Motor de turbina de gas frente a motor alternativo (motor de pistón)
Al igual que el resto de maquinaria, la aeronave necesita una fuente de energía para operar, especialmente para generar el empuje que se requiere para mover la aeronave hacia adelante. Desde los primeros intentos, se utilizaron motores alternativos que funcionaban con gasolina para vuelos propulsados.
El Wright Flyer I realizó el primer vuelo más pesado que el aire propulsado por un solo motor de pistón de 4 cilindros refrigerado por agua que producía 12 caballos de fuerza como máximo. Hasta la Segunda Guerra Mundial, todos los aviones funcionaban con motores alternativos/de pistón.
En las últimas etapas de la Segunda Guerra Mundial, los alemanes usaron el motor a reacción para propulsar aviones, y otros países pronto lo siguieron. Aunque el concepto y el diseño se han desarrollado desde la década de 1930, la implementación exitosa del motor a reacción se produjo solo después del final de la Segunda Guerra Mundial.
Desde entonces, debido a su multitud de ventajas sobre los motores alternativos, el motor a reacción y sus variantes se han convertido en la forma predominante de planta de energía para aviones.
Más información sobre el motor alternativo (motor de pistón)
Un motor alternativo, también conocido como motor de pistón, es una máquina con pistones alternativos que convierte la energía térmica de un proceso de combustión en trabajo mecánico, como el trabajo del eje. El principal tipo de motor utilizado en las aeronaves se basa en la combustión de combustibles fósiles y se denomina motores de combustión interna.
La mecánica del motor es mover un eje conectado a un mecanismo de cilindro de pistón creando una gran presión dentro del cilindro. Dependiendo de la forma en que los cilindros estén dispuestos alrededor del eje, se clasifican en categorías rectas (verticales), giratorias, radiales, tipo V y horizontalmente opuestas.
Los tipos de motores mencionados anteriormente funcionan con el ciclo Otto y se utilizaron en la mayoría de los aviones a principios del siglo XX. Por lo general, se utilizan para impulsar una hélice, que genera el empuje. Cualquier aeronave que opere con motores de pistón tiene velocidades máximas relativamente bajas, y la potencia producida por los motores es comparativamente menor que la de los motores a reacción. La razón es que la relación entre potencia y peso de los motores de pistón es muy baja y, si se requiere más potencia, se debe aumentar el tamaño del motor y eso aumenta el peso total de la aeronave, lo que no es deseable para las aeronaves. El diseño y la producción de los motores de pistón son menos complejos y requieren menos mantenimiento y el costo de los motores de pistón también es bajo.
Más sobre el motor de turbina de gas
El motor de turbina de gas o simplemente una turbina de gas es un motor de combustión interna que utiliza gases como el aire como fluido de trabajo. El aspecto termodinámico de la operación de la turbina de gas está idealmente modelado por el ciclo Brayton. Los motores de turbina de gas funcionan en base a componentes rotativos y, por lo tanto, tienen un fluido de trabajo que fluye continuamente a través del motor en dirección radial o axial. Son el componente principal subyacente del motor a reacción.
Los componentes principales del motor de turbina de gas son el compresor, la cámara de combustión y la turbina y, a veces, una boquilla. Operan llevando el fluido de trabajo a diferentes estados termodinámicos y extrayendo el trabajo del eje o el empuje en el escape. Si se utiliza el empuje generado por el escape, se le conoce como motor turborreactor; si la turbina extrae una parte del trabajo y acciona un ventilador, se conoce como motor turboventilador. El tipo de motor que extrae casi todo el trabajo del eje de la turbina se conoce como motor turboeje; si una hélice es impulsada por el eje, se conoce como motor turbohélice.
Existen muchas variantes de las turbinas de gas, diseñadas para tareas específicas. Se prefieren a otros motores (principalmente motores alternativos) debido a su alta relación potencia/peso, menor vibración, alta velocidad de operación y confiabilidad.
¿Cuál es la diferencia entre la turbina de gas y el motor alternativo (motor de pistón)?
• Los motores de pistón tienen mecanismos alternativos (hacia y desde el movimiento) mientras que los motores de turbina de gas tienen mecanismos rotativos.
• Ambos usan el aire como fluido de trabajo, pero el flujo en las turbinas de gas es continuo mientras que los motores alternativos tienen un flujo intermitente.
• La relación potencia/peso de los motores de turbina de gas es mucho mayor que la de los motores alternativos.
• Las turbinas de gas tienen un diseño y una fabricación sofisticados, mientras que los motores alternativos tienen un diseño más simple y son más fáciles de fabricar.
• El mantenimiento de los motores alternativos es más simple y debe realizarse con frecuencia, mientras que el mantenimiento de los motores de turbina de gas es complejo, pero la inspección y el mantenimiento se realizan a intervalos más prolongados.
• Los motores de turbina de gas o sus variantes son caros, mientras que los motores alternativos son relativamente económicos.
• Los motores de turbina de gas impulsan aviones grandes y potentes, como aviones de combate militares o aviones comerciales, pero los motores de pistón se utilizan en aviones más pequeños y de corto alcance.
