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SISTEMA NEUMÁTICO
Por: Carlos Esbrí Rosales
1/1/2015
Sistema Neumático
• Introducción
• Sangrado de aire
• Sistema representativo neumático de
A320
Sistema Neumático
INTRODUCCIÓN
El sistema neumático de un avión tiene por misión
proporcionar aire de alguna de las fuentes del avión
generadoras del mismo, o a él conectadas, hacia
los distintos usuarios: Acondicionamiento de cabina,
arranque de motores, sistema de anti-hielo,
presurización de sistemas.
Sistema Neumático
- Acondicionamiento de cabina:
Presurización del avión
Regulación de temperatura en cabina
- Arranque de motores:
A través de equipo de tierra, APU o de otro motor
- Anti-hielo:
Protección contra el hielo de motor, alas, estabilizador vertical
- Presurización de distintos sistemas:
Depósitos de hidráulico, agua potable.
- Fuerza motriz:
Actuación de reversas
Alimentación de hidráulico mediante ADP’s
Cont.
Sistema Neumático
Fuentes suministradoras
- Motores: Son los generadores de aire a presión y temperatura elevadas principales. En etapas altas de compresión, pueden obtenerse valores entre 50 y 410 psi en presión y entre 180º y 540º centígrados en temperatura para regímenes de ralentí y crucero respectivamente.
- APU ( Auxiliary Power Unit ): Es un turbina concebida para proporcionar energía eléctrica y potencia neumática, de manera auxiliar en vuelo así como para arranque de motores, tareas de mantenimiento y acondicionamiento de cabina en tierra.
- Equipo de tierra : Proporciona potencia neumática en tierra durante tareas de mantenimiento en tierra.
Cont.
Sistema Neumático
Esquema genérico de
un sistema neumático
Cont.
Sistema Neumático
SANGRADO DE AIRE
El aire se obtiene de una etapa de alta o
intermedia de compresor en función del
régimen de motor. Con el motor al ralentí
o al activar determinados modos de
operación en el sistema, el aire se
obtiene de una etapa de alta presión a
través de la válvula de sangrado HP.
Para regímenes mayores, el sangrado de
aire a través de una etapa intermedia se
realiza por medio de una válvula anti-
rretorno. Una válvula reductora de
presión regula el aire sangrado antes de
enviarlo al sistema de aire
acondicionado. El aire puede ser
enfriado con sangrado de aire de fan (
frío en un precooler). Este aire pasa a
través de la Fan Valve. Sensores de
presión y temperatura en distintas
posiciones, permiten monitorear y
controlar el comportamiento del sistema.
Sistema Neumático Cont.
Una válvula típica de regulación de
presión se esquematiza en la figura
adjunta. Esta está controlada
eléctricamente y actuada
neumáticamente. Sus funciones son:
-Activar y desactivar el sangrado de
aire.
- Regular la presión a través de una
válvula de mariposa
-Proteger el sistema frente a
temperatura alta y flujo inverso.
La señales discretas que llegan al
controlador de presión de sangrado
junto a las señales de presión son
gestionadas a través de su BIT ( Bild-in
Test ) para determinar la correcta
posición de la mariposa.
Sistema Neumático
USUARIOS
Protección contra el hielo en ala: Una válvula anti-
hielo de planos permite el paso de aire caliente procedente
del sangrado de motor y APU a los conductos dirigidos al
borde de ataque de cada plano. EL flujo puede ser modulado
eléctricamente por un controlador de antihielo. El conducto es
una tubería agujereada convenientemente para que el flujo
de aire ‘bañe’ la cara interna del borde de ataque del ala.
Para dirigir el aire caliente a los slats, se disponen de unos
tubos telecópicos con acoples flexibles. Unos sensores de
sobrepresión y sobre temperatura protegen la integridad de la
estructura en caso de funcionamiento incorrecto del sistema,
permitiendo que la válvula de anti-hielo corte el suministro.
Sistema Neumático
Protección contra el hielo de motor: Una o más
válvulas de anti-hielo de motor situadas en la carcasa de fan
controlan el suministro de aire caliente al capot de fan. Un
interruptor de presión permite a la tripulación conocer si hay
activación correcta del sistema.
Arranque de motor: Aire caliente proveniente de diversas
fuentes, otro motor, APU o carro de servicio , actúa sobre un
motor de arranque neumático de la caja de accesorios
cuando la starter valve se encuentra abierta, iniciando el ciclo
del motor ( crank ). AL alcanzar unas revoluciones, se inyecta
el combustible cuando se ha establecido el tiempo de ignición
del motor.
Sistema Neumático
Sistema Neumático
Acondicionamiento de cabina: En otro tema
Presurización sistema hidráulico: Aire de
sangrado y regulado es utilizado para presurizar los
depósitos de los sistemas hidráulicos. También puede
ser utilizado para accionar bombas que acompañen a
las EDP y ACP en algunas fases del vuelo
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
• Sistema de aire
acondicionado.
