Instrumentos de Turbohélice - Eje
Instrumentos de Turbohélice - Eje
Instrumentos de Turbohélice - Eje
Ensayo y Evaluación de
Instrumental y Aviónica
INSTRUMENTOS DE
TURBOHÉLICE - EJE
ALUMNOS:
Quin, Sean.
Tugender, Benjamín.
7° A AER
Prof. Ing. Baños, P. 7° A AER Página 1 de 20
Quin, S. INSTRUMENTOS DE TURBOHÉLICE - EJE Tugender, B.
INDICE
Sumario............................................................................................................................. 4
Introducción ...................................................................................................................... 5
Turbohélice ....................................................................................................................... 7
Turboeje ............................................................................................................................ 7
Instrumentos utilizados en turbohélices y turboejes ......................................................... 8
Indicador de Torque.......................................................................................................... 8
Gobernadores de hélice (Turboeje y turbohélice) ............................................................ 9
Indicadores de RPM ....................................................................................................... 12
Indicadores de EGT ........................................................................................................ 14
Tipos de indicadores de EGT ......................................................................................... 15
Negative Torque Signal (NTS) ....................................................................................... 16
Thrust Sensitive Signal (TTS) ........................................................................................ 17
Acerca del gobernador y la aceleración .......................................................................... 18
Conclusión ...................................................................................................................... 19
Referencias Bibliográficas .............................................................................................. 20
A los profesionales de la aeronáutica porque con pasión, día tras día, lo hacen
posible. -
SUMARIO
ABSTRACT
The purpose of this paper is to introduce in an introductory way: clear, concise
and complete the principle of operation, topographic composition and basic problems of
the competent instruments used in turboprop and turboprop aircraft. To do this, we will
seek to divide the work into different sections where, as the reading progresses,
correlation with previous topics will be found; always seeking to ensure the colloquial
wording guarantee more appropriate to the possible approach.
Introducción
Debido a que el tipo de instrumentos que una aeronave tenga montado va a
depender de los componentes de diseño y performance con los que ésta esté dotada, los
instrumentos se van a escoger acorde a esas necesidades. Es por lo que, hemos dividido
este trabajo en dos grupos básicos: instrumentos de turbohélice e instrumentos de
turboeje.
Con el objetivo de brindar un marco teórico introductorio a los temas a tratar, tenemos
la necesidad de introducir al lector dos definiciones básicas, pero necesarias, que hacen a
los conceptos de turbohélice y turboeje.
Turboeje: Se entiende por turboeje a todo grupo moto propulsor que dispone de
un solo eje que atraviesa toda la turbina. El cual involucra desde el compresor
hasta las etapas de turbina; considerando a este mismo acoplado a la hélice, o
mejor dicho a una caja reductora acoplada a la hélice.
Turbo Hélice: Se entiende por turbohélice a todos los GMP que constan de dos
ejes: uno que está acoplado al compresor y a las primeras etapas de turbina
(turbina de compresor) para mover el mismo, mientras que el segundo eje se
encuentra acoplado a las últimas etapas de turbina (turbina libre) y a una caja
reductora con la hélice acoplada a esta misma.
Turbohélice
Turboeje
De igual modo que para los turbohélices, la propulsión en este tipo de motores se
realiza por la conversión de la energía en potencia mecánica. Solamente una pequeña
cantidad del empuje queda disponible a causad de la corriente de gas de baja presión y de
la velocidad creada por las etapas de turbina necesarias para arrastra la carga extra de la
hélice.
Características y usos:
Se puede medir la potencia ya que la hélice o rotor siempre estarán en
movimiento; aun con el motor detenido. Sin embargo, las RPM no son una buena
indicación de potencia, por lo que se suele utilizar un torquímetro o indicador
de torque como instrumento de referencia.
La potencia entregada a la hélice puede definirse como: el producto del torque
multiplicado las RPM del motor.
Es muy importante darle atención al indicador de temperatura de los gases, debido
a la alta incidencia de daños por sobre temperatura de los motores.
En general, en este tipo de motores, habitualmente encontraremos tres tipos de
instrumentos básicos que facilitarán el control de parámetros de performance en
vuelo:
o Indicador de torque o torquímetro.
o Indicador de RPM
o Indicador de temperatura de gases de escape (EGT)
Con fines de profundizar más, a continuación, nos centraremos en describir los
principales tipos de instrumentos que componen a estos tipos de GMP.
