Sistema de Enfriamiento

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La quema de combustible en los cilindros produce un calor intenso, la mayoría de los cuales es expulsado a través del sistema de escape. Sin embargo gran parte del calor residual, debe ser removido, o disipado, al menos para evitar que el motor se sobrecaliente. De lo contrario, las altas temperaturas del motor pueden conducir a la pérdida de potencia, al consumo excesivo de aceite, pre-detonación, y daños graves en el motor. Si bien el sistema de aceite es vital para la refrigeración interna del motor, un método adicional de enfriamiento, es necesario que la superficie externa del motor tenga contacto con el aire. La mayoría de las aeronaves pequeñas son enfriadas por aire aunque algunos son enfriados por líquido. Refrigeración con aire se realiza por que aire que fluye en el compartimiento del motor a través de aberturas que se ubican en la parte delantera del capó del motor. Las pantallas (bafles) direccionan el aire sobre las aletas adheridas (aletas de enfriamiento) a los cilindros del motor y en otras partes del motor, donde el aire absorbe el calor del motor. La expulsión del aire caliente se lleva a cabo a través de una o más aberturas en la parte baja de la cubierta del motor. El aire exterior entra en el compartimiento del motor a través de una entrada detrás del cubo de la hélice. Las pantallas lo dirigen a las partes más calientes del motor principalmente a los cilindros, que tienen aletas que aumentan la superficie expuesta al flujo de aire. El sistema de refrigeración por aire es menos eficaz durante las operaciones en tierra, despegues, rodajes, períodos de alta potencia y operaciones a baja velocidad. Por el contrario, los descensos a alta velocidad ofrecen una excesiva ingestión de aire lo cual puede enfriar bruscamente al motor, sometiéndolo a extremas fluctuaciones de temperatura. El funcionamiento del motor a temperatura más alta que su diseño puede causar pérdida de potencia, consumo excesivo de aceite, y la pre- detonación. También dará lugar a daños permanentes en el motor, tales como la deformación de las paredes del cilindro, daño en los pistones y anillos, la quema y deformación de las válvulas. En la cabina de vuelo encontraremos los instrumentos de temperatura del motor que ayudará a tener control de la temperatura de funcionamiento. En condiciones normales de operación con aeronaves que no están equipadas con cowl flaps (aletas chimenea), la temperatura del motor se puede controlar cambiando la velocidad o la potencia del motor. Las altas temperaturas del motor puede ser reducido al incrementar la velocidad y / o reducir el poder.

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La quema de combustible en los cilindros produce un calor intenso, la mayora de los cuales es expulsado a travs del sistema de escape. Sin embargo gran parte del calor residual, debe ser removido, o disipado, al menos para evitar que el motor se sobrecaliente. De lo contrario, las altas temperaturas del motor pueden conducir a la prdida de potencia, al consumo excesivo de aceite, pre-detonacin, y daos graves en el motor.Si bien el sistema de aceite es vital para la refrigeracin interna del motor, un mtodo adicional de enfriamiento, es necesario que la superficie externa del motor tenga contacto con el aire. La mayora de las aeronaves pequeas son enfriadas por aire aunque algunos son enfriados por lquido.

Refrigeracin con aire se realiza por que aire que fluye en el compartimiento del motor a travs de aberturas que se ubican en la parte delantera del cap del motor. Las pantallas (bafles) direccionan el aire sobre las aletas adheridas (aletas de enfriamiento) a los cilindros del motor y en otras partes del motor, donde el aire absorbe el calor del motor. La expulsin del aire caliente se lleva a cabo a travs de una o ms aberturas en la parte baja de la cubierta del motor.

El aire exterior entra en el compartimiento del motor a travs de una entrada detrs del cubo de la hlice. Las pantallas lo dirigen a las partes ms calientes del motor principalmente a los cilindros, que tienen aletas que aumentan la superficie expuesta al flujo de aire.

