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INDICACIONES FUNCIONALES DE LOS TURBORREACTORES.-

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

Relación de presiones del motor.

Temperatura de los gases de escape.

Consumo horario de combustible.

Temperatura de admisión de aire al motor.

RPM (indicador simple o doble, según que exista un sólo compresor o doble com-presor).

Instrumentos auxiliares para control funcional

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 de flujo, incluido en el grupo de instrumentos principales.

De control del aceite de lubricación del motor.

Presión de aceite.

Temperatura de aceite.

Presión de aire de ventilación del aceite de lubricación.

Contador de aceite disponible en el depósito.

De medición de vibración del motor.

La figura x muestra de donde se toma la lectura de los indicadpres principales

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Indicador de EPR (engine pressure ratio)

el empuje es función directa de la geometría de diseño del motor, de las condiciones de admisión de aire, condiciones a la salida del gas, y de la relación de presiones del motor, para una posición fija del control de empuje, la variación de éste es función únicamente de la relación de presiones del motor.En el caso del turborreactor puro de doble compresor axial de la figura X esta relación es Pt7/Pt2

Inicialmente, en los turborreactores se utilizó la variable Pt7 como índice de referencia del empuje correspondiente a velocidad nula.

La indicación de presión de salida de la turbina Pt7, es un índice de la energía de que se dispone en la expansión después de que la turbina ha captado la energía necesaria para mover el compresor.

La presión total de admisión Pt2 es un índice del empuje de admisión. No hay ningún instrumento que lo proporcione directamente, es la suma de la presión estática y dinámica,

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El sistema completo de indicación consiste en una sonda sensora de presión de entrada (Pt2)> varias sondas sensoras de presión de escape (Pt7), un transmisor de relación de presión, y un indicador de dicha relación de presión.

La presión de admisión del motor (Pt2) es detectada por una sonda semejante a un tubo "pitot". La sonda recibe calor del aire de anticongelación del capot de morro y, normalmente, está instalada en el voladizo de la góndola del motor.

La presión de escape del motor (Pt7) es detectada por varias sondas situadas en la corriente de los gases de escape a la turbina.

El indicador es básicamente un repetidor síncrono dotado de servomecanismos. La cara de la esfera está graduada desde el valor mínimo normal hasta el valor máximo normal de relación de presión (de 0'80 a l'80 en el indicador de la figura que ilustra esta descripción).

Cada contador consiste en tres tambores giratorios con cifras. La rotación hacia abajo de los tambores indica aumento en la relación de presión. El indicador lleva incorporada una bandera de aviso de fallo que cae frente a las cifras del contador de medición real cuando no se recibe energía, cuando el voltaje es demasiado bajo, o cuando sobreviene un fallo prolongado de funcionamiento mecánico que afecta al indicador. El contador de referencia se ajusta con un pomo situado en la esquina inferior derecha, frente al indicador.

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INDICADOR DE TEMPERATURA DE LOS GASES DE ESCAPE EGT( Exhaust Gas Temperature)

La temperatura de los gases de escape registrada a la salida de la turbina, es un valor que tiene carácter limitativo, y ha de utilizarse como de prevención para las turbinas. En realidad, la temperatura que habría de registrarse sería la de entrada a la turbina, esto es, la de final de combustión, sin embargo, la dificultad práctica de situar termopares delante de las turbinas que por su situación pudieran dañar los alabes al arrastrarles la corriente del gas, y, por lo tanto, su indicación puede considerarse como relativa de la que existe en la entrada a la turbina.

La sonda de temperatura de gases de escape es un dispositivo termoeléctrico, que detecta la temperatura total de los gases de descarga de la turbina y, en el caso de los turborreactores de doble compresor axial, corresponde a la de arrastre del compresor posterior.

El indicador de temperatura de los gases de escape proporciona lectura numérica y de aguja y es, por lo general, un milivoltímetro de corriente continua.La cara de la esfera está graduada de 0 a 1000o C con las temperaturas de operación normales y de límite, marcadas según un código de colores.

El indicador es básicamente un voltímetro de corriente continua que hace uso de un po-tenciómetro como elemento de alimentación de posición.

