ATA 36

PNEUMATIC SYSTEM

PNEUMATIC SYSTEM

• Los aviones también utilizan aire para operar ciertos sistemas:

• Frenos. En los comerciales son de emergencia.

• Mover bombas hidráulicas, alternadores, bombas de inyección de agua/alcohol, limpia parabrisas, etc.

• Operar equipos de emergencia

• Aire acondicionado, presurización, presurizar estanque hidráulico y de agua potable, anti hielo motor y alas.

• Partida de motores

PNEUMATIC SYSTEM

• Es muy similar en su desarrollo al sistema hidráulico, ambos utilizan un fluido para su operación. La mayor diferencia esta en su compresibilidad. El aire se puede comprimir, lo que puede acarrear algún tipo de retardo en la operación. Los líquidos, para los efectos prácticos, no son compresibles.

• Existen varios métodos para obtener aire: los cilindros, compresores y en la actualidad sangrando (bleed) aire directamente de los motores (motores y/o APU).

• Para los trabajos de mantenimiento se puede usar un carro de aire, puesto que los aviones traen conexión para este efecto.

CYLINDERS

• Ocupados, normalmente, para sistemas de alta presión, se esta hablando de 1000 a 3000psi.

• Construidos de metal, tienen dos válvulas una de carguío y la otra es de control o de corte. Como cualquier cilindro tiene su mantenimiento programado y cada cierto tiempo se debe hacer la prueba hidrostática.

• Su principal desventaja: una vez ocupado, no se puede recargar hasta no llegar a destino. Aunque algunos aviones colocaron compresores, indudablemente por costos fue eliminado.

• En la actualidad algunos aviones lo utilizan para frenar en caso de emergencia (falla total hidráulica).

COMPRESSOR

• Usado para recargar la botella de aire en vuelo. Lo movía un motor eléctrico o hidráulico o el motor del avión.

• Analizaremos el de doble etapa que esta conformado por dos cilindros, dispuestos de tal forma que cuando el cigüeñal gira uno succiona (cyl/1) air a través del filtro y el otro (cyl/2), que es más pequeño envía el aire a la botella a presión. La succión la hace a través de una check y la compresión, que sería la segunda etapa la hace utilizando dos checks una que cierra la línea de presión y la otra que permite el paso del aire al cilindro.

• En la figura se aprecia que el cilindro 1 esta en el máximo de succión y el cilindro 2 esta en el máximo de compresión. En la siguiente media vuelta del cigüeñal el cyl/1 en full compresión y el cyl/2 recibiéndola, y así sucesivamente.

RELIEF VALVE

• Su misión principal es prevenir los daños limitando la presión del sistema actuando como un equipo de seguridad. El exceso de presión puede romper líneas o volar sellos.

• En la figura se observa que es un cuerpo metálico con dos bocas y un tornillo de ajuste. Interiormente tiene el tornillo, un resorte y un disco, que tapa un orificio, empujado por el mentado resorte.

• Cuando la presión ejercida sobre el disco vence la fuerza del resorte el orifico se abre comunicando la línea de presión con la boca de aire exterior, botando así el exceso de presión al ambiente.

AIR CONTROL VALVE

• Válvula cuyos componentes principales son: un cuerpo con una serie de bocas, un vástago que puede sobresalir del cuerpo. En su interior van resortes, poppets, camones, etc.

• La válvula adjunta corresponde a un sistema de freno de emergencia.

• En OFF significa que el sistema no esta activado. Por la posición de la palanca de control se observa la poppet de presión cerrada, por efecto de un resorte y la otra poppet abierta debido a un camón de la palanca de control y uniendo las líneas del freno emergencia con el ambiente; y al mismo tiempo tapando un pasaje perforado que une la presión del aire con dichos frenos. Al mover la palanca a ON ambas poppets quedan en posición contraria a la de OFF y la presión de aire va a los frenos.

