Universidad Autnoma de Baja California

Centro de Ingeniera y TecnologaUnidad Valle de Las Palmas

Ingeniera Aeroespacial

TermodinmicaProyecto final:Anlisis Termodinmico de un Motor Turbofan

Presenta:Lpez Snchez Ivn Alonso1212993Grupo 54622 de Mayo de 2014

ndiceIntroduccin.1Objetivo2Alcance3Aprendizaje como ingeniero4Motor Turbofan5Turbofan de bajo ndice de derivacin.6Turbofan de alto ndice de derivacin.6Propfan / unducted fan.6Funcionamiento.7Terminologa.8Memoria de clculo.11Tablas.16Graficas.24Anlisis de Resultados.28Conclusin.30

ndice de Figuras.Figura 25Figura 15Figura 36Figura 46Figura 56

ndice de Tablas.Tabla 110Tabla 216Tabla 318Tabla 423

ndice de Grficos.Grafico 124Grafico 225Grafico 326Grafico 427

Introduccin.

El siguiente trabajo presenta el procedimiento y los resultados obtenidos al elaborar un anlisis termodinmico de los fenmenos que se suscitan dentro de un Turbofan en funcionamiento. Mediante los conocimientos adquiridos en clase y todo el material que se nos fue impartido se lograra llevar a cavo este trabajo, este trabajo es meramente ilustrativo ya que solo se implementaron formulas que ya estn definidas y en este trabajo solo se hace uso de ellas con la finalidad de simular matemticamente situaciones aisladas y controladas sobre un fenmeno que no est sucediendo realmente, no se est realizando un experimentacin si no una simulacin.Como es de esperarse el diseo de un Turbofan tiene ciertos factores determinantes y es mediante esta simulacin que es posible elegir los valores apropiados para lograr cierto consumo empuje u obtener el desempeo deseado.Los motores Turbofan son diseados especficamente para cada tipo de aeronave ya que las variables que se tienen para el diseo brindan una eficiencia y desempeo diferente para cada tipo de aeronave y por lo tanto es muy importante contemplar las caractersticas propias de la aeronave as como tambin su medio de funcionamiento como altitud, peso y tipo de combustible.En el siguiente trabajo se presenta el objetivo de la realizacin del mismo, su alcance, y los conocimientos que nos brinda el haberlo elaborado, as como se desglosa el procedimiento y los conocimientos necesarios para llevarlo a cabo, y finalmente se muestran los resultados y conclusiones.

Objetivo

Elaborar una simulacin matemtica de los fenmenos que se presentan en un motor Turbofan durante su funcionamiento, presentar los valores tericos de las variables involucradas durante el proceso, comparar los valores obtenidos de diferentes situaciones especficas y aisladas y elaborar una conclusin basada en los resultados obtenidos que especifiquen que valores producen un mejor desempeo y cul es la razn de este comportamiento.En concreto se pretende: Explicar que es un motor Turbofan. Describir el funcionamiento de un motor Turbofan. Calcular las variables durante el funcionamiento de un motor Turbofan. Representar los resultados obtenidos de forma grafica y ordenada. Comprender y analizar los resultados obtenidos. Elaborar una conclusin concreta sobre los factores determinantes en el desempeo de un motor Turbofan.Los procedimientos posteriormente descritos cumplen con el propsito de lograr los objetivos anteriormente descritos.

Alcance

Este documento solamente provee de una simulacin matemtica terica donde nicamente se contemplan variables de operacin meramente termodinmicas as como algunas de las condiciones de operacin, pero se desprecian muchas otras variables que influiran en el funcionamiento y desempeo de este motor en condiciones reales.Este anlisis solo contempla 5 temperaturas de operacin diferentes y valores aleatorios para constantes que intervienen durante el proceso de funcionamiento del motor Turbofan por lo cual el alcance de este documento est delimitado a ser meramente ilustrativo.Se presume que la variacin de los resultados obtenidos en este documento en comparacin con los valores reales es considerable por lo cual las conclusiones obtenidas sern nicamente aplicables en condiciones ideales y en entornos controlados y especficamente en relacin a procesos termodinmicos.

Aprendizaje como ingeniero

El realizar este documento me permite ampliar mi visin en cuanto a mi carrera, el realizar un procedimiento de esta magnitud me permite adquirir los conocimientos en cuanto a un motor Turbofan especficamente en el mbito termodinmico, mediante la elaboracin de este trabajo se define el principio de funcionamiento de este motor as como sus componentes fundamentales y sus funciones, y no solo eso sino que me permite apreciar de una mejor manera que las distintas configuraciones y variaciones en la construccin de estos motores tienen distintas caractersticas y por lo tanto son implementadas en areas especificas donde deben cumplir con ciertos requerimientos y de la manera ms adecuada.Gracias a la elaboracin de este trabajo pude analizar los resultados obtenidos y de esta forma generar mis propias conclusiones en cuanto al rendimiento y funcionalidad de las diferentes configuraciones del motor Turbofan para los casos especficos que me fueron dados. El hecho de realizar este trabajo me da una idea de lo que sucede en el mbito laboral, donde se les realizan mltiples pruebas a los componentes y partes de las aeronaves para entender su comportamiento en mltiples escenarios y garantizar su funcionalidad, as como tambin destinar los componentes adecuados para tareas especficas.Como es de esperarse dentro de todas las industrias la calidad, funcionalidad y confiabilidad es lo esencial pero lo realmente primordial es hacer que todo sea redituable y es por tanto que se realizan tantos estudios y simulaciones, se tienen que lograr los objetivos para los cuales los sistemas son creados pero al menor costo, y en relacin a el motor Turbofan garantizar la economa de combustible es lo realmente importante y es por esta razn que se hacen todos los estudios y anlisis necesarios.

