Sistemas de aeronaves de turbina. tomo 1

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  • por favor me puedes facilitar el documento seria de una gran utilidad gracias... mi correo es: gaonediison21@gmail.com
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  • Soy docente de Ing. Aeronáutica y me gustaría mucho contar con este documento como parte de la bibliográfica de mi materia Instrumentos de Vuelo y navegación. puedes por favor compartirlo a mi correo omar.castellon@hotmail.com GRACIAS ANTICIPADAS!!!
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  • por favor puedes compartir el documento al correo frepo1000@hotmail.com
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Sistemas de aeronaves de turbina. tomo 1

  1. 1. SISTEMAS DE AERONAVES DE TURBINA TOMO I Felipe Gato Gutiérrez Y Ángel Mario Gato Gutiérrez 2009 VALENCIA
  2. 2. Sistemas de aeronaves de turbina © Felipe Gato Gutiérrez A. Mario Gato Gutiérrez NOTA: ISBN: 978–84–9948–381–8 e-book v.1.0 ISBN edición en papel: 978–84–9948–010–7 Edita: Editorial Club Universitario. Telf.: 96 567 61 33 C/ Decano, 4 – 03690 San Vicente (Alicante) www.ecu.fm ecu@ecu.fm Maqueta y diseño: Gamma. Telf.: 965 67 19 87 C/ Cottolengo, 25 – San Vicente (Alicante) www.gamma.fm gamma@gamma.fm Reservados todos los derechos. Ni la totalidad ni parte de este libro puede reproducirse o transmitirse por ningún procedimiento electrónico o mecánico, incluyendo fotocopia, grabación magnética o cualquier almacenamiento de información o sistema de reproducción, sin permiso previo y por escrito de los titulares del Copyright.
  3. 3. ÍNDICE INTRODUCCIÓN .....................................................................................................9 PRÓLOGO ...............................................................................................................11 11.4 – AIRE ACONDICIONADO...........................................................................13 11.4–0 – GENERALIDADES ........................................................................15 11.4–1 – FUENTES DE SUMINISTRO DE AIRE ........................................17 FUENTES DE SUMINISTRO ........................................................17 SUMINISTRO DE FUENTES EXTERNAS ..................................19 11.4–2 – AIRE ACONDICIONADO ..............................................................21 SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO ...................................21 SISTEMAS DE CICLO DE AIRE Y DE VAPOR SISTEMAS DE CICLO POR VAPOR ......................................................................24 SISTEMAS DE CICLO POR AIRE ................................................26 FUNCIONAMIENTO EN TIERRA................................................29 SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN ..................................................30 FLUJO DE AIRE ACONDICIONADO ..........................................31 FLUJO DE AIRE FRÍO ...................................................................33 FLUJO DE RECIRCULACIÓN .....................................................35 SISTEMA DE CONTROL DE LA PRESIÓN Y DEL CAUDAL........................................................................................36 CONTROL DE LA PRESIÓN ........................................................37 CONTROL DEL FLUJO .................................................................38 LIMPIADO DEL AIRE ...................................................................42 CONTROL DE LA HUMEDAD.....................................................43 11.4–3 – PRESURIZACIÓN ..........................................................................50 SISTEMAS DE PRESURIZACIÓN ...............................................50 SISTEMAS DE PRESURIZACIÓN DE GENERACIÓN ACTUAL .........................................................................................56 OPERACIÓN DEL SISTEMA EN AUTOMÁTICO Y EN MANUAL ........................................................................................59 CONTROL E INDICACIÓN DE LA PRESIÓN DE CABINA......62 CONTROL E INDICACIÓN EN AVIONES DE GENERACIÓN ACTUAL .........................................................................................64 INTERCONEXIONES DEL SISTEMA DE PRESURIZACIÓN .... 68 VÁLVULAS DE DESCARGA (OUT-FLOW) Y SEGURIDAD..... 70 REGULADORES DE LA PRESIÓN EN CABINA .......................76 11.4–4 – DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD Y ALERTA .............................79 PROTECCIÓN DE SOBRETEMPERATURA EN ZONAS Y CONDUCTOS ..................................................................................... 80 PROTECCIÓN POR SOBRETEMPERATURA ................................ 81
  4. 4. 11.4–5 – REFRIGERACIÓN DE EQUIPOS DE A BORDO .........................83 CONTROL DE REFRIGERACIÓN DE EQUIPOS .......................83 VENTILACIÓN DE LA AVIÓNICA..............................................84 SISTEMA DE REFRIGARACIÓN DE EQUIPOS MIXTO ..........88 11.4-6 – CALEFACCIÓN DE COMPARTIMENTOS DE CARGA ..............92 11.5 – INSTRUMENTACIÓN.................................................................................95 11.5–0 – GENERALIDADES ........................................................................97 INSTRUMENTOS DE NAVEGACIÓN Y DE INDICACIÓN DE SISTEMAS................................................................................98 INSTRUMENTOS DE NAVEGACIÓN Y VUELO .......................99 INDICADORES DE COMPORTAMIENTO DE SISTEMAS ...... 100 ELEMENTOS Y MECANISMOS DE LOS INSTRUMENTOS... 101 PRESENTACIONES CUANTITATIVAS DE LA INDICACIÓN ..............................................................................103 INSTRUMENTOS DE PRESENTACIÓN EN COLOR...............106 PRESENTACIÓN CUALITATIVA DE DATOS ..........................106 PRESENTACIONES DIRECTORIAS..........................................106 PANELES DE INSTRUMENTOS Y SU DISPOSICIÓN ............109 CONDICIONES REQUERIDAS PARA LOS PANELES DE INSTRUMENTOS ........................................................................111 INSTRUMENTOS DEL GRUPO MOTOPROPULSOR .............113 INDICADORES DE POSICIÓN DE LOS ELEMENTOS Y LÍNEAS DE FLUJO ......................................................................114 ILUMINACIÓN DE INSTRUMENTOS Y PANELES DE INSTRUMENTACIÓN .................................................................115 11.5.1–1 – SISTEMAS DE INSTRUMENTACIÓN ....................................117 TUBO PITOT Y TOMA ESTÁTICA ...........................................118 SISTEMA DE CALEFACCIÓN DE PITOT Y ESTÁTICAS ......120 SISTEMAS DE PITOT Y ESTÁTICAS ALTERNATIVOS .........121 TUBERÍAS ....................................................................................123 MEDICIÓN DE LA ALTITUD .....................................................123 ALTÍMETRO BAROMÉTRICO ..................................................125 ERRORES DE INDICACIÓN DEBIDOS A LOS CAMBIOS DE PRESIÓN Y TEMPERATURA ATMOSFÉRICAS ................128 SERVO-ALTÍMETROS ................................................................131 ALTÍMETRO CODIFICADOR ....................................................131 SISTEMA DE AVISO DE ALTITUD SELECCIONADA ............132 ANEMÓMETRO O INDICADOR DE VELOCIDAD INDICADA....................................................................................133 VARIÓMETRO O INDICADOR DE VELOCIDAD VERTICAL ....................................................................................137 ESTATÓSCOPOS..........................................................................140 INDICADOR DE NÚMERO DE MACH (VELOCIDAD CON RESPECTO AL AIRE) ...................................................................... 141
  5. 5. 11.5.1–2 – INSTRUMENTOS GIROSCÓPICOS: HORIZONTE ARTIFICIAL, DIRECTOR DE POSICIÓN DE VUELO, INDICADOR DE DIRECCIÓN, INDICADOR DE SITUACIÓN HORIZONTAL, INDICADOR DE VIRAJE Y DESLIZAMIENTO, COORDINADOR DE VIRAJES ................145 GIRÓSCOPOS CONVENCIONALES .........................................146 COMPORTAMIENTO DE UN GIRO PERFECTO .....................148 COMPORTAMIENTO DE UN “VERTICAL GYRO” .................151 GIRÓSCOPO DE RAYOS LÁSER .............................................152 HORIZONTE ARTIFICIAL Y HORIZONTE DE EMERGENCIA .............................................................................154 DIRECTOR DE POSICIÓN DE VUELO (F/D) ...........................159 INDICADOR DE DIRECCIÓN E INDICADOR DE SITUACIÓN HORIZONTAL .......................................................161 INDICADOR DE VIRAJES Y DESLIZAMIENTO .....................162 COORDINADOR DE VIRAJES ..................................................164 11.5.1–3 – INSTRUMENTOS DE FUNCIONAMIENTO MAGNÉTICO ... 166 BRÚJULAS: LECTURA DIRECTA .............................................167 BRÚJULA DE LECTURA A DISTANCIA .................................169 11.5.1–4 – INDICACIÓN DEL ÁNGULO DE ATAQUE, SISTEMAS DE AVISO DE ENTRADA EN PÉRDIDA...................................175 OPERACIÓN GENERAL DEL SISTEMA ..................................176 11.5.1–5 – OTROS INDICADORES DE LA AERONAVE .........................180 GENERADORES DE SÍMBOLOS ..............................................186 INSTRUMENTOS ACCIONADOS POR SERVOS.....................188 RELOJES.......................................................................................189 INDICADOR DE TEMPERATURA EXTERIOR ........................191 TACÓMETROS MECÁNICOS ....................................................194 TACÓMETROS ELÉCTRICOS ...................................................197 TACÓMETROS ELECTROMAGNÉTICOS ...............................199 TACÓMETRO CRONOMÉTRICO ..............................................201 TACÓMETRO ELECTRÓNICO ..................................................201 11.5.2 – SISTEMAS DE AVIÓNICA ...........................................................204 11.5.2–1 PILOTO AUTOMÁTICO .............................................................205 GENERALIDADES ......................................................................205 SISTEMA DE PILOTO AUTOMÁTICO .....................................211 SENSORES DE TRANSMISIÓN.................................................217 EMBRAGUE DEL PILOTO AUTOMÁTICO .............................219 DESCONEXIÓN DE PILOTO AUTOMÁTICO ..........................220 SERVOS DE ACTUACIÓN..........................................................222 PANELES DE CONTROL DE PILOTO AUTOMÁTICO ...........225 SISTEMA ESTATUS Y MONITOR DE MANTENIMIENTO ....229 CANAL DE DIRECCIÓN (RUDDER) ........................................231 SISTEMA DE AMORTIGUACIÓN DE GUIÑADA (YAW DAMPER) .....................................................................................232