AIR VALVES

• DIRECCIONAL (check), en su interior lleva una aleta (flap) amarrada a un resorte. El flujo vence al resorte y la abre. Al cortarse el flujo la aleta se cierra por efecto del resorte.

• RESTRICTORA , posee un orificio de entrada y otro de salida más pequeño el cual restringirá el flujo y por lo tanto reduce la velocidad de operación de la unidad. Hay una variante en la cual el orificio se regula por medio de una válvula de aguja.

• LANZADERA (shuttle), tiene cuatro conexiones exteriores y en su interior un pistón de libre movimiento. Dos de las entradas están conectadas a las fuentes de poder y la que este operativa empuja la lanzadera a la entrada sin presión. Las otras dos entradas se conectan al sistema que se quiere operar. El caso típico es de frenos: su operación normal es hidráulica y en caso de falla de esta se actúan con aire a presión.

• Protegen al sistema de la entrada de impurezas.• En la figura se muestra un filtro de papel que consiste de dos

bocas, IN & OUT, el elemento reemplazable y la válvula de relevo. El aire entra, pasa por el cartucho de papel y sale al sistema.

• Si la suciedad tapa el filtro, la válvula de relevo abre permitiendo que el aire sin filtrar pase a la salida (OUT).

AIR FILTERS

AIR REGULATOR

• Diseñado para mantener constante la presión de aire en el sistema en el cual va a trabajar.

• Algunos de estos reguladores además incorporan una válvula de relevo de presión positiva y negativa (vacio). La que se va analizar cuenta con esta última válvula.

• El regulador esta compuesto por: una válvula de presión, una válvula poppet, resorte calibrado para trabajar a una cierta presión, un diafragma y esta abierto en su parte superior a la presión ambiente.

• Al iniciar el proceso la válvula de presión esta cerrada por las fuerzas combinadas del resorte ayudado por la presión ambiente (amb.). Esto significa que el aire a presión pasará a través de la poppet y cargará al sistema donde va a operar

AIR REGULATOR

• A medida que el sistema se presuriza le va oponiendo fuerza al aire que esta entrando en él. Si no hay consumo la contra presión será cada vez más fuerte llegando, en algún momento, vencer la fuerza del resorte y del ambiente permitiendo que el exceso de aire escape al exterior vía boca de ventilación.

• Si por cualquier razón la presión en el sistema es menor que la presión ambiente la válvula de presión se abre, se mueve hacia abajo, debido a que la presión ambiente la empuja. Permanece abierta hasta que las presiones se igualen. Hay que tener en mente que los sistemas del avión trabajan con presiones positivas.

ATA36

• Los motores son la fuente principal de aire sangrado en vuelo. El aire se sangra de la etapa intermedia (IP) de N2 o de la etapa de alta presión (HP). El aire sangrado es controlado por temperatura y presión por medio de los BMC.

• El APU es la fuente primaria en tierra. Se puede usar en vuelo, en caso de emergencia hasta los 20000ft (A320), si se ocupa solo como fuente se aire.

• Se puede conectar un carro de aire de alta presión al ducto de distribución de aire.

ENGINE BLEED

• Aprovechando que la turbina es una generadora de aire mientras el motor funcione, se utiliza como un sistema neumático de presión media es decir entre 100/200psi.

• El aire se sangra de las siguientes etapas de compresión del motor: FAN, que corresponde a las dos primeras corridas de alabes y mucho más grandes que todos los alabes del motor, perteneciente al compresor de baja (N1) muy baja presión y temperatura un poco mayor que la ambiente. Y la etapa de alta compresión (N2) con mayor presión y temperatura que la anterior se sangra aire de dos etapas (IP y HP ó LP y HP).

ENGINE BLEED

• En el diagrama que viene a continuación representa un moderno sistema neumático y aparecen una serie de componentes que proporcionan el aire para el correcto trabajo de este sistema.

• La bleed ó PRV, reguladora de presión, la cual selecciona cual de las dos etapas del motor van a presurizar el ducto neumático (IP ó HP).

