EL SISTEMA DE PROTECION CONTRA HIELO Y LA LLUVIA
EFECTOS DE HIELO Si se permite que el hielo se acumule en las alas, empenaje y estabilizadores, espe especi cial alme ment nte e en los los bord bordes es de ataq ataque ue,, el ala ala perd perder erá á cara caract cter erís ístitica cass aerodinámic aerodinámicas as y por tanto sus tentación. tentación. También También aumenta la resistencia resistencia al avance del avión avión al crear zonas de interferencias o resistencias resistencias parásitas. Las superficies de control, timones y alerones se pueden desequilibrar por efecto del hielo, respondiendo de una forma desigual a los mandos desde cabina. Los instrumentos de vuelo, especialmente aquellos que funcionan midiendo la presión dinámica y estática del aire pueden quedar afectados, incluso pudiendo anular anularse se totalm totalment ente e sus indica indicacio ciones nes.. Senci Sencilla llamen mente, te, el hielo hielo obstru obstruye ye los conductos de medición de presión: tomas estáticas estáticas y dinámicas (Tuvo (Tuvo pitot) METODOS DE DEFENSA CONTRA EL HIELO Los sistemas de defensa contra el hielo esta diseñados para prevenir su formación o quitarlo una vez formado. Los Los sist sistem emas as dise diseña ñado doss como como prev preven enci ción ón de hielo hielo se llama llaman n anti antihe helio lio y consisten en métodos que calientan las superficies afectadas. Los sistemas diseñados para quitar el hielo se llama sistema de deshielo y son para eliminar el hielo una vez formados.
En la imagen imagen tenemos tenemos los tipos de protecc proteccion ion para para utilizar utilizar pero pero no ambos ambos sistemas en una aeronave. Normalmente el constructor del avión decide cual utilizar deacuerdo con el diseño del avión. EL SISTEMA NEUMATICO
Es quisas el sistema de proteccion contra el hielo mas antiguo y con un nivel de eficiencia mas alto. Es el mas empleado en aviones cuya velocidad no sea excesiva (no mas de 300 nudos). El sistema neumatico consiste en desprender el hielo una vez que se ha formado. Consiste en inflar internamente unas gomas que se colocan en el borde de ataque de las alas. Los conductos de inflado pueden trabajar con aire procedente de una bomba a presion o sencillamente con aire obtenido desde el compresor del motor en los aviones equipados con motor de turbina especialmente turbohélices. El sistema esta colocado en las alas de modo que trabajen por secciones, simétricamente en ambas alas. Se hace asi para evitar que el inflado y desinflado de los conductos que afectan al borde de ataque, tengan las menores consecuencias sobre la sustentación producida por el ala. COMPONENTES DEL SISTEMA NEUMATICO • • • • • • • •
Gomas de deshielo Fuentes de aire a presion Separador de aceite Válvulas de alivio de presion Regulador de presion Dispositivo de secuencia de inflado Válvula de distribución Válvula de control
GOMAS DE DESHIELO Son unas gomas con unos conductos o tubos interiores. Conviene saber que la parte exterior de estas gomas tambien llamadas ``botas`` esta cubierta con una pintura de neopreno, con un doble fin. Por un lado protege a las gomas de la acción de siertos productos quimicos que las pudieran deteriorarlas. Por otro lado el neopreno cumple una funcion electrica muy importante ya que permite que la electricidad estatica que se acumula en los bordes de ataque se descargue sobre el metal de las alas, impidiendo de esta forma interferencias con los equipos de radio. Las gomas van unidas al borde de ataque con pegamentos o tornillos o ambas cosas a las vez. Las precauciones con las gomas son: En caso de que no se vaya a utilizar durante mucho tiempo se deben quitar y almacenar adecuadamente. No se deben limpiar con gasolina No tirar elementos de trabajo como destornilladores, martillos etc.. sobre las gomas ya que pueden producir roturas o cortes en los conductos neumáticos. Se deberá reparar cualquier rotura, deberá colocarse un parche de goma.