• Sistema anti-hielo de ala.
• Presurización del depósito de
agua potable.
• Presurización de depósitos
de hidráulico.
• Arranque de motor.
• Calefacción de la bodega
posterior.
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
La obtención de sangrado de aire se consigue
de las fuentes suministradoras: Motores y APU
a través de los pulsadores ENG1BEED, ENG2
BLEED Y APU BLEED, o bien a partir de una
fuente exterior en tierra. El sistema está
diseñado para que el sangrado proveniente de
APU tenga prioridad sobre los de motor.
Una válvula de alimentación cruzada situada en
el conducto transversal separa y permite la
alimentación desde una sola fuente a todos los
sistemas usuarios. Cuando esta válvula se
encuentra cerrada, cada motor alimenta su
paquete. Además, el motor 1 alimenta la
calefacción de bodega trasera. APU y conexión
de grupo de tierra alimentan el lado izquierdo ( 1
) del conducto transversal.
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
Cuando se selecciona a ON la pastilla de APU
BLEED , abre la válvula de sangrado de APU y
se cierran automáticamente las válvulas de
sangrado de motor, permitiendo al APU
suministrar aire a todos los sistemas.
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
Cuando el selector de la X-BLEED se encuentra
en la posición AUTO, su posición siempre
coincidirá con la posición de la válvula de
sangrado de APU. Es decir, sólo abrirá si se
sangra del APU.
La posición del selector a OPEN permite la
apertura de la válvula X-BLEED de forma
manual
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320 El sangrado de motor proviene de la etapa 5ª de compresor de alta en
condiciones normales. Cuando el motor se encuentra al ralentí, el
aire proviene de la etapa 9ª a través de la HPV.
Dos computadores, denominados BMC’s ( Bleed Monitoring Computer
) se encargan de supervisar el sangrado de los motores
correspondientes, cortar el sangrado si se detecta un fallo y
proporcionar la información a la cabina de tripulación. Para efectuar
estas funciones, reciben información mediante señales eléctricas de
la posisción de los pulsadores de sangrado, X-Bleed valve,
interruptores cortafuegos de APU y motores, posición de las
válvulas de sangrado, transmisores de presión y sensores de
temperatura.
También reciben información de otros computadores y se encuentran
comunicados entre sí.
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
Los BMC’s también generan señales que
envían al ECAM para presentar el estado del
sistema a demanda o automáticamente en
caso de fallos.
Unos lazos detectores de perdidas de
neumático
situados paralelos junto a los conductos,
informarán a los BMC’s en caso de perdidas,
los cuales aislarán la zona de perdidas
cerrando la válvula de sangrado
correspondiente. De esta forma, se evitará
dañar otros componentes.
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
La alimentación de aire a presión a los
conductos neumáticos desde el grupo
neumático de tierra, se efectúa a través
de un conector que dispone de una
válvula antirretorno.
La conexión de la manguera del grupo
neumático se realiza a través de un
registro situado en la parte inferior
izquierda del fuselaje que da acceso al
conector.
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
El APU suministra aire de sangrado
directamente al lado izquierdo del
conducto transversal neumático tanto en
tierra como en vuelo hasta 20.000 ft de
altitud de avión.
El sangrado se controla por medio de
una válvula de corte (APU BLEED
VALVE) y por una válvula antirretorno
que evita el flujo inverso hacia el APU.
La APU BLEED VALVE es operada por
actuador neumático y controlada por
solenoide.
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
La válvula de alta (HPV), cuando está abierta,
regula la presión detrás de ella, manteniéndola a 36
psi. La válvula de sangrado de alta presión está
cargada por muelle a cerrar y operada por actuador
neumático, su sistema regulador interno irá cerrando
la mariposa evitando que supere las 36 Psi +/- 4, por
este motivo en el momento que la 5º etapa supere
esta presión será sentida por su sistema regulador
que cerrará totalmente la mariposa.
Los conductos de ambos sangrados se unen en uno
solo y alimentan a la válvula reguladora de presión
(PRV).
Esta válvula, cuando está abierta, regula la presión
detrás de ella a un valor de 44 psi +/- 4. Es una
válvula cargada por muelle a cerrar, operada por un
actuador neumático y controlada neumáticamente
por un termostato-solenoide limitador de
temperatura (TLT).
Después de la PRV, la válvula de sobrepresión
(OPV) controla la presión que llega al
PRECOOLER, donde se enfría por aire de descarga
del FAN regulado por una válvula (FAV) controlada
por un termostato de control de temperatura (TCT).