  6. 6. SERVO-ACTUADORES DE YAW DAMPER.............................233 CANAL DE ALABEO (ROLL) ....................................................238 CANAL DE PROFUNDIDAD (PITCH) ......................................240 TIMONES DE PROFUNDIDAD .................................................241 CORRECCIÓN POR NÚMERO DE MACH ...............................247 SISTEMA MANDO DE GASES AUTOMÁTICOS (AUTOTHROTTLE).- ATS...........................................................249 11.5.2–2 – COMUNICACIONES.................................................................255 INTRODUCCIÓN A LAS ONDAS DE RADIO ..........................255 ONDAS DE RADIO .....................................................................256 EMISORES ...................................................................................257 CARACTERÍSTICAS DE UN EMISOR......................................258 MODULACIÓN ............................................................................258 RECEPTORES ..............................................................................260 CARACTERÍSTICAS DE LOS RECEPTORES ..........................262 SISTEMA DE COMUNICACIONES EN AVIACIÓN ................263 SISTEMA COMUNICACIÓN ALTA FRECUENCIA (HF).........266 SISTEMA COMUNICACIÓN MUY ALTA FRECUENCIA VHF ...............................................................................................270 SISTEMA ACARS ........................................................................274 SISTEMA SELCAL (SELECTIVE CALLING) ...........................276 SISTEMA MCS-SATCOM ...........................................................279 SEGMENTO ESPACIAL ..............................................................279 GROUND EARTH STATION (GES) ...........................................280 AES (AIRCRAFT EARTH STATION) .........................................281 SISTEMA INTERFÓNICO DE VUELO Y TIERRA ...................281 REGISTRADOR DE VOZ DE CABINA DE MANDO (CVR) ...287 SISTEMA PARA BÚSQUEDA DE LA AERONAVE Y DE LOS PASAJEROS (ELT) .......................................................................289 EL PRIMER SISTEMA.................................................................290 EL SEGUNDO SISTEMA ............................................................294 SISTEMA DE INFORMACIÓN Y ENTRETENIMIENTO DE PASAJEROS..................................................................................295 SISTEMA DE ENTRETENIMIENTO POR IMÁGENES ...........302 SISTEMA DE TELÉFONO PÚBLICO AIRE-TIERRA PARA PASAJEROS..................................................................................305 DESCARGADORES ESTÁTICOS ..............................................307 11.5.2–3 – SISTEMAS DE NAVEGACIÓN ................................................311 INTRODUCCIÓN .........................................................................311 11.5.2–3.1 – DIRECTOR DE VUELO .........................................................313 MODOS DE VUELO ....................................................................313 CANAL DE ALABEO ..................................................................316 CANAL DE CABECEO................................................................317 ANUNCIADOR DE MODOS ......................................................317 PANEL DE CONTROL ................................................................318
  7. 7. INDICADORES DE: POSICIÓN, DE VELOCIDAD, ACTITUD, Y DE ALTITUD .........................................................320 11.5.2–3.2 – NAVEGACIÓN CON APOYO DE EQUIPOS DE TIERRA.... 322 VOR ...............................................................................................323 ILS .................................................................................................329 DEFINICIONES ILS .....................................................................330 CATEGORIZACIÓN DEL ILS .....................................................331 LOCALIZADOR ...........................................................................332 SENDA DE PLANEO (GLIDE SLOPE) ......................................334 ADF ...............................................................................................335 DME ..............................................................................................339 ATC TRANSPONDER (AIR TRAFIC CONTROL) ....................342 RADIOBALIZAS ..........................................................................352 RADIOALTÍMETRO ....................................................................353 GPWS (GROUND PROXIMITY WARNING SYSTEM) ............356 11.5.2–3.3 – SISTEMAS DE DATOS DE AIRE ..........................................364 AVISO DE SOBREVELOCIDAD ................................................366 ALERTA ALTITUD SELECCIONADA .......................................367 11.5.2–3.4 – NAVEGACIÓN INERCIAL ....................................................370 11.5.2–3.5 – LA NAVEGACIÓN POR SATÉLITE EN AERONAVES DE GENERACIÓN ACTUAL............................................................................373 IS (INERTIAL SEGMENT) ..........................................................373 CS (CONTROL SEGMENT) ........................................................374 US (USER SEGMENT) ................................................................375 11.5.2–3.6 – RADAR ....................................................................................378 CONTROL Y EXPLORACIÓN POR RADAR ............................378 RADAR METEOROLÓGICO ......................................................379 11.5.2–3.7 – RECORDADORES DE DATOS .............................................383 RECORDADOR DE DATOS DE VUELO ...................................383 RECORDADOR DE VOCES EN CABINA.................................385 BIBLIOGRAFÍA DE CONSULTA.......................................................................387
  8. 8. INTRODUCCIÓN Cuando una persona después de muchos años de vida laboral, habiendo tenido la suerte de ejercerla en el medio de su vocación, y pasado por todas las categorías de ver su andadura laboral como si estuviese subido en una gran torre, y se hace la gran pregunta: ¿He sembrado algo que pueda ser de utilidad para los continuadores de esta gran profesión? Descubre que todavía le queda mucho que puede hacer, que es necesario transmitir más cosas. A la vez en el tiempo, en Europa las autoridades de EASA (European Aviation Safety Agency) y la DGAC (Dirección General de Aviación Civil) española, están ordenando las normas que regulan el mantenimiento aeronáutico, y la formación del personal que lo ejecute, así que está claro lo que hay que hacer, y se pone uno manos a la obra, en la creencia de que ayudar a tu profesión es servir a la mejor de las causas. Dentro de la formación de un Técnico de Mantenimiento de Aeronaves es básico el conocimiento de los sistemas de las mismas, en esta obra se han tratado de cubrir todas las necesidades de formación básica que tiene que conocer un futuro técnico de mantenimiento, tratados desde tres puntos de vista y con un objetivo. Primero Segundo tratarlo desde un Tercero tratarlo desde el punto de vista que me han y pistas en gran parte del mundo, dentro de la gran compañía aérea que es IBERIA. Todo esto con el objetivo de situar al técnico que llegará a las empresas con las herramientas intelectuales y prácticas necesarias para que puedan recibir los cursos de tipo de aeronaves con un alto grado de aprovechamiento, y además inculcar en el alumnado, formas, normas y costumbres para que sabiendo lo que “no debe hacer” pueda, a partir de las primeras semanas, ir efectuando trabajos de principiantes, pero imprescindible, que le permita llegar donde él mismo se marque su objetivo. Creo que el resultado de este trabajo, al estar puntualmente ajustado a las personal puedan conseguir para sus alumnos los mismos objetivos que yo persigo para los míos. Toda esta documentación está en las manos del lector no solo por mi esfuerzo y trabajo, sino que tengo que agradecer muy de veras a todos los que me han ayudado y animado en los momentos en que me rondaba la idea de abandonar el objetivo. 9
  9. 9. F. Gato y A. M. Gato Una vez tenido claro lo que hay que hacer, observo que el objetivo me desborda; al tener la suerte de tener a mi lado a Ángel Mario Gato Gutiérrez, Licenciado en controlador aéreo de interceptación, conocedor de la normativa y documentación del entorno aeronáutico, con el que mano a mano hemos conseguido que este trabajo tenga sentido, y nos sintamos satisfechos del resultado. Vaya mi agradecimiento a mi esposa Marisa, que le he quitado muchas horas de “otras cosas”, y ha corregido desde el punto de vista gramatical, todas las páginas de esta obra, a Jesús Albear por sus opiniones, orientaciones y apuntes en materia de aviónica y electricidad, y muy especialmente a: José Luís Quirós que desde su puesto de director de producción de una de las grandes compañías europeas, como es IBERIA, ha encontrado tiempo para escribir unas líneas a modo de prólogo, que le agradezco de corazón por lo leal amigo que es, ahora que por mi pase a la reserva ya no es “mi Director” su opinión es para mi muy valiosa. A Cesar Moya Villasante, Ingº. Tec. Aeronáutico, otro referente en el mantenimiento de aviones en la aviación comercial, que amablemente ha opinado sobre este trabajo en el prólogo del segundo tomo. Al Doctor en Geografía e Historia D. Rafael González Prieto, que desde su puesto de inspector de Enseñanza de la Comunidad Valenciana deja su opinión sobre la obra y que con mucha satisfacción inserto a modo de prólogo del tomo tercero, ya que si bien no es profesional de la aeronáutica, si lo es de la enseñanza y nadie mejor que él para dejar su opinión desde ese punto de vista. Y a todos los compañeros de la enseñanza por sus ánimos y opiniones recibidos, a todos mi gratitud sin límites porque han sido los animadores de mi labor. Tampoco quiero olvidarme de los alumnos que he tenido en estos años, que me han manifestado esta o aquella preferencia y que yo he tratado de corregir, vaya en estas líneas mi gratitud a todos. Si con este trabajo se puede ayudar a conseguir el dar posibilidades a cuantos sientan un deseo de formarse profesionalmente en el mantenimiento aeronáutico, puedan hacerlo y dedicarse a esta apasionante profesión durante toda su vida, o para o para los Técnicos actuales para que les pueda ayudar a refrescar sus conocimientos básicos, habré conseguido el sentirme satisfecho y con el “deber cumplido”. Felipe Gato Gutiérrez 10
  10. 10. PRÓLOGO Mi antiguo compañero de trabajo durante casi 20 años, pero sobre todo buen Sistemas de aeronaves, lo que quisiera en primer lugar agradecerle sinceramente. pie de pista”. No es, por fortuna para usted que lee estas líneas, el caso de este libro, en muy distintos entornos (no siempre fáciles ni cómodos), complementada además con años de dedicación a la enseñanza. Esta circunstancia le ha permitido al Autor enfocar cada capítulo del libro desde tres vertientes complementarias que, desde mi punto de vista, permitirán al lector tener máquina que es hoy en día un avión. En primer lugar, cada capítulo está tratado de forma que es posible entender los “porqués” de los distintos sistemas, su función concreta dentro del conjunto y los criterios considerados a la hora de diseñarlos. Por “cómo” cada sistema y componentes del mismo ejecutan su función. Finalmente los años de aula y el trato continuo con estudiantes de los que ha facilita la comprensión de los conceptos antes citados. que permite adquirir un conocimiento muy valioso sobre lo que es y cómo opera un coloquial, recoge “todo lo que un estudiante debe conocer al respecto de los sistemas de avión”. Finalmente, los más de 30 años que el Sr. Gato ha dedicado al Mantenimiento mismo cómo han ido cambiando con el tiempo las formas de hacer realidad los conceptos básicos de teorías tan complejas como la Mecánica del Vuelo o la Dinámica de Fluidos. 11
  11. 11. F. Gato y A. M. Gato convencimiento de que además lo hace con el cariño que siempre demostró a esta su segunda vocación: la Enseñanza. José Luís Quirós Cuevas Ingeniero Aeronáutico Director de Producción de Iberia Líneas Aéreas de España 12
  12. 12. 11.4 – AIRE ACONDICIONADO 11.4–0 – GENERALIDADES ........................................................................15 11.4–1 – FUENTES DE SUMINISTRO DE AIRE ........................................17 11.4–2 – AIRE ACONDICIONADO ..............................................................21 11.4–3 – PRESURIZACIÓN ..........................................................................50 11.4–4 – DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD Y ALERTA .............................79 11.4–5 – REFRIGERACIÓN DE EQUIPOS DE A BORDO .........................83 11.4–6 – CALEFACCIÓN DE COMPARTIMENTOS DE CARGA .............92 13
  13. 13. 11.4–0 – GENERALIDADES Una vez que el hombre consigue el sueño de volar a bordo de un aparato más pesado que el aire, comienza para él una carrera interminable, ya que se plantea dos objetivos, uno volar más alto y otro volar más rápido. A medida que va avanzando mantenerse caliente, poder respirar en las alturas, etc. La temperatura la empieza a controlar mediante protección individual con ropa apropiada para combatir el frío. El respirar aceptablemente lo logra administrándose mucho esfuerzo para conseguir más bien pobres resultados. En los comienzos del segundo tercio del siglo XX, se empiezan a intentar presurizar las cabinas y a controlar también la temperatura y la humedad, por lo que rápidamente van apareciendo métodos y sistemas tanto de construcción de las aeronaves como de los sistemas de las mismas; aparece la inquietud no solo de mantener a los pilotos en condiciones aceptables, sino también a los pasajeros que comienzan a llevar en su interior los aviones comerciales. Finalizada la Segunda Guerra Mundial, la construcción de aeronaves sufre un rapidísimo avance debido al aprovechamiento tanto de las industrias creadas para los fuselajes metálicos, lo que permite un mejor control de la presión diferencial fuselajes de madera. que a su vez repercute en el confort, proporcionado tanto por un mobiliario de altas prestaciones, como por los cada vez más mejorados controles de la temperatura, la presión y la humedad interiores. En cuanto al aire acondicionado, se pasa de calentar al piloto con aire que se gases de escape calientes, hasta la actualidad, en que en los reactores se sangra aire de las etapas medias y altas del compresor del motor y se enfría lo necesario para poder introducirlo en la cabina, y así conseguir mantener ésta a la temperatura que se desee, teniendo además salidas de aire de refrigeración individuales para cada usuario, ya sea tripulante o pasajero. 15
