sistema de presurizacion del avion

SISTEMA DE PRESURIZACION DEL AVION

CONTENIDO

Principio de Presurización Fuentes de aire para la presurización Modos de presurización Controles de presurización Instrumentos de presurización Componentes básicos 

PRINCIPIO DE PRESURIZACIÓN

PRINCIPIO DE PRESURIZACIÓN 

Por condiciones de atmósfera, los aviones necesitan del sistema de aire acondicionado y presurización para operar a demasiada altitud. Los aviones que no posean estos sistemas son limitados a operar a bajas altitudes. 

PRINCIPIO DE PRESURIZACIÓN 

El sistema de presurización tiene varias funciones, entre ellas, brindar confort y seguridad a los pasajeros, mantener una presión de cabina a una altura de 8.000 ft. Y prevenir cambios rápidos de altitud de cabina, lo cual podría causar daños e inconfortabilidad para los pasajeros y tripulación.

PRINCIPIO DE PRESURIZACIÓN

Además, el sistema de presurización debe permitir un razonable y rápido intercambio de aire, desde el interior hacia el exterior de la cabina, de esta manera elimina malos olores y aire contaminado. 

PRINCIPIO DE PRESURIZACIÓN

En un típico sistema de presurización, la cabina de mando, cabina de pasajeros y bodegas están incorporadas dentro de una unidad sellada, la cual es capaz de contener el aire bajo una presión más alta que la presión atmosférica exterior.

PRINCIPIO DE PRESURIZACIÓN

El aire presurizado es empujado dentro del fuselaje sellado por los compresores de aire de la cabina, los cuales entregan un volumen relativamente constante de aire en altitudes por encima del máximo diseñado.

El aire es liberado desde el fuselaje por un dispositivo llamado válvula outflow. Esta válvula es el mayor elemento de control del sistema de presurización. El flujo de aire a través de una válvula outflow depende de los grados de apertura de la válvula.

PRINCIPIO DE PRESURIZACIÓN

PRINCIPIO DE PRESURIZACIÓN

Esta válvula es controlada por un sistema automático el cual puede ser ajustado por los miembros de la tripulación. Unos pocos y simples ajustes son requeridos en vuelo a los controles automáticos, pero la mayoría del tiempo solo necesitan ser monitoreados.

PRINCIPIO DE PRESURIZACIÓN

En caso de un mal funcionamiento de los controles automáticos se encuentran disponibles los controles manuales. Un esquema de un sistema de presurización básico se encuentra a continuación.

FUENTES DE AIRE PARA LA PRESURIZACIÓN

FUENTES DE AIRE PARA LA PRESURIZACIÓN

  El sistema de presurización  no tiene para mover un vasto volumen de aire. Su función, es subir la presión del aire dentro de contenedores cerrados. Aviones livianos impulsados con motores recíprocos reciben el aire de presurización del compresor en el motor turbo-cargado.

FUENTES DE AIRE PARA LA PRESURIZACIÓN

Los aviones grandes de motores recíprocos usan un compresor de aire impulsado por el motor para suministrar el aire de presurización y los aviones de motores a reacción usan el sangrado de aire del compresor del motor.

AVIONES IMPULSADOS POR MOTORES RECÍPROCOS

Los turbo-alimentadores son impulsados por el flujo de gases del escape del motor a través de la turbina. Un compresor de aire centrífugo es conectado al eje de la turbina. El flujo de aire recorrerá desde la salida del compresor hasta los cilindros del motor para incrementar  la presión en el manifold y promover el desarrollo de la potencia del motor en las altitudes.  

AVIONES IMPULSADOS POR MOTORES RECÍPROCOS

Parte del aire comprimido es usado para presurizar la cabina. El flujo de aire pasa a través de un venturi o limitador de flujo, y luego, a través de un refrigerador entra a la cabina.

AVIONES IMPULSADOS POR MOTORES RECÍPROCOS

Los grandes aviones impulsados por motores recíprocos tienen un compresor de aire tipo ventilador o un compresor centrifugo de desplazamiento variable impulsado por el motor y cuenta con un accesorio impulsado con un motor eléctrico o hidráulicamente.  