Motor Turbofan

Los motores de aviacin tipo Turbofan, son una generacin de motores a reaccin que reemplaz 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, lo que los hace ms econmicos, producen menor contaminacin y reducen el ruido ambiental.

Figura 1Suele interesar mantener grados de bypass altos ya que disminuyen el ruido, la contaminacin, el consumo especifico de combustible y aumenta el rendimiento. Sin embargo, un aumento en el bypass reduce el empuje especfico a velocidades cercanas o superiores a las del sonido, por lo que para aeronaves militares supersnicas se utilizan motores Turbofan de bajo bypass.

Figura 2Turbofan de bajo ndice de derivacin.

Figura 3Posee entre uno y tres ventiladores en la parte frontal que producen parte del empuje de la aeronave. Su ndice de bypass (desviacin 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 reas 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 aviacin militar y en algunas aeronaves comerciales como el A340, el MD 83 y el Fokker 100.Turbofan de alto ndice de derivacin.

Figura 4Estos motores representan una generacin ms moderna; la mayor parte del empuje motor proviene de un nico ventilador situado en la parte delantera del motor y movido por un eje conectado a la ltima etapa de la turbina del motor. Al utilizarse slo un gran ventilador para producir empuje se origina un menor consumo especfico de combustible y un menor ruido. Lo que le hace muy til 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.

Figura 5Son la generacin de motores Turbofan que se est experimentando. El Propfan resulta bsicamente una mezcla entre un Turbofan y un turbohlice, siendo muy parecido al unducted fan que es un Turbofan sin el carenado externo y con mayor ndice de derivacin. El Turbofan con ndice de derivacin ultra-elevado es un proyecto similar con ndices de derivacin mayores de 20 lo que permitir menor consumo especfico de combustible y gran reduccin de gases contaminantes.

Funcionamiento.1. Primero el flujo de aire es captado en la entrada de aire de motor, cuya funcin principal es adecuar el aire a la entrada del fan o del compresor, reduciendo la velocidad en corriente libre. 2. Posteriormente llega al fan, un gran ventilador, que como se ha comentado antes, obliga a gran parte del flujo a tomar un camino alternativo, desvindose por un ducto secundario. Este flujo es acelerado y sale con una velocidad ligeramente superior respecto al aire en corriente libre, incrementando de manera significativa el empuje total del motor. 3. Siguiendo con la otra parte del flujo, la que recorre el camino correspondiente al turborreactor, llegamos al compresor, cuya tarea principal es la de incrementar la presin del aire antes de que llegue a la cmara de combustin. Un compresor axial est compuesto por varias filas de perfiles alares, divididas en rotores y estatores. El rotor est unido al eje principal y gira a gran velocidad, produciendo una variacin en la presin similar a la de una hlice. Por su parte el estator ha de aumentar la presin y devolver el flujo del aire a su sentido original, paralelo al eje de rotacin. 4. Despus llegamos a la cmara de combustin, donde se mezcla el combustible con el aire a alta presin y es quemado. Este aire de salida es utilizado para mover las turbinas situadas posteriormente, y para generar una parte del empuje. 5. El siguiente componente es la turbina. La turbina extrae energa del flujo de aire caliente proveniente de las cmaras de combustin, y emplea esta energa para mover a los compresores situados delante de dichas cmaras. En la geometra de una turbina, rotor y estator intercambian posicin respecto al compresor, pese a que mantienen la funcin: el rotor gira el aire a gran velocidad, mientras que los estatores vuelven a encargarse de mantener alineado el flujo con el eje de rotacin. En cambio su funcin es opuesta ya que al extraer energa del fluido la presin de este disminuye. 6. La ltima parte del motor es la tobera. Es la pieza encargada de producir el empuje y de expulsar los gases. El tamao y forma de estas depende del uso que se le quiera dar: los motores Turbofan en los que no se mezclan los flujos primario y secundario usan toberas convergentes, mientras que en los que si se mezclan se usan toberas co-anulares, con el flujo primario saliendo por la tobera central, y el secundario por la tobera anular. La mezcla de los flujos proporciona algunas mejoras al empuje, y adems provocan menos ruido que las toberas convergentes. El empuje proporcionado por un Turbofan puede ser deducido a travs de la conservacin del momento lineal: Donde es el flujo secundario, el primario, el flujo primario tras pasar por la cmara de combustin, la velocidad del flujo secundario, la del flujo primario a la salida de la tobera y la velocidad a la entrada del fan.