  14. 14. F. Gato y A. M. Gato En cuanto a la presión, al ser los fuselajes metálicos y estar fabricados con sistemas de construcción que permiten habitáculos perfectamente sellados y de un tamaño razonable, también permiten el transporte de pasajeros y mercancías en viajes de largos periodos de duración y a largas distancias. Esta construcción permite una presión diferencial que ronda entre los 8 y los 10 p.s.i., con lo que el avión puede subir hasta altitudes de 40.000 pies, mientras que su robustez combinada con los modernos sistemas de navegación permiten velocidades (en la gama subsónica) rondando los 1.000 km/h. Si tenemos en cuenta las distancias a recorrer, como está diseñado el control del espacio aéreo y el resto de condicionantes, vemos que la mayoría de los vuelos se producen por debajo de los 40.000 pies de altitud, con una presión en cabina equivalente a 8.000 pies y una presión diferencial por debajo de los 10 p.s.i., valores que encajan con las posibilidades técnicas de mantener unas cabinas con condiciones de temperatura el nivel del mar. Cuestión aparte son los vuelos supersónicos, en los que una gran parte del vuelo se realiza a velocidades subsónicas y solo la parte de crucero a supersónicas, con lo que la cabina tendrá que ser resistente a una presión diferencial mayor y necesitará un preciso control de temperatura, al elevarse ésta por el calentamiento aerocinético, mientras que en los vuelos subsónicos el calentamiento es mucho menor, perdiendo gran cantidad de temperatura al volar a mucha altitud a temperaturas tan bajas, que no es compensado en modo alguno por el calentamiento debido a la fricción con el aire. En la aviación ligera, la presurización no es un dato a valorar porque no es necesaria en la mayoría de los casos, y la temperatura se obtiene habitualmente aprovechando el calor que desprenden los gases de escape de los motores, tal y como se ha comentado con anterioridad. Aunque las misiones principales del sistema de aire acondicionado son el mantenimiento de la cabina en presión y temperatura adecuadas, no es menos importante el resto de condiciones que debe cumplir: deberá ser distribuido de una forma tal que no origine corrientes, ni zonas de aire caliente y frío; debe ser capaz de mantener el adecuado control de la humedad, evitar la formación de hielo y vapor en las ventanas, lograr que las paredes del avión se encuentren a temperaturas adecuadas y asegurar la recirculación y renovación del aire. También debe ser capaz de evitar al la cabina. Además, tendrá que poder ventilar el avión en tierra y refrigerarlo en épocas calurosas. Como se puede observar, el funcionamiento del sistema de aire acondicionado no consiste solo en el simple hecho de enviar el aire caliente o frío a la cabina, sino que la complejidad del sistema va mucho más allá. 16
  15. 15. 11.4 – Aire acondicionado 11.4–1 – FUENTES DE SUMINISTRO DE AIRE FUENTES DE SUMINISTRO En principio, las posibles fuentes de suministro de aire acondicionado son dos: una procedente del sistema neumático del avión (que será alimentado por los motores del avión, por el APU o por un equipo neumático autónomo y que se verá en el capítulo correspondiente, tratado en el capítulo 11.16 ATA 36) y otra procedente de un equipo sistema y que introduce aire en la cabina, pero controlado por los mandos del equipo AVIONES DE MOTOR DE ÉMBOLO O TURBOHÉLICES: El aire para el sistema de aire acondicionado se suministra a través del sistema neumático, mediante unos compresores, o ventiladores, que son arrastrados por el motor; el cual humedad, para introducirlo posteriormente mediante los conductos del subsistema de distribución de la cabina y proporcionar la atmósfera necesaria para unos niveles de calidad aceptables. PRINCIPIO DE LA OPERACIÓN DEL VENTILADOR 17
  16. 16. F. Gato y A. M. Gato VENTILADOR ventilador con el que la casa fabricante Fokker dota a muchos de sus aviones de tamaño medio, es una unidad volumétrica giratoria tipo ROOTS de una capacidad de 20 libras de aire a unos 20.000 pies de altitud. Esta unidad es arrastrada por la caja de accesorios del motor, consiste esencialmente en un par de rotores engranados con lóbulos que se mueven en estrecha El aire atraído hacia el interior por la abertura de entrada, queda atrapado entre los lóbulos de los rotores y la carcasa del rotor, y le hace moverse hacia la abertura de salida de la unidad y hacia el sistema. AVIONES CON MOTORES DE TURBINA: En esta clase de aviones el aire para el sistema de aire acondicionado proviene de los sangrados de las etapas bajas, medias y altas del compresor de los motores; se efectúa un primer control del aire sangrado a los motores en cuanto a presión y temperatura, por los elementos del sistema neumático (ATA 36), y una vez pasado éste, el aire llega al sistema de aire acondicionado (ATA 21) que procederá a su tratamiento para poder introducirlo en la cabina. 18
  17. 17. 11.4 – Aire acondicionado DIAGRAMA DEL SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE SUMINISTRO DE FUENTES EXTERNAS Cuando las fuentes de suministro son los motores o el APU a través del sistema neumático, es necesario que todo el sistema de aire acondicionado esté en funcionamiento para poder producir aire con las condiciones requeridas; pero cuando es introducido directamente a los conductos de distribución, lo que permite mantener la correspondencia de usuarios y fuentes de alimentación. 19
  18. 18. F. Gato y A. M. Gato DIAGRAMA SINÓPTICO DEL ATA 21 Los equipos de tierra que pueden alimentar de aire acondicionado a los aviones son equipos con potentes motores, que están montados sobre un chasis con ruedas, bien sea remolcable o sobre un vehículo camión. En cuanto al sistema que tienen de producir el aire frío, también los hay de y de aire por vapor, son equipos que producen un gran caudal de aire aunque no sean muy bajas las temperaturas. EQUIPO DE AIRE ACONDICIONADO PARA SERVICIO EN TIERRA 20
  19. 19. 11.4 – Aire acondicionado 11.4–2 – AIRE ACONDICIONADO SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO Entenderemos como aire acondicionado aquel que introducimos en la cabina métodos para conseguir estos objetivos. En la aviación ligera, al no tener cabinas presurizadas, solo es problema el mantener la temperatura del interior del habitáculo, ya que la atmósfera va disminuyendo de temperatura y presión a medida que aumenta la altitud respecto al nivel del mar. En este los tubos de los gases de escape del motor, calentando el aire entrante que posteriormente pasa a la cabina calentándola. La cantidad de aire entrante se controla mediante una En un avión de tipo medio, con motor de pistón o turbohélice, como el de la necesaria será muy pequeña) y que lógicamente no podrá volar a grandes altitudes. En estos casos se viene utilizando, aunque ya no con mucha frecuencia, un sistema de 21
  20. 20. F. Gato y A. M. Gato calentamiento del aire que entra en la cabina mediante una cámara en la que se quema combustible dentro de otra mayor, llamada PLENUM, y por la que se hace pasar en vuelo, calentándolo en el PLENUM y pasando de ahí a la cabina a través de unos cabina. El aire de la cámara de combustión cuando el avión está en tierra también es forzado a circular mediante ventiladores. CALENTAMIENTO DE AIRE POR COMBUSTIBLE SISTEMAS DE CICLO POR VAPOR: Estos sistemas están basados en el mismo principio que los refrigeradores domésticos, o sea, una especie de bombas de calor que transmiten el calor de un medio a otro a menos temperatura, utilizando la evaporación de un líquido refrigerante mediante una máquina apropiada, que trabaja en circuito cerrado circulando a través de un radiador. Si se canaliza el aire de la cabina y se le hace pasar a través del radiador, el aire se enfriará y volverá a la cámara mezcladora para que la temperatura controlada se pueda volver a introducir en la cabina. En la actualidad, esta forma es poco utilizada en la aviación comercial y casi se circunscribe al área de fabricación de automóviles, o a la de refrigeradores domésticos; aunque tiene aspectos sobresalientes positivos, como son una muy buena capacidad de refrigeración en tierra, y mejores rendimientos; pero al ser los elementos y componentes del sistema más pesados y que tampoco pueden permitir todas las funciones del acondicionamiento del aire, lo hacen ser menos aconsejable en grandes espacios, de esta forma solo lo encontraremos en aviones pequeños y en algunos con motores de turbohélice. 22
  21. 21. 11.4 – Aire acondicionado SISTEMAS DE CICLO POR AIRE:En estos sistemas, la función básica consiste su transformación en trabajo mecánico, quedando ese aire preparado para calentar o refrigerar y presurizar los compartimentos situados en el interior del fuselaje. Este sistema es más aconsejable en aviones grandes porque permite el tratamiento de grandes masas de aire, necesario para mantener una atmósfera de buena calidad en el interior del fuselaje, para que pueda albergar hasta varios centenares de personas en condiciones de temperatura, presión y humedad confortables a cualquier altura a la que se vuele y durante el tiempo que dure el vuelo. Por otra parte, trabaja a bajas presiones (del orden de menos de 50 p.s.i.), son los elementos que componen el sistema menos pesados y permite una fácil y periódica renovación del aire de la cabina, aunque el rendimiento puro por kg/masa de aire pueda ser menor que en los de ciclo por vapor. De todas formas, este es el sistema que normalmente encontraremos montado en aviones con propulsión por reactores y por turbohélices, de tamaño medio o grande, ya que cumplen muy bien las necesidades recogidas en las normativas en vigor, para todos los parámetros de calidad del aire de la cabina, tanto de cantidad mínima por pasajero como de calidad y limpieza del aire. que efectúa el aire desde que es sangrado de las etapas bajas, medias o altas de los motores, hasta que llega a la cabina, bien por las salidas de aire generales o por las salidas individuales que tiene cada pasajero. 23
  22. 22. F. Gato y A. M. Gato SISTEMA COMPLETO DE NEUMÁTICO Y AIRE ACONDICIONADO DE UN AVIÓN DE TRES MOTORES Y APU SISTEMAS DE CICLO DE AIRE Y DE VAPOR SISTEMAS DE CICLO POR VAPOR Aunque no es este un sistema de refrigeración muy utilizado en aviación, y sea más utilizado en la automoción y en la cadena de frío doméstica, es necesario tener unos criterios claros sobre su funcionamiento. 24
  23. 23. 11.4 – Aire acondicionado Contamos con un circuito cerrado formado por varios componentes, al que se le dota de un líquido refrigerante que al cambiar de estado, de líquido a gaseoso (vaporización) dentro del proceso termodinámico, enfría. Este líquido durante el cambio de fase, absorbe gran cantidad del calor del aire procedente de la cabina que se enfría en igual cantidad de temperatura que la que el quedando así refrigerado. Una vez condensado, el líquido vuelve a pasar al circuito a través de un compresor, volviendo a comenzar el ciclo. Cuando se trata de refrigerar un volumen pequeño o medio de aire, es un sistema lo que prácticamente es muy poco utilizado. Los componentes principales de este sistema son: compresor, unidad condentermostato y fusibles hidráulicos por motivos de seguridad. 25