• La bleed (PRV) opera con presión de aire y es controlada eléctricamente 28VDC. Sin presión de aire se mantiene cerrada.

• Las válvulas IP ó LP y la HP, sitas en el motor, operan por medio de aire y son controladas eléctricamente. La check a la salida de la válvula LP, la válvula de partida del motor y la válvula EAI también se ubican en el motor

ATA36 (A320)

• El aire sangrado se lleva por medio de ductos instalados en el interior del fuselaje, carenado inferior y alas.

• El control del sistema es automático, usando un computador por motor. Se denominan Bleed air Monitoring Computer (BMC). Están ubicados en el compartimento de aviónica delantero.

• Existe la posibilidad de controlar el sistema en forma manual. Los controles para ejecutar lo anteriormente dicho se ubican en el panel sobrecabeza.

ATA 36 (A320)

• La válvula HP tiene un diámetro de 4”, limita neumáticamente la presión a 36 +/- 3psig. Abre cuando la presión =/> a 8psig.

• Cierra cuando la presión de entrada es 120paig + 5/-10psig. • Normalmente la válvula, sin presión esta cerrada. • La operación se ve en el ECAM inferior y la información a

mantenimiento en el menú del MCDU.• Su operación es totalmente automática, excepto la abertura

manual que se hace por parte de mantenimiento

ATA 36 (320)

• Válvula check a la salida de la sangría IP esta constituida por un cuerpo y en el interior de este tiene dos chapaletas, en el cuerpo tiene grabada una flecha con el sentido del flujo.

• Pressure Reglulator Valve (PRV), normalmente cerrada a resorte, instalada en el motor, mientras la presión de entrada sea inferior a 8psig.

• En su cuerpo tiene instalado un fusible térmico que se funde a los 450 +/- 25C.

• Tiene un diámetro de 4 pulgadas• Regula la presión hacia el sistema neumático a 44psig +/-

3psig.• Controlada por el respectivo BMC.• Over Pressure Valve (OPV), normalmente abierta debido a un

resorte, con un diámetro de 4 pulgadas.

ATA 36 (A320)

• OPV, comienza a cerrar cuando la presión, a la entrada de ella, alcanza los 79psig y cierra totalmente a las 89psig. Se normaliza si la presión de entrada cae entre 20 a 50psig. Su operación es totalmente automática y neumática.

• PRECOOLER, es un radiador de acero. Recibe aire caliente desde el motor, el cual pasa por un serpentín, siendo enfriado por aire del FAN. Este aire escapa por el pylon hacia el exterior.

• FAN AIR VALVE, tiene un diámetro de 5”y normalmente esta cerrada mediante resorte. Como se ha visto anteriormente necesita 8psig para abrir. Su operación es controlada por un termostato, sito a la salida del preenfriador, que mantiene la temperatura del aire alrededor de los 200+/- 15C. Como todas las válvulas se puede abrir en forma manual desde el cuerpo de ella.

ATA 36 (A320)

• La FAV en su cuerpo tiene instalado un fusible térmico que se funde a los 450 +/- 25C. Si en el nacel se alcanza ese valor, la válvula se cierra.

• Transductores de presión, son dos montados en el pylon del respectivo motor. Uno de ellos sensa la presión a la salida de la HPV y la otra sensa la presión a la salida de la PRV. Esa detección se transforma en una señal eléctrica que se envía al BMC 1(2) para su procesamiento. En el ECAM inferior se ve el valor de la presión en verde si es normal y en ámbar si es anormal.

• Sensor de temperatura, ubicado en el pylon del motor a la salida del precooler. Indica la temperatura del aire sangrado en color verde si es normal y ámbar si es anormal.

ATA 36 (A320)

• Control thermostat, va instalado en el pylon del respectivo motor después del precooler.

• Su función es controlar la PRV cuando la temperatura a la salida del precooler alcanza los 233C. El termostato envía una señal neumática a la válvula para cerrarla, con esa operación la presión disminuye por lo tanto la temperatura decrece. Si la temperatura alcanza los 245C la PRV, prácticamente, cierra para mantener 17.5psig.

