SISTEMAS DE INDICACIÓN

SISTEMAS DE INDICACIÓN

El motor de turbina de gas, aunque es de funcionamiento sencillo, constituye un sistema complejo que requiere un adecuado control para garantizar la seguridad del vuelo. Para ello, tanto el piloto como el personal de mantenimiento disponen de los instrumentos y controles correspondientes. Durante los años del diseño de cabinas de tres tripulantes (que terminó en los ochenta), era tarea del mecánico de vuelo controlar una serie de instrumentos indicadores de ciertos parámetros de funcionamiento de los sistemas del motor. Esta tarea ahora está automatizada o integrada en el concepto de cabina de dos tripulantes gracias a los avances tecnológicos en los campos de la electrónica y la informática.

Aunque las instalaciones del motor pueden diferir, dependiendo del tipo de avión y de motor, el control del motor de turbina de gas normalmente se obtendrá por el uso de la instrumentación que trataremos a continuación.

Los instrumentos de a bordo o de las instalaciones de los bancos de prueba en tierra, con los cuales ha de estar totalmente familiarizado el técnico de mantenimiento de avión, piloto, mecánico de vuelo, y, en general todos aquellos técnicos relacionados con la operación del motor en vuelo o en tierra, pueden considerarse englobados en dos grupos, estando incluidos en cada uno de ellos los instrumentos que a continuación se enumeran.

Instrumentos principales, para control del empuje proporcionado por el motor, sus indicadores por lo general son los siguientes:

• Relación de presión del motor (EPR).

• Temperatura de los gases de escape (EGT)

• Consumo horario de combustible (FF)

• RPM (indicador simple o doble, según que exista un solo compresor o doble compresor) (N1, N2)

Instrumentos auxiliares para control funcional, que pueden englobarse en los subgrupos siguientes:

- De control de alimentación de combustible al motor.

• Presión de alimentación de combustible.

• Temperatura del combustible.

• Contador de combustible utilizado, acumulación de la medida por el contador horario, incluido en el grupo de instrumentos principales.

De control del aceite de lubricación del motor.

• Presión de aceite.

• Temperatura de aceite.

• Presión de respiración del sistema de lubricación.

• Indicador de cantidad de aceite en el depósito.

De medición de vibración del motor.

Temperatura de Gases de Salida / Temperatura entre Turbinas Los motores de turbina pueden instrumentarse para la indicación de la temperatura de los gases de escape (Exhaust Gas Temperature EGT, o Turbine Inlet Temperature TIT, o Tail Pipe Temperture TPT) en localizaciones situadas delante, entre o detrás de los escalones de turbina. La temperatura de los gases es un límite operativo del motor, y se utiliza para controlar la integridad mecánica de las turbinas, así como también para comprobar las condiciones operativas del motor. Realmente, la temperatura a la entrada de la turbina es la consideración más importante, siendo esta la más crítica de todas las variables del motor. No obstante, no es práctico medir la temperatura a la entrada de la turbina en la mayoría de los motores. Consecuentemente, los termopares se insertan en la descarga de la turbina, esta temperatura proporciona una indicación relativa de la entrada. Aunque la temperatura en este punto es mucho más baja que a la entrada, ello permite al piloto mantener una observación sobre las condiciones operativas internas del motor.

Normalmente se utilizan varios termopares espaciados a intervalos alrededor del perímetro del conducto de escape del motor, cerca de la salida de turbina. El indicador de temperatura de los gases de escape en el avión muestra la media de las temperaturas medidas.

Por los termopares individualmente. Las lecturas de los distintos termopares normalmente también pueden obtenerse individualmente durante el mantenimiento del motor en tierra utilizando un interruptor de selección. La diferencia entre la lectura más alta y la más baja del termopar es útil para mantenimiento porque sirve para indicar la presencia de manchas calientes o frías en los álabes guías de entrada en turbinas del motor que podrían significar que algo está mal dentro del motor.

Las sondas de termopares usadas para transmitir la señal de temperatura al indicador constan de dos cables de metales diferentes que están unidos dentro de un tubo metálico de protección Orificios de transferencia en el tubo permiten que los gases de escape fluyan a través de la conexión. Los materiales de los cuales están hechos los cables de los termopares son normalmente aleaciones de níquel – cromo y níquel – aluminio.

