su totalidad)
a través de la cámara de combustión donde se mezcla con queroseno rociado que se
enciende espontáneamente (funcionamiento nominal).
Como
resultado
de
esta
combustión, se
produce
entonces
una
fuerte expansión de los gases quemados, parte de los cuales, por su expansión en
la turbina, permite accionar el compresor, el ventilador y los accesorios necesarios para
el funcionamiento del reactor.
El resto de los gases quemados por transformación termodinámica producen
energía de presión en la turbina y luego energía cinética por efecto Venturi en
la boquilla, cuya sección puede ser variable dependiendo de la envolvente de vuelo
(convergente en subsónico o divergente en supersónico) con el fin de lograr el empuje
que permite que la aeronave avance.
El flujo de aire se mantiene subsónico dentro del motor a lo largo de la
envolvente de vuelo y el funcionamiento del motor continúa mientras se inyecta
combustible.
Página 15 de 35
CAPÍTULO IV: CARÁCTERÍSTICAS DE
MANTENIMIENTO
Para un funcionamiento óptimo del motor se requiere un mantenimiento
minucioso evitando en todo lo posible el “Fouling”. El “Fouling” es la acumulación de
material no deseado sobre las superficies sólidas que causa una aspereza superior a la
normal. Para el compresor o turbina, esto significa el deterioro de la forma
aerodinámica de la superficie de las palas, con una consiguiente reducción del flujo del
aire, una relación de presión inferior y por eso una menor eficacia.
4. 1. TIPOS DE “FOULING”

De hidrocarburos: productos de mezcla de líquidos, de aceites o
hidrocarburos en general, que se depositan sobre las palas y forman una
película aceitosa que captura las partículas.

De agua salada: desde el momento que el aire aspirado del compresor es
calentado, la humedad del aire se evapora. Los residuos de sal causan
corrosión y óxido sobre las palas.

De otras causas: polvo y arena en general que causan erosión cuando se
combinan con otros componentes, tales como vapores aceitosos, pudiendo
formar dañinas incrustaciones.
Una turbina estándar de gas (46,500KW) con un nivel medio de “fouling”,
muestra una caída de potencia del 3% y un aumento de la temperatura del 1%. Esta
pérdida de prestaciones cuesta más de 500,000 US$ cada año. Estas pérdidas de
prestaciones se reflejan en una disminución de potencia y un aumento de temperatura
que significan costes logísticos y de trabajo mayores y el consiguiente daño
medioambiental ya que consume más CO2. Un aumento del consumo promedio de
carburante del 0,25%, debido a un mantenimiento ineficaz, causa, en una flota de diez
aviones 777-300ER/GE90-115B, un aumento de los costos anuales de 490,000 US$.
Este importe ha sido calculado con el precio del carburante de 2.50 US$ el galón.
Página 16 de 35
Figura 13: Planta de mantenimiento de una turbina a reacción
El mantenimiento de las turbinas se puede hacer externamente o internamente.
El método externo se basa en la descontaminación de la entrada de la turbina, en la que
la mayor parte del líquido descontaminante va al bypass. Este método es válido, pero la
mayor parte de los residuos están en el interior del compresor a alta presión. Es un
método simple, fácil y rápido, pero no tan efectivo como el método de lavado interno.
En el método interno se descontamina de forma directa el compresor utilizando alta
presión que debe autorizarse previamente por el fabricante del motor.
Figura 14: Uso de sistemas de agua a presión para limpieza de turbinas
Después de haber utilizado sistemas de agua a presión para la limpieza de
turbinas de aviones, se aprecia que la temperatura operativa del motor después de la
Página 17 de 35
descontaminación disminuye entre 15 y 20°C. El consumo del carburante disminuye un
0,5 % comparado a antes de la intervención.
Las variables a considerar en un plan adecuado de mantenimiento y
descontaminación son la cantidad y el tipo de fouling que hay en la instalación del
circuito de suministro de aire, el nivel máximo aceptable de disminución de la potencia
que ha establecido la compañía, la disponibilidad (tiempo) de la aeronave respecto a los
planes de vuelo y el nivel de filtración del aire en la entrada.
Después de una contaminación del motor importante es difícil, casi imposible,
recuperar el máximo de la potencia. El procedimiento de descontaminación del
compresor previene los depósitos de incrustaciones y mantiene altas las prestaciones del
motor.
Efectuando una descontaminación constante la vida técnica del motor puede
prolongarse gracias al menor estrés mecánico y a la reducción de las vibraciones.
