Français
English
Español
Deutsch
Italiano
Português
Türkçe
Polski
Русский
Nederlands
Čeština
Română
Svenska
Dansk
Latviešu valoda
Suomi
Українська
български
Magyar
العربية
Ελληνικά
Eesti
Slovenčina
Lietuviškai
Desde los osados sueños de Ícaro hasta los aviones supersónicos de hoy, el hombre no ha dejado nunca de superar los límites del cielo.
En el corazón de esta conquista aérea se encuentra un invento revolucionario: el motor a reacción. Potente, compleja y fascinante, esta obra maestra de la ingeniería transforma la simple combustión en una fuerza fenomenal capaz de propulsar cientos de toneladas a través de las nubes.
Pero, ¿cómo funciona realmente? ¿Qué principios físicos e innovaciones históricas lo han hecho posible?
Sumérjase en las entrañas de estos gigantes mecánicos, donde la ciencia se une a la pura potencia, y descubra la increíble historia de los motores que cambiaron el mundo.
La historia de los motores a reacción: una epopeya científica y técnica
Desde la antigüedad, el hombre ha soñado con conquistar los cielos. El mito de Ícaro, que vuela con alas hechas de plumas de ave, ilustra esta búsqueda milenaria. Pero no fue hasta siglos más tarde cuando la ciencia y la tecnología transformaron este sueño en realidad.
Los inicios teóricos (siglos XVI-XVIII)
En el siglo XVI, Leonardo da Vinci esbozó las primeras máquinas voladoras inspiradas en las aves. Sin embargo, en aquella época, la única fuerza motriz disponible seguía siendo la muscular. Los fundamentos científicos del vuelo no surgirían hasta los siglos XVII y XVIII gracias a los trabajos de :
- Isaac Newton (leyes de la dinámica),
- Daniel Bernoulli (principio de la sustentación aerodinámica).
Los primeros logros (siglo XIX)
La revolución industrial abrió el camino a experimentos concretos:
- En 1890, el francés Clément Ader consigue hacer despegar su Éole, un avión de vapor inspirado en el vuelo de los murciélagos. Aunque poco maniobrable, supuso un avance crucial.
- El 17 de diciembre de 1903, los hermanos Orville y Wilbur Wright realizaron el primer vuelo propulsado y controlado con su Flyer, propulsado por un motor de combustión interna.
La llegada del motor a reacción (siglo XX)
Aunque los primeros aviones utilizaban hélices, las limitaciones de esta tecnología llevaron a los ingenieros a buscar una alternativa. Los trabajos sobre la propulsión a chorro comenzaron en los años 30, con pioneros como:
- Frank Whittle (Reino Unido),
- Hans von Ohain (Alemania).
El primer avión a reacción operativo, el Messerschmitt Me 262, entró en servicio en 1944, revolucionando la aviación moderna.
Hoy en día, los motores a reacción propulsan la mayoría de los aviones civiles y militares, ofreciendo velocidad, potencia y eficiencia. Esta historia de audacia e innovación muestra cómo la humanidad ha ampliado los límites de lo posible.
Cómo funciona un motor a reacción
Origen y desarrollo
El primer motor a reacción, o turborreactor, fue diseñado por los alemanes en 1939. Sin embargo, fue el resultado de varios siglos de investigación.
En este vídeo se simplifica el funcionamiento de los motores utilizados hoy en día:
El principio básico
el funcionamiento de un motor a reacción se basa en una secuencia precisa:
- Aspiración y compresión
El aire es aspirado por un ventilador y comprimido de forma continua.
- Combustión
El aire comprimido entra en la cámara de combustión, donde se mezcla con parafina y se enciende. La reacción resultante expande los gases a alta temperatura y alta presión.
- Expansión y propulsión
Los gases expandidos se expulsan hacia atrás a muy alta velocidad a través de una tobera convergente (que se estrecha), creando un empuje hacia delante (según el principio de Newton: acción-reacción).