Terminologa. UNIDADESSIMBOLOSIGNIFICADO

Eficiencia del difusor

Rendimiento politropico del compresor

Rendimiento politropico de la turbina

Rendimiento politropico de la turbina de potencia libre

Rendimiento politropico del fan

Eficiencia de combustin

Rendimiento mecnico

Eficiencia de la tobera

Perdida de presin total en la cmara de combustin

ndice de derivacin

Relacin de presiones total

Relacin de presiones del fan

Relacin de presiones del compresor

Numero de Mach

Altitud

Poder calorfico inferior del combustible

Flujo msico del aire

Flujo msico del combustible

Flujo msico que pasa por el ducto

Flujo msico que pasa por el compresor

Flujo msico que pasa por la cmara de combustin

Flujo msico de aire destinado al sistema de enfriamiento de los alabes

Temperatura atmosfrica

Presin atmosfrica

Temperatura de estancamiento

Presin de estancamiento

Temperatura a la salida del difusor

Presin a la salida del difusor

Trabajo especfico til del fan

Presin a la salida del fan

Temperatura a la salida del fan

Presin a la salida del compresor

Temperatura real a la salida del compresor

Trabajo especfico del compresor

Relacin combustible aire

Presin a la entrada de la turbina

Temperatura a la entrada de la turbina

Presin a la salida de la turbina gasgena

Temperatura real a la salida de la turbina gasgena

Presin turbina de potencia libre

Temperatura de estancamiento a la salida de TPL

Presin en la salida de la tobera del fan

Temperatura en la salida de la tobera del fan

Velocidad en la salida de la tobera del fan

Presin en la salida de la tobera de la turbina

Temperatura en la salida de la tobera de la turbina

Velocidad en la salida de la tobera de la turbina

Relacin combustible aire

Empuje especifico

Consumo especifico de combustible

Capacidad calorfica a presin constante del aire

Capacidad calorfica a presin constante de los gases

Relacin de calores especficos

Relacin de calores especficos de los gases

Velocidad del sonido

Velocidad del vuelo

Entalpia de evaporacin del combustible

Temperatura del combustible

Tabla 1

Memoria de clculo.Para los siguientes clculos se utilizaron los siguientes valores constantes.

14

Para las condiciones de estancamiento

Constante K= Relacin de calores especficos

Para el difusor de salida

Para el fan (ventilador)

Constante Cp= capacidad calorfica a presin constante del aire

A la salida del fan

Para el compresor

-

Para el combustor (cmara de combustin)

Dato:Donde

Para la turbina gasgeno

Donde

Donde:

Tobera turbina

Nota: Donde

Por lo tanto el empuje especifico

N

Tablas.

Para la elaboracin de los clculos se utilizaron los siguientes valores.

Ficha Tcnica (Termodinmica)

T33.7dif0.97

T032230pol.f0.9

T032325pol.c0.9

T032380pol.T.G0.9

T032480pol.TPL0.9

T032530comb0.95

PCIJP-4tob fan0.98

M0.87tob turbina0.98

Pcc0.066mec0.99

B2.1mec20.99

JP-442380z9000

Ta229.65Pa0.307425

K1.4Cp1.005

Cpg1.148Hf-248

Wsaux/Wcomp0.05se/h0.1

Kg1.333ma1

a303.793

Tabla 2

Tablas.fT03Hfan'P01chc'T04'P04T05'P05T7C7T6C6EsSFC

122300.000000.3643433.70000515.088571724.278873.653271724.278873.65327217.50792250.82379859.957471394.558110.371130.03414

23250.000000.3643433.70000515.088571820.752943.865961820.752943.86596217.50792250.82379895.325861443.012460.389180.03483

23800.000000.3643433.70000515.088571876.606343.985291876.606343.98529217.50792250.82379915.809901470.329510.399410.03523

24800.000000.3643433.70000515.088571978.157994.195241978.157994.19524217.50792250.82379953.066161518.729280.417650.03594

25300.000000.3643433.70000515.088572028.933814.296902028.933814.29690217.50792250.82379971.699781542.355710.426610.03630

1.122307.701210.4007830.63636507.387351731.840033.725071709.505983.51610218.16703276.96321860.780021381.919430.384750.03293

23257.701210.4007830.63636507.387351828.292053.937671806.023113.72878218.16703276.96321896.134301430.846820.402960.03364

23807.701210.4007830.63636507.387351884.132704.056871861.901443.84825218.16703276.96321916.610751458.416840.413280.03405

24807.701210.4007830.63636507.387351985.661154.266481963.498414.05871218.16703276.96321953.854181507.242620.431670.03478

25307.701210.4007830.63636507.387352036.425374.367922014.296904.16074218.16703276.96321972.481801531.067380.440700.03514

1.2223014.938260.4372128.08333500.150311738.945463.793521695.623473.39087218.77050299.50713861.560241369.930290.396090.03199

232514.938260.4372128.08333500.150311835.376784.005991792.181063.60334218.77050299.50713896.900711419.314060.414470.03270

238014.938260.4372128.08333500.150311891.205434.125041848.082823.72284218.77050299.50713917.369751447.127800.424870.03312

248014.938260.4372128.08333500.150311992.712084.334271949.722393.93358218.77050299.50713954.600681496.363410.443400.03385

253014.938260.4372128.08333500.150312043.465404.435492000.542174.03585218.77050299.50713973.222461520.378750.452500.03422

1.3223021.774560.4736525.92308493.314011745.657443.859081682.509703.27577219.32711319.38575862.303791358.502450.405780.03122

232521.774560.4736525.92308493.314011842.069194.071371779.105513.48787219.32711319.38575897.630751408.328350.424310.03195

238021.774560.4736525.92308493.314011897.886524.190261835.029413.60730219.32711319.38575918.092551436.377840.434800.03236

248021.774560.4736525.92308493.314011999.372574.399081936.709213.81814219.32711319.38575955.311241486.009400.453470.03310

253021.774560.4736525.92308493.314012050.115604.500051987.549113.92056219.32711319.38575973.927331510.208630.462620.03347

1.4223028.260740.5100824.07143486.827831752.025663.922101670.067553.16939219.84372337.19811863.015251347.565310.414200.03059

232528.260740.5100824.07143486.827831848.418854.134171766.699633.38099219.84372337.19811898.328931397.821000.432880.03131

238028.260740.5100824.07143486.827831904.225434.252861822.644523.50026219.84372337.19811918.783621426.099340.443450.03173

248028.260740.5100824.07143486.827832005.691944.461261924.362493.71106219.84372337.19811955.990341476.114770.462260.03247

253028.260740.5100824.07143486.827832056.425204.561981975.221483.81355219.84372337.19811974.600841500.492080.471480.03284

1.5223034.437940.5465122.46667480.650631758.090523.982841658.218103.07059220.32576353.35584863.698301337.061370.421620.03005

232534.437940.5465122.46667480.650631854.466034.194661754.884723.28158220.32576353.35584898.998941387.736100.440450.03078

238034.437940.5465122.46667480.650631910.262384.313161810.849603.40063220.32576353.35584919.446651416.237250.451100.03119

248034.437940.5465122.46667480.650632011.710294.521111912.603933.61126220.32576353.35584956.641601466.625960.470040.03194

253034.437940.5465122.46667480.650632062.434244.621571963.481103.71376220.32576353.35584975.246621491.176260.479320.03230

1.6223040.340090.5829521.06250474.748471763.885344.041571646.896262.97843220.77763368.15550864.356031326.943150.428230.02959

232540.340090.5829521.06250474.748471860.243964.253101743.595883.18872220.77763368.15550899.643811378.027460.447210.03031

238040.340090.5829521.06250474.748471916.030534.371391799.579873.30751220.77763368.15550920.084651406.746100.457940.03073

248040.340090.5829521.06250474.748472017.460654.578881901.368943.51786220.77763368.15550957.268041457.498730.477010.03147

253040.340090.5829521.06250474.748472068.175724.679071952.263473.62032220.77763368.15550975.867681482.217480.486340.03184

1.7223045.995550.6193819.82353469.093021769.437954.098461636.047642.89215221.20295381.81852864.991001317.170880.434180.02918

232545.995550.6193819.82353469.093021865.780384.309691732.778883.10167221.20295381.81852900.266091368.656410.453300.02990

238045.995550.6193819.82353469.093021921.557584.427761788.781183.22014221.20295381.81852920.700161397.587830.464100.03032

248045.995550.6193819.82353469.093022022.970674.634761890.603533.43013221.20295381.81852957.872161448.696040.483300.03106

253045.995550.6193819.82353469.093022073.677214.734681941.514713.53250221.20295381.81852976.466501473.579210.492690.03143

1.8223051.428270.6558218.72222463.660291774.771874.153701625.626292.81111221.60470394.51509865.605381307.710920.439560.02882

232551.428270.6558218.72222463.660291871.098764.364601722.387903.01979221.60470394.51509900.867951359.590240.458820.02954

238051.428270.6558218.72222463.660291926.866964.482431778.407793.13791221.60470394.51509921.295331388.730210.469700.02996

248051.428270.6558218.72222463.660292028.263684.688941880.262123.34746221.60470394.51509958.456101440.186540.489020.03070

253051.428270.6558218.72222463.660292078.962044.788591931.189283.44970221.60470394.51509977.045221465.230520.498470.03106

1.9223056.658710.6922517.73684458.429851779.907194.207421615.592972.73476221.98539406.37905866.201041298.534480.444460.02851

232556.658710.6922517.73684458.429851876.219114.417981712.383822.94256221.98539406.37905901.451221350.800960.463860.02922

238056.658710.6922517.73684458.429851931.978644.535561768.420643.06028221.98539406.37905921.872001380.145700.474820.02963

248056.658710.6922517.73684458.429852033.359614.741571870.305753.26934221.98539406.37905959.021681431.943460.494250.03037