4. 2. GUÍA
DE
MANTENIMIENTO
PARA
GÓNDOLAS
DE
MOTORES DE AERONAVES
Una de las partes más sucias de un jet es el motor, lo cual no es una gran
sorpresa. Los motores han recorrido un largo camino desde la era de los reactores, pero
todavía producen mucho carbono. El carbón es, por supuesto, una de las principales
causas de corrosión, pero en el caso de los motores puede causar más problemas que
eso. Las góndolas de motor modernas son diseños increíbles que hacen mucho más que
albergar el motor; son maravillas aerodinámicas que están diseñadas para canalizar
adecuadamente el flujo de aire de los motores y albergar los sistemas de transmisión de
accesorios del motor. No es sorprendente que las góndolas sean lugares sucios y, al
mismo tiempo, lugares sensibles.
Esta vez vamos a hablar sobre el mantenimiento de las góndolas de motor para
descubrir los diferentes componentes de una góndola de motor, por qué deben limpiarse
regularmente, y cómo la línea de productos de Techspray es el complemento perfecto
para su programa de limpieza para mantener las góndolas limpias entre los ciclos de
lavado.
Página 18 de 35
4. 3. ANATOMÍA DE LAS GÓNDOLAS DE LOS MOTORES DE
AERONAVES
Las góndolas de los motores son maravillas de la ingeniería. No parecen serlo en
el exterior, pero son componentes del motor intrincados y finamente ajustados. Lejos de
ser una cápsula en la que se cuelga un motor, las góndolas son maravillas aerodinámicas
que reducen el ruido, aumentan el ahorro de combustible y fomentan la combustión
limpia de combustible y aire.
En los primeros días de los aviones a reacción, los motores a reacción tenían un
diseño de turborreactor. Los motores turborreactores consistían estrictamente en la
sección central del motor; no había etapas de ventilador para empujar el aire de
derivación para el empuje como lo hacen los jets modernos.
Los turborreactores eran extremadamente ruidosos y horriblemente ineficientes,
pero eran necesarios para el desarrollo de nueva tecnología de motores.
Los aviones a reacción modernos (excepto los aviones a reacción militares
tácticos) son todos propulsados por motores turboventiladores de derivación alta. Estos
son esencialmente un núcleo (anteriormente la totalidad de un turborreactor) pero con
etapas de aspas de ventilador en la parte delantera del motor. La sección del ventilador
produce aproximadamente el ochenta por ciento del empuje, mientras que el resto se
produce a través del núcleo del turborreactor del motor. Las góndolas de los
turboventiladores de última generación están diseñadas para empujar la mayor parte del
aire más allá del escape del núcleo, que pasa por el cono de cola.
4. 4. CUBIERTA DE TURBOVENTILADOR
Los motores Turbofan tienen aspas de ventilador de geometría fija que son
altamente efectivas. Sin embargo, dado que no se pueden ajustar, debe tener una forma
de suavizar el flujo de aire y dirigirlo hacia las secciones del ventilador. El borde de la
cubierta está diseñado para hacer precisamente eso.
El capó también es donde ocurren la mayoría de los choques con aves, o más
comúnmente con insectos. Las toallitas de preparación para aviación son una gran
adición a la caja de herramientas de la tripulación de tierra para evitar que las
salpicaduras de insectos se salven de los labios del capó entre lavados.
Página 19 de 35
4. 5. CUBIERTA DEL VENTILADOR DEL MOTOR A REACCIÓN
Afortunadamente para los aviones de hoy en día, las aspas del ventilador de la
etapa de ventilador de un motor a reacción no producen ningún tipo de escape. El aire
está limpio y ese flujo también ayuda a enfriar el núcleo del motor. El capó suele estar
formado por dos secciones: los paneles de acceso para acceder a los sistemas de
accesorios y los conductos del motor.
Aunque no se expulsa el escape a través de la sección del ventilador, no significa
que esta sección esté inherentemente limpia.
Hablemos de "snarge" por un minuto. Oh, ¿no está familiarizado con el término?
Snarge es la fraseología común para los restos de pequeños animales y aves (en su
mayoría aves) después de haber sido ingeridos en un motor.
Snarge de aves es algo desagradable. Cuando golpea las aspas del ventilador, se
adhiere a las superficies. Si cree que esto es exagerado, no lo es. Los choques con aves
son eventos comunes en la aviación y causan muchos daños. ¿Cuánto cuesta esto?

La Fuerza Aérea de los EE. UU. ha registrado más de 100 000 choques con
aves desde 1995, lo que resultó en más de mil millones de dólares en daños.