Finalmente si se observa que la superficie exterior esta muy deteriorada afectando incluso a los equipos de radio con interferencias de electricidad estáticas, se debe colocar de nuevo la capa de neopreno. El sistema presenta dos inconvenientes: Por un lado hay que dejar que el hielo se forme sobre el borde de ataque ya que en caso de conectarlo antes puede formarse una especie de campana que hace ineficaz el trabajo de las gomas. En segundo lugar su forma de trabajo produce una deformación en su borde de ataque y por tanto del perfil aerodinámico del ala, lo que produce una perdida de sustentación. Las dos razones anteriores han hecho que desarrollen otros sistemas de protección como son los eléctricos y térmicos. FUENTES DE AIREA PRESION El aire presion para inflar los conductos de las gomas se genera con bombas de presión o se toma directamente del compresor de aire del motor. Tenemos dos tipos de bombas engrasadas con aceite o bombas secas. Las primeras necesitan un separador de aceite ya que este se mezcla con el aire a presión durante su funcionamiento. Otro tipo son las bombas lubricadas con grafito. Trabajan en dos facetas una parte de la bomba lo hace como bomba de presión para inflar los conductos y la otra lo hace como bomba de succión para desinflar los conductos en su secuencia o para mantener desfilados con el sistema no opera. SEPARADOR DE ACEITE Consiste en eliminar entre 75 % y el 85% del aceite de lubricación enviándolo mediante un conducto de retorno al deposito de la bomba este separador es utilizado en las bombas depresión lubricadas con aceite. VALVULAS DE ALIVIO DE PRESION Son llamadas también válvulas de seguridad su objetivo es reducir la presión en el caso que haya una sobre presión en el sistema REGULADOR DE PRESION Es un dispositivo que regula la presión haciendo que llegue exactamente la requerida DISPOSITIVO DE SECUENCIA DE INFLADO La secuencias de inflado es controlado por un timer electrónico o medidor de tiempo para cambiar el inflado a otra sección. El timer funciona automáticamente cuando el sistema se conecta, pero el piloto tendrá unas indicaciones en cabina de la sección que esta siendo inflada en cada momento. VALVULA DE DISTRIBUCION Y VALVULA DE CONTROL
Estas válvulas hacen su trabajo conjuntamente y de acuerdo con el timer. La válvula de control esta posiciona la conducción del aire a presión según la secuencia establecida por el timer. Permitiendo que los conductos permanezcan inflados durante el tiempo establecido. INDICADORES EN LA CABINA Consiste en el selector ON/OFF que pone en funcionamiento el sistema, el indicador de presión de inflado, así como el timer y sus indicadores de sus secciones de las gomas que están siendo infladas en cada momento. SISTEMAS TERMICOS DE PROTECCION Lo sistemas térmicos de protección contra el hielo utilizan el aire caliente haciéndolo pasar por los conductos interiores del borde de ataque del ala a proteger. Esto hace que el ala se mantenga seca o en condiciones poco favorables para la formación de hielo. Estos sistemas pueden utilizarse como antihielo o como deshielo. El aire caliente se mantiene permanente en el conducto a calentar cuando el sistema esta trabajando. Como deshielo, es decir ara quitar el hielo una vez que se ha formado, se dirige aire caliente a mucha mayor temperatura de una forma cíclica a las zonas. También es posible dirigir el aire caliente desde unas fuentes térmicas, a zonas que no son las normales de calentamiento por estas fuentes térmicas, a zonas que no son normales de calentamiento por estas fuentes. Seria este el caso cuando el aire caliente se obtuviera de los motores. Los motores se parara o tuviera cualquier problema, seria posible mediante una alimentación “cruzada” de aire caliente el poder tener defendido del hielo los bordes de ataque del ala que normalmente seria calentada por el motor parado. Otros sistemas incluyen la posibilidad de reforzar determinadas zonas, mas sensibles, bien aplicando aire caliente durante mas tiempo o bien a temperaturas mas elevadas. Para conseguir aire caliente, en unos se consigue sencillamente desde el comprensor del motor en los motores de reacción, en otros mediante calentadores de aire especiales en una cámara de combustión aparte, en otros casos simplemente los gases de escape del motor son capaces de calentar el aire que pasa por unos conductos que rodean los tubos de escape. Normalmente las superficies calentadas con aire caliente son los bordes de ataque de las alas y estabilizadores. Estas zonas se construyen con una doble capa metálica de modo que el aire circule entre ellas. El aire caliente llega a través de un conducto general repartiéndose entre las dos capas metálicas. Posteriormente el aire expulsado al exterior por unos conductos muy finos situados precisamente en zonas muy sensibles a la formación de hielo.