253056.658710.6922517.73684458.429852084.050094.840931921.248313.37142221.98539406.37905977.605651457.144970.503760.03074

Tabla 3

2223061.704480.7286916.85000453.384081784.861204.259761605.913892.66263222.34716417.51770866.779571289.616750.448940.02822

232561.704480.7286916.85000453.384081881.158684.469951702.732962.86951222.34716417.51770902.017491342.264450.468490.02893

238061.704480.7286916.85000453.384081936.909854.587281758.786112.98682222.34716417.51770922.431741371.810560.479510.02934

248061.704480.7286916.85000453.384082038.275624.792771860.700923.19532222.34716417.51770959.570471423.943680.499070.03008

253061.704480.7286916.85000453.384082088.958504.891851911.658323.29721222.34716417.51770978.149351449.299780.508640.03044

2.1223066.580870.7651216.04762448.507701789.648904.310821596.559742.59434222.69182428.01850867.342371280.936140.453070.02796

232566.580870.7651216.04762448.507701885.932424.520621693.406072.80025222.69182428.01850902.568161333.959730.472750.02867

238066.580870.7651216.04762448.507701941.675524.637691749.475002.91713222.69182428.01850922.975951363.704150.483850.02908

248066.580870.7651216.04762448.507702043.026604.842651851.418523.12503222.69182428.01850960.103831416.167130.503530.02981

253066.580870.7651216.04762448.507702093.702134.941451902.390273.22670222.69182428.01850978.677691441.675140.513140.03018

2.2223071.301230.8015515.31818443.787331794.283424.360691587.504872.52953223.02094437.95370867.890671272.473780.456880.02773

232571.301230.8015515.31818443.787331890.553434.570101684.377602.73446223.02094437.95370903.104421325.868450.476700.02844

238071.301230.8015515.31818443.787331946.288714.686901740.461812.85088223.02094437.95370923.505811355.808380.487870.02884

248071.301230.8015515.31818443.787332047.625564.891331842.433113.05814223.02094437.95370960.622971408.596240.507660.02957

253071.301230.8015515.31818443.787332098.293994.989841893.418753.15957223.02094437.95370979.191861434.253690.517330.02993

2.3223075.877330.8379914.65217439.211231798.776294.409471578.726742.46791223.33588447.38376868.425541264.213010.460410.02752

232575.877330.8379914.65217439.211231895.033214.618461675.625062.67182223.33588447.38376903.627361317.974430.480360.02822

238075.877330.8379914.65217439.211231950.760914.734991731.724082.78777223.33588447.38376924.022401348.107340.491600.02862

248075.877330.8379914.65217439.211232052.083984.938881833.722312.99435223.33588447.38376961.128931401.215510.511510.02935

253075.877330.8379914.65217439.211232102.745525.037091884.721423.09553223.33588447.38376979.692901427.020170.521230.02971

2.4223080.319570.8744214.04167434.768991803.137754.457221570.205392.40921223.63783456.35976868.947931256.139080.463690.02732

232580.319570.8744214.04167434.768991899.381954.665791667.128552.61209223.63783456.35976904.137911310.263320.483780.02802

238080.319570.8744214.04167434.768991955.102294.782041723.241952.72754223.63783456.35976924.526651340.586930.495080.02842

248080.319570.8744214.04167434.768992056.411984.985381825.266322.93342223.63783456.35976961.622661394.011240.515110.02914

253080.319570.8744214.04167434.768992107.066825.083301876.278513.03432223.63783456.35976980.181751419.961050.524880.02950

2.5223084.637210.9108613.48000430.451361807.376864.504021561.923062.35320223.92784464.92531869.458701248.238840.466740.02714

232584.637210.9108613.48000430.451361903.608724.712141658.870352.55503223.92784464.92531904.636911302.722370.486960.02784

238084.637210.9108613.48000430.451361959.321894.828121714.997732.66998223.92784464.92531925.019421333.234570.498340.02823

248084.637210.9108613.48000430.451362060.618585.030891817.047522.87513223.92784464.92531962.104971386.971200.518480.02895

253084.637210.9108613.48000430.451362111.266925.128521868.072412.97574223.92784464.92531980.659241413.064270.528310.02931

2.6223088.838520.9472912.96154426.250041811.501774.549921553.863872.29968224.20683473.11792869.958601240.500530.469590.02698

232588.838520.9472912.96154426.250041907.721604.757601650.834652.50044224.20683473.11792905.125131295.340140.489950.02767

238088.838520.9472912.96154426.250041963.427824.873281706.975632.61488224.20683473.11792925.501431326.039010.501390.02806

248088.838520.9472912.96154426.250042064.711855.075501809.050142.81927224.20683473.11792962.576631380.084460.521640.02878

253088.838520.9472912.96154426.250042115.353865.172831860.087402.91958224.20683473.11792981.126101406.319030.531520.02913

2.7223092.930940.9837312.48148422.157621815.519774.594981546.013552.24845224.47561480.97013870.448331232.913540.472260.02683