Las estimaciones civiles son de aproximadamente $155 millones en costos
directos de reparación, aunque se cree que esto es una subestimación
significativa del costo real, ya que muchos incidentes no se denuncian.
Cuando su avión choca con un pájaro, el snarge debe limpiarse de todas las
superficies, una tarea que no es fácil. Las mejores opciones para limpiar los restos de las
aves son un buen limpiador de uso general no inflamable (especialmente importante
para limpiar las aspas del ventilador). Otra herramienta útil son las toallitas de limpieza
y preparación. No todos los choques con aves son eventos importantes; a veces no es
más que una pequeña mancha y una sola toallita se encargará de eso.
4. 6. CONO DE COLA DEL MOTOR DE AVIÓN
Ahora vamos al meollo del asunto. El cono de cola del motor, que está montado
detrás del núcleo, es por donde pasan los gases de escape reales. Esta es la parte del
capó que estará cubierta de hollín y suciedad, aunque los motores modernos palidecen
en comparación con las primeras generaciones de motores a reacción.
Página 20 de 35
El cono de cola debe mantenerse limpio y sin acumulaciones; todo el propósito
del conjunto del cono de cola se basa en los principios de la dinámica de gases.
Suavizan la salida de los gases de escape, lo que aumenta en gran medida el potencial
de empuje. Pero al igual que un sistema de admisión y escape de aire en un automóvil,
debe estar libre de perturbaciones aerodinámicas.
El hollín y la suciedad acumulados reducen la eficiencia del flujo de aire que
sale del cono de cola, lo que reduce la eficiencia de combustible del motor, así como la
producción de empuje. Un desengrasante y limpiador de alta calidad es el boleto para
deshacerse del hollín y suciedad en el cono de cola para recuperar una superficie lisa
para un flujo de aire óptimo.
La ingeniería de las góndolas de los motores es fascinante y sigue creciendo
cada día. Los fabricantes de motores continúan ampliando los límites en el desarrollo de
motores y góndolas más silenciosos y eficientes, pero todavía se trata de cosas simples
para mantenerlos funcionando de manera eficiente. El mantenimiento básico, es decir, la
limpieza y el aseo, es la columna vertebral del mantenimiento preventivo. Una onza de
prevención vale una libra de curación. Principalmente, las buenas prácticas de limpieza
son la mejor prevención contra la corrosión; lo mejor es evitar la corrosión antes de que
comience, y todo comienza con buenas prácticas de limpieza de las aeronaves.
Página 21 de 35
CAPÍTULO V: CARACTERÍSTICAS DE REPARACIÓN
5.1. DAÑOS ENCONTRADOS EN UN MOTOR DE REACCIÓN
Figura 15: Fotografía – Daños de la turbina de alta potencia (HPT) por el desprendimiento de
uno de sus alabes
Son múltiples los daños que se pueden encontrar en un motor a reacción,
dependiendo de factores como condiciones atmosféricas a las que están expuestos los
aviones como vuelos sobre el mar, vuelos en zonas volcánicas o con alta presencia de
pájaros, botaderos de basura en periferia a los aeropuertos, así como presencia de
FOD’s (Foreing Object Damage) en las pistas y calles de rodaje de los aviones, más
daños generados por el diseño y fabricación de las piezas que conforman un motor o
también excedencias que puedan ocurrir en un vuelo debido a una mala operación del
piloto.
Las siguientes fotografías fueron tomadas de varias boroscopias realizadas en
diferentes modelos de turbinas a reacción. Aunque las imágenes se observan demasiado
críticas, la confiabilidad de estos motores es muy alta y los daños pueden arreglarse
cambiando únicamente las secciones afectadas, volviendo a colocar el motor en
operación, bajo un altísimo costo económico. Estos daños y fallas de las turbinas
cuando se presentan en vuelo y de llegar a desintegrar una parte del motor, no
comprometen la seguridad del vuelo ya que el otro motor o motores van a ser el
respaldo para el empuje del avión. Un avión está en condición de volar con un solo
motor en un momento de emergencia, pudiendo aterrizar sin mayores contratiempos.
Página 22 de 35
5.2. DAÑOS DE LA SECCIÓN DE TURBINA DEBIDO AL
DESPRENDIMIENTO DE UNO DE SUS ALABES
Las primeras fotografías presentan una falla en la primera etapa de la turbina de alta
debido a un lote de alabes con defectos en su fabricación. Esta falla en el material
ocasionó que se desprendiera todo el alabe desde su raíz, desintegrando el resto de
alabes de la turbina de alta (HPT), y de ahí para atrás. Después que se encontró la causaraíz del problema, el fabricante realizó el cambio de esta sección por otra ya corregida.
