Sistemas de Aire en Motores de Reacción: Funcionamiento y Componentes Clave

Funciones del Sistema de Aire

El sistema de aire en un motor de reacción se obtiene del sangrado de diferentes zonas del compresor. Sus funciones principales son:

• Descarga del compresor
• Sistema antihielo
• Acondicionamiento y presurización de la aeronave
• Actuación del sistema de reserva
• Presurización interna del motor
• Puesta en marcha de los motores

Presurización Interna y Equilibrio Térmico

La presurización interna busca un equilibrio térmico, compensando las temperaturas. Esto se logra incluyendo el aire sangrado del compresor, que se dirige internamente a los álabes de la turbina para refrigerarlos.

Equilibrio de Fuerzas

Los ejes del motor experimentan cargas axiales producidas por la corriente de aire y gases. Esta carga tiene sentido hacia delante en el compresor y hacia atrás en la turbina, buscando un equilibrio de fuerzas.

Estanqueidad

Se asegura la estanqueidad creando una diferencia de presión y una pequeña fuga controlada. Los residuos son finalmente expulsados.

Presurización de los Sellos de Laberinto

El aire a presión, junto con los sellos de estanqueidad, sella los compartimientos de los cojinetes de los ejes del motor. Se controlan mediante los gradientes de presión establecidos. Estos sellos se componen de una parte externa no rotativa y una parte interna rotativa que contiene cámaras de expansión.

Sellado por Aire

El sellado por aire evita fugas de aceite de los alojamientos de los cojinetes, aunque normalmente no es necesario. También controla los flujos de aire de refrigeración y evita que los gases calientes de la corriente principal penetren en las cavidades entre los discos de la turbina. Los tipos de sellado incluyen:

• Sellos de laberinto
• Sellos anulares (ring seals)
• Sellos hidráulicos
• Sellos de carbón
• Sellos de cepillo (brush seals)

Calentamiento de Combustible

Se sangra aire de la última etapa del compresor para calentar el combustible. Esto evita la cristalización y asegura una correcta inflamación.

Puesta en Marcha de los Motores

El sistema neumático permite la puesta en marcha de un motor utilizando aire sangrado del compresor de otro motor. Este proceso se conoce como arranque cruzado y requiere un caudal de aire de 30 a 40 psi.

Válvula de Sangrado de Aire del Compresor (Bleed Valve)

La válvula de sangrado genera una fuga de aire controlada del compresor, evitando la entrada en pérdida (stall). Mejora la aceleración y desaceleración del motor. Incorpora dos o más válvulas y modifica la velocidad axial. Además, realiza una purga que controla la presión, evitando que el compresor ofrezca una resistencia excesiva al giro.

Existen tres tipos principales de válvulas de sangrado:

• Hidráulicas
• Eléctricas: Cierran al 85% de Ng y abren al 83%. El piloto puede retrasar el cierre hasta el 95%.
• Neumáticas

Sistema Antihielo

El sistema antihielo se debe conectar en tierra cuando la temperatura sea inferior a 6°C y haya humedad visible. Si no hay humedad, se conecta cuando la temperatura sea inferior a 3°C. En vuelo, se activa cuando la temperatura sea inferior a 10°C y haya humedad visible. En caso de duda, se recomienda activar el sistema.

Los sistemas de protección antihielo más comunes son:

• Por aire caliente: Se utiliza aire sangrado de la etapa de alta presión del compresor, suministrado a través de una válvula reguladora de presión. Protege los estatores anteriores al primer escalón del rotor. Las válvulas reguladoras de presión son actuadas eléctricamente de forma automática.
• Eléctricos: Se suelen utilizar en el difusor de entrada, las palas y el cono (spinner). Consisten en tiras de conductor eléctrico en zigzag, emparedadas y cubiertas con pintura de poliuretano para protegerlas de la erosión. La energía es suministrada por un generador de forma cíclica.
• Por aceite: Utiliza el sistema de aceite del motor y puede combinarse con los sistemas anteriores.

Refrigeración Exterior y Ventilación

La góndola del motor se refrigera por aire atmosférico. En los motores turbofan, el aire de refrigeración entra por el conducto de entrada y también desde el fan, en un diseño tipo multizona.