Fig. XIII-6. INDICADOR DE FLUJO DE COMBUSTIBLE ,Fuel Flow,

La cara de la esfera del indicador está graduada desde el valor cero hasta el valor máximo normal en Kgs./h. o libras/h

El contador numérico consiste en tres tambores giratorios con cifras. La rotación hacia abajo del tambor indica aumento en el flujo de combustible. El indicador lleva incorpora-da una bandera de aviso de fallo que cae frente a las cifras del contador cuando no se recibe energía.

Indicadore de temeratura de admicion

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Dado que el empuje varía con la temperatura de admisión de aire al motor, aumentando si la temperatura disminuye, y disminuyendo si la temperatura aumenta, las variaciones de empuje están tabuladas respecto de las variaciones de temperatura de admisión de aire, y tienen especial importancia en los altos regímenes de despegue, para los cuales a una variación de 10° C en la temperatura de admisión, da origen aproximadamente a una variación del 6 °/o en la relación de presiones del motor.Por lo general no se sitúa en la admisión ningún termómetro que mida esta temperatura, ante la posibilidad de que, por rotura, pudiera entrar en el motor, sino que se mide en una zona próxima a la entrada, como indicación aproximada de la temperatura de admisión de aire al compresor.

— Centrífugo simple.— Axial simple.— Axial doble.

En los turborreactores de compresor centrífugo, las RPM pueden considerarse como índice del empuje desarrollado por el motor, dado que el trabajo comunicado al aire para la elevación de presión del aire es función de la velocidad de arrastre del rotor y, normalmente, la indicación se

Fig. XIII-8. INDICACION DE RPMDEL ROTOR O ROTORES COMPRESOR-TURBINA

En estas indicaciones hagamos algunas observaciones, según que el compresor

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proporciona en valor absoluto, y muy pocas veces en valores de porcentaje sobre el valor máximo normal.

En el caso de los turborreactores provistos de compresor axial simple, las RPM del ro tor único compresor-turbina se expresan en °/o sobre el valor normal máximo, considerándose esta indicación de RPM como complemento a la relación de presiones del motor para tener un índice del empuje desarrollado por el motor.

Ha sido aceptado como más fiable el hacer uso de la relación de presiones del motor, porque al estar las RPM reguladas por la unidad de control de combustible, y realizar su ajuste para condiciones ambientales estándar, al desviarse estas condiciones estándar, el motor producirá diferente valor de empuje para las mismas RPM, por efecto de la diferente temperatura.

La variación de las RPM no tiene el mismo efecto en toda la gama de valores de empuje, si bien puede considerarse sólo de forma aproximada, que un valor del l°/o en la variación de las RPM, puede significar un 5 o/o en la variación del empuje producido por el motor.

No se hace uso de la indicación de RPM como indicativo de empuje en el caso de turbo-rreactores de compresores axiales, y sí para comprobación de las operaciones de puesta en marcha, marcha lenta, ajustes de la unidad de control, despegue, subida rápida, y para detectar condiciones de sobrevelocidad si las hubiere.

Las RPM se utilizan como indicativo de empuje en la subida rápida, porque los indicadores de velocidad del motor reaccionan más rápidamente que los de presión, y por esto, también ocasionalmente se deben utilizar para controlar el empuje en casos de emergencia en que se forme hielo en la admisión.

Las RPM en los turborreactores de compresores axiales deben utilizarse como variable de Habilidad, y considerarse en conjunción con la lectura de relación de presiones, temperatura de los gases de escape, y consumo de combustible.

Las indicaciones de RPM en los motores provistos de compresores axiales dobles son dos: uno de ellos, Ni, para el compresor frontal o de baja relación de presiones, y otra, N2, para el compresor posterior o de alta relación de presiones. Ambas lecturas están referidas sobre valores de °/o del valor máximo de RPM permisibles para el rotor correspondiente.

En todo caso, tanto la indicación de Ni como de N2 han de considerarse con la lectura de relación de presiones del motor, como en el caso del compresor axial simple.El valor de Ni es el más estable en el funcionamiento normal del motor, y para apreciar variación en ellas ha de existir gran variación en los valores de consumo de combustible y temperatura de gases de escape. La indicación de Ni debe utilizarse como valor de Habilidad en las comprobaciones de puesta en marcha, marcha lenta, despegue y subida rápida, y cuando en un caso de emergencia no se dispusiera de la lectura de la relación de presiones del motor.