Figura 16: Fotografía - Desintegración de la turbina de alta potencia (HPT) debido al
desprendimiento de uno de sus alabes
Figura 17: Zona de ruptura del alabe
Página 23 de 35
Una falla en el proceso de fabricación de un alabe puede desencadenar en daños
de considerable proporción cuando se llega a desprender este de su base, ocasionando
una desintegración en cadena del resto de etapas de turbina, generando un corte de
motor en vuelo. Más con el soporte del motor restante se puede realizar un aterrizaje de
emergencia con un alto nivel de seguridad.
Figura 18: Fotografía – Desintegración de las etapas de turbina
Figura 19: Fotografía - Turbina de baja potencia (LPT) con rasgaduras y pérdida de material
debido al FOD de HPT
Página 24 de 35
Figura 20: Fotografía – Ruptura de uno de los alabes de LPT
Figura 21: Fotografía – Datos en la última etapa de turbina de baja presión (LPT)
Figura 22: Fotografía - Pérdida de material en el Shroud
Página 25 de 35
Figura 23: Fotografía - Desintegración de rotor y estator de LPT
Figura 24: Fotografía - Alabes estatores cizallados
Figura 25: Fotografía – Desintegración del rotor de LPT
Página 26 de 35
5.3. DAÑOS
ENCONTRADOS
EN
UNA
CÁMARA
DE
COMBUSTIÓN
La cámara de combustión es otra área que está muy expuesta a daños por las
altas temperaturas que soporta, más de 1600ºC, encontrándose daños típicos como
rajaduras por temperatura, perdidas de material, quemaduras, huecos. Las siguientes
fotografías muestran en mejores detalles estos daños:
Figura 26: Fotografía - Daños en la cámara de combustión debido a una desviación de una de
las boquillas de combustible
Con inspecciones repetitivas se controlan este tipo de daños
Figura 27: Fotografía - Deflectora de la boquilla de combustible con pérdida de material
Página 27 de 35
Figura 28: Fotografía - Spectacle Plate con rajadura radial
El estator de la primera etapa de turbina de alta, conocida como HPTNGV (High
Pressure Turbine Nozzle Guide Vanes) son otra área muy susceptible a daños por las
altas temperaturas que soporta, en las siguientes fotografías se pueden apreciar algunos
de estos daños que pueden llegar a ser críticos:
Figura 29: Fotografía – Erosión generada por las altas temperaturas
Página 28 de 35
Figura 30: Fotografía - NGV's con rajaduras axiales y quemadura del recubrimiento cerámico
Figura 31: Fotografía - Rajaduras y pérdida de recubrimiento en el área convexa del NGV
Figura 32:Fotografía – Rajaduras axiales y radiales
Página 29 de 35
5.4. CONCLUSIÓN
Aunque los daños que se pueden encontrar al realizar una boroscopia en una
turbina pueden ser críticos y espectaculares a la vista de un ojo no entrenado, estos van
a estar contemplados en un manual de mantenimiento donde se van a poder evaluar de
acuerdo al tipo de daño, sus límites de servicio, sus límites máximos de operación, así
como determinar las horas de operación o ciclos de vuelo del motor antes de realizar
una reparación mayor (overhault). De encontrarse daños que no se encuentren
contemplados en los manuales, la empresa operadora entraría en contacto con el
fabricante del motor para así ellos determinar la importancia de los daños y el tiempo
límite de operación del motor.
Página 30 de 35
CAPÍTULO VI: CARACTERÍSTICAS DE SEGURIDAD
Estas características se pueden dividir en 4:
6.1. PREPARACIÓN
Antes de operar el motor del turborreactor en el entorno aeroespacial, se deben seguir
los siguientes pasos en la secuencia de verificación previa:
1. Comprobar y verificar el motor de arranque: Realizar una comprobación y
verificación del motor de arranque que se utilizará para encender el turborreactor.
Esto asegura que el motor de arranque esté en buen estado de funcionamiento y
listo para su uso.
2. Restringir el acceso a la zona del turborreactor: En la zona donde se encuentra el
turborreactor, solo debe permanecer el personal autorizado. Antes de encender el
motor, asegurarse de que ninguna persona se encuentre en este espacio, ya que
podría causar lesiones graves debido al movimiento y las altas temperaturas
asociadas al encendido.
