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ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA AERONÁUTICA
TEMARIO DE LA ASIGNATURA:
ALTERNATIVOS
1. INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LOS MOTORES ALTERNATIVOS.
Conceptos fundamentales. Esquema y nomenclatura.
Ciclos operativos a 4 y a 2 tiempos.
Clasificación de los tipos de motores alternativos de aviación.
El motor de encendido por chispa.
El motor de encendido por compresión.
Diferencias principales entre los motores de encendido por chispa y encendido
por compresión.
Composición orgánica: el cigüeñal, cilindros, émbolos, embielaje, cojinetes,
reductor, válvulas, levas, cárter y accesorios.
La velocidad y la carga del motor alternativo.
Órganos principales de los motores de encendido pro chispa y por compresión.
2. CICLOS TEÓRICOS DE LOS MOTORES ALTERNATIVOS.
Ciclos teóricos y ciclos reales.
Análisis de un ciclo y su rendimiento térmico.
Estudios de los ciclos teóricos: Otto, Diesel y Sabathé.
Comparación entre los tres ciclos teóricos.
Presión media de un ciclo.
Valores del exponente n para las politrópicas.
3. CICLOS REALES. DIAGRAMAS DE PRESIÓN.
Ciclo indicado y presión media indicada.
Diferencia entre los ciclos Otto real y teórico.
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Diferencia entre el ciclo Diesel real y teórico.
Examen del diagrama indicado.
Diagrama de las presiones en función del desplazamiento angular del eje para
un motor de 4 tiempos.
4. COMBUSTIBLES. LA TRANSFORMACIÓN DEL FLUIDO OPERANTE Y
LOS REQUERIMIENTOS DEL MOTOR.
Poder calorífico de los combustibles.
Poder antidetonante de los carburantes: número de Octano.
Facilidad de ignición de los petróleos: númro de Cetano.
Composición del fluido operante.
Cantidad de aire necesario para la combustión.
Relación estequiométrica.
La disociación.
Formación de la mezcla aire-combustible.
Los requerimientos del motor de encendido por chispa y por compresión.
5. CÁLCULO DE POTENCIA. RENDIMIENTOS. BALANCE TÉRMICO.
Potencia indicada.
Potencia efectiva o potencia al freno.
Potencia absorbida por las resistencias pasivas y rendimiento mecánico.
La presión media efectiva.
Rendimientos.
Balance térmico.
6. EL TRABAJO DEL MOTOR Y FACTORES QUE LO INFLUYEN.
Curvas características.
Rendimiento volumétrico.
Tiempo de abertura de las válvulas y su influencia sobre el rendimiento
volumétrico.
Influencia de la velocidad del gas y de los tiempos de abertura de la válvula
sobre la curva de potencia.
Pérdida de potencia debida a las resistencias pasivas.
El consumo específico de los motores de 4 tiempos de encendido por chispa.
El consumo específico de los motores de encendido por compresión.
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Relación entre la potencia y las condiciones atmosféricas.
Sobrealimentación.
Velocidad media del pistón.
Relación carrera / diámetro. Dimensiones del cilindro.
Número de revoluciones. Número y disposición de los cilindros.
Estabilidad del funcionamiento del motor.
Regulación y reguladores.
Resumen de las variables que influyen sobre el trabajo.
7. LA COMBUSTIÓN EN LOS MOTORES DE ENCENDIDO POR CHISPA.
Combustión normal.
Velocidad de propagación de la llama.
Factores que influyen en la velocidad de la llama.
Variaciones de la presión durante la combustión.
Combustiones anormales.
Encendido superficial.
La detonación.
Variables que influyen en la detonación: adelanto de encendido, forma de la
cámara de combustión.
Características de las principales cámaras.
8. UTILIZACIÓN AERONÁUTICA DEL MOTOR ALTERNATIVO.
Características generales de los motores alternativos de empleo en aviación.
Variación de las actuaciones con la altura. Regímenes de funcionamiento.