La conexión de los dos cables en la sonda de termopar se conoce como conexión “caliente” o de “medición”, y la del indicador como conexión “fría” o de “referencia”. Si la conexión fría está a una temperatura constante y la conexión caliente está sintiendo la temperatura de los gases de escape, en el circuito se crea una fuerza electromotriz proporcional a la diferencia de temperatura de las dos conexiones, y esto hace que la aguja del indicador se mueva. Para evitar que las variaciones de temperatura de la conexión fría afecten a la temperatura indicada, bien en el circuito o en el indicador se incorpora un dispositivo automático de compensación de temperatura.

La salida hacia el sistema de control de temperatura también puede usarse para proporcionar una señal en forma de impulsos cortos, que cuando se acoplan a un indicador, registrarán digitalmente la vida del motor. Durante el funcionamiento del motor en las gamas más altas de temperaturas, el impulso de frecuencia aumenta progresivamente haciendo que el indicador tipo cíclico registre a un régimen más alto, relacionando de esta forma la vida del motor o de la unidad con las temperaturas de funcionamiento.

Otro método de medición de la temperatura más próximo a la posición ideal de la temperatura de entrada en turbina (T.E.T.) utiliza las radiaciones infrarrojas emitidas por los álabes calientes de la turbina. Un pirómetro de radiación se sitúa de manera tal que visualiza directamente a los álabes de turbina. La energía radiada emitida por los álabes calientes se convierte en energía eléctrica por una célula foto – voltaica y es transmitida a un instrumento que es una combinación de amplificador e indicador calibrado en grados centígrados.

Indicación del Empuje del Motor; Relación de Presión del Motor (EPR), Presión de Descarga de la Turbina o Presión de la Tobera de Escape. El tema de los medios con los cuales un piloto ajusta y controla el empuje producido por los motores instalados en su avión se ha mencionado ya un determinado número de veces en los capítulos precedentes. Lo que sigue repite lo que se ha dicho antes al tiempo que se trata en detalle la indicación del empuje.

En algunos motores las r.p.m. del motor y la temperatura de los gases de escape (EGT) juntos, se usan para indicar y ajustar el empuje en un motor instalado en un avión. En tales motores, el empuje total asignado al motor para el despegue se obtiene por el piloto al 100 % de r.p.m. y un EGT específico. El EGT específico al 100 % de r.p.m. se establece en un banco de pruebas en tierra por medición del empuje al tiempo que se varía el área de la tobera de escape del motor (trimado) tanto como sea necesario para conseguir el EGT deseado.

En los motores de compresor centrífugo de algunos fabricantes, como el J48 militar de Pratt & Whitney Aircraft, el empuje se indica solo por las r.p.m. y el empuje total asignado para el despegue se obtiene cuando en el tacómetro se lee el 100 %. El J48 tiene un área de tobera fija que se estableció en el momento de su fabricación. Mientras hay un límite de EGT para el despegue y para otros regímenes de motor, un J48 normalmente operará a cierto EGT por debajo del límite aplicable para el régimen de empuje que está utilizando el piloto. Si el EGT alcanza el límite permisible, esto es una indicación de que el motor se ha deteriorado o que algún tipo de avería se está desarrollando.

La mayoría de los turborreactores y turbofanes con poscombustión y sin poscombustión militares y comerciales con simple o doble compresor de flujo axial utilizan la relación de presión del motor como medida del empuje del motor. Los indicadores de EPR comparan la presión total de descarga de la turbina con la presión total del aire que entra al compresor (Fig. 14-4), luego indica la relación de estas presiones. Los motores instrumentados por EPR tienen un área fija de tobera de escape. Algunos fabricantes en los motores militares con poscombustión utilizan dos áreas fijas una para la operación sin poscombustión y otra para la operación con poscombustión. Para los motores con poscombustión se utiliza una tobera de área variable pero esta varía solamente durante la poscombustión, los demás regímenes son con área de tobera fija. En todo caso, con poscombustión y sin poscombustión, a las r.p.m. y al EGT se les permite variar cuando el mando de gases del avión se ajusta para obtener el empuje de motor deseado.

Algunos modelos militares con poscombustión tienen toberas de escape que están programadas para variar el área de salida cuando el motor está rodando. Consecuentemente, estos motores no pueden ajustarse por ajustes de EPR pero deben controlarse por la posición del mando de gases, con la comprobación de los distintos parámetros del motor para asegurarse del correcto empuje de salida.

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