  24. 24. F. Gato y A. M. Gato El líquido tiene la propiedad de evaporarse a bajas temperaturas. componente de silicio, ya que debe estar libre de humedad debido a que corriente temperatura y la presencia de humedad podría producir un bloqueo de la válvula. El compresor, en aviones pequeños, va arrastrado mediante una correa transmisora y si es de tamaño mediano lo arrastra un motor eléctrico. El control del sistema se limitará a un interruptor de dos posiciones, una para refrigerar (COOL) y la otra para recircular. También constará de un mando tipo reostato para seleccionar la cantidad de enfriamiento que sea necesario. Las protecciones del sistema se limitarán a uno o varios fusibles hidráulicos para que en caso de rotura, protejan al sistema y éste no se quede vacío, así como un switch de corte y parada del sistema, al sobrepasar los límites de presión marcados. sistema; una indicación de presión y una indicación de baja temperatura. SISTEMAS DE CICLO POR AIRE En este sistema de refrigeración, se utiliza como base el principio de la una rueda de turbina que a su vez hace girar un compresor centrífugo montado sobre el mismo eje. Este sistema, al funcionar con aire de sangrado de los compresores de los motores del avión o del APU y a través del sistema neumático (ATA 36) después centrifugación en el limpiador, llega el aire a lo que llamamos máquina de ciclo por aire o ACM (Air Cicle Machine). 26
  25. 25. 11.4 – Aire acondicionado ACONDICIONADOR (ACM) -ESQUEMA Por otra parte, el aire de impacto (RAM) canalizado, pasa por los radiadorescambiadores de calor primario y secundario enfriando el aire que circula por su interior. centrífugo, llega al cambiador primario donde sufre un primer descenso de temperatura, pasando al compresor, y de éste al cambiador secundario. A continuación de éste se primero de la gama de velocidades que permita la construcción de la máquina, tipos de cojinetes que lleve, etc., o volumen de aire a tratar para el que esté diseñada en unos casos, o en otros y dentro de su gama de posibilidades del régimen de trabajo que se le solicite. La turbina está montada en el mismo eje que el compresor por lo que dará el mismo número de vueltas. de la ACM. 27
  26. 26. F. Gato y A. M. Gato En este punto del sistema ya tenemos aire frío, que, sacándole la humedad corriente abajo en el separador de agua, entra en la zona de mezclado donde se le del primer radiador-cambiador, formándose aire a la temperatura requerida o aire acondicionado según sean controladas las proporciones de uno o de otro. El eje de la ACM va soportado en su estructura de varias formas, una con cojinetes de bolas lubricadas por aceite, y esto le permite girar a un número de r.p.m. que aunque alto estará limitado por los límites de giro de los cojinetes. En las ACM de última generación llevan instalados cojinetes de aire comprimido, lo que permite se traduce en una menor cantidad de aire de sangrado del motor, consiguiendo un rendimiento mayor con un consumo de combustible menor. DIAGRAMA DEL GRUPO DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE cambiadores de calor, primario y secundario, enfriando el aire de sangrado que pasa por su interior. 28
  27. 27. 11.4 – Aire acondicionado Estos radiadores al estar situados antes y después del compresor de la ACM mantienen dentro de los límites establecidos la temperatura del aire que entra en la movimiento mecánico, girando el eje de la turbina que a su vez mueve el compresor efectuando el ciclo completo. FUNCIONAMIENTO EN TIERRA Al objeto de que el sistema pueda funcionar en tierra con el avión parado, comunicado con las conducciones del aire de impacto se colocan unos ventiladores muy potentes, que son los que una vez puestos en marcha, generan corriente de aire por el conducto de enfriamiento de los cambiadores, que permite que con aire procedente del sangrado del APU cuando el avión está en tierra, poder tener sus sistemas de aire acondicionado en funcionamiento y mantener la temperatura deseada en el interior de la cabina del avión, o poder presurizar el avión en tierra si es necesario. Estos ventiladores son movidos por un motor eléctrico trifásico que obedece a una lógica de condiciones de funcionamiento como se puede apreciar en el esquema de control mediante disyuntores. También se dispone de un relé de retardo de tiempo para evitar un ciclaje ON/OFF de los ventiladores demasiado rápido, debido a las 29
  28. 28. F. Gato y A. M. Gato ESQUEMA DEL CONTROL DEL VENTILADOR DE REFRIGERACIÓN DEL CAMBIADOR DE CALOR SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN Este sistema se compone de los elementos necesarios para dirigir y controlar los son: el , el , el , el de y el . fuente de alimentación que esté funcionando en el momento (sangrado de los motores, y formas a lo largo de todo el avión, incluyendo las zonas presurizadas y las no presurizadas; los materiales de que se construyen estos conductos irán relacionados con la temperatura y presión que tengan que soportar, así los de sangrado del motor 30
  29. 29. 11.4 – Aire acondicionado FLUJO DE AIRE ACONDICIONADO El aire procedente de los sistemas de acondicionamiento llega canalizado a la zona de mezclado donde se adquiere la temperatura deseada y desde donde parten los por detrás de los maleteros hasta las rejillas de salida a la cabina. Desde esta cámara parte un conducto más pequeño que el anterior que lleva el aire hasta la cabina de pilotos donde sale a través de los diferentes puntos, unos con control manual y otros no. de los conductos con respecto al punto de partida, lo que proporciona una salida homogénea en toda la cabina de forma que se consigue que no haya corrientes fuertes, LA CÁMARA MEZCLADORA para los diferentes usos y lugares. cámara mezcladora de un avión de dos sistemas de aire acondicionado. CÁMARA MEZCLADORA DE AIRE ACONDICIONADO 31
  30. 30. F. Gato y A. M. Gato En aviones que tienen la cabina de gran tamaño se llevan conductos de aire caliente para cada zona; este aire se mezcla antes de la salida con el aire que llega de la cámara mezcladora, consiguiendo con esto que se pueda tener un control de temperatura diferente para cada zona si se desea. En cuanto a los puntos de entrada y salida de aire a la cabina estarán diseñados de forma que no se produzcan corrientes de aire ni se queden zonas sin renovar el aire. A continuación se puede observar como se distribuyen en el interior de una cabina las salidas de aire consiguiendo que no se generen corrientes y que se renueve el aire de todas las zonas. SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE AIRE ACONDICIONADO EN CABINA 32
  31. 31. 11.4 – Aire acondicionado SUMINISTRO DE AIRE A CABINA DE PASAJEROS Y DE MANDO de los A320 distribuye el aire acondicionado por zonas dentro de la misma cabina, con lo que se pueden obtener temperaturas sensiblemente diferentes en cada zona, esté físicamente separada o no. Para esta forma de distribución del aire es necesario poner una válvula de aire caliente para cada zona, con la que bien de forma automática o de forma manual, según sea la selección del piloto, mantenga en cada zona la temperatura seleccionada. FLUJO DE AIRE FRÍO Corriente abajo de los separadores de agua y antes de la cámara mezcladora salen unos conductos de aire frío que recorren la cabina por ambos laterales y por el de apertura y cierre manual en cada asiento, que pueden ser regulados a voluntad por los pasajeros cuando desean aire frío. 33
  32. 32. F. Gato y A. M. Gato En aviones de pasajeros normalmente se instala en este circuito un motoventilador, que cuando el avión está en tierra y mediante su correspondiente mando en abrir los aireadores individuales cuando el sistema de aire acondicionado está parado, proporcionando así al usuario la utilización de aire fresco desde las PSU individuales elementos de salida de aire y difusión del mismo en la cabina. 34
  33. 33. 11.4 – Aire acondicionado FLUJO DE RECIRCULACIÓN Debajo del piso de la cabina de pasajeros, entre el fuselaje, las cuadernas y las paredes de las bodegas, están situados unos túneles laterales donde hay lo limpian y lo envían de nuevo al sistema, bien a la cámara mezcladora, o bien a instalaciones corriente abajo de la misma. Este aire, al ser tomado de una zona de la cabina presurizada, reduce la necesidad de masa de aire en la cabina, y por tanto los sistemas de aire acondicionado necesario sangrar tanto aire de los motores, con lo que su rendimiento aumentará. así la autonomía del avión. Este sistema de recirculación puede operar tanto en vuelo como en tierra. ESQUEMA DE UN SISTEMA DE RECIRCULACIÓN REFRIGERACIÓN DE EQUIPOS ELECTRÓNICOS (Se trata en capítulo 11.4-5) FLUJO DE AIRE DE IMPACTO movidos por motor eléctrico generan una corriente de aire por el circuito, lo que permite que se pueda utilizar el sistema de aire acondicionado en tierra cuando la de sangrado de los motores cuando circula a través de los cambiadores primario y 35
  34. 34. F. Gato y A. M. Gato CIRCUITO DE AIRE DE IMPACTO (RAM) SISTEMA DE CONTROL DE LA PRESIÓN Y DEL CAUDAL Este control se efectúa en el sistema con el aire que llega de los motores o del APU a través del sistema neumático (ATA 36), es una parte del sistema donde mediante una o dos válvulas de control y accionamiento neumático se controla la presión y el caudal a unos valores generalmente menores que los del sistema neumático, por no ser necesario para los elementos que efectuarán el resto de las funciones, trabaja a presiones tan altas como el sistema neumático. 36
  35. 35. 11.4 – Aire acondicionado CONTROL DE LA PRESIÓN en el sistema neumático y pasa por una válvula reguladora de presión que controla su apertura, cierre o modulación. Esta válvula es de control y funcionamiento que empiece su función, mediante la diferencia o variación de la presión, antes o después de la mariposa de cierre de la válvula. La funciona del modo siguiente: el aire procedente del sistema neumático, controlado a través del solenoide D; energizado éste cuando está el interruptor SUPPLY en posición OFF, el aire a presión va a la cámara de cierre del actuador. Cuando el interruptor está en cualquier otra posición, el solenoide D está desenergizado y el aire a presión apoya la acción del muelle en la cámara de apertura del actuador. Hay una señal de presión corriente abajo del actuador que se comunica con la cámara de cierre. VÁLVULAS DE REGULACIÓN Y DE CONTROL DE FLUJO 37
  36. 36. F. Gato y A. M. Gato Hay una , cuyo modo de anterior, su misión es mantener la válvula reguladora de presión totalmente abierta siempre que se den las condiciones siguientes: El APU sea la fuente de alimentación de aire y el avión esté en tierra. El interruptor del aire de sangrado del APU esté en posición ON. Ambas palancas de gases de los motores estén en posición IDLE. Para ello, el solenoide F bloquea la línea de señal de presión, tomada corriente abajo, a la cámara de cierre del actuador de la válvula reguladora y ventila esta cámara a ambiente. CONTROL DEL FLUJO , energizado cuando el interruptor SUPPLY está en posición OFF. En esta circunstancia se bloquea la presión de actuación y ventila la cámara de apertura del actuador. una válvula de bola que ventila la presión de actuación de la cámara de apertura de la válvula, moviéndose ésta hacia la posición de cierre (menos abierta). Dispone también de un interruptor neumático actuado por aire procedente del colector de aire (RAM) de refrigeración de los cambiadores de calor. Este está cargado por muelle a la posición de abierto, en cuyo caso la señal de aire para abrir la válvula de control se ventila al ambiente, y permanece así con presiones de aire del colector de 4 a 6 pulgadas de agua. Si la presión del colector de aire RAM es mayor de 6 pulgadas, se cerrará, permitiendo la apertura de la válvula con aire procedente del colector neumático. VÁLVULA DE CONTROL DEL FLUJO efectúa mediante una válvula que abriendo o cerrando su mariposa regula más o menos el paso del aire al resto del sistema. 38