El sistema de refrigeracin por aire es menos eficaz durante las operaciones en tierra, despegues, rodajes, perodos de alta potencia y operaciones a baja velocidad. Por el contrario, los descensos a alta velocidad ofrecen una excesiva ingestin de aire lo cual puede enfriar bruscamente al motor, sometindolo a extremas fluctuaciones de temperatura.El funcionamiento del motor a temperatura ms alta que su diseo puede causar prdida de potencia, consumo excesivo de aceite, y la pre-detonacin. Tambin dar lugar a daos permanentes en el motor, tales como la deformacin de las paredes del cilindro, dao en los pistones y anillos, la quema y deformacin de las vlvulas. En la cabina de vuelo encontraremos los instrumentos de temperatura del motor que ayudar a tener control de la temperatura de funcionamiento.

En condiciones normales de operacin con aeronaves que no estn equipadas con cowl flaps (aletas chimenea), la temperatura del motor se puede controlar cambiando la velocidad o la potencia del motor. Las altas temperaturas del motor puede ser reducido al incrementar la velocidad y / o reducir el poder.

El medidor de temperatura del aceite da una indicacin indirecta y atrasada sobre el aumento de la temperatura del motor, pero se puede utilizar para determinar la temperatura del motor si ste es el nico medio disponible.La mayora de las aeronaves estn equipadas con un indicador de temperatura que indica un cambio de temperatura del cilindro directa e inmediata. Este instrumento est calibrado en grados Celsius o Fahrenheit, y por lo general un cdigo de color con un arco de color verde para indicar el rango de operacin normal. Una lnea roja en el instrumento indica la temperatura mxima permisible del motor.Para evitar un exceso de temperatura del cilindro, se aumenta de velocidad, enriquecer la mezcla, y / o reducir la potencia. Cualquiera de estos procedimientos ayuda a reducir la temperatura del motor. En los aviones equipados con cowl flaps, utilice las posiciones de apertura para controlar la temperatura. Los Cowl flaps estn cubiertas con bisagras que se ajustan a la apertura por donde se expulsa el aire caliente. Si la temperatura del motor es baja, los cowl flaps se pueden cerrar, lo que restringe el flujo de aire caliente que es expulsado y aumenta la temperatura del motor. Si la temperatura del motor es alta, los cowl flaps se abren para permitir un mayor flujo de aire a travs del sistema, lo que disminuye la temperatura del motor.http://sistemasdelaaeronave.blogspot.mx/2011/02/sistema-de-enfriamineto.html

Cmo se refrigera un motor alternativo de aviacin?Hay 2 maneras, la refrigeracin por agua y la refrigeracin por aire.La refrigeracin por agua se utiliz mucho en la II guerra mundial, pero hoy en da apenas se utiliza.La mayora de los motores alternativos utilizados en aviacin estn refrigerados por aire.Por qu es importante una buena refrigeracin?Bueno no es que sea importante, es que es fundamental la correcta refrigeracin del motor.Si el motor no se refrigera adecuadamente la temperatura del motor aumentar y como consecuencia, podemos tener: Prdida de potencia. Consumo excesivo de aceite. Problemas de detonacin. Daos en el cilindro, pistn y vlvulas. Gripado del motor.Ventajas de la refrigeracin por aire.Es un sistema de fcil construccin y mantenimiento, evitando posibles fallos tcnicos.Tambin son motores ms ligeros, ya que no necesitan tener complejos circuitos de refrigeracin, ni depsitos para contener los lquidos ni radiadores.Los motores refrigerados por circulacin forzada del aire se caracterizan por unas grandes aletas situadas en el cilindro y en la culata. Estas aletas ayudan a disipar el calor y se refrigeran haciendo pasar entre ellas el aire.