Indicador de Torque
El sistema de control de la hélice está dividido en dos tipos de control: Uno para la
operación en vuelo y otro para la operación en tierra. Para el vuelo, el ángulo de pala de
la hélice y el flujo de combustible para cualquier ajuste dado de la palanca de potencia
están regulados automáticamente de acuerdo con un programa predeterminado. Por
debajo de la posición “ralentí de vuelo” de la palanca de gases (acelerador), el programa
de ángulo de pala coordinado con las r.p.m. se hace incapaz de manejar al motor
eficazmente. Aquí es donde se encuentra la gama de operación en tierra, llamada gama
“beta”. En la gama beta del cuadrante del mando de gases, el ángulo de la pala de la hélice
no está regulado por el “governor” de la hélice, sino que está controlado por la posición
de la palanca de potencia. Cuando la palanca de potencia se mueve por debajo de la
posición de puesta en marcha “start”, el paso de la hélice se invierte para proporcionar
empuje inverso y tener una rápida desaceleración del avión después del aterrizaje.
El control de paso de la hélice (PPC) está montado sobre el conjunto de engranaje reductor
alineado con el centro del eje de la hélice. Este dirige el aceite hacia dentro y hacia fuera
de la hélice para cambiar los ángulos de las palas durante las operaciones en tierra. Un
extremo del tubo de transferencia, o tubo beta, se desplaza hacia atrás y hacia delante
dentro del PPC para actuar como dispositivo de retroacción. El PPC está operado por una
leva desde la palanca de potencia, y durante las operaciones de vuelo, no sirve ninguna
otra función que no sea la de actuar como paso de aceite entre el gobernador de la hélice
(PG) y la hélice.
El gobernador de la hélice está montado sobre el cárter reductor, y funciona de la misma
forma que otros gobernador de masas centrífugas, controlando la velocidad del motor
desde el 97 % hasta el 100 % de r.p.m.
Por debajo del 97 % de r.p.m., el gobernador de baja velocidad (USG), que se encuentra
dentro del control de combustible y está operado por la palanca de condición, regula la
cantidad combustible permitida a fluir hacia el motor, para mantener las r.p.m.
seleccionadas cuando el motor está por debajo de la velocidad controlada por el PG.
La válvula de combustible manual (MFV), también dentro del control de combustible,
calibra el combustible en respuesta a la demanda de alta potencia de la palanca de
potencia.
Una válvula de puesta en bandera (FV) se opera manualmente moviendo la palanca de
condición hasta su posición más posterior o automáticamente por el sensor de torque
negativo (NTS). Corta el aceite desde el gobernador de la hélice y el aceite se drena de la
hélice, permitiendo que los muelles de abanderamiento muevan las palas a su posición de
abanderadas.
Cuando se pone en marcha el
motor, la palanca de potencia
está en su posición GROUND
IDLE y la palanca de condición
en la posición LOW RPM.
Cuando el motor arranca, los
topes de blocaje de puesta en
marcha en la hélice se retraen, y
la palanca de potencia coloca el
PPC sobre el tubo Beta,
haciendo que la hélice se mueva
hasta un ángulo de pala de 0º. El
tubo Beta está unido al pistón de
la hélice y se mueve hacia
delante con el pistón a medida
que las palas de la hélice se
mueven hacia su ángulo de bajo paso. Los topes de blocaje de ángulo cambian cuando el
tubo Beta se desplaza dentro de la posición neutral.
La palanca de condición se usa para ajustar las r.p.m. deseadas a través del USG durante
las operaciones en tierra, y la palanca de potencia varía el ángulo de la pala para mover
el avión hacia delante o hacia atrás.
Cuando la palanca de potencia se mueve hacia delante, una leva en el PPC deja al
descubierto una lumbrera de aceite sobre el extremo del tubo Beta, lo cual permite que el
aceite en la hélice se drene dentro del cárter reductor. El muelle de abanderamiento y la
fuerza de los contrapesos mueve al pistón y al tubo Beta hacia atrás, aumentando el paso
de la hélice hasta que el tubo Beta, con su lumbrera de aceite tapada, alcanza una nueva
posición neutral dentro del PPC. El PPC y el tubo Beta hacen que el paso de la hélice
Indicadores de RPM
Debemos destacar que existen diversos tipos de tacómetros, los cuales fueron
surgiendo de la evolución de sus antecesores; comenzando por el de tipo mecánico. A
continuación, describiremos los principales:
Tacómetros Mecánicos:
o La mayoría de las aeronaves de pequeño porte en aviación general utilizan
este instrumento (Cessna, Piper, etc.).