El carburador en los motores de aviación.
El motor alternativo sobrealimentado. Métodos de sobrealimentación.
AERORREACTORES
1. INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE PROPULSIÓN AEROSPACIALES.
Principios generales del motor a reacción:
La función del sistema propulsor en el vehículo.
Antecedentes históricos de la propulsión a reacción.
Conceptos generales sobre propulsión de vehículos. Fuentes de masa y de
energía. Procesos de transformación de energía.
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Concepto fundamental de propulsión. Principio de funcionamiento. Leyes del
movimiento de Newton.
Diferencias entre los motores de reacción y los aeromotores de explosión.
Clasificación de los sistemas de propulsión aerospaciales.
2. COMPONENTES FUNDAMENTALES DE LOS TURBORREACTORES.
Descripción general de los componentes del generador de gas básico:
Compresores: centrífugos y axiales. Descripción orgánica y funcional.
Cámaras de combustión. Tipos. Descripción orgánica y funcional. Exigencias.
Turbinas. Descripción orgánica y funcional. Materiales. Turbinas refrigeradas.
Postquemadores.
Órganos componentes característicos del acoplamiento del turborreactor al
avión:
Tomas dinámicas y difusores de entrada.
Toberas propulsivas.
Inversores de flujo. Silenciadores de escape.
3. APLICACIÓN DE LAS ECUACIONES DE CONTINUIDAD, CANTIDAD DE
MOVIMIENTO Y ENERGÍA AL TURBORREACTOR.
Ecuación de continuidad
Ecuación de cantidad de movimiento:
Definición de empuje.
Ecuación de la energía:
Conceptos de energía: utilizable, disponible y útil.
Definición de rendimientos: motor, propulsor y motopropulsor.
3. APLICACIÓN DE LAS ECUACIONES DE CONTINUIDAD, CANTIDAD DE
MOVIMIENTO Y ENERGÍA AL TURBORREACTOR.
Ecuación de continuidad
Ecuación de cantidad de movimiento:
Definición de empuje.
Ecuación de la energía:
Conceptos de energía: utilizable, disponible y útil.
Definición de rendimientos: motor, propulsor y motopropulsor.
4. CICLOS TERMODINÁMICOS DE LOS AERORREACTORES.
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Ciclo termodinámico del turborreactor:
Ciclos reales.
Ciclos prácticos.
Ciclos ideales.
Definición de las estaciones de un turborreactor de flujo único.
Ciclo ideal del turborreactor puro (ciclo de Brayton).
Comparativa de los ciclos: Otto, Diesel y Brayton.
Ciclo práctico del turborreactor puro:
Difusor de entrada. Compresión dinámica.
Compresor: axial y centrífugo. Rendimiento adiabático.
Proceso de combustión. Rendimiento de la combustión.
Expansión en la turbina. Rendimiento adiabático.
Expansión en la tobera. Expansión dinámica.
5. FILOSOFÍA DE DIMENSIONAMIENTO DE UN TURBORREACTOR.
Filosofía general de dimensionamiento de un turborreactor.
Actuaciones de turbopropulsor. Regímenes de funcionamiento.
6. TURBOHÉLICES.
Campo de aplicación del turbohélice: ciclo del turbohélice.
Distribución óptima entre el chorro y la hélice.
Actuaciones del turbohélice.
7. TURBORREACTOR DE DOBLE FLUJO (TURBOFAN).
Campo de aplicación del turbofan: ciclo del turbofan.
Distribución óptima.
Actuaciones del turbofan.
8. PROBLEMAS AMBIENTALES.
Generación de ruido y emisiones contaminantes provocadas por los sistemas
de propulsión de aeronaves.
BIBLIOGRAFÍA
"Motores de Combustión Interna Alternativos" M. Muñoz y F. Payri
"Motores endotérmicos" Dante Giacosa
"Elements of Gas Turbine Propulsion" Jack D. Mattingly
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