Las RPM del compresor posterior (N2), se consideran para ajuste de la unidad de control.

En este caso de compresor axial doble, una variación del 1 0/0 de las RPM (Ni) del compresor de baja relación de presión, compresor frontal, representa una variación del empuje del 4 0/0 aproximadamente respecto al valor nominal, y un 1 °/o de variación de las RPM (N2) del compresor de alta relación de presión, compresor posterior, representa una variación de 5 0/0 de empuje.

Tanto la indicación de Ni como de N2 sirven para comprobar el estado del motor, y la integridad mecánica del rotor compresor-turbina cuyas RPM se miden, así como la sobrevelocidad, si ocurriera.

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Los indicadores de Ni y N2 proporcionan lectura de forma continua en forma de aguja y numérica, cuyas señales provienen del transmisor correspondiente que es, normal-te, un generador de impulsos electromagnéticos, o un sensor de corrientes parásitas electrónicas.

Por lo general, la cara de la esfera de Ni está graduada en porcentaje de RPM de 0 a 120. La aguja fina de indicación máxima es concéntrica con la aguja tosca de indicación real, permaneciendo aquella, normalmente, en la posición límite radial roja. El contador consiste en tres tambores giratorios con cifras. La rotación hacia abajo de los tambores indica aumento de RPM. El indicador lleva incorporada una bandera de aviso de fallo, que cae frente a las cifras del contador cuando no se recibe energía, cuando el voltaje es demasiado bajo, o cuando sobreviene un fallo de funcionamiento mecánico prolongado.

El indicador de N2 es básicamente igual que el indicador de Ni, salvo que las marcas de la cara de la esfera son diferentes.

Fig. XIII-9. INDICADOR DE PRESION DE COMBUSTIBLE

El indicador de presión de combustible, proporciona un valor con el que se pueden detectar averías o posibles fenómenos de cavitación en el suministro del combustible, y sus indi-caciones proporcionan un dato más a la operación, especialmente en las amplias variaciones de las pruebas en tierra.Es normalmente un indicador doble en la misma esfera. Un sector del indicador, el inferior, está calibrado para la gama de presiones de entrada a la bomba de presión del motor (hasta 55 psi aproximadamente), y otro sector, el superior, está calibrado para la gama de presiones de salida de la bomba de combustible (hasta 200 psi aproximadamente).

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Un selector de medición de temperatura proporciona las lecturas de temperatura de com-bustible, bien en el depósito del avión, o en la canalización de combustible, detrás del fil tro de combustible del motor. La temperatura del combustible es detectada por un elemento de resistencia eléctrica sensible a la temperatura. El elemento de resistencia, es un tramo del circuito de un puente de Wheatstone.

En general, la lectura no es continua, sino a voluntad del operador del motor; así por ejemplo, para un avión de cuatro motores el selector de temperatura de combustible está formado por cinco interruptores de botón de pulsación, uno para el tanque principal de combustible, y uno para cada bomba de alimentación de combustible al motor correspondiente.

La cara de la esfera del indicador está graduada normalmente entre -60° C y + 60° C.

Fig. XIJIll. INDICADOR DE COMBUSTIBLE CONSUMIDO

El indicador de combustible consumido proporciona lectura numérica continua del consumo acumulativo de combustible por todos los motores del avión.

El contador numérico consiste en cuatro tambores giratorios con cifras. Hay un cero esta-cionario marcado en la cara de la esfera del indicador, para completar una lectura de cinco cifras. La rotación hacia abajo de los tambores indica aumento del consumo.

Este indicador va provisto, normalmente, de un módulo transmisor de pruebas que no afecta a la operación normal del sistema. En este módulo de pruebas se puede simular un régimen de flujo de combustible, por ejemplo 12.000 libras/hora, y comprobar así el funcionamiento de este indicador.

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Este indicador proporciona, a través de un transmisor, la presión de aceite de lubricación medida a la salida de la bomba de presión de aceite del motor.