- Alimentación continua
Al salir del compresor, los gases impulsan una turbina situada en el mismo eje que el compresor. El movimiento de la turbina provoca el movimiento del compresor, permitiendo que el ciclo continúe mientras el motor esté alimentado.
Apoyo aerodinámico
La propulsión por sí sola no basta: es la circulación del aire sobre las alas lo que genera la sustentación necesaria para hacer volar al avión.
Retos actuales
Las compañías aéreas y los fabricantes de aviones trabajan constantemente para
- Reducir las emisiones (CO₂, partículas) optimizando las cámaras de combustión.
- Mejorar la eficiencia del combustible, por ejemplo con motores de alta relación de derivación (como los motores turbofan).
- Reducir el consumo de combustible, un importante reto económico y medioambiental.
Para una visión simplificada, este vídeo explica el proceso.
Las leyes del movimiento de Newton
En el siglo XVII, Isaac Newton enunció tres leyes fundamentales que rigen la mecánica clásica:
- El principio de inercia: un cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme a menos que actúe sobre él una fuerza.
- El principio de dinámica: la fuerza ejercida sobre un objeto es igual a su masa multiplicada por su aceleración (F = m × a).
- Principio de acción recíproca (o acción-reacción): Para cada acción hay una reacción correspondiente, igual en intensidad pero opuesta en dirección.
Aplicación a la propulsión a chorro
La tercera ley de Newton es la base del funcionamiento de los motores a reacción. Cuando un avión expulsa gases hacia atrás a gran velocidad, éstos ejercen una fuerza de reacción (empuje) que propulsa el avión hacia delante. Cuanto más rápido y masivo sea el chorro de gas, mayor será el empuje.
Vuelo del avión y sustentación
Esta misma ley explica también cómo un avión se mantiene en el aire:
- Las alas, por su forma e inclinación, ejercen una fuerza descendente sobre el aire (acción).
- En respuesta, el aire ejerce una fuerza opuesta hacia arriba, llamada sustentación, que compensa el peso del avión.
De este modo, la compensación de fuerzas (empuje, resistencia, sustentación y peso) permite un vuelo estable y controlado.
(Nota: estos principios también son esenciales en astronáutica, donde la propulsión de los cohetes se basa totalmente en la eyección de gases de acuerdo con la tercera ley de Newton)
El primer motor a reacción: una revolución aeronáutica
Los inicios: John Barber y la turbina de gas (1731)
Ya en 1731, el inglés John Barber ideó un concepto precursor del motor turborreactor al registrar las patentes de una turbina de gas de combustión interna.
Su motor ya contenía los elementos clave: un compresor, una cámara de combustión y una turbina, alimentados por combustible.
Por desgracia, las tecnologías de la época no producían suficiente potencia para hacerlo funcionar correctamente.
El desarrollo de las turbinas de gas se vio eclipsado por el éxito de las turbinas de vapor, más eficaces en aquella época. La idea no resurgió hasta el siglo XX.
La era moderna: Whittle, Von Ohain y la propulsión a chorro
En los años 30, los trabajos del rumano Henri Coandă y del francés Maxime Guillaume reavivaron el interés por la propulsión a chorro. Pero fue el ingeniero británico Sir Frank Whittle quien realmente revolucionó el campo.
En 1937, Whittle diseñó un innovador motor turborreactor: en lugar de utilizar un motor de pistones para comprimir el aire, instaló una turbina aguas abajo, aprovechando la energía de los gases de escape para impulsar el compresor. Esta arquitectura hacía que el motor fuera más potente y económico que los modelos de pistón.
Casi simultáneamente, el alemán Hans von Ohain desarrolló un motor similar para la empresa Heinkel. En 1939, el Heinkel He-178 se convirtió en el primer avión a reacción del mundo. Sin embargo, su vuelo inaugural se vio interrumpido cuando un pájaro fue succionado por el motor.