o Consiste, básicamente, en un cable, similar al del velocímetro de los
automóviles, conectado a una rueda dentada que conduce a la caja de
accesorios del motor y, el otro, al indicador de cabina.
o Utilizan un mecanismo de contrapesos que al girar se expande por
pseudofuerza centrípeta y su apertura es controlada por medio de un
resorte. Consiguiendo así que su movimiento de contracción se transmita
a través de un pivoteo excéntrico hacia una aguja indicadora.
Tacómetros electrónicos:
o Si bien existen varios tipos distintos de tacómetros digitales o electrónicos
utilizados en aeronáutica en la actualidad; la gran mayoría son utilizados
en motores alternativos: utilizando un juego de microcontactos, ubicados
dentro del magneto del motor. Mientras que, en los motores de turbina en
cambio, es habitual el uso de tipo electrónico.
o En los motores turbohélice – eje responde el primer criterio mencionado,
al igual que en los motores alternativos, muchísimas aeronaves provistas
con motores de esta especie utilizan el juego de microcontactos.
o Uno de los primeros tipos de tacómetro digital utilizado fue un sensor de
velocidad de fan, el cual se utilizaba para medir RPM en dicha sección.
Indicadores de EGT
Este sensor, ubicado generalmente a la altura de las estaciones T5 a T7, tiene la función
básica y fundamental de censar la temperatura de los gases de escape.
Como su nombre lo indica: EGT (Exhaust Gas Temperature) hace referencia a la
temperatura de los gases de escape de turbina.
Es importante contar con el censo de esta magnitud debido a que, gracias a ella,
podemos dar cuenta del nivel de deterioro del motor.
A mayor temperatura de EGT, mayor será el deterioro. Por lo que, también los
motoristas controlan, el margen de EGT: un parámetro brindado por la temperatura de
EGT en función del tiempo, que nos entrega el estado de nuestro motor.
Una forma básica de incrementar el margen de EGT es realizar, de forma periódica,
lavados de compresor.
Existen diversos tipos de indicadores de EGT, entre los que principalmente se destacan:
Indicador Mecánico: aunque ya obsoleto, todavía algunas aeronaves lo utilizan,
tiene la función de censar mecánicamente la temperatura de los gases de escape.
o Característico de aeronaves Cessna 150.
El sistema de la hélice empleado en todos los PT6 es del tipo de paso variable y acción
simple.
Un gobernador de la hélice montado en la caja reductora modifica automáticamente el
ángulo de las palas para mantener la velocidad de la hélice seleccionada por el piloto. Al
aplicar potencia, el ángulo de ataque de las palas se incrementa automáticamente para
permitir a la hélice absorber la energía adicional sin necesidad de incrementar la velocidad
de la hélice. Contrapesos centrífugos situados en cada pala de la hélice y un resorte de
puesta en bandera en el servopistón, dirigen el ángulo de las palas desde la posición de
bandera hasta la posición de paso alto. Por otra parte, el aceite procedente del gobernador
de la hélice dirige la hélice en la posición de paso bajo o de ángulo bajo de las palas.
Conclusión
Referencias Bibliográficas
Para la confección del siguiente trabajo se revisaron los siguientes materiales de consulta
de los cuales se sustrajo, además del contenido teórico pertinente, diversas imágenes
ilustrativas a lo largo de la redacción.
Pratt & Whitney Canada Corporation, septiembre de 2002, PT6A
FAMILIARIZACIÓN Y CAZA FALLAS, publicado en Canadá, por Pratt &
Whitney Canada, Corp., páginas 65 a 137.
Pratt & Whitney Canada Corporation, enero de 1998, PT6A
FAMILIARIZACIÓN MANUAL (Spanish Edition), publicado en Canadá,
por Pratt & Whitney Canada, Corp., páginas 93 a 108.
Turboprop Engine Corporation, septiembre de 2004, TPE 331 -
TURBOHÉLICE, publicado en Estados Unidos, por Turboprop Engine
Corporation., páginas 40 a 83.
Almada Norberto Benjamín, noviembre de 2019, CARPETA DE APUNTES,
por Ensayo y Evaluación de Plantas de Poder, selección de distintos apuntes
dirigidos a instrumental.