Estos aviones tienen más de un compresor de aire de la cabina, los cuales, están conectados entre sí, por medio del ducto de entrega de aire y la válvula check o válvula de aislamiento, que  previenen la pérdida de presurización en caso de inactividad del compresor.

AVIONES IMPULSADOS POR MOTORES RECÍPROCOS

AVIONES IMPULSADOS POR TURBINA

Usualmente el aire sagrado del compresor de un motor de turbina a gas está libre de contaminación y puede ser usado seguramente para la presurización de la cabina, pero algunos aviones usan compresores de cabina independientes impulsados por aire sangrado del compresor.

Algunos aviones usan bombas de inyección multiplicadoras de flujo para incrementar la cantidad de aire de la cabina. La bomba de inyección es un venturi especial en la línea que proviene del exterior de la aeronave, como se muestra en la figura 9-20.

AVIONES IMPULSADOS POR TURBINA

Una boquilla inyecta una corriente de aire del compresor a alta velocidad hacia la garganta del venturi, esto produce una baja en la presión del flujo de aire que proviene del exterior de la aeronave. Este, es mezclado con el aire sangrado del motor y entonces llevado a la cabina del avión.

AVIONES IMPULSADOS POR TURBINA

MODOS DE PRESURIZACIÓN

MODOS DE PRESURIZACIÓN

Hay tres modos de presurización: el modo de despresurización, modo isobárico y el modo de diferencial constante. En el modo de despresurización, la altitud de la cabina es siempre la misma como la altitud de vuelo.

MODOS DE PRESURIZACIÓN

En el modo isobárico, la altitud de la cabina permanece constante a pesar de los cambios en la altitud de vuelo. Y el modo de diferencial constante, la altitud de la cabina es mantenida a una cantidad constante superior que la presión del aire exterior.

MODO DE DESPRESURIZACIÓN

En este modo, la válvula outflow permanece abierta y la presión de la cabina es la misma presión del aire ambiente.

EL MODO ISOBÁRICO

En el modo isobárico, la cabina es mantenida a una presión constante específica que no varía con los cambios de altitud de vuelo. El control de presión comienza a abrir la válvula outflow a una altitud de cabina elegida.

EL MODO ISOBÁRICO

La válvula outflow abre y cierra, o modula, para mantener la altitud de cabina seleccionada acorde con los cambios de altitud de vuelo. El control mantendrá la altitud de cabina seleccionada, arriba de la altitud de vuelo, esto produce una presión diferencial máxima.

MODO DE DIFERENCIAL CONSTANTE

La presurización de cabina impone esfuerzo de tensión al fuselaje por lo que la presión dentro de este intenta expandirlo. La presión diferencial de cabina, expresada en psi, es el rango entre la presión del aire interno y externo y es una medida de esfuerzo del fuselaje. A mayor presión diferencial, mayor esfuerzo.

MODO DE DIFERENCIAL CONSTANTE

Cuando la presión diferencial alcanza la máxima, para la cual la estructura del avión está diseñada, el control de presión de cabina, automáticamente salta a modo de diferencial constante y permite el incremento de altitud en cabina, pero mantiene la máxima presión diferencial permisible.

CONTROLES DE PRESURIZACIÓN

CONTROLES DE PRESURIZACIÓN

El control de presurización (figura 14-10) es la fuente de señales controladoras para el sistema de presurización. El control proporciona ajustes para obtener el tipo deseado de condición de presurización.  

CONTROLES DE PRESURIZACIÓN

Muchos operadores especifican los procedimientos estándar para el control de presurización, los cuales han demostrado ser los mejores en su tipo particular de operación.

CONTROLES DE PRESURIZACIÓN

El control se parece mucho al altímetro, el cual tiene varios botones de ajuste adicionados.  El dial es graduado en incrementos de altitud de cabina arriba de 10.000 ft.

CONTROLES DE PRESURIZACIÓN

Usualmente hay un punto el cual puede ser ajustado a la altitud de cabina deseada por el grupo de botones de altitud de cabina. En algunos casos hay otro punto o una escala de rotación, el cual puede indicar la correspondiente  presión según la altitud de la aeronave.

CONTROLES DE PRESURIZACIÓN

Un botón separado ajusta el controlador para configurar el altímetro existente (o presión barométrica del nivel de mar). La configuración barométrica seleccionada está indicada por separado en otro marcador más pequeño.