  37. 37. 11.4 – Aire acondicionado Esta válvula es de control eléctrico mediante un solenoide controlado desde la cabina de pilotos y la actuación es neumática mediante la diferencia de presiones entre la entrada y el cuello del venturi que lleva el conducto de paso. También lleva esta válvula un control adicional que la mantiene cerrada hasta que no tenga información, de que en los cambiadores de calor que hay corriente válvula, dependerá del diseño del fabricante del sistema, pero las funciones son las mismas y la válvula, aunque sea única, actuará bajo las mismas condiciones que si el sistema dispusiera de dos válvulas. A continuación se describe cómo funciona una válvula tipo control neumático bastante generalizada, que se encontrará instalada en la casi totalidad de aviones con motores reactores. Entre la válvula reguladora de presión y el limpiador centrífugo, va situada en también de válvula de cierre. La válvula consta de un tubo venturi, un conjunto servo de venturi, un conjunto de válvula de mariposa operado por un accionador activado neumáticamente, una válvula de solenoide y un interruptor de presión. El diafragma del accionador cargado por resorte mantiene la posición de la válvula normalmente cerrada. La sección sensora del diafragma del interruptor de presión está conectada, por una tubería sensible a la fuente de aire de refrigeración de los cambiadores de calor del sistema. En la garganta de entrada se dispone de presión regulada a un lado del diafragma de servo, que pasa a la cámara de apertura a través de un conmutador de solenoide, normalmente abierto, a la vez llega la presión a la servo-válvula de medición, y al interruptor de presión. Si no se dispone de aire para refrigeración en los conductos de los cambiadores de calor (presión de aire RAM), el interruptor de presión permanece permanezca cerrada por acción de la carga del resorte. 39
  38. 38. F. Gato y A. M. Gato ESQUEMA DE UNA VÁLVULA DE CONTROL DE FLUJO vencer la resistencia del muelle de cierre de la válvula, ésta abre la mariposa y se Cuando la presión diferencial entre la entrada y la garganta del venturi alcanza un valor predeterminado, la servo-válvula de medición se abre para liberar al ligeramente. La válvula modula así para mantener una presión diferencial entre la llevará a la posición de cierre. 40
  39. 39. 11.4 – Aire acondicionado VÁLVULA DE CONTROL DE FLUJO DE NUEVA GENERACIÓN Airbús-320 en la que vemos que el funcionamiento básico es el mismo que en la válvula convencional, solo que las presiones de señal para su funcionamiento están controladas y reguladas por más medios, tales como una corrección altimétrica, consiguiendo así que el funcionamiento de la válvula sea mucho más suave en los cambios de posición, dando como resultado un control del gasto de aire más ajustado a la necesidad. Con estos grados de ajuste, será necesario sangrar menos aire al motor, con el consiguiente ahorro de combustible, y un menor régimen de variación de la presurización de la cabina, funciones y ajustes que permitirán un vuelo más confortable a los usuarios. 41
  40. 40. F. Gato y A. M. Gato LIMPIADO DEL AIRE El aire que procede del sistema neumático de la aeronave, ya sea del sangrado de los motores o del APU, llega al sistema con cierto grado de suciedad, que dependerá mucho de lo limpia que esté la atmósfera circundante a la aeronave en ese momento, esto hace necesario que antes de continuar hacia la ACM y las válvulas de control, el aire necesite ser limpiado, para lo cual se le hace pasar por un limpiador. El limpiador de aire es del tipo de tubo generador de torbellinos y no tiene es obligado a girar de tal forma que las partículas de polvo, al ser más pesadas, son impulsadas por fuerza centrífuga, hacia la parte más alejada del centro. través de un tubo que la descarga en el conducto de salida de aire de impacto. Con este sistema se evita la erosión que producirían las partículas de polvo en los componentes situados corriente abajo. LIMPIADOR DE AIRE CENTRÍFUGO 42
  41. 41. 11.4 – Aire acondicionado CONTROL DE LA HUMEDAD en la cabina, se produce una condensación con empañamiento de cristales, ya que Para reducir el nivel de humedad del aire se instala corriente abajo de la ACM disposición de entrar en la cámara mezcladora. Los separadores de agua son de varios tipos, unos son de al queda en el fondo. con el uso y la suciedad impide el correcto paso del aire, cuando esto ocurre se este aumento provoca una diferencia de presión alrededor de las 3 p.s.i. entre las de la válvula de derivación (by-pass 43
  42. 42. F. Gato y A. M. Gato ligero vapor y se forman pequeñas gotas de agua en las salidas; si está seleccionada separador de agua no está cumpliendo con su cometido. Otro tipo es el llamado , el cual consiste en un elemento que en su entrada lleva unas aletas en forma helicoidal, que proporciona al aire un EXTRACTOR DE AGUA Sea del tipo que sea el separador de agua que lleve montado el sistema, la humedad en forma de gotas de agua que recoge es canalizada mediante tubos sea simple o doble, de manera que mediante una toma de aire después del compresor de la ACM entra en el eyector, atomiza el agua y la obliga a circular por el tubo aire RAM. 44
  43. 43. 11.4 – Aire acondicionado SISTEMA CONDUCTOR DE AGUA DE DOBLE EYECTOR En este esquema puede verse una forma por la que mediante un eyector, al el conducto de aire de refrigeración de los cambiadores de calor del sistema de aire acondicionado, donde ayuda a refrigerar el aire de sangrado que luego pasará por la ACM. CONTROL DE TEMPERATURA Es la parte del sistema de aire acondicionado que permite que a la zona de mediante la apertura o cierre de la válvula de control correspondiente, y al mezclarse con el aire frío procedente de los ACM (Air Cicle Machine), se consigue enviar a la cabina aire acondicionado a la temperatura deseada. 45
  44. 44. F. Gato y A. M. Gato VÁLVULA DE CONTROL DE TEMPERATURA típica, con los componentes que lleva en su interior como motor de arrastre con sus correspondientes engranajes, acoplador, transmisor de posición y topes de ajuste del recorrido, lógicamente variará el tamaño dependiendo del punto del sistema donde vaya colocada y del caudal que tenga que controlar. También se observa el ángulo que forma el eje de la válvula con el eje del tubo donde va colocada, esta característica es común a las válvulas de aire, y es para facilitar el movimiento aprovechando la velocidad del aire y para que éste tenga más facilidad de paso y no cree torbellinos en el interior. 46
  45. 45. 11.4 – Aire acondicionado OPERACIÓN DE CONTROL DE TEMPERATURA La válvula de control normalmente está actuada por un motor eléctrico que funciona a demanda, bien sea del piloto si está el sistema en manual, o bien a órdenes de la caja de control correspondiente tomando señales de temperatura de la cabina y de los conductos. Este computador enviará señal de apertura o cierre a la válvula que funcionará igual que si estuviera ordenada por el piloto. Dependiendo del tamaño de la cabina o de su distribución, los aviones grandes tienen dividido el espacio en zonas. El aire caliente que saca el sistema antes de entrar en los ACM, después de pasar por la válvula de control de temperatura, se se denomina válvula TRIM; está controlada eléctricamente y accionada por motor eléctrico, añade aire caliente al conducto de llegada a las rejillas de salida de aire acondicionado para conseguir la temperatura deseada en cada cabina. Cada zona tiene uno o varios sensores de temperatura que informan al piloto situados en el panel de la cabina, comunican al computador correspondiente la temperatura deseada, de esta forma se controlan las válvulas para conseguir un 47
  46. 46. F. Gato y A. M. Gato aire que se sangra del motor. INDICACIÓN.- Las indicaciones que normalmente tiene el piloto en la cabina y de temperatura de los conductos. de sobre cabeza para la posición de las válvulas y la presión. Para la temperatura suelen tener un indicador con un selector, que dependiendo del lugar que se selecte y mediante los sensores instalados envían señal al indicador, el cual manifestará al piloto la temperatura En el caso de aviones de tecnología controlados por computadores, los sensores instalados informan a sus computadores y estos avisan al piloto a través de las pantallas de cristal líquido, la presión, temperatura, etc., que hay en el avión o en las zonas correspondientes a las divisiones de la cabina en las que estén instalados. CONTROL DE TEMPERATURA DE ZONA 48
  47. 47. 11.4 – Aire acondicionado INDICACIÓN EN EL ECAM - PÁGINA “COND” operador de la cabina, de la posición de la válvula de aire caliente, de las válvulas de control de zona, de la temperatura de salida y de ambiente de las zonas en las que se divide la cabina de este avión: 1- Indicación de modo de funcionamiento del sistema, se enciende en verde por fallo del controlador de zona primario. 2- Se enciende en ámbar por fallo de los ventiladores de cabina. 3- Indicación de temperatura de zona. 4- Indicación de temperatura de conductos. 5- Válvulas de aire caliente para el control de temperatura de zona. 6- Válvula reguladora de presión de aire caliente. 7- Indica en azul la unidad de medida de temperatura (C o F). 49
  48. 48. F. Gato y A. M. Gato 11.4–3 – PRESURIZACIÓN SISTEMAS DE PRESURIZACIÓN SISTEMAS DE PRESURIZACIÓN.- La presión en la atmósfera es monótonamente decreciente con la altitud, lo que en la ATMÓSFERA ESTÁNDAR, permite establecer una relación biunívoca entre altitud y presión, originando el concepto de ALTURA PRESIÓN: altitud en la que reina una cierta presión ambiente. La distribución de la presión en la atmósfera real varía según el lugar y las (1013,2 milibares). Se entiende en ella por altura presión, la altitud que hubiera en el que circulara la aeronave. El ser humano normal (sano en cuanto a condiciones cardiorrespiratorias) empieza a notar “falta de aire” a partir de los 7.000 a 8.000 pies. Teniendo en cuenta la cual durante la mayor parte del vuelo está a niveles de presión bastante más altos Consideraciones estructurales impiden que la presión diferencial (interna de estructura monocasco del fuselaje está diseñada para soportar esfuerzos de dentro hacia fuera; pero apenas resiste esfuerzos en sentido contrario, es decir, presión diferencial negativa. de fuselaje grandes, como por ejemplo las puertas de pasaje, alcanza altos valores. En los aviones de modelos que entrarán en el mercado en un futuro inmediato (tipo Boeing 787 o Airbus 380) en los que tanto en la estructura como en el fuselaje se emplean mucho los materiales compuestos actuales, con mucha resistencia y poco peso, los valores de la presión diferencial se mantienen en los mismos o parecidos valores que para los aviones de fuselaje metálico. Finalmente, para evitar regímenes transitorios de presión de cabina con efectos molestos, se aconseja que ya en tierra, durante la fase de carreteo por las pistas, antes debajo del aeropuerto). Esto puede parecer un inconveniente para una evacuación 50
  49. 49. 11.4 – Aire acondicionado En cuanto una de las puertas se abre, se equilibra rápidamente la presión de la cabina y se pueden abrir fácilmente las de salida normal, con lo que realmente esta medida no causa ningún problema en caso de una evacuación de emergencia. La presurización de cabina se logra con la entrada de aire acondicionado cuando el sistema está en funcionamiento y las puertas del avión están cerradas, con lo que la presión en la cabina comienza a subir. Para controlar la presión y mantenerla dentro de los límites, tanto de variación de régimen como de cantidad, se varios motores eléctricos, dependiendo del subsistema de control que esté actuando, o del modo automático o manual, que esté seleccionado. Alcanzada, a un régimen que no moleste a los usuarios, la presión requerida en cabina requerida para el vuelo de crucero, la válvula de derrame, obedeciendo al piloto o a las señales que le envíen los computadores de control de presión, permitirá calidad del aire a respirar por los usuarios que se encuentren dentro del avión. La modulación de la posición de salida es gobernada por un calculador de Valve para mantener la altura-presión o altitud de cabina al valor óptimo, de acuerdo con las instrucciones generadas en un panel de control. El sistema, funcionando correctamente, no permite nunca una presión diferencial superior a la programada por el fabricante de la aeronave que en la aviación comercial estaría entre los 8 y 10 p.s.i. redundante: una o dos válvulas de alivio (Relief or Safety Valves) que abren al alcanzarse una presión diferencial positiva de algo más de 1.5 p.s.i. sobre la presión Asimismo, si se llegara a alcanzar una presión diferencial negativa de 1.0 p.s.i., se abre otra válvula alivio (Negative Relief Valve). Estas válvulas, tanto la de derrame, como la de seguridad o la de presión fuselaje, a la altura de las bodegas, entre los tabiques de separación y el fuselaje; en cuanto a la cantidad, dependerá del tamaño del avión; pero en cuanto al tipo y funciones son fundamentalmente las tres referidas, con las que se controla la presión de la cabina en cualquier situación o etapa del vuelo. cabina alcanzara valores correspondientes a 3.200 metros), se produce un aviso acústico (Cabina Altitude Warning System). 51