La lectura de la indicación de presión de aceite de lubricación se complementa con la in-dicación de un avisador de baja presión de aceite a través de un interruptor de acción rápida, que detecta la diferencia de presiones entre la presión del aceite detrás del filtro principal de aceite, y la presión de ventilación de la caja principal de engranajes. Con el motor en funcionamiento, el interruptor está normalmente abierto y, se cierra y por lo tanto, enciende una luz indicadora de baja presión cuando la presión desciende a valores que son aproximadamente el 60 °/o del valor normal.

NOMENCLATUM:

Olí. TEMP.- Temperatura de aceite

Fig. XIII-13. INDICADOR DE TEMPERATURA DE ACEITE DE LUBRICACION DEL MOTOR

Un transmisor de temperatura de aceite detecta la temperatura de la alimentación de aceite antes de que éste entre en el radiador de aceite-combustible. El transmisor consiste en un elemento sensible a la temperatura, encerrado en una cápsula metálica, variando la resistencia eléctrica del elemento con la temperatura del aceite.La cara de la esfera del indicador está graduada entre unos valores límite (— 40° C a + 170° C, en el de la figura que ilustra esta descripción).

Fig. XIII-12. INDICADOR DE PRESION DE ACEITE DE LUBRICACION DEL MOTOR

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Este indicador es un instrumento calibrado para indicaciones normales entre 0 y su valor máximo (10 psi - libras por pulgada cuadrada en la figura que ilustra este comentario), y mide la presión de aire de ventilación del sistema de lubricación. Ver figura XII-4, Sistema típico de lubricación de un turborreactor, referencia 5 de dicha figura.

El sistema de indicación de cantidad de aceite proporciona indicación visual de la cantidad en volumen de aceite utilizable contenida en el depósito de aceite de cada motor.El depósito de aceite contiene dos condensadores variables, cada uno de ellos con electrodos cilindricos coaxiales encerrados en una sola sonda y sumergidos en el aceite. Un condensador es un dispositivo de medición de cantidad y el otro es un condensador que se emplea para reducir al mínimo el efecto de la alteración en el aceite por la temperatura o variaciones en la composición.

5 - 4 — 3 - 21 —I 0 — 5 -2 1 — I 0 5 -2 1—1 0 —

NOMENCLATURA:

A I M . - Airborne Vibration Monitoring.

Fig. Xlll-15. INDICADOR DE CANTIDAD DE ACEITE DE LUBRICACION UTILIZABLE

litros)

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Fig. XIII-16. INDICADOR DE VIBRACIONES DEL MOTOR O MOTORES

Esta indicación se presenta normalmente de forma conjunta para todos los motores del avión, como muestra la figura que ilustra esta descripción, para un avión de cuatro motores.El captador de vibración de cada motor detecta esta vibración en términos de aceleración del motor en dirección radial, generando señales eléctricas proporcionales a la aceleración del motor. El captador es básicamente un acelerómetro piezoeléctrico de alta temperatura. Consiste en apilamiento de cristales piezoeléctricos cargado mecánicamente con una masa sísmica y con aislamiento eléctrico entre uno y otra. Se hace uso por lo general de dos cap-tadores para cada motor: uno de ellos está montado en el cárter de entrada al compresor frontal y el otro en el cárter de turbina.Como decimos, el indicador es múltiple para tantos motores como tiene el avión. Así, el que muestra la figura XIII-16 corresponde a un avión de cuatro motores y está formado normalmente por cuatro microamperímetros de corriente continua con agujas, y cuatro escalas verticales. Los microamperímetros son de tipo imán permanente y bobina móvil.y están compensados para las variaciones de la temperatura ambiente. Los indicadores están graduados para marcar la velocidad de las vibraciones de los motores en pulgadas por segun-do. Cada escala tiene seis graduaciones fundamentales, numeradas de cero a cinco, y cinco graduaciones menores.La medición de la vibración de los motores puede obtenerse simultáneamente desde los captadores de la admisión de los cuatro motores o desde los captadores de las cuatro turbi-nas, poniendo el interruptor selector de captadores en la posición cuya indicación se desee obtener. El nivel de vibración aceptado para cualquier valor de RPM seleccionado varía de unos motores a otros: no obstante, si en cualquiera de los canales del indicador la aguja marca cero o la aguja indica la lectura máxima con los motores en funcionamiento, es probable que el sistema medidor de vibración correspondiente a dicho canal no funcione correctamente.