CONTROLES DE PRESURIZACIÓN

El tercer botón  del controlador  ajusta el rango de la cabina en cambios de altitud. Este ajuste puede ser hecho en un control separado en algunas instalaciones.

CONTROLES DE PRESURIZACIÓN

Cuando el botón del controlador esta ajustado, otros ajustes se hacen al interior de este controlador a través de un dispositivo de señales eléctricas o neumáticas. Los ajustes son comparados con la presión de cabina existente por medio de un aneroide o fuelles de salida.

CONTROLES DE PRESURIZACIÓN

Si la altura de cabina no corresponde a la cual ha sido ajustada por los botones del control, los fuelles causaran una señal apropiada para dirigirse a la válvula out-flow. 

CONTROLES DE PRESURIZACIÓN

Cuando los fuelles determinen que la altura ha alcanzado los rangos que han sido determinados, las señales hacia la válvula out-flow pararán. Mientras que otros factores no cambien, la válvula out-flow estará asegurada ajustada para mantener la presión de cabina deseada.

CONTROLES DE PRESURIZACIÓN

El controlador puede sensar cualquier cambio tal como variación de altura del avión o la pérdida de un super-cargador, y reajustar la válvula out-flow si es necesario.

CONTROLES DE PRESURIZACIÓN

El control de rango determina que tan rápido el controlador envía señales hacia la válvula out-flow. En algunos controladores la señal del rango es parcialmente automática.

CONTROLES DE PRESURIZACIÓN

El ajuste barométrico compensa el controlador por los errores normales en altimetría que son encontrados en la mayoría de vuelos. Estos ajustes mejoran  la precisión del controlador y, como ejemplo, protegen la cabina de ser parcialmente presurizada en un aterrizaje.

CONTROLES DE PRESURIZACIÓN

Las señales que se originan en el controlador son muy débiles, esto es por ser un delicado instrumento y no poder  manejar altos voltajes eléctricos o fuerzas neumáticas, estas señales débiles son amplificadas eléctrica o neumáticamente para operar la válvula out-flow. Varios instrumentos son usados junto con el controlador de presurización.  

INSTRUMENTOS DE LA PRESURIZACIÓN

INSTRUMENTOS DE LA PRESURIZACIÓN

Los instrumentos principales utilizados en el sistema de presurización son mostrados en la siguiente figura. Hay un indicador de rango de ascenso y una combinación de altímetro e indicador de presión diferencial de cabina.

Combinación de indicador de presión diferencial y altímetro de cabina.

Indicador de rango de ascenso

INSTRUMENTOS DE LA PRESURIZACIÓN

El medidor de presión diferencial en cabina, indica la diferencia entre la presión interior y exterior, este medidor debe ser monitoreado para asegurar que la cabina no se está  aproximando al máximo permitido de presión diferencial.

INSTRUMENTOS DE LA PRESURIZACIÓN

Un altímetro en cabina es también suministrado como un chequeo sobre el rendimiento del sistema. En algunos casos, estos dos instrumentos son combinados en uno solo. Un tercer instrumento  indica el rango de ascenso o descenso. Un instrumento de rango de ascenso y descenso y un altímetro de cabina son mostrados en la figura 14-11.

COMPONENTES BÁSICOS

PACK AIRE ACONDICIONADO

Los dos Pack operan automática e independientemente y son operados por un controlador. El sangrado de aire caliente pre-condicionado entra a la ruta de acceso de refrigeración a través de la válvula de control de flujo y conducido al intercambiador de temperatura primario.

PACK AIRE ACONDICIONADO

Entonces, el sangrado de aire enfriado entra a la sección del compresor de la máquina de ciclaje y es comprimido a alta presión y temperatura. Este es enfriado de nuevo en el intercambiador de calor y, entra a la sección de turbina donde se expande. En el proceso de expansión genera potencia para manejar el compresor y el ventilador de enfriamiento de aire.

PACK AIRE ACONDICIONADO

La remoción de energía durante este proceso reduce la temperatura del aire, resultando una muy baja temperatura de aire en la turbina de descarga. La válvula de control de temperatura puede modificar la temperatura de salida del fan, adicionando aire no refrigerado al flujo de salida de turbina.