  50. 50. F. Gato y A. M. Gato En el diagrama sinóptico siguiente se puede apreciar la relación que tienen los elementos pertenecientes a la presurización, las señales y datos que necesita y las formas y medidas con que cuenta el sistema para el control de las válvulas de DIAGRAMA SINÓPTICO DEL SISTEMA DE CONTROL DE PRESIONIZACIÓN 52
  51. 51. 11.4 – Aire acondicionado cabina, empezando en el aeropuerto de salida, con unos pies por debajo del campo y va ascendiendo hasta crucero, después el descenso hasta unos pies por debajo del campo y se juntan cuando se detiene el avión y se abren las válvulas y las puertas. AUTO MODE FLIGHT PROFILE Los diferentes elementos que componen este sistema varían poco de unos aviones a otros, todos tendrán las mismas zonas presurizadas. Lo que variará será la forma de funcionamiento en algunos de ellos, ya que según va avanzando la técnica se van incorporando innovaciones a todos los sistemas, por ejemplo tenemos desde los antiguos CDA (Computador de Datos de Aire) a los modernos mayor precisión en el ajuste de la presión de la cabina, proporcionando así a los usuarios, tanto pasajeros como tripulación, unos altísimos niveles de calidad y confort ambiental. 53
  52. 52. F. Gato y A. M. Gato ESQUEMA DE CONTROL DE PRESIONIZACIÓN De todos modos, las válvulas OUT-FLOW tendrán dos o más motores para operar, unos con corriente alterna y otros con corriente continua, dependiendo de cuál sea el subsistema o modo en que se esté operando en ese momento. Las válvulas de seguridad operarán con la presión del interior de la cabina, estructuralmente; siendo totalmente autónomas ya que el piloto no tiene ningún medio de poderlas operar desde la cabina de mandos. Los mecanismos de control con que el piloto cuenta para gobernar el sistema normalmente están agrupados dentro de un panel en la cabina de mandos, están compuestos por mandos para introducción de datos de presión (QNH) o altitud en los diferentes canales con que cuenta, pueden ser: principal o secundario, sistema 1 o sistema 2, normal o de emergencia, eso depende de cómo los denomine el fabricante. En el mismo panel hay un mando para seleccionar el régimen de variación de la presión de cabina, que normalmente se presenta en pies/minuto en cualquiera de los dos sentidos. Nos encontramos también los indicadores analógicos o digitales, los cuales indicarán el régimen de variación de altitud de la cabina en ascenso o en descenso, la altitud de la cabina y la presión diferencial. 54
  53. 53. 11.4 – Aire acondicionado INDICACIÓN ANALÓGICA DEL CONTROL DE LA PRESURIZACIÓN Aunque todos tienen un alto grado de automatismo, el sistema también proporciona una opción de manejo y control en manual, ya sea abriendo o cerrando la OUT-FLOW directamente mediante cables de mando de acero trenzado o desde interruptores en la cabina, que mandan en un sentido o en otro a los motores que mueven la válvula OUT-FLOW hacia el lado de abrir o cerrar, pudiendo así controlar manualmente el piloto la presión a su voluntad cuando sea necesario. En cuanto a la construcción y la ubicación de los elementos, la construcción es de forma variada (redonda, rectangular o de una o dos cuchillas) y la ubicación está a lo largo del fuselaje debajo del piso del avión en la mayoría de los casos, 55
  54. 54. F. Gato y A. M. Gato estando relacionados con el tamaño de la cabina presurizada. En aviones grandes, nos encontramos con que llevan más de un elemento de cada clase, bien sean válvulas de seguridad o válvulas OUT-FLOW. SISTEMAS DE CONTROL DE PRESURIZACIÓN DE CABINA SISTEMAS DE PRESURIZACIÓN DE GENERACIÓN ACTUAL PRESENTACIÓN DE UN SISTEMA DE PRESURIZACIÓN DE GENERACIÓN ACTUAL DESARROLLADO POR AIRBUS PARA LOS A-320 Y A-340 El sistema de presurización está formado por dos sistemas independientes, automáticos e idénticos entre sí. Ambos controlan la válvula de descarga OUTFLOW, según una ley de control preprogramada, la información recibida del FMGS (Flight Management Guidance System) y ADIRS (Air Data Inertial Referente System). Solamente opera un controlador a la vez, el otro permanece en reserva. Después de cada vuelo el control pasa al otro sistema de manera automática. Cada controlador tiene cuatro modos principales de funcionamiento: En Tierra. Prepresurización. 56
  55. 55. 11.4 – Aire acondicionado Presurización. Despresurización. La válvula de descarga OUT-FLOW puede ser actuada por uno cualquiera de los tres motores eléctricos asociados: El controlador 1 acciona el motor 1. El controlador 2 acciona el motor 2. El tercer motor se controla de forma manual desde el panel de control, en caso de fallo de los sistemas 1 y 2. ESQUEMA DEL SISTEMA DE PRESURIZACIÓN 57
  56. 56. F. Gato y A. M. Gato A continuación veremos las principales señales recibidas por los controladores del sistema. El sistema de Guiado y Control de Vuelo (FMGS) proporciona señales para la optimización del programa de presurización. Las principales son: Nivel de vuelo de crucero. Elevación y QNH del aeropuerto de destino. Tiempo hasta el aterrizaje. Por su parte, el sistema de Datos de Aire y Referencia Inercial (ADIRS) proporciona las siguientes señales: Presión estática. Corrección barométrica. Velocidad vertical del avión. Además de las anteriores, reciben también las siguientes: Señal de posición del tren de aterrizaje, para determinar los ciclos correspondientes de “en tierra, prepresurización y despresurización”. Señal de N2, para iniciar el ciclo de presurización en cuanto se selecciona potencia de despegue. SEÑALES DE INTERCONEXIÓN DEL COMPUTADOR DE PRESURIZACIÓN 58
  57. 57. 11.4 – Aire acondicionado OPERACIÓN DEL SISTEMA EN AUTOMÁTICO Y EN MANUAL Este sistema se puede operar en Automático con cualquiera de los dos computadores o en Manual mediante el control directo de la válvula de descarga (OUTFLOW) a través de su propio motor. OPERACIÓN AUTOMÁTICA Este sistema funciona según nueve modos de operación, cada uno asociado a un programa determinado de presión en cabina. Los programas de presión están memorizados en el controlador y van asociados a distintos regímenes de variación, dependiendo del modo de operación, para garantizar el confort de los pasajeros y la seguridad en todas las fases del vuelo. Los nueve modos de operación se denominan: externo y modo aterrizaje. validez de los parámetros recibidos del FMGS. , deben darse los siguientes requisitos: Datos del FMGS válidos. Modo NAV conectado. Un A/P conectado. Permite que el régimen de velocidad vertical en cabina (variación de presión en , se seleccionan en los siguientes casos: Cuando los datos del FMGS no son válidos o no son completos. Modo NAV no está conectado. A/P no conectado. En este caso se seleccionan unos regímenes de variación, memorizados para el control de ascenso/descenso y la presión en cabina se correlaciona con la presión A continuación se presentan los modos de operación del sistema: 1. Modo en tierra: En este caso la presión programada es inferior a la ambiente válvula de descarga (OUT-FLOW). 2. Esta secuencia se inicia en cuanto se selecciona potencia de despegue. Consiste en una presurización, para lo cual el controlador regula la 59
  58. 58. F. Gato y A. M. Gato en cabina de 500 pies/min, hasta alcanzar una presión diferencial en cabina de 0.1 p.s.i. En ese momento, la velocidad vertical de cabina se reduce a cero. momento del despegue y conseguir que la cabina se sitúe en los márgenes de control programados. 3. : En este modo, la presión en cabina se controla con arreglo a la velocidad de ascenso del avión y a la presión ambiente, de manera emplea un programa básico almacenado en una memoria permanente. 4. : Deben darse las condiciones mencionadas para modo de ascenso (Top of Climb) y el nivel de crucero deseado. El sistema calcula un régimen de variación constante de la presión en cabina en toda la fase de ascenso. 5. : Se aplica cuando el avión, estando aún por debajo de 8.000 pies tras el despegue, desciende por alguna causa. En este caso se controla la presión en cabina al valor que tenía antes del despegue. 6. Modo crucero: El sistema selecciona la menor presión entre las dos siguientes. La altitud del aeropuerto de destino. para todos los posibles ascensos o descensos de 300 pies/min. 7. : En este modo se establece una relación entre la presión en cabina y el régimen de descenso del avión, de manera que se obtenga en cabina la presión del aeropuerto de destino justo antes del aterrizaje y evitar así un salto brusco negativo. 8. : Deben reunirse las condiciones dadas para el modo base al tiempo que resta hasta el aterrizaje y se obtiene una presión en cabina antes de la toma. La presión diferencial alcanza el valor de 0.1 p.s.i. en el momento del aterrizaje. 9. Modo aterrizaje: A partir del instante de la toma, se inicia una secuencia de La válvula OUT-FLOW se abre totalmente y se produce la transferencia entre controladores 180 seg. después de la toma. lógico de operación del sistema, en función de las señales de entrada. 60
  59. 59. 11.4 – Aire acondicionado DIAGRAMA LÓGICO DE OPERACIÓN SISTEMA OPERACIÓN MANUAL Se emplea en caso de fallo de ambos controladores. El selector de modo debe estar en posición MAN. Actuando sobre el interruptor MAN V/S CTL se controla directamente un motor de actuación de la válvula OUT-FLOW. OPERACIÓN MANUAL 61
  60. 60. F. Gato y A. M. Gato CONTROL E INDICACIÓN DE LA PRESIÓN DE CABINA CONTROL E INDICACIÓN DE LA PRESIÓN DE CABINA.- El controlador de presión de cabina, el sensor de diferencia entre presión de cabina y el accionador y la válvula de descarga (OUT-FLOW), controlan los regímenes de zonas presurizadas del fuselaje. La presión de cabina se mantiene normalmente abriendo y cerrando la válvula de descarga de aire (OUT-FLOW) de cabina, bien por control automático eléctriconeumático, o bien por control manual. Esta válvula se controla automáticamente por un motor accionador operado eléctricamente o manualmente desde el pedestal de la cabina de mandos, a través de cables de acero, poleas y varillas que forman los mecanismos de transmisión de la señal de mando. Al lado de la rueda de mando de la válvula está el indicador de posición de la válvula. Al pasar la palanca de control de la válvula OUT-FLOW a la posición manual, apretando y girando la rueda de mando hacia cualquier posición, bien sea de abrir o cerrar, cambia la posición de la válvula y soltando la rueda, ésta se queda bloqueada manteniendo así la posición de la válvula que se haya seleccionado. Las válvulas de seguridad de presión de cabina y las válvulas igualadoras del avión. El sistema de control de presurización dispone de un indicador de altitud y de presión diferencial de cabina, otro para indicar el régimen de subida de cabina, con los que se consigue ver en todo momento tanto la presión que hay en el interior, avión, y el régimen de variación de subida. OPERACIÓN DE CONTROL DE PRESIÓN DE CABINA: Los controles e indicaciones referentes a la presurización básicamente son los mismos en todos los aviones, la indicación de altitud de cabina, indicación de presión diferencial y el indicador de régimen son básicos, aunque pueden ser también analógicos o digitales; en algunos aviones pueden estar estas indicaciones repetidas en pantallas (ECAM), posición de la válvula de descarga (OUT-FLOW). 62
  61. 61. 11.4 – Aire acondicionado SISTEMA CONTROL PRESIÓN CABINA junto con los mandos de control de régimen, selector de modos, manual o automático en uno o varios canales, se coloca en un panel que se monta normalmente en el tablero de sobre-cabeza de los pilotos. que forman el sistema de control e indicación de presurización, con que Boeing equipa a los B-757, cómo y de dónde se alimentan eléctricamente y las luces de aviso de que dispone. 63