Tambin es muy importante la circulacin del aire dentro del carenado.Para que sea la adecuada se utilizan unos tabiques o baffles, para forzar al aire a pasar por los cilindros.Estos Baffles pueden ser de chapa o de goma.Es importante chequearlos en la revisin pre vuelo, para asegurarnos que no estn doblados o rotos.Tambin es importante verificar en la revisin pre vuelo, que las entradas de aire de la carena estn libres, que no les ha entrado nada y que no hay cuerpos extraos dentro. Se han dado casos de encontrar nidos de pjaros dentro del carenado del motor.http://www.takeoffbriefing.com/como-funciona-el-sistema-de-refrigeracion-motor-alternativo/

En el proceso de refrigeracin por aire, este penetra en el compartimento del motor a travs de aberturas en la parte frontal del avin. El aire no circula de forma aleatoria sino que gracias a la disposicin del compartimento, es forzado a fluir rpidamente, sobre todo hacia los cilindros; unas finas aletas de metal en la parte exterior de los cilindros aumentan la tasa de transferencia de calor exponiendo mayor superficie metlica al aire en circulacin; cumplida su funcin, el aire caliente sale de nuevo a la atmsfera. Las aleaciones ligeras utilizadas en la construccin de los motores modernos aportan una buena ayuda en el proceso de refrigeracin.

Algunos aeroplanos tienen unos dispositivos conocidos como aletas de refrigeracin (cowl flaps), mediante las cuales el piloto controla de forma manual la temperatura del motor en las distintas fases de vuelo. Si la temperatura es baja, el piloto puede cerrar las aletas restringiendo la circulacin de aire; si por el contrario es alta, puede abrirlas para incrementar el flujo de aire de refrigeracin. Lo habitual es que en operaciones a baja velocidad y mucha potencia, tales como despegues y ascensos, las aletas se abran mientras que con alta velocidad y baja potencia, tal como en vuelo de crucero o descensos, las aletas se cierren.La operacin de un motor con una temperatura superior a la esperada, puede causar un consumo excesivo de aceite, detonacin y prdida de potencia, y si la situacin no se ataja puede producirse una avera grave en el motor lo cual conlleva poner en riesgo al avin y su tripulacin. Aunque el problema principal con la temperatura proviene de un exceso de la misma, tampoco es conveniente que se mantenga por debajo de la adecuada porque resta eficiencia al motor.Si el avin tiene un indicador de temperatura de los cilindros, el piloto dispondr de forma directa e inmediata de informacin respecto a cambios de temperatura en el motor. En caso contrario, habr de servirse del indicador de temperatura de aceite, el cual proporciona esta informacin de forma indirecta y con retraso. El indicador de temperatura de aceite se debe usar para determinar la temperatura del motor, solo si es el nico medio disponible.Operar el avin con alta potencia y baja velocidad, por ejemplo durante un ascenso prolongado, hace que la temperatura del motor se incremente; por el contrario, las operaciones a poca potencia y alta velocidad, por ejemplo un descenso rpido, la disminuyen. Es lgico, a mayor velocidad mayor flujo de aire de refrigeracin y a menor potencia menor cantidad de calor a disipar.El piloto puede influir sobre la temperatura de las siguientes maneras: Actuando sobre las aletas de refrigeracin. Abrir para disminuir la temperatura y cerrar para aumentarla. Cambiando de potencia. Ms potencia implica mayor temperatura y menos potencia menor temperatura. Cambiando la velocidad. Supuesta la misma potencia, un aumento de la velocidad incrementa el flujo de aire y por tanto disminuye la temperatura. Por la misma razn, disminuir la velocidad aumenta la temperatura. Regulando la mezcla. Mezclas ms ricas disminuyen la temperatura mientras que ms pobres la aumentan. Cualquier combinacin de lo anterior.