3. Verificar los sistemas electrónicos de monitoreo: Realizar una verificación de los
sistemas electrónicos de monitoreo para asegurarse de que estén funcionando
correctamente. Esto implica verificar los indicadores y paneles de control que
brindan información sobre el estado y rendimiento del motor durante la operación.
4. Verificar el nivel de combustible en el tanque: Antes de iniciar la operación,
verificar el nivel de combustible en el tanque para asegurarse de que haya
suficiente combustible para el funcionamiento deseado del motor. Esto garantiza
un suministro adecuado de combustible durante la operación.
5. Verificar el nivel de aceite lubricante en el depósito: Realizar una verificación del
nivel de aceite lubricante en el depósito para asegurarse de que esté dentro de los
rangos recomendados. Un nivel adecuado de aceite lubricante es esencial para
mantener la lubricación adecuada de los componentes del motor durante la
operación.
6. Verificar las conexiones a la red de distribución eléctrica: Asegurarse de que todas
las conexiones a la red de distribución eléctrica estén correctas y en buen estado.
Esto garantiza una alimentación eléctrica adecuada para los sistemas y
componentes eléctricos del motor.
7. Verificar las medidas de seguridad y protección: Antes de la operación, comprobar
que todas las medidas de seguridad, como los extintores y los elementos de
Página 31 de 35
protección personal, estén en buen estado y listos para su uso en caso de
emergencia. Esto asegura la preparación adecuada para abordar cualquier situación
de emergencia durante la operación.
8. Comprobar el ensamble del sistema de inyección y lubricación: Realizar una
comprobación del ensamble del sistema de inyección y lubricación, incluyendo los
respectivos circuitos hidráulicos. Esto garantiza que el sistema esté correctamente
ensamblado y listo para proporcionar un suministro de combustible y lubricación
eficiente durante la operación.
9. Verificar la ausencia de fugas: Inspeccionar cuidadosamente las líneas de los
sistemas de inyección y lubricación para verificar que no haya fugas presentes. Las
fugas pueden afectar el rendimiento y la seguridad del motor, por lo que es
importante identificarlas y solucionarlas antes de la operación.
10. Realizar una verificación auditiva del funcionamiento de los electrodos: Antes del
encendido, realizar una verificación auditiva del funcionamiento de los electrodos
dentro de la cámara de combustión. Esto implica escuchar los sonidos
característicos del arco eléctrico generado por los electrodos, lo que indica un
correcto funcionamiento y encendido del motor.
Figura 33: Sistemas de monitoreo
Figura 34: Elementos de seguridad más comunes
Página 32 de 35
6.2. OPERACIÓN
Antes de iniciar el proceso de encendido del turborreactor en el entorno aeroespacial, se
deben realizar las siguientes operaciones:
11. Realizar pruebas a cada uno de los componentes: Antes del encendido, se deben
realizar pruebas exhaustivas en cada uno de los componentes del turborreactor para
asegurarse de que estén en buen estado de funcionamiento. Esto implica una
inspección minuciosa de todas las herramientas y del entorno para garantizar un
ambiente seguro y protegido.
12. Verificar la presión del sistema de lubricación: Al accionar el motor eléctrico de la
bomba de aceite del sistema de lubricación, se debe observar que la presión en el
manómetro aumente hasta la presión indicada en el manual aproximadamente. Esto
asegura un adecuado suministro de lubricación para el motor durante la operación.
13. Conectar el soplador a la entrada del compresor y aumentar las RPM: Para obtener
el flujo de aire requerido, se debe conectar el soplador a la entrada del compresor y
aumentar gradualmente las RPM (revoluciones por minuto). Esto ayuda a
establecer las condiciones de flujo de aire adecuadas antes del encendido del
motor.
14. Verificar la presión del sistema de inyección de combustible: Al encender el
sistema de inyección de combustible, se debe verificar que indique una presión
dentro del rango establecido en el manual. Esto garantiza un suministro adecuado y
controlado de combustible durante la operación.
15. Aumentar progresivamente el flujo de combustible a la cámara de combustión: A
medida que se incrementa la entrada de flujo de aire al compresor, se debe
aumentar progresivamente el flujo de combustible a la cámara de combustión. Esto
asegura una combustión eficiente y controlada dentro del motor.
16. Controlar la temperatura en cada estación del motor y las RPM: Mediante las
termocuplas, se debe monitorear y controlar la temperatura en cada una de las
estaciones del motor. También se debe ubicar un medidor de RPM en la entrada
del compresor para medir las RPM mínimas necesarias para encender el motor.