232592.930940.9837312.48148422.157621911.727894.802191643.007222.44813224.47561480.97013905.603241288.106340.492740.02751

238092.930940.9837312.48148422.157621967.427324.917591699.161452.56206224.47561480.97013925.973391318.990140.504260.02790

248092.930940.9837312.48148422.157622068.699025.119241801.260052.76567224.47561480.97013963.038291373.341180.524620.02861

253092.930940.9837312.48148422.157622119.334875.216271852.309342.86567224.47561480.97013981.583011399.715650.534550.02897

2.8223096.921181.0201612.03571418.167391819.437444.639241538.359262.19936224.73492488.51031870.928491225.468330.474760.02669

232596.921181.0201612.03571418.167391915.634134.845991635.375242.39796224.73492488.51031906.071861281.011690.495370.02736

238096.921181.0201612.03571418.167391971.326964.961091691.542392.51135224.73492488.51031926.435881312.078830.506960.02775

248096.921181.0201612.03571418.167392072.586645.162161793.664472.71418224.73492488.51031963.490571366.732480.527430.02846

253096.921181.0201612.03571418.167392123.216485.258891844.725512.81385224.73492488.51031982.030571393.245360.537410.02881

2.92230100.815291.0565911.62069414.273271823.260734.682761530.889362.15225224.98542495.76342871.399651218.156230.477100.02655

2325100.815291.0565911.62069414.273271919.446294.889031627.927112.34976224.98542495.76342906.531531274.047780.497850.02723

2380100.815291.0565911.62069414.273271975.132665.003831684.106862.46262224.98542495.76342926.889471305.296780.509500.02762

2480100.815291.0565911.62069414.273272076.380615.204331786.251862.66464224.98542495.76342963.934011360.250320.530080.02832

2530100.815291.0565911.62069414.273272127.004595.300751837.324362.76399224.98542495.76342982.469321386.900220.540110.02867

32230104.618801.0930311.23333410.469761826.995074.725571523.593252.10700225.22769502.75145871.862331210.969330.479310.02643

2325104.618801.0930311.23333410.469761923.169744.931361620.652272.30342225.22769502.75145906.982771267.206950.500190.02710

2380104.618801.0930311.23333410.469761978.849815.045861676.844332.41574225.22769502.75145927.334661298.636480.511900.02749

2480104.618801.0930311.23333410.469762080.086315.245761779.011722.61694225.22769502.75145964.369111353.887380.532600.02819

2530104.618801.0930311.23333410.469762130.704555.341891830.095412.71595225.22769502.75145982.899771380.673010.542680.02853

3.12230108.336731.1294610.87097406.751831830.645394.767711516.461312.06349225.46226509.49397872.316971203.900440.481390.02632

2325108.336731.1294610.87097406.751831926.809424.973001613.541112.25880225.46226509.49397907.426041260.482210.502390.02698

2380108.336731.1294610.87097406.751831982.483335.087201669.745212.37058225.46226509.49397927.771911292.091050.514180.02736

2480108.336731.1294610.87097406.751832083.708625.286521771.934482.57095225.46226509.49397964.796331347.636970.534980.02806

2530108.336731.1294610.87097406.751832134.321275.382341823.029112.66961225.46226509.49397983.322361374.557160.545110.02841

3.22230111.973681.1659010.53125403.114881834.216194.809211509.484712.02160225.68962516.00841872.764021196.942970.483340.02621

2325111.973681.1659010.53125403.114881930.369825.014001606.584852.21581225.68962516.00841907.861761253.867160.504480.02687

2380111.973681.1659010.53125403.114881986.037705.127891662.800722.32704225.68962516.00841928.201641285.654190.516330.02725

2480111.973681.1659010.53125403.114882087.252045.326621765.011402.52657225.68962516.00841965.216071341.493000.537240.02794

2530111.973681.1659010.53125403.114882137.859215.422131816.116732.62488225.68962516.00841983.737511368.546620.547420.02829

3.32230115.533861.2023310.21212399.554701837.711634.850111502.655381.98123225.91020522.31038873.203871190.090860.485190.02611

2325115.533861.2023310.21212399.554701933.855065.054391599.775422.17434225.91020522.31038908.290321247.355920.506450.02676

2380115.533861.2023310.21212399.554701989.517055.167971656.002822.28503225.91020522.31038928.624231279.320130.518370.02714

2480115.533861.2023310.21212399.554702090.720665.366101758.234452.48371225.91020522.31038965.628741335.449830.539390.02783

2530115.533861.2023310.21212399.554702141.322475.461311809.350262.58166225.91020522.31038984.145601362.635870.549610.02817

3.42230119.021151.238779.91176396.067421841.135494.890431495.965871.94230226.12440528.41393873.636861183.338520.486930.02602

2325119.021151.238779.91176396.067421937.268955.094201593.105412.13431226.12440528.41393908.712071240.943100.508320.02667

2380119.021151.238779.91176396.067421992.925165.207461649.344102.24444226.12440528.41393929.040051273.083560.520300.02704

2480119.021151.238779.91176396.067422094.118265.405001751.596252.44227226.12440528.41393966.034671329.502310.541430.02773