  62. 62. F. Gato y A. M. Gato DIAGRAMA SIMPLIFICADO DEL CONTROL DE PRESIÓN DE CABINA CONTROL E INDICACIÓN EN AVIONES DE GENERACIÓN ACTUAL sistema con que Airbus dota a los modernos A/319, A/320, A/321 y A/340. En este sistema se encuentran montados los equipos y novedades técnicas más avanzadas en todos los aspectos. Los mandos de control se encuentran en el panel de sobre-cabeza, 25 VU y son los siguientes: 1. Selector de elevación del Aeropuerto de destino (LDG ELEV) AUTO: Es la altitud seleccionada en operación manual. En este caso, la elevación del aeropuerto de destino se toma de la base de datos del FMGS. Resto de posiciones: Cuando no haya señal del FMGS, la tripulación selecciona manualmente la elevación del aeropuerto de destino (entre 2.000 y 14.000 pies). 64
  63. 63. 11.4 – Aire acondicionado 2. Selector de Modo (MODE SEL) AUTO: La válvula de descarga (OUT-FLOW) está controlada automáticamente por el sistema 1 o el sistema 2. Nota: Es posible seleccionar el sistema que no está activo situando el selector MODE SEL en MAN y pasándolo a continuación a AUTO (por ejemplo, cuando se sospecha que el sistema activo está degradado). MAN: La luz se ilumina en verde y la válvula se controla manualmente mediante el interruptor de control de velocidad vertical (MAN V/S CTL). FAULT: Se ilumina en ámbar cuando los dos sistemas automáticos fallan, acompañada de indicación en el ECAM. 3. Interruptor de control de Velocidad Vertical (MAN V/S CTL). Permite el control manual de la válvula de descarga cuando esté iluminado el indicador MAN en el selector de modo. La válvula se controla mediante el motor MAN. El interruptor está cargado mediante muelle en posición neutra. 4. Pulsador de Amerizaje (DITCHING): Está protegido bajo una guarda negra. Cuando se selecciona ON, el avión señales de cierre a: La válvula de descarga (OUT-FLOW). acondicionado. Las válvulas de entrada y salida de ventilación de equipos de aviónica. La entrada de aire de impacto de emergencia. Nota: Si el pulsador MODE SEL está en MAN, la válvula OUT-FLOW sigue controlada por el interruptor MAN V/S CTL. 65
  64. 64. F. Gato y A. M. Gato INDICACIÓN EN EL ECAM La indicación del Sistema de Presurización se muestra en las pantallas del ECAM, principalmente en las páginas de “Presurización” (CAB PRESS) y “Crucero” (CRUISE). 1- LDG ELEV AUTO / MAN: AUTO, aparece en verde si el selector LDG ELEV está en AUTO. MAN, aparece en verde si el selector LDG ELEV no está en AUTO Sin indicación, cuando el pulsador MODE SEL está en MAN. 2- Elevación del aeropuerto de destino: Se indica en verde tanto si se ha seleccionado automáticamente por el FMGS o manualmente por el piloto. Inhibido si el pulsador MODE SEL está en MAN. 3- Velocidad Vertical de Cabina: En verde, en el margen normal de operación. En ámbar, cuando V / S > 2.000 pies/min. Intermitente (modo de aviso) cuando V / S > 1.200 pies/min. Se reasienta cuando se alcancen los 1.000 pies/min. 4- Presión Diferencial de Cabina: Verde, en el margen normal. Ámbar, fuera de rango: ^ p < - 0.4 p.s.i. o ^ p < 8.5 p.s.i. Intermitente (aviso) si ^ p > 1.5 p.s.i. durante la fase 7 del vuelo. Se reasienta cuando alcance 1 p.s.i. 5- Altitud de Cabina: Verde, en condiciones normales. Intermitente (aviso) si se superan 8.500 pies. Se reasienta a 8.300 pies. 6- Indicación de Sistema Activo: SYS 1 o SYS 2: en verde, cuando esté activo; en ámbar si se ha producido fallo (FAULT); y sin indicación si está inactivo. MAN: en verde, cuando el pulsador MODE SEL está en MAN. 7- Posición de la Válvula de Seguridad: SAFETY en blanco e indicación en verde, cuando ambas válvulas están cerradas. SAFETY en ámbar e indicación en ámbar, cuando alguna no está cerrada. 66
  65. 65. 11.4 – Aire acondicionado 8- Posición de la Válvula OUT-FLOW: Indicación en verde, si opera normalmente. Indicación en ámbar, si se abre completamente en vuelo (más del 95%). INDICACIÓN EN EL ECAM -PÁGINA “CABIN PRESS” A continuación se presentan los avisos proporcionados por el sistema en caso de producirse algún fallo de presurización. Generalmente van asociados a la iluminación de la luz MASTER WARNING o MASTER CAUTION y se produce un aviso acústico. inhibidos. 67
  66. 66. F. Gato y A. M. Gato AVISOS DEL SISTEMA Y FASES DE INHBICIÓN Dependiendo de la importancia del aviso que se produzca, el sistema lo presentará al piloto o solo lo memorizará para presentarlo más tarde, dependerá de la naturaleza del aviso, por este motivo y en general para todos los sistemas de aeronaves de nueva generación, en los manuales encontraremos este tipo de recuadro INTERCONEXIONES DEL SISTEMA DE PRESURIZACIÓN Se pueden distinguir entre . y las de INTERCONEXIONES DE CONTROL.- Aquí se controla qué señales proporcionan a los controladores cada uno de los siguientes equipos: 68
  67. 67. 11.4 – Aire acondicionado UNIDAD DE INTERCONEXIÓN DE MOTOR (EIU): Señal de N2, para iniciar los ciclos de prepresurización y presurización, cuando N2 alcance el valor de despegue. UNIDAD DE INTERCONEXIÓN DE CONTROL DEL TREN (LGCIU): Señal de Tierra/ Vuelo para iniciar el ciclo correspondiente. UNIDAD DE DATOS DE AIRE Y REFERENCIA INERCIAL (ADIRU): Señales de presión estática y correcciones barométricas para control de presión. COMPUTADOR DE GUIADO Y CONTROL DE VUELO (FMGC). Cada uno envía las siguientes informaciones: hasta aterrizaje, etc. Prioridad entre FMGS. Modo NAV embragado. A/P conectado. INTERCONEXIONES DE AVISO Y COMPROBACION DEL SISTEMA.- Una vez que los controladores de presión están funcionando, envían a su vez señales de estado y funcionamiento a los sistemas siguientes: COMPUTADOR DE AVISOS EN VUELO (FWC). Para que en modo CONCENTRADOR DE DATOS DEL SISTEMA (SDAC). En modo AUTO señales ARINC y en MAN el N.º 1 señales analógicas, para los avisos e indicaciones, o la posición de las válvulas de seguridad, en los paneles de operación y en el ECAM. UNIDAD DE INTERCONEXIÓN DEL SISTEMA CENTRALIZADO DE FALLOS (CFDIU). Mediante buses ARINC de manera continua, o bajo requerimiento, para poder efectuar pruebas BITE. UNIDAD DE DIRECCIONAMIENTO DE DATOS (DMU). Señales del sistema de presión para ser grabados en el AIDS. SISTEMA DE INTERCOMUNICACIÓN DE CABINA (CIDS). Señales discretas, cuando la cabina supere los 11.300 pies para iluminar los indicadores de cabina de los pasajeros. 69
  68. 68. F. Gato y A. M. Gato PANEL DE CONTROL DE PRESURIZACIÓN. En caso de fallo de ambos sistemas en automático los controladores envían una señal discreta para la iluminación de la luz de FAULT en el panel. MANDOS DE CONTROL VÁLVULAS DE DESCARGA (OUT-FLOW) Y SEGURIDAD la cabina presurizada, y por consiguiente el control de la presurización. Debido a lo trascendental de esta misión, en aviones de cabina estanca presurizada, este tipo de válvula, tiene la posibilidad de ser actuada por varios motores eléctricos que se alimentan de corriente distinta AC o DC y de barras diferentes, esta redundancia en la posibilidad de actuación garantiza el control de la presurización de la cabina en todo momento. También hay aeronaves a las que sus constructores dotan a estas válvulas además de dos motores eléctricos de diferente corriente, de una actuación manual mediante un sistema de cables de acero y poleas que llegarán desde la válvula al pedestal de la cabina de mandos. 70
  69. 69. 11.4 – Aire acondicionado MANDO MANUAL VÁLVULA OUT-FLOW en el pedestal central de la cabina de mandos de un avión de Douglas DC9. VÁLVULA DE DESCARGA – SITUACIÓN Esta válvula está provista de doble compuerta e instalada normalmente en el de válvula de derrame de un avión A-320. 71
  70. 70. F. Gato y A. M. Gato VÁLVULA DE DESCARGA Consta de los siguientes elementos: Dos módulos eléctricos. Tres motores, uno para control manual. Un conjunto transmisor de señal de posición. Dos compuertas que abren, una hacia dentro y otra hacia fuera. 72
  71. 71. 11.4 – Aire acondicionado VÁLVULA DE DESCARGA - CONTROL componentes del conjunto de válvula de descarga de un A-320, con tres motores actuadores y dos computadores de dos canales cada uno. VÁLVULAS DE CONTROL Y SEGURIDAD Las válvulas de seguridad se instalan en los aviones para protegerlos estructuralmente por si en cualquier caso anómalo, la presión diferencial se eleva tanto que sobrepasa los límites de resistencia y entonces correría el riesgo controles y protecciones con que cuenta el sistema de presurización. Las válvulas de seguridad son de varios tipos y formas de actuar; pero de una su funcionamiento. apreciar que consta de: una cámara de control con ventilación al interior de la cabina limpio a la cámara, además de una válvula de tulipa y una válvula sensora accionada por un diafragma. 73
  72. 72. F. Gato y A. M. Gato permite que la presión de cabina levante la válvula de tulipa de su asiento y salga al la tulipa al equilibrarse las presiones en las cámaras, si no se corrige el motivo que causó la actuación volverá a producirse el proceso las veces que sean necesarias, ya que al ser de actuación por diferencia de presiones y sin intervención del piloto, su funcionamiento es automático. ESQUEMA DE LA VÁLVULA DE SEGURIDAD (ALIVIO PRESIÓN CABINA) VÁLVULA DE ALIVIO DE PRESIÓN POSITIVA Cada válvula incorpora dos secciones separadas, medidoras de control de presión diferencial. Las secciones medidoras primarias de cada válvula utilizan una línea remota sensora de presión ambiental y limitan la presión diferencial a 8.95 +_ 0.10 p.s.i. La sección reguladora secundaria, diseñada como un control de emergencia, utiliza un elemento sensor integral de presión ambiental en el reborde de montaje de cada válvula y limita la presión diferencial a 9.42 +_ 0.15 p.s.i. 74
  73. 73. 11.4 – Aire acondicionado VÁLVULA DE SEGURIDAD DE PRESIÓN DE CABINA La válvula está cargada con muelle para cerrar. Cuando está activada, la sección reguladora respectiva, levanta la bola de su asiento y permite que la presión desde el interior en el diafragma de equilibrio (que es ahora debida a la presión ambiente) y levantar, la válvula que tiene forma de seta. La presión de cabina actúa ahora contra la cara interior de la chapaleta, con lo que fácilmente vence las fuerzas presión de cabina. Cada válvula es capaz de controlar el sistema con ambos paquetes, la válvula se cierra. Hay una faldilla en la válvula que indica visualmente que ésta se ha abierto. Esta indicación es visible desde tierra y la faldilla se reasienta fácilmente abriendo la válvula manualmente y empujando la faldilla hacia dentro. 75
  74. 74. F. Gato y A. M. Gato REGULADORES DE LA PRESIÓN EN CABINA Se llama regulador de presión en cabina al elemento que se encarga de mantener la altitud de cabina seleccionada, comparando las señales eléctricas de posición del selector de cabina, con la presión real de la misma. Hay varios modos de regular la presión, en automático y en manual; podemos 757, de qué forma se corresponden las señales con los equipos o elementos, el modo que se informan unos a otros, y cómo transmiten a la válvula Out-Flow las señales para que abra o cierre según sea necesario. La válvula Out-Flow puede ser movida por un motor eléctrico de corriente alterna, por otro de corriente continua. El controlador de presión puede funcionar en modo AUTO, o AUTO 1 en modo STANDBY o AUTO 2 y modo MANUAL. En el primer caso, si desde el panel de control se introduce la altitud a la que se efectuará el vuelo de crucero, y la del aeropuerto de destino, el propio controlador se encarga de calcular el programa de ascenso, crucero y descenso, así como de proporcionar las sobre-presiones que se utilizan en los despegues y aterrizajes. También es preciso proporcionar al sistema las correcciones barométricas locales. Al pasar el interruptor FLT/GRD a FLT se inicia el proceso de presurización controlada a través del motor de corriente alterna de la válvula Out-Flow, si las puertas del avión están cerradas. Inicialmente se limita a disminuir en unos 189 pies la altitud 76