17. Verificar la operación estable del motor: Después de asegurarse de que el motor se
encuentra operando de manera estable, se debe verificar que las temperaturas y
presiones sean las adecuadas para un buen funcionamiento del motor.
18. Apagar el soplador y la bujía de ignición: Una vez que se ha verificado la
operación estable del motor, se puede apagar el soplador utilizado para el flujo de
Página 33 de 35
aire adicional y la bujía de ignición.
19. Controlar el tiempo de prueba y las temperaturas permisibles: Durante la
operación, es importante controlar el tiempo de prueba para no exceder el
especificado en la misión del turborreactor. También se debe vigilar la lectura de
temperatura permisible a la entrada de la turbina para evitar esfuerzos no
admisibles en la misma.
20. Seguir los procedimientos de apagado en caso de funcionamiento inseguro: Si se
obtienen lecturas de temperatura por encima del límite o se detecta un
funcionamiento inseguro, es importante seguir los procedimientos de apagado del
motor para evitar cualquier riesgo adicional. Esto implica seguir los pasos de
apagado mencionados anteriormente, como cortar el suministro de combustible y
lubricación.
21. Constatar que el sistema de inyección no exceda la presión permitida: Durante la
operación, se debe monitorear continuamente el sistema de inyección de
combustible para asegurarse de que no exceda la presión permitida. Esto ayuda a
prevenir daños en el motor y garantiza un funcionamiento seguro y controlado.
Figura 35: Cámara de combustión
6.3. APAGADO
Para apagar el turborreactor correctamente y de manera segura en el entorno aeroespacial,
se deben seguir los siguientes pasos:
22. Cortar el suministro de combustible: Es fundamental interrumpir el flujo de
combustible hacia el motor para prevenir cualquier riesgo de ignición no deseada
durante el apagado. Esto garantiza que no haya combustible presente en la cámara
Página 34 de 35
de combustión que pueda generar una combustión no controlada.
23. Cortar el suministro de lubricación: Después de detener el suministro de
combustible, es necesario también interrumpir el suministro de lubricante al motor.
Esto evita que el lubricante se queme en el interior del motor o se acumule de
manera innecesaria mientras el motor está apagado.
24. Disponer el soplador en la admisión del compresor para refrigerar el motor: Una
vez que el turborreactor ha sido apagado, se debe utilizar el soplador para
proporcionar un flujo de aire adicional a la admisión del compresor. Esto tiene
como objetivo principal enfriar el motor y ayudar a reducir la temperatura de los
componentes internos, especialmente en el entorno espacial donde las condiciones
de transferencia de calor pueden ser diferentes a as atmosféricas.
Página 35 de 35
6.4. PROCEDIMIENTOS DE EMERGENCIA
1. En caso de emergencia, cortar inmediatamente el suministro de combustible desde
el tablero de control para evitar cualquier riesgo de incendio o explosión en el
entorno aeroespacial.
2. Accionar la palanca para inyectar aire a la cámara de combustión para enfriar el
motor de manera inmediata. Esto es crucial en la aeronáutica espacial, ya que la
exposición al vacío del espacio puede generar un rápido aumento de temperatura
en el motor debido a la falta de convección y transferencia de calor
convencionales.
3. Poner todos los sistemas en modo apagado para evitar el consumo innecesario de
energía y recursos en una situación de emergencia en el entorno aeroespacial.
4. Apagar el interruptor de suministro de energía eléctrica para asegurarse de que no
haya ningún riesgo de cortocircuito o daño eléctrico en la aeronave.
5. Cortar el suministro de lubricante para evitar posibles fugas y daños en el motor.
En el espacio, donde el acceso a mantenimiento y reparaciones puede ser limitado,
es esencial salvaguardar los recursos y prevenir posibles problemas adicionales.
6. Utilizar los extinguidores de incendios sin demora en caso de detectar fuego fuera
del motor. La aeronáutica espacial implica una exposición a condiciones extremas
y un ambiente altamente sensible al fuego, por lo que es fundamental tomar
medidas rápidas y efectivas para controlar cualquier incendio que pueda surgir.
Página 36 de 35
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Guzman, P. E. (22 de Enero de 2017). Ingenieros Especialistas. Obtenido de
http://www.ingenierosespecialistas.com/2017/01/danos-encontrados-en-unaturbina.html
Vujie, D. (2003). Sistemas de mantenimiento de motores turborreactores. Belgrado:
UDC.
Página 37 de 35