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
La energización del solenoide del TLT (o cierre
eléctrico de la PRV) se puede realizar de dos
maneras:
MANUAL:
Al colocar el pulsador ENG 1/2 BLEED
correspondiente en la posición OFF o al activar el
pulsador cortaincendios del
motor respectivo.
AUTOMÁTICA (por su BMC) al detectarse:
• Sobrepresión en la tubería de aire de sangrado a
continuación de la PRV (57 psi). Por medio de la
señal sentida por el transmisor de presión RPT.
• Sobretemperatura en la tubería de aire de sangrado
a continuación del PRECOOLER (257°C). Señal
enviada por el sensor de temperatura.
• Pérdidas de neumático en los conductos. Por la
señal de pérdida de los lazos detectores de pérdidas.
• Secuencia de arranque del correspondiente motor.
Con señal de la válvula de puesta en marcha abierta.
• Selección de aire de sangrado de APU. Con señal
de válvula de sangrado de APU abierta.
Cuando el TLT detecta flujo inverso (al detectar un
valor mínimo de presión diferencial en el conducto de
aire de sangrado entre un punto antes de la PRV y
detrás del PRECOOLER), neumáticamente abre su
válvula interna y se cierra la PRV (cierre por flujo
inverso).
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
La varilla dilata entre los 235º y
245º
Un ligero desplazamiento del
diafragma permite que aire tras el
precooler empuje la válvula
solenoide.
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
PRV
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
PRV
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
HPV
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
HPV
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
HPV
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
OPV
PRECOOLER
73.8 psi-89.9psi
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
El Termostato de Control de Temperatura (TCT),
tiene la misión de mantener la temperatura de sangrado a
la salida del PRECOOLER a 200º +/- 15º C.
Se compone principalmente de un conjunto sensor con
una sonda introducida en el conducto de sangrado y una
válvula reductora con una conexión para una línea de señal
que conduce aire a presión a la válvula de FAN.
La sonda es un tubo con una varilla interna soldada en
su extremo inferior que cierra la salida de la válvula de
ventilación.
Cuando la sonda introducida en el conducto de
sangrado detecta que la temperatura del aire de sangrado es
igual o mayor de 200º C, dilata arrastrando a su varilla interna
que abre la válvula de ventilación y permite que la acción del
muelle abra la válvula reductora que deja pasar aire a presión
regulada hacia la válvula de FAN a través de la línea de
señal.
La posición de apertura de la válvula reductora estará
de acuerdo con la cantidad de aire que se ventile al exterior
debido a la dilatación de la sonda.
La posición de la mariposa de la válvula de FAN, estará
definida por la cantidad de aire a presión regulada que deje
pasar la válvula reductora.
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
La FAV regula el aire de sangrado del FAN que pasa a
través del PRECOOLER para enfriar el aire de sangrado y
mantener la temperatura dentro de los limites establecidos.
La válvula de FAN es de tipo mariposa y esta cargada
por muelle a cerrar, abre por medio de la presión de aire que
envía el Termostato de Control de Temperatura a través de la
línea sensora.
Cuando la temperatura del aire de sangrado del motor
sobrepasa los 200º C, el TCT comienza a mandar presión de
aire a la cámara de apertura del actuador de la válvula de
FAN venciendo la fuerza del muelle y abriendo la mariposa.
El aire de sangrado del FAN pasará entonces a través
del PRECOOLER enfriando el aire de sangrado del motor,
manteniendo la temperatura a 200º +/- 15º C.
La temperatura leída por el sensor de temperatura,
está controlada por el TCT, FAV, Línea Sensora y el
PRECOOLER exclusivamente.
Sistema Neumático
Sistema Neumático A320
OPERACIÓN AUTOMÁTICA
Cuando el selector X-BLEED está en la posición
AUTO, se resume diciendo que:
La válvula CROOSBLEED tiene la misma posición
que la válvula de control de carga de la APU.
Cuando cualquiera de los dos BMC reciba señal de que
la válvula de sangrado de APU está abierta, sin que se
detecten pérdidas de aire en los conductos neumáticos, ni se
hayan operado los interruptores cortafuegos de los motores
1/2, mandarán operar el motor eléctrico Nº 1 y la válvula se
abrirá. En caso de detectarse pérdidas de neumático durante
la secuencia de arranque de motor, la válvula permanecerá
abierta, cerrándose al terminar esta secuencia.
Al recibir señal de que la válvula de sangrado de APU
está cerrada, los BMC mandarán operar su motor para cerrar
la válvula.
OPERACIÓN MANUAL
Cuando el selector X-BLEED se sitúe en las posiciones
SHUT (cerrado) u OPEN, se mandará operar al motor
eléctrico Nº 2 para cerrar o abrir la válvula. Estas posiciones
son fijas e independientes de la posición de la válvula de
sangrado de APU.