  75. 75. 11.4 – Aire acondicionado de cabina respecto de la del aeropuerto; cuando el avión despega, el Landing Gear Safety Relay pasa a modo de subida, con un límite (RATE) de 500 pies por minuto hasta alcanzar la altitud de vuelo FLT ALT previamente seleccionada (realmente 0,25 p.s.i. antes de alcanzarla) en que comienza el control isobárico. El modo de descenso lo reconoce e inicia cuando detecta un incremento de 0,25 p.s.i. (con un límite de 250 ft/min), manteniéndose hasta llegar al momento del impacto del aterrizaje (TOUCH DOWN) en el que el valor será de 189 pies por debajo de la altitud del aeropuerto, después de aterrizado el avión al pasar el FLT/GRD a GRD la En modo AUTO se desconecta si se produce un fallo de la fuente de AC durante más cabina, o si la altitud de cabina sobrepasa los 13.875 pies, al desconectarse se ilumina la luz roja AUTO FAIL, y el sistema pasa a modo STANDBY. Así mismo, si el avión inicia un descenso antes de alcanzar la altitud de crucero seleccionada, la luz roja de OFF SCHEDULE DESCENT se enciende, esto es para avisar que a partir de ese momento no habrá programa de descenso ya que es en crucero cuando el controlador de a bordo establece el programa de descenso. Las informaciones de altitud de vuelo para el controlador provienen en modo estática para el modo STANDBY. SISTEMA DE PRESURIZACIÓN 77
  76. 76. F. Gato y A. M. Gato Una vez que el piloto, antes de empezar el vuelo, introduce en el sistema mediante el controlador los datos correspondientes, si el sistema funciona en cualquiera de los canales de automático, nada más poner en marcha los motores, cerrar las puertas, y quitar los frenos de las ruedas, el avión efectuará el recorrido de acercamiento a la cabecera de pista de despegue; el sistema presurizará la cabina aeropuerto a 5.330 pies y se aterriza en otro aeropuerto a unos 126 pies de altura). Efectuado el despegue el avión va a buscar su altura de crucero seleccionada, al régimen que se ha preseleccionado, en este caso 26.000 pies y la presión del interior de la cabina no sobrepasará los 4.300 pies. Terminada la etapa de vuelo de crucero el piloto ajusta el controler al QNH del campo de aterrizaje, y tanto la cabina como el avión empiezan a perder altitud, aunque a régimen distinto, hasta que en el momento del aterrizaje la cabina está por momento en el que se igualan las presiones, y desaparece la dando por terminado el vuelo a efectos de Presurización de la cabina. PERFIL DE VUELO EN AUTOMÁTICO 78
  77. 77. 11.4 – Aire acondicionado 11.4–4 – DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD Y ALERTA Todos los sistemas de aire acondicionado sean de la forma, tipo, diseño y ellos mismos como sistemas. Una protección muy importante es la protección RAM, que se encuentra al principio del sistema y consiste en que aunque se den RAM por los conductos de refrigeración de los cambiadores, para que el aire caliente no provoque daños en el sistema. PROTECCIÓN DEL SITEMA DE AIRE ACONDICIONADO 79
  78. 78. F. Gato y A. M. Gato PROTECCIÓN DE SOBRETEMPERATURA EN ZONAS Y CONDUCTOS la PROTECCIONES POR SOBRETEMPERATURA suelen ser dos, una en y otra a la entrada de la turbina. se coloca un interruptor de temperatura que cuando el aire de salida del compresor alcanza un determinado valor manda cambiador secundario. A la entrada de la turbina se instala otro interruptor de corte por temperatura por si el aire alcanza la temperatura marcada por falta de refrigeración del cambiador secundario. Con él se cierran las válvulas de control de Se colocan también para detectar de aire caliente en los compartimentos donde están instalados los elementos del sistema. Son unos sensores que cuando se alcanza una determinada temperatura avisan al piloto mediante una luz o un letrero en pantalla para que aplique el procedimiento correspondiente. Otro lo encontraremos en la puesta en marcha de los ventiladores de refrigeración en tierra. Estos ventiladores crean una corriente de aire en los conductos. Esta protección actuará en vuelo de forma que mediante un dispositivo eléctrico o electrónico obedecerá al control tierra-vuelo impidiendo la puesta en marcha aunque se coloquen los mandos en posición de funcionamiento, con las protecciones referidas. En aviones modernos y de gran tamaño este sistema es programado y controlado mediante computadores. Suelen tener las cabinas divididas en zonas, cada una con sus sensores, además de unos controladores de zona y de grupo. Con todos estos elementos se consigue controlar la temperatura de la cabina con mucha más precisión. 80
  79. 79. 11.4 – Aire acondicionado VENTILADOR DE REFRIGERACIÓN PROTECCIÓN POR SOBRETEMPERATURA En las páginas siguientes se pueden ver los sistemas que la casa AIRBUS monta en sus modelos A-320 y A-340, además de los avisos que produce en cada caso así como las fases de vuelo, en las que los SOBRETEMPERATURA EN LOS CONDUCTOS DE ALIMENTACIÓN A LAS ZONAS Esta condición es detectada por el Controlador de Zona, bien por el computador primario o secundario. Se distinguen varios casos según la temperatura alcanzada: T = 80 ºC: Se trata de una detección preventiva de sobretemperatura que realiza el computador primario. El Controlador de Zona envía una señal de 28 VDC al solenoide 1 de la Válvula reguladora de presión de Aire Caliente (Hot Air PRV) de forma que se reduce la presión de alimentación de aire caliente de 4 a 2 p.s.i. por encima de la presión de cabina. T = 88 ºC o 4 veces 80 ºC en un mismo vuelo: el primer computador que detecte la sobretemperatura envía una señal de cierre a la Hot Air PRV y se ilumina en ámbar la luz FAULT en el pulsador HOT AIR. Tan pronto se cierra la Hot Air PRV el computador primario cierra las Trim Air Valves. 81
  80. 80. F. Gato y A. M. Gato Tras producirse la sobretemperatura, la luz FAULT se apaga si la temperatura desciende por debajo de 70 ºC y se pulsó OFF. Al volver a pulsar ON, se abrirán las válvulas. SOBRETEMPERATURA EN LOS CONDUCTOS 82
  81. 81. 11.4 – Aire acondicionado 11.4–5 – REFRIGERACIÓN DE EQUIPOS DE A BORDO CONTROL DE REFRIGERACIÓN DE EQUIPOS Es este un sistema de ventilación y refrigeración controlada que proporciona de cualquier equipo. El medio de enfriamiento siempre es aire pero su procedencia dependerá de que el avión esté en tierra o no, de si los equipos tienen la ventilación forzada por su interior, o sólo se renueva el aire que los circunda. Cuando el avión está en tierra, energizado y con los equipos funcionando, la refrigeración de estos se hace mediante ventiladores colocados en los conductos de salida de aire. Este mismo procedimiento se usa cuando el avión vuela a baja altura siendo la diferencia de CONDUCTO DE CALEFACCIÓN DE LA BODEGA Y REFRIGERACIÓN DEL BASTIDOR DE RADIO de aire de refrigeración se obtiene al forzar el aire de cabina a través de los equipos que facilita la salida de aire del compartimento de equipos y de calefacción de la bodega, con que están equipados las aeronaves Douglas de las series MD. 83
  82. 82. F. Gato y A. M. Gato REFRIGERACIÓN DE BASTIDORES VENTILACIÓN DE LA AVIÓNICA SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DE EQUIPOS CONTROLADO POR COMPUTADORES El sistema que monta AIRBUS en sus aviones de última generación opera refrigerándose en un intercambiador de calor integral del fuselaje, situado en el revestimiento de cabina de mando. de aire el sistema de aire acondicionado que posteriormente se descarga Todo el sistema está controlado por el Computador de Ventilación de Aviónica (AEVC). 84
  83. 83. 11.4 – Aire acondicionado Pulsadores de ventiladores (BLOWER y EXTRACT) AUTO: Cuando ambos pulsadores estén en AUTO se produce lo siguiente: En tierra antes de aplicar potencia de despegue: el sistema de ventilación En tierra tras aplicar potencia de despegue o en vuelo: el sistema opera OVRD: Cuando uno de los pulsadores esté en OVRD: o o Se añade aire procedente del sistema de aire acondicionado al aire de ventilación. o El ventilador de impulsión se para si el pulsador de BLOWER está en OVRD. Cuando los dos pulsadores estén en OVRD: o El aire para ventilación se obtiene del sistema de aire acondicionado y o Luces de FAULT: se iluminan en ámbar, acompañadas de aviso en el ECAM en los siguientes casos: 85
  84. 84. F. Gato y A. M. Gato Luz BLOWER FAULT: o Baja presión de soplado. o Sobretemperatura de conductos. o Aviso de humo. Luz EXTRACT FAULT: o o Fallo de alimentación eléctrica al computador. En los casos de baja presión y sobretemperatura cuando se producen en tierra que se describen a continuación: 1. de ventilación. Situada en el lateral izquierdo del fuselaje. 2. ambiente del compartimento a los equipos. 3. electrónicos. 4. Situada en el lateral derecho del fuselaje. Lleva una pequeña compuerta incorporada que se abre en ciertas condiciones. 5. Valve): Conecta o aísla al cambiador de calor del circuito de ventilación. 6. refrigeración del aire que circula por su interior. 7. introduce en el sistema de ventilación en determinadas circunstancias 8. Válvula de Entrada de aire acondicionado (Air Cond. Inlet Valve): Se abre cuando se usa el Aire Acondicionado como fuente de aire frío. 86
  85. 85. 11.4 – Aire acondicionado 9. Válvula de Derivación de la Entrada del cambiador de Calor (Skin suelo del compartimento de carga. VENTILACIÓN DE AVIÓNICA INTERCONEXIÓN CON OTROS SISTEMAS DEL AVIÓN En aviones de los llamados “de nueva generación” este tipo de sistema está interconectado con varios sistemas del avión, de los cuales recibe informaciones las funciones de todos los subsistemas de que se compone el Aire Acondicionado o ATA-21, se consigan con un costo de energía lo más bajo posible, lo que conllevará un rendimiento más alto y un mayor confort para los usuarios. 87
  86. 86. F. Gato y A. M. Gato INTERCONEXIONES DEL COMPUTADOR DE VENTILACIÓN SISTEMA DE REFRIGARACIÓN DE EQUIPOS MIXTO SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DE EQUIPOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS MIXTO CON COMPRESOR Y PRESURIZACIÓN Se trata de un sistema de refrigeración y ventilación controlada, que proporciona las temperaturas para las que se ha diseñado y a las cuales deben funcionar, también proporciona escape de humo en caso de que algún componente se sobrecaliente. En algunos aviones este sistema enfría los instrumentos del panel frontal de la cabina de mandos. El medio de enfriamiento es aire de la cabina que circula a través o alrededor de accionamiento automático; los conductos de descarga están abiertos a la presión interior 88
  87. 87. 11.4 – Aire acondicionado REFRIGERACIÓN DE EQUIPOS MIXTO El compresor se usa para proporcionar aire de refrigeración necesario, mientras el avión está en tierra o en vuelo a baja altitud, y cuando la presión diferencial cabina- Durante el vuelo, cuando la presión diferencial cabina con el ambiente es obtiene mediante la presión de cabina que fuerza al aire a través del sistema y hacia Ciertos componentes disponen de refrigeración individual, que utiliza la válvula impelente del estante inferior. El compresor de refrigeración de equipos es controlado por un interruptor de presión diferencial, que cuando la presión en cabina se acerca a valores entre 0.60 a 89
  88. 88. F. Gato y A. M. Gato Cuando el avión desciende y la presión diferencial llega en torno a los 0.40 y poniendo en marcha el compresor para que los equipos se sigan refrigerando. La operación de este tipo de sistema es automática, una vez que se aplica energía eléctrica al avión, el compresor comienza a funcionar. La válvula de control COMPRESOR DE REFRIGERACIÓN DE EQUIPOS dos rotores y un estátor, con el motor montado en la línea central del alojamiento cilíndrico de dicho compresor, en el interior del conducto de refrigeración, es de 47 libras/ min de aire a una temperatura de 130 ºF. ENDEREZADOR DE FLUJO DEL CONDUCTO DE DESCARGA DEL COMPRESOR DE REFRIGERACIÓN DE EQUIPOS 90
  89. 89. 11.4 – Aire acondicionado Para reducir el nivel de ruido inherente en un compresor de más de una borde de salida del estátor y el borde de ataque del segundo impulsor. El ruido del que la separación permite la difusión de ondas turbulentas de los álabes de estátor. Durante la operación normal, el aire que sale por efectos de la presión a menor temperatura. VÁLVULA DE CONTROL DE FLUJO actúa como plano aerodinámico, lo cual proporciona movimiento inicial de cierre a una presión dinámica dada. Al continuar ascendiendo el avión y aumentando la presión diferencial, la válvula se irá cerrando y estará totalmente cerrada cuando aceptable requerido. 91

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