• Si el solenoide se activa la PRV recibe la señal neumática que la cerrara, luego la HPV también lo hace.

• Si la presión diferencial entre la entrada al precooler y la salida de la PRV es < 0.01bar la válvula cierra. Esta función se conoce como de no RETORNO.

ATA 36 (320)

• CROSS BLEED, situada en el ducto neumático, permite el trabajo interconectado o aislado de los motores. Su diámetro es de 4.5”. Es operada por dos motores de 28VDC., uno de ellos opera vía BMC (auto) y el otro siguiendo ordenes del selector ubicado en el panel sobrecabeza.

• En automático la válvula abre cuando la bleed del APU abre y cierra cuando dicha válvula cierra. En caso de fuga de aire la válvula cierra. Excepto, si el problema ocurre durante la partida de motor.

ATA 36 (A320)

• BLEED MONITOR COMPUTER (BMC), controla y monitorea el sistema de aire sangrado del motor desde que el avión esta potenciado eléctricamente hasta que se corta la energía eléctrica.

• Monitorea: la posición de las distintas válvulas del sistema, la presión y la temperatura del aire sangrado y varias zonas por problemas de filtración o rotura de ductos.

• Ambos son similares y se comunican entre ellos vía ARINC 29, reciben señales análogas y discretas desde las interfaces y sistemas. Ellos procesan dicha información y la transmiten por medio de señales análogas y discretas a las interfaces

ATA 36 (A320)

• Interfaz de señales de entrada:

- Panel sobrecabeza, aire acondicionado

- Transductores de presión

- Sensor de temperatura

- Posición de las válvulas

- Loops detectores de sobretemperatura

- Panel de incendio motor y APU

- Electronic Control Box (ECB)• Interfaz de señales de salida:

- Panel sobrecabeza, aire acondicionado

- ECB

- Enviromental control system (ECS)

ATA 36 (A320)

• Interfaz ARINC de entrada:

- Centralized Fault Display interface Unit (CFDIU)

- Engine Interface Unit (EIU)

• Interface ARINC de salida:

- El otro BMC

- CFDIU

- System Data Acquisition Concentrator (SDAC)

ATA 36 (A320)

• APU BLEED VALVE, esta montada en el APU. Opera en forma automática al iniciar la operación y la unidad alcanza el 95% de su velocidad.

• Es controlada por una válvula servo utilizando un par de solenoides con señales provenientes desde el ECB. La válvula servo variara la presión de combustible, vía unidad de combustible (FCU), de acuerdo a lo solicitado por el sistema.

• En caso de estar cerrada la bleed o el sistema esta solicitando menos aire, la ECB mandara señales para abrir la SURGE valve botando al exterior el exceso de aire.

ATA 36 (A320)

• LEAK DETECTION, su misión es detectar sobretemperatura utilizando elementos sensores (loop) cerca de los ductos de aire caliente: en el fuselaje, carenado inferior ( belly fairing), pylones y alas.

• Para el pylon y APU el elemento sensor forma un solo loop y en las alas forma un loop doble (A y B). La sobretemperatura en alas y fuselaje es de 124C +/- 7 y para el pylon es de 204C +./- 12.

• Ambos BMC tienen idéntico control lógico para este sistema. Una fuga de aire genera lo siguiente: luz ámbar FAULT (pb) se enciende y el ECAM se activa, la luz MASTER CAUTION se enciende y se activa el timbre de un tono.

ATA 36 (A320)

• ELEMENTO SENSOR, compuesto de un tubo de inconel, un conductor y un aislante cerámico poroso. Una sal eutéctica llena todos los espacios que hay entre los elementos mencionados. Cuando se alcanza la sobretemperatura de trabajo, la Z de la sal disminuye bruscamente, uniendo el conductor a tierra y disparando la alarma.