LOS SISTEMAS TERMICOS DE DEFENSA CONTRA HIELO UTILIZANDO EL SANGRADO DE LOS MOTORES
El funcionamiento consiste básicamente en extraer aire caliente de los motores e inyectarlo en los bordes de ataque de las alas y estabilizadores y algunas zonas especificas de los mismos motores, tales como los conductos de entrada de los alabes guías. El proceso, sencillo en su operación es sin embargo, un poco complicado en su operación. Los componentes básicos del sistema son unas válvulas de sangrado, unos avisadores de alta y baja temperatura en las zonas protegidas, indicadores de presión anormal así como los conductos que llevan el aire caliente desde el motor hasta las zonas de protección. El sistemas se completa con unos interruptores de cabina con las posiciones ON /OFF que permite el poner en funcionamiento del sistema. VALVULAS DE SANGRADO Permite que el aire de sangrado del motor, tomado en las zonas del comprensor sea dirigido hacia los conductos y tuberías del sistema de distribución. Normalmente se instalan dos válvulas de sangrado, una de alta presión y otra de baja presión. Sencillamente son válvulas que permiten el sangrado del aire del comprensor en distintas zonas o escalones. Así se hablas de sagrado procedente del 8º escalón o sangrado de baja presión y sangrado del 13 º escalón o sangrado de alta presión y temperatura. La razón de estos sangrados desde distintos escalones esta en la imposibilidad de obtener aire suficiente caliente y suficiente presión. Estas válvulas son actuadas neumáticamente aun cuando son controladas eléctricamente. CONDUCTOS Y TUBERIAS El aire caliente obtenido del motor debe ser conducido hasta las zonas que deben ser protegidas. Las tuberías son de aluminio, titanio o fibra de vidrio según las zonas. SENSORES DE TEMPERATURA Y PRESION Permite dar información en la cabina mediante un avisador de las situaciones de alta y baja temperatura así como de alta presión o presión anormal en el sistema. Los de alta temperatura en algunos casos llegan a desconectar el sistema si se sobrepasan los 185ºF en el borde de ataque. La desconexión del flujo de aire es automática e igualmente su conexión cuando la temperatura vuelve a estar dentro de los limites de operación. El censor de baja temperatura indica que el aire llega a los conductos del borde de ataque por debajo de los valores establecidos para hacer eficaz el sistema. El piloto dispone de un avisador en el panel de instrumentos ICE PROTECT TEMP LOW y normalmente la acción a tomar será aumentar el empuje del motor para obtener un sangrado de aire a mayor temperatura.
Los censores de presión funcionan cuando la presión es muy alta o bien cuando esta se distribuye de una forma irregular. También se dispone de avisadores rotulados: ICE PROTECT SUPPLY PRESS HIGH (alta presión) y AIRFOIL ICE PROTECT PRESS ABNORMAL (distribución de presión anormal en los bordes de ataque)
INTERRUPTORES DE PUESTA EN FUNCIONAMIENTO Consiste en unos interruptores en las posiciones ON/OFF que permiten poner eléctricamente en funcionamiento el sistema. Normalmente se dispone de interruptores independientes para cada sistema así como independientes para dividir el aire caliente en los bordes de ataque, a los estabilizadores de cola o a los motores. OPERACIÓN NORMAL DEL SISTEMA En primer lugar conviene recordar que estos sistemas están relacionados con los de presurización y aire acondicionado ya que estos también funcionan con aire de sangrado del motor, normalmente obtenidos de las mismas etapas del compresor del motor. Por otro lado hay que saber que la poner los sistemas de protección contra el hielo como el sangrado del motor resta empuje al mismo, por el que las actuaciones del avión pueden verse comprometidas en momentos muy delicados con el despegue o con maniobra de aproximación frustrada. Esta situación debe ser tenida en cuenta al hacer los cálculos del peso máximo para el despegue. Cuando se conecta el antihielo de los motores debe tenerse la precaución de conectar primero el sistema de ignición del motor ya que existe el riesgo de que al conectar el antihielo se haya formado algún hielo y al deshacerse el agua entraría en la cámara de combustión apagando el motor. La conexión de deshielo de los borde de ataque no requiere la conexión del sistema de ignición del motor ya que no existe riesgo de parada por ingestión de agua. En algunos casos solo es posible conectar en tierra el sistema de antihielo de motores en tanto que el deshielo de bordes de ataque no funcionara en tierra aun cuando se conecte. Entraran a trabajar automáticamente cuando se detecte, que el avión esta al menos con la rueda delantera levantada del suelo. OPERACIÓN ANORMAL Y DE EMERGENCIAS Como operación anormal dada la sencillez del diseño solo puede presentarse e el hecho de que al conectarlo alguna de las válvulas de sangrado no funcione bien y en consecuencia no sea posible obtener aire caliente. En estos casos no queda mas solución que evitar las zonas de engelamiento.
Sin embargo, aun en estos caso esta previsto, en algunos diseños, la posibilidad de obtener aire caliente de otras fuentes que no serian las normales y dirigir este aire asi las zonas a proteger. SISTEMA DE PROTECCION UTILIZANDO CALENTADORES Se instalan varios calentadores de agua normalmente uno por cada zona a proteger. un sistema de conductos y tuberías mecánicas permiten la distribución del mismo. El sistema incluye censores de temperatura así como mecanismos de seguridad que evitaran el funcionamiento del calentador si no dispone del aire necesario para se calentado. SISTEMAS DE PROTECCION UTILIZANDO LOS GASES DEL ESCAPE En algunos motores de explosión se utilizan el calor generado en los gases de escape del motor para calentar un aire que será enviado a las zonas de protección, normalmente los bordes de ataque de las alas y el empenaje de cola. OTRAS ZONAS O ELEMENTOS PROTEGIDOS -El tuvo pitot - tomas de presión estática principales y alternativas - censores de temperatura exterior o bien medidores de temperatura del aire de impacto. -tubos de pitot limitadores de recorrido del timón de dirección -medidores de ángulo de ataque -antenas -Drenaje de depósitos -Tuberías de conducción de agua El sistema normalmente empleado es de calefacción eléctrica mediante unas resistencias interiores. PROTECCION DEL CARBURADOR La protección del carburador ante el hielo es por medios térmicos o químicos térmicos envía aire caliente al tubo ventury de modo que el aire se tan frió que `puede formar hielo en la mariposa o las paredes del tuvo y químico es con alcohol pero debe hacerse antes del despegue. EL DESHIELO DE LOS AVIONES EN TIERRA Uno de ellos consiste sencillamente en colocar el avión dentro de un hangar acondicionado y esperar a que el hielo se disuelva por si mismo. Secar el avión con aire caliente ya que al sacarlo si la temperatura es cero grados aproximadamente el agua depositada en las superficies del avión volverá a helarse.
El método mas recomendado y rápido es utilizar líquidos de deshielo que son compuesto de glicol y alcohol y isopropil hay que tener cuidado porque sus efectos son limitados si el avión tarda mas de 30 a 25 minutos como máximo para su despegue. Se puede recurrir al aire a presión que en consiste en soplar aire caliente sobre el avión. Al recurrir a un de estos métodos hacer inspección visual y hacer girar las aspas del avión. PROTECCION QUE LOS CRISTALES La formación de hielo puede afectar seriamente a la visibilidad para ello se instalan en los aviones diversos sistemas que protegen los cristales de nieve y empañamiento los más empleados: El mas sencillo es instalar un doble cristal y hacer pasar u corriente de aire caliente se utilaza en las ventanas laterales de cabina y de pasajeros, pero no es muy utilizado en los cristales frontales. Otros utilizan productos químicos al mimo tiempo que los limpia brisas. El método más común es el de utilizar la energía eléctrica, calentado los cristales mediante un elemento conductor colocado en el interior de cristal. El elemento conductor o resistencias puede tener la forma de un elemento transparente (stanic, oxido de estaño) ubicado en la parte central del cristal o hilos conductores muy finos los acciona el piloto desde cabina un interruptor ON/OFF y el sistema trabaja automáticamente SISTEMA DE PRTECION CONTRA EL AGUA En los despegues, el agua puede llegar apagar el motor de reacción por ingestión excesiva. Este peligro es mayor en aviones con los reactores situados en la parte trasera. Las ruedas del avión actúan como centrifugadores del agua lanzándola contra las entradas del motor. Se instala el sistema de ignición de modo que se mantenga funcionando todos los puntos productores de chispa que van instalados en las cámaras para encender el motor. El sistema de ignición deberá ser colocado en esta posición antes de iniciar el despegue en la pista muy contaminada por agua o fuerte precipitación. Se instalan en las ruedas unos deflectores de agua de modo que impidan el que el agua salte al motor. El tren delantero es principal culpable de la ingestión de agua en los motores. Por ello se instalan ruedas especiales con una ranura exterior en forma acanalada. En los aterrizajes el agua presenta un problema que ha tenido difícil solución. Se trata del aquaplaning o hidroplaneo. Cuando la cantidad de agua sobre la pista es suficiente, las ruedas del avión no lograran romper la película de agua y no entraran en contacto con la pista. •
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Estudios parecen a ver demostrado que el hidroplaneo aparece a una velocidad del avión en relación con la presión de inflado de las ruedas del tren principal, así se afirma que esta velocidad es nueve veces la raíz cuadrada de la presión de hinchado de los neumático expresada en P.S.I.
Es decir, un avión, sea cual sea, cuya rueda del tren principal estén hinchada a 144 P.S.I. tendrá una velocidad de hidroplaneo de 9RAIZ cuadrada 144= 9 X 12 = 108nudos. Por su puesto que en el hidroplaneo incluye además aspectos tan definitivos como el dibujo de las ruedas, desgaste, tipo de pista, cantidad de agua, viento cruzado, etc… Una solución es la rueda con dibujo especia que se instalan en los aviones. Las pistas suelen construirse con unos cortes transversales en el hormigón o asfalto de modo que sirvan como drenaje. El mejor remedio contra el hidroplaneo esta en la técnica de aterrizaje utilizada por el piloto. Se deberá evitar aterrizaje suave ya que estos facilitan el hidroplaneo, se recomiendan aterrizajes duros. Se recomienda aplicar el empuje de reversa tan pronto como el avión este en contacto con la pista, y no dirigir el avión con la rueda de dirección ni los frenos. •
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LOS LIMPIA PARABRISAS Los mas utilizados para tratar de mantener los cristales frontales con visibilidad aceptable para aterrizajes, despegues y movimientos en tierra son los limpia parabrisas, se instalan limpia parabrisas eléctricos e hidráulicos. Los eléctricos son movidos por motores eléctricos. Independientes cada uno por si uno falla el otro funciona y tienen dos velocidades. Los hidráulicos son movidos con presión hidráulica del sistema principal hidráulico del avión. LOS REPELEDORES DE LLUVIA RAIN REPELLENT, y en el lenguaje de los pilotos se llama el repelente, de todo es conocido que cuando se moja un cristal se forma una película de agua que mantiene aun cuando el crista se pusiera vertical. Sin embargo cuando el cristal es tratado con unos productos químicos se elimina la adherencia del agua resbalando sobre el cristal como si fueran gotas de mercurio. Hay muchos productos químicos distintos y no se puede hablar de un solo tipo, van contenidos en una botella a presión y al pulsar un interruptor en cabina se descarga una cantidad del producto sobre el cristal. Se usan dos botellas una para uso normal y otra de reserva. Precauciones que debemos tener: No debe utilizarse cuando no esta lloviendo con cierta intensada por que obstruye la visión. Se deberá aplicar primero a un crista y ver los efectos antes de aplicar al otro. La composición química del liquido tiene efectos corrosivos pequeños por lo que deberá lavar los cristales con agua limpia al aterrizar Su aplicación deberá hacerse varias veces ya que sus efectos tienden a desaparecer a los pocos minutos. •
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Las botellas deber remplazarse cuando son utilizadas ya que de lo contrario no tendremos liquido antilluvia la próxima ves que lo necesitemos.
DESCARGADORES DE ESTATICA Se instalan en las alas, cono de cola, y timón de dirección y profundidad. Los descargadores de estática son elementos de grafito, con puntas metálicas que facilitan la descarga de estos potenciales eléctricos. La cúpula de radar esta protegida de rayos, por unas tiras de grafito que abarcan longitudinalmente la cúpula, canalizando la chispa eléctrica así los enganches metálicos de blocage. Su misión es muy importante ya que actúan eliminando la carga eléctrica del avión que en caso contrario deberá hacerse al aterrizar, si no se descarga al entrar en contacto con una persona con cualquier parte metálica del avión en tierra se descarga siendo esta situación muy peligrosa. Esta toma hay que revisarlas y comprobarlas en tierra.
