1. Introducción
El presente trabajo es un analisis de las propiedades termodinamicas que se desarrollan en un motor Turboventilador, para obtener características de su comportamiento y eficiencia como lo son el consumo especifico de combustible y el empuje especifico aportado por este, ademas las presiones y temperaturas del aire al atravesar las diferentes estaciones y etapas del motor (Fig. 1.1 ventilador, compresores, camaras de combustión y turbina).

Fig. 1.1 Corte transversal de un motor Turbofan.

El trabajo comienza haciendo un repaso sobre ciertos temas relacionados con lapropulsión, como una breve descripción de los motores Turboventiladores. Seguidamente se describe la pieza de estudio como es la entrada de aire y diferentes aspectos relacionados con su rendimiento. Para concluir el trabajo se hace un analisis del desempeño del Motor en diferentes condiciones de operación.

2. Objetivos
- Explicar que es y como funciona un motor Turboventilador.

- Obtener e interpretar los valores obtenidos (por formulas, tablas y graficas) del comportamiento y desempeño de un turboventilador.

- Obtener los valores de temperatura de operación asumidos por un Motor Turboventiladoren sus estaciones y etapas.

- Obtener los valores de presión de operación asumidos por un Motor Turbofan en sus estaciones y etapas.

- Generar conclusiones, tanto como la aplicación practica y real de esta información en un Turboventilador.

3. Alcance
Estedocumento solo presenta el comportamiento bajo 5 temperaturas distintas de operación de un Turboventilador y otras variables incluidas en la ficha técnica, no se desarrolla un analisis de resistencia de materiales o estructural, ni propone detalles sobre la mecanica del flujo de aire.
4. Qué me deja como ingeniero

Conocimientos sobre el funcionamiento, sus principios, elementos, características y desempeño de lo que es un Turboventilador. La experiencia y labor de interpretación crítica de valores, graficas, formulas así como el desarrollo y uso de software útil para el analisis estadístico y logística como lo es Excel y Word para un enfoqué termodinamico de un sistema de propulsión tal como un Motor Turbofan.
5.¿Qué es un motor Turbofan?
La mayoría de aviones comerciales modernos utilizan motores Turbofan como sistema de propulsión, como consecuencia del gran empuje que generan y por su eficiencia, que genera un ahorro de combustible.
El desarrollo del Turbofan, conocido también como bypass Turbojet fue la respuesta a las demandas de las aerolíneas, que pedían mayores velocidades en crucero que los Turbohélices no podían proporcionar, pero con unos costes de consumo mas asumibles de los que implicaban los turborreactores.
El Turbofan nació como una modificación del motor turborreactor, al que se le añade un gran ventilador o fan a la entrada dentro de la nacelle o cubierta delmotor, y una nueva turbina de baja presión que lo mueve. Lo que se consiguecon esta nueva turbina es bajar la velocidad del chorro de aire, por lo que se obtieneuna mejora de la eficiencia de propulsión (igual que el turborpop), pero tambiénimplica una reducción del empuje. Para compensar esto se instaló el fan, el cualobliga a que una gran parte del aire recorra un ducto que rodea la parte principaldel motor, y proporciona un empuje extra.
El empuje de un motor Turbofan proviene pues de dos flujos o recorridos:el primario o hot stream, que realiza el recorrido típico de un turborreactor depasar por compresor, camara de combustión donde alcanza altas temperaturas(precisamente por eso su denominación de caliente), turbina y tobera; elsecundario o cold stream no hace dicho recorrido sino que recorre tan solo laentrada de aire, el ducto que rodea el motor y una tobera de salida, mezclandoseo no con el flujo primario.
La cantidad de flujo que realiza uno u otro recorrido la expresa el bypass ratio orelación de derivación

Donde es la cantidad de flujo secundario o frio, y el primario o caliente.
Muchas veces los turbofans son caracterizados en función de esta relación dederivación.
Con el bypass lo que se buscaba era mejorar la eficiencia de propulsión de losturborreactores en operaciones de velocidades subsónicas altas, reduciendo elempuje y velocidad producidos por el chorro. Ademas de esto, pronto se vio queesto reducía el ruido producido por el chorro, algo bastante importante en areasdel espacio aéreo muy congestionadas.Fig. 5.1Corte transversal de un Turboventilador.
Funcionamiento de un motor Turbofan
Para comenzar, el flujo de aire es captado por el la entrada de aire de motor,conocida también como inlet o intake, de la cual se hablara con mas extensión en adelante, pero cuya principal función es adecuar el aire a la entrada del fan o del compresor, reduciendo la velocidad en corriente libre.
Posteriormente llega el fan, un gran ventilador, que como se ha comentado antes, obliga a gran parte del flujo a tomar un camino alternativo, desviandose por unducto secundario. Este flujo es acelerado y sale con una velocidad ligeramentesuperior respecto al aire en corriente libre, incrementando de manera significativael empuje total del motor.
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 presión del aire antes de que llegue a la camara de combustión. Un compresor axial esta compuesto por varias filas de perfiles alares, divididas en rotores y estatores. El rotor esta unido al eje principal y gira a gran velocidad, produciendo una variación en la presión similar a la de una hélice. Por su parte el estator ha de aumentar la presión y devolver el flujo del aire a su sentido original, paralelo al eje de rotación.
A continuación llegamos a la camara de combustión, donde se mezcla el combustible con el aire a alta presión y es quemado. Este aire de salida esutilizado para mover las turbinas situadas posteriormente, y para generar una parte del empuje.
El siguiente componente es la turbina. La turbina extrae energía del flujo de aire caliente proveniente de las camaras de combustión, y emplea esta energía para mover a los compresores situados delante de dichas camaras. En la geometría de una turbina, rotor y estator intercambian posición respecto al compresor, pese a que mantienen la función: el rotor gira el aire a gran velocidad, mientras que los estatores vuelven a encargarse de mantener alineado el flujo con el eje de rotación. En cambio su función es opuesta ya que al extraer energía del fluido la presión de este disminuye.
La última parte del motor es la tobera. Es la pieza encargada de producir el empuje y de expulsar los gases. El tamaño y forma de estas depende del uso que se le quiera dar: los motores turbofans en los que no se mezclan los flujos primario y secundario usan toberas convergentes, mientras que en los que si se mezclanse usan toberas co-anulares, con el flujo primario saliendo por la tobera central, yel secundario por la tobera anular. La mezcla de los flujos proporciona algunas mejoras al empuje, y ademas provocan menos ruido que las toberas convergentes.
El empuje proporcionado por un Turbofan puede ser deducido a través de la conservación del momento lineal:

Donde es el flujo secundario, el primario, el flujo primario tras pasar por la camara de combustión, la velocidad delflujo secundario, la del flujo primario a la salida de la tobera y la velocidad a la entrada del fan.
Clasificación de los turbofans.
Finalmente comentaremos las diferentes configuraciones de turbofans existentes.
En una primera clasificación los turbofans se dividen según su bypass ratio
- Low Bypass Turbofan: el bypass ratio en los motores de low bypass va entre 0.2 y 2, y se utilizan en aplicaciones supersónicas (en aviación militar para valores de Mach entre 1 y 2). El ventilador de estos tiene entre una y tres etapas de compresión. Una variante de este tipo de motores es el Afterburning Turbofan, en los que se añade una camara de combustión a la entrada de la tobera, para poder solventar los problemas de empuje que presentan los motores de baja derivación en algunas etapas de vuelo como despegues, maniobras de combate o aceleración en etapas de vuelo transónicas.
- High Bypass Turbofan: es el tipo de motor usado en la mayoría de aviones comerciales actuales. En lugar de un ventilador de tres etapas, los turbofans de alta derivación cuentan con un único fan de un tamaño mucho mayor que el núcleo del motor (la parte de turbopropulsor). Sus bypass ratio varían entre 5 y 8. Se utilizan en velocidades mas reducidas (transónicas), pero su eficiencia de propulsión es mayor.
Un segundo tipo de división ya comentada previamente, según la salida del aire del motor es
- MixedFlow: cuando el flujo primario y secundario se juntan en una tobera antes de serexpulsados como un único flujo.
- UnmixedFlow: si el flujo primario y secundario no se juntan a la salida y son expulsados cada uno por separado.
Otra división depende del lugar donde esté instalado el fan
- En serie o Serial Fan: es la configuración mas típica. En ella el fan se sitúa delante del compresor, justo a la salida de la entrada de aire, de manera que ambos flujos, primario y secundario, pasan a través del fan.
- En paralelo o Parallel Fan o AftFan: aquí el fan esta situado en la parte trasera del motor, tras la salida de la camara de combustión, de manera que solo el flujo secundario pasa a través del propio fan.
- Propfan: también conocido como ultra-high bypass, es una mezcla entre turboprop y Turbofan, donde el ventilador se encuentra situado en la parte trasera, fuera de la nacelle del motor. Busca unir las velocidades y actuaciones de un Turbofan junto con el bajo consumo de un turboprop.

Fig. 5.2 Turboventiladores en serie y paralelo.
El último tipo de clasificación es la división en función del número de ejes y de los conjuntos de turbinas y compresores.
- Single Shaft: en esta configuración un fan y un compresor de alta son conducidos por una única turbina y unidos por el mismo eje.
- TwoSpool: en esta segunda configuración, un eje une el fan con la turbina de baja presión mientras que otro eje une el compresor de alta presión junto con la turbina de alta presión. Puede incluir un compresor de presión intermedia conducido porla turbina de baja.
- ThreeShaft: en este caso un eje une el ventilador con la turbina de baja presión, un segundo eje une el compresor de presión intermedia con la turbina de presión intermedia y, por último, un tercer eje une el compresor de alta presión con la turbina de alta presión.
- Geared Turbofan: en esta última configuración el encargado de mover el ventilador es una caja de cambios. Situada entre el ventilador y el compresor de baja, esta caja de cambios permite la selección de la velocidad óptima de trabajo para cada sección del motor.