2530119.021151.238779.91176396.067422144.714825.499901802.722332.53987226.12440528.41393984.546981356.819810.551710.02807

3.52230122.439111.275209.62857392.649451844.491304.930201489.409341.90472226.33258534.33174874.063351176.680810.488570.02593

2325122.439111.275209.62857392.649451940.614975.133451586.568002.09563226.33258534.33174909.127351234.623690.510090.02657

2380122.439111.275209.62857392.649451996.265525.246391642.817742.20521226.33258534.33174929.449411266.939550.522140.02695

2480122.439111.275209.62857392.649452097.448335.443331745.090012.40218226.33258534.33174966.434191323.645680.543380.02763

2530122.439111.275209.62857392.649452148.039735.537921796.226152.49941226.33258534.33174984.941971351.093740.553700.02796

f22302325238024802530

SFCEsSFCEsSFCEsSFCEsSFCEs

10.0341373630.3711294050.0348302260.3891767590.0352276990.3994095510.0359427040.4176489380.0362962920.426605416

1.10.0329289880.3847485090.0336386810.4029621330.0340451150.413283360.0347751780.4316708980.0351357720.440696015

1.20.0319859040.3960925710.0327049070.4144672960.0331163530.4248740620.0338549250.4434046830.0342195170.452496

1.30.031222390.4057786520.0319462460.4243100880.0323603540.4347999250.0331035260.453469290.0334703140.462624715

1.40.030049240.4216206180.0307752750.4404547010.0311907270.4511045790.0319364550.4700406640.0323045650.479319089

1.50.0295852690.4282326870.0303101540.4472136440.0307250920.4579410040.0314701160.4770059420.0318379680.486343676

1.60.0295852690.4282326870.0303101540.4472136440.0307250920.4579410040.0314701160.4770059420.0318379680.486343676

1.70.0291803140.4341755580.0299031260.4533009230.0303170610.4641043450.0310605610.4832955990.0314277750.492691402

1.80.0288231410.4395558190.0295432050.4588234310.029955780.4697016620.030697160.4890169790.0310634590.498469746

1.90.0285053320.4444564680.0292221470.4638644290.0296330980.4748163570.0303719150.4942537290.0307370940.50376247

20.0282204360.4489434210.0289336220.468490060.0293427490.4795146980.0300786710.4990723260.0304425760.50863615

2.10.0279634090.4530699020.0286726750.472753750.0290798250.4838502170.0298125970.5035264890.030175110.513144594

2.20.0277302410.4568795140.0284353580.4766992770.0288404130.4878667890.029569840.5076602540.0299308710.517331912

2.30.0275176960.4604084210.0282184840.4803629610.0286213510.4916008190.029347280.5115101680.029706760.521234721

2.40.0273231310.4636869460.0280194450.4837752660.0284200510.4950828450.0291423630.51510690.0295002360.524883749

2.50.027144360.4667407640.0278360830.4869619930.0282343690.4983387350.028952970.5184764320.0293091940.528305032

2.60.0269795580.4695917980.0276665940.489945180.0280625120.5013905910.0287773260.5216409670.0291318680.531520821

2.70.0268271890.4722589170.0275094570.4927438010.0279029690.5042574390.0286139360.5246196260.0289667690.534550283

2.80.0266859460.4747584740.0273633790.4953743020.0277544520.5069557770.0284615230.5274289940.0288126260.537410039

2.90.0265547130.477104730.027227250.4978510330.0276158580.5095000010.0283189930.5300835410.028668350.540114598

30.0264325260.4793101930.0271001160.5001865830.0274862360.5119027440.0281854030.5325959730.0285330010.542676699

3.10.0263185510.4813858970.0269811480.502392060.027364760.5141751510.0280599320.5349775020.0284057590.545107582

3.20.0262120590.4833416150.0268696220.5044773090.0272507090.5163271050.0279418630.5372380680.0282859110.547417218

3.30.0261124140.4851860490.0267649030.5064510960.027143450.5183674040.0278305660.5393865280.0281728280.54961449

3.40.0260190540.4869269760.0266664330.5083212580.0270424250.520303920.0277254860.5414308050.0280659570.551707342

3.50.0259314810.4885713740.0265737150.5100948330.026947140.5221437170.0276261310.5433780120.0279648060.553702912

Tabla 4Graficas.

Grafico 1

Grafico 2

Grafico 3

Grafico 4Anlisis de Resultados.