EXTRAENFRIAMIENTO DE LA CMARA DE COMBUSTIONDurante la compresin el aire: la temperatura llega hasta los 600C, cuando entra a la Cmara de Combustin con la inyeccin de combustible y con la chispa, se puede llegar hasta los 2000C.Al salir el aire se debe de enfriar aproximadamente hasta los 1000 1500C para no daar tanto los labes de la turbina.El uso de un lquido para realizar esta operacin sera muy ineficaz debido a las altas temperaturas que puede presentar la cmara de combustin, por lo que se emplea aire, ya que no tenemos que realizar instalaciones extras como seria en el caso de algn lquido.Para poder utilizar el aire que entra al turborreactor como enfriamiento es necesario dividir su flujo en 3 principales etapas.* Aire primario* Aire secundario* Aire terciarioEl aire primario representa aproximadamente el 20 por ciento de la masa de flujo de aire entra en la seccin de entrada de la cmara. Este flujo se utiliza para llevar a cabo la combustin en la cmara de combustin.El aire secundario representa un 20 por ciento de toda la masa de aire que entra el turborreactor y este se emplea para generar torbellinos que al mezclarse por medio de unos agujeros, el combustible explosione mejor.Y finalmente el aire terciario es la parte del aire secundario que no entra por los agujeros este representa el 60 por ciento de la masa total de aire que entra al turborreactor. Se mezcla con el aire que sale a 2000C para enfriarlo hasta 1000 1500C para evitar daar tanto los labes de la turbina.Las cmaras de combustin tambin llamadas forros de combustin son superficies metlicas, llenas de pequeos y precisos agujeros.ENFRIAMIENTO DE LA TURBINAUna caracterstica notable de la evolucin del turborreactor es el aumento de la temperatura del gas a la entrada de la turbina para mejor el ciclo termodinmico del motor. El operar el turborreactor con temperatura del gas en turbina lo ms alta posible se manifiesta en mltiples posibilidades para el avin.Posibilidades gracias al enfriamiento de la turbina1. Aumento de la velocidad de salida de gases en la tobera de escape al ser mayor la relacin de presin disponible por el gas.2. Es posible mejorar el rendimiento propulsivo.3. Permite una relacin de compresin ms alta.4. Disminuye el consumo especfico de combustible.5. Con esto se influye favorablemente en el peso, la carga til y el radio de accin de la aeronave.FuncinLa funcin de la refrigeracin en la turbina es hacer independiente la temperatura de trabajo del metal de los alabes respecto de la temperatura del gas que es mucho ms alta.Los mtodos principales que se aplican para refrigerar la turbina se basan en desviar una cierta cantidad de aire del compresor y conducirla por pasadizos internos hasta la turbina.Tipos de alabesLos alabes de la turbina pueden ser macizos o huecos:* Si los alabes son macizos el aire de refrigeracin de la turbina baa la superficie exterior de los alabes. Este enfriamiento se llama externo.* Si los alabes son huecos el aire de refrigeracin circula por conductos interiores de los alabes, Este enfriamiento se llama interno.

Cuenta con alabes huecos y refrigeramiento interno, las flechas indican el flujo del aire a ellos.

* El aire para refrigerar la turbina se extrae del compresor y se dirige hacia la zona de la turbina, a travs de pasadizos internos del motor. En general la temperatura del aire que refrigera el rotor de la turbina es menor que la que se emplea para refrigerar el estator. Esto es por el elevado nivel de esfuerzos que se registran en el rotor de la turbina. *Generalmente el suministro de aire para el rotor provienen de una zona intermedia de compresor, por ejemplo, en el turborreactor Olympus el aire para refrigerar el rotor se extrae del quinto escaln del compresor (tienen un total de 14 escalones) con una temperatura que se puede clasificar relativamente fra comparada con las mximas que alcanza el motor.

* El aire de refrigeracin del estator de la turbina se suele tomar del flujo secundario de la cmara de combustin. Es el lugar ms prximo y normalmente de ms fcil extraccin. Por lo tanto esta parte de aire ha pasado por todo el conjunto de etapas del compresor y posee una temperatura ms alta que el empleado para el rotor.En general se puede decir que la refrigeracin del estator de turbina es ms fcil que la del rotor.

10. Cul es la funcin del enfriamiento en la turbina?Es hacer independiente la temperatura de trabajo del metal de los alabes respecto de la temperatura del gas que es mucho ms alta.

BIBRLIOGRAFIA * Conocimientos del avin/Antonio Esteban Oate.* Sistemas auxiliares del motor a reaccin/Valentn Senz.* http://www.alasewm.com.ar/concorde.htm