PACK AIRE ACONDICIONADO

En caso de que se presente una falla en la máquina de ciclado, una válvula bypass permite el sangrado de aire para ser enfriado únicamente por el intercambiador de calor asociado.

VÁLVULA DE CONTROL DE FLUJO DEL PACK

Esta válvula es operada neumáticamente y controlada eléctricamente. Esta regula el flujo de aire en concordancia con las señales recibidas del controlador del Pack. En la ausencia de presión del aire, un resorte mantiene la válvula cerrada. En la ausencia de suministro eléctrico, la válvula es abierta a una posición equivalente a la selección normal (NORM), siempre el suministro de aire está disponible.

VÁLVULA DE CONTROL DE FLUJO DEL PACK

La válvula cierra automáticamente cuando se presenta: Sobrecalentamiento del Pack, encendido del motor, la activación de los botones pulsadores de amerizaje o operación de fuego, cualquier puerta que al momento de encendido del motor se encuentre abierta o insuficiente presión. La válvula es controlada desde el panel de aire (AIR).

AIRE DE IMPACTO

Una entrada de emergencia de aire de impacto ventila la cabina de pilotos y pasajeros, si ambos Pack fallan. La válvula de entrada de emergencia de aire de impacto es controlada por el botón pulsador RAM AIR en el panel AIR COND.

La operación de los botones pulsadores abren la válvula de aire de impacto, siempre que el botón de amerizaje no sea seleccionado, las válvulas outflow cerca de un 50%, siempre que estén bajo control automático y ∆P sea menor a un psi.

AIRE DE IMPACTO

Esta válvula no abre automáticamente si está bajo control manual incluso si ∆P es menor a un psi. Si la ∆P es mayor a un psi, la válvula check, ubicada aguas-abajo de la puerta de aire de impacto no se abrirá. El flujo de aire no será suplido.

AIRE DE IMPACTO

UNIDAD MEZCLADORA

Esta unidad mezcla aire fresco de los Packs con el aire que está siendo recirculado en la cabina a través de los ventiladores de recirculación. La unidad mezcladora es también conectada a la entrada de emergencia del aire de impacto y a las entradas en tierra de baja presión. En caso de que ambos Pack estén inoperativos, las válvulas de recirculación son parcialmente cerradas.

Estas válvulas regulan la presión de aire caliente derivado aguas-arriba de los Packs. Son neumáticamente operadas y eléctricamente controladas desde los botones pulsadores HOT AIR 1 y HOT AIR 2 en el panel AIR.

VÁLVULAS DE AIRE CALIENTE

En ausencia de suministro eléctrico, la válvula de aire caliente se cierra. En ausencia de presión de aire, un resorte mantiene la válvula cerrada. Si el ducto se sobrecalienta, la válvula se cierra automáticamente.

VÁLVULAS DE AIRE CALIENTE

VÁLVULAS DE AJUSTE DE AIRE

Estas válvulas son controladas eléctricamente por el controlador de zona. Dos válvulas de ajuste de aire, asociadas con cada zona, ajustan la temperatura adicionando aire caliente desde los dos manifold de aire caliente.

Para el suministro de cabina, únicamente una válvula de ajuste de aire es ajustada para regular el aire desde el manifold 2 de aire caliente. El aire caliente del manifold 1 pasa a través de un Restrictor.

VÁLVULAS DE AJUSTE DE AIRE

VÁLVULA DE AIRE CALIENTE CRUZADO

Una válvula de aire caliente cruzado es ajustada entre los dos manifold de aire caliente. La válvula está normalmente cerrada. Esta abre automáticamente cuando un suministro de aire caliente falla.

REFERENCIAS

Principio de PresurizaciónAC 65-15A Cap. 14

Fuentes de aire para la presurizaciónVolume 2: Airframe System - Aviation Maintenance Technician Series

Modos de presurizaciónVolume 2: Airframe System - Aviation Maintenance Technician Series

Controles de presurizaciónAC 65-15A Cap. 14

Instrumentos de presurizaciónVolume 2: Airframe System - Chapter 9 Aviation Maintenance Technician Series

Componentes básicos Flight Crew Operating Manual A-330

REFERENCIAS

GUALTEROS NOVOA JUAN PABLOMARTINEZ BOLIVAR GIOVANNYMELO MUSUSÚ FABIAN ANDRES