Como puede apreciarse claramente el Grafico 1 que representa el Empuje Especifico contra la Relacin de Presiones del Fan, la relacin que existen entre estos dos aspectos indica que el empuje especifico aumenta respecto a la relacin de presiones del fan , el comportamiento para las 5 temperaturas de operacin es muy similar pero el empuje especifico se ve incrementado con respecto al aumento de la temperatura de operacin; en resumen a mayor relacin de presiones del fan y mayor temperatura de operacin se logra un mayor empuje especifico.Para el Grafico 2 que representa el Consumo Especfico de Combustible contra la Relacin de Presiones del Fan, en este grafico se aprecia que el consumo especfico de combustible se ve considerablemente disminuido en relacin al incremento de la relacin de presiones del fan, para las temperaturas de operacin se logra apreciar que su comportamiento es muy similar y que el consumo especifico de combustible es mayor cuando se incrementa la temperatura de operacin; en resumen a mayor relacin de presiones del fan menor consumo especifico de combustible pero a mayor temperatura de operacin mayor consumo especifico de combustible.Hasta este punto de anlisis ya se aprecia cierta relacin en entre el consumo especifico de combustible y el empuje especifico, el ES es mayor cuando se aumenta T03 y f y el SFC aumenta cuando aumenta T03 pero disminuye al aumentar f, por lo tanto se tiene que encontrar un punto medio ideal donde estas relaciones coincidan ya que en este punto se tendrn las caractersticas optimas para obtener la mejor relacin SFC-ES donde se tendrn las variables de operacin brindando el mejor desempeo posible.Analizando el Grafico 3 se puede observar claramente que la relacin de presiones del fan juega un papel importante en cuanto al desempeo del motor ya que hasta este punto existen puntos de interseccin entre el empuje especifico y el consumo especifico de combustible los 2 en funcin de la relacin de presiones del fan, en este grafico se presenta los puntos de interseccin respectivos para cada temperatura de operacin y es justo en ese punto de interseccin donde se obtiene la mejor relacin de empuje especifico y consumo especifico de combustible para el Turbofan.

En el Grafico 4 se contraponen el empuje especfico y el consumo especifico de combustible que las temperaturas de operacin tambin son un factor determinante para el desempeo del motor ya que en todas las graficas se observa que las temperaturas ms altas producan un mayor empuje especfico pero a su vez un incremento en el consumo especifico de combustible.Conclusin.

En base a los resultados obtenidos, graficas y al anlisis de resultados se llego a lo siguiente.El Empuje Especifico, Consumo Especfico de Combustible, Relacin de Presiones del Fan y la Temperatura de operacin son de los factores ms determinantes en el diseo de un motor Turbofan ya que el empuje especifico indica la capacidad para impulsar y se busca que este valor sea el ms alto posible.A su vez el consumo especfico de combustible se incrementa al aumentar el empuje especfico lo cual indica un aumento en el consumo de combustible lo cual implica un mayor gasto de dinero y es por tal motivo que se busca que este valor sea mnimo.Se observa que la relacin de presiones del fan influa considerablemente en estos aspectos, se apreciaba que si se aumentaba la relacin de presiones del fan aumentaba el empuje especifico y disminua el consumo especifico de combustible y esto parece lo ms adecuado pero al aumentar la relacin de presiones del fan se incrementa el tamao del motor por lo tanto aumenta el peso adems ocupa un mayor volumen y no todas las aeronaves son capaces de portar motores de esa magnitud.Finalmente la temperatura de operacin tambin jugaba un rol importante ya que las temperaturas ms altas producan un gran empuje especifico pero tambin incrementaban en consumo especifico de combustible, y no solo eso sino que el manejar temperaturas tan altas de operacin implica el uso de materiales que resistan estas temperaturas, aislantes trmicos y sistemas que soporten la operacin en temperaturas extremas y cambios abruptos en ella, lo cual tambin implica una mayor inversin monetaria por lo cual la relacin entre estos factores no debe ser tan extremista, gracias a las graficas se aprecia que si existen configuraciones ideales, que no brindan el mximo empuje especifico posible y no se obtiene el menor consumo especifico de combustible de ellas pero que son la relacin adecuada entre estos 2 factores.Finalmente no existe en si la configuracin por as llamarla perfecta ya que en realidad lo que importa es el objetivo del motor, es decir para que va a ser implementado y cul va a ser el ambiente en el cual se va a desempear ya que esto es lo que realmente determina sus configuraciones, por eso existen distintos modelos de motores Turbofan todos con el mismo funcionamiento base pero enfocados a diferentes mbitos.

Por ejemplo en el mbito militar lo que ms importa es el mximo desempeo, que sean confiables y resistentes, finalmente el consumo de combustible no es tan determinante ya que los tiempos de vuelo no son muy prolongados as que solo importa la eficiencia. En cuanto a los vuelos de transporte de pasajeros si es muy importante la relacin ES-SFC ya que se busca la economa y a su vez soportar la mayor carga posible y a su vez los tiempos de vuelo son mucho ms largos a comparacin de los militares ya que hay vuelos comerciales de hasta 19 horas.En cambio las aeronaves pequeas que solo sirven para transporte ejecutivo y vuelos de negocios pero a pequea escala pues buscan la mayor velocidad posible pero a su vez la economas tambin es un factor determinante.Concluyo que estos 4 factores deben ser adecuados en cuanto a su mbito de trabajo, de esta forma realizaran de la manera ms eficiente y efectiva las funciones para las cuales fueron diseados sin sacrificar ninguna de sus funcionalidades ya que las posibles desventajas que se puedan considerar no van a repercutir con el objetivo de su desarrollo.