La carrera armamentística y el auge de la aviación moderna
La Segunda Guerra Mundial aceleró el progreso tecnológico. Alemania y el Reino Unido se lanzaron a una carrera por el rendimiento, mientras que Estados Unidos y la URSS se pusieron rápidamente al día después de 1945. Francia, retrasada por la Ocupación, se unió a la competición más tarde.
En los años 50, los motores turborreactores se instalaron en los primeros aviones civiles, marcando el inicio de una nueva era en el transporte aéreo.
Esta innovación, nacida de una sucesión de fracasos y avances, transformó definitivamente la aviación, ofreciendo aviones más rápidos, eficaces y fiables.
Heinkel He-178 – Crédito de la foto: Wikimedia Commons
¿Cuáles son los distintos tipos de motores a reacción?
Existen varias categorías de motores a reacción, cada una adaptada a unas necesidades específicas:
1. Motores turborreactores
En general, los motores turborreactores transforman la energía química contenida en un combustible en energía cinética.
Desde el principio, el desarrollo de motores turborreactores ha sido un reto importante, tanto en el sector militar como en el civil.
Se dividen en dos subtipos:
- Motores turborreactores de compresor centrífugo: Los motores turborreactores de compresor centrífugo son sencillos de fabricar y robustos. Sin embargo, requieren un motor de gran diámetro, lo que reduce la velocidad final de la aeronave.
- Motores turborreactores de compresor axial: Son más potentes gracias a una serie de hélices que comprimen el aire. Sin embargo, requieren materiales más avanzados.
En ambos casos, el motor debe ser capaz de soportar temperaturas de hasta 2.000 °C.
2. Motores turbofán
En un motor turbofán, se coloca un ventilador delante del compresor. Aspira una mayor cantidad de aire, que luego se divide en dos flujos:
- Flujo primario: El flujo primario pasa a la cámara de combustión, por lo que es un flujo de aire caliente.
- Flujo secundario: El flujo secundario se expulsa directamente a ambos lados del motor; es un flujo de aire frío que proporciona el 80% del empuje.
A la salida, el aire frío se mezcla con el aire caliente, lo que produce refrigeración. Este sistema se utiliza en la mayoría de los aviones comerciales para mejorar el empuje y reducir el ruido del motor.
Motor bypass – Crédito de la foto: Wikipedia
3. Motores Ramjet
Los motores Ramjet se utilizan actualmente en aviones de combate y misiles porque pueden alcanzar velocidades muy altas.
- Ventajas: su empuje es mayor porque el combustible se reinyecta en la cámara de combustión, un proceso conocido como postcombustión. Además, no tienen piezas móviles, por lo que son ligeros.
- Inconvenientes: Requieren una velocidad inicial para funcionar y no soportan bien las temperaturas extremas a lo largo del tiempo.
Los motores supersónicos (como el híbrido turborreactor/ramjet del Concorde) alcanzan velocidades supersónicas.
4. Motores turborreactores
Los motores turborreactores aumentan su empuje expulsando la mayor cantidad de gas posible. No ocurre lo mismo con los turbohélices.
Los turbohélices dependen de la potencia de rotación de una hélice, fijada al exterior del avión, para proporcionar la mayor parte del empuje.
Los turbohélices son la solución más económica para los vuelos de corta distancia. Son más eficientes y consumen menos combustible, pero están limitados en cuanto a altitud y distancia.
Si quiere saber más sobre los distintos modelos de turbopropulsores, visite esta página.
Crédito de la foto: Wikimedia Commons
5. Motores turboeje (para helicópteros)
Los motores turboeje se diseñaron para helicópteros. Al igual que los motores turborreactores, están equipados con una turbina.
Los helicópteros fabricados hoy en día, como el Dauphin, tienen una turbina libre.
Ésta transforma la energía cinética y térmica de los gases de escape en energía mecánica.
Además, permite que las palas del helicóptero giren a una velocidad distinta de la del compresor, garantizando así la estabilidad de la aeronave.
