Calefacción en un Avión - Aircraft Heating
Sistemas de aire de purga - Bleed Air Systems
Las temperaturas en las altitudes en las que operan los aviones pueden estar muy por debajo de los 0 °F. En combinación con las temperaturas estacionalmente frías, esto hace que calentar la cabina sea algo más que un lujo.
Los aviones presurizados que utilizan sistemas de aire acondicionado de ciclo de aire mezclan el aire de purga con el aire frío producido por la turbina de expansión de la máquina de ciclo de aire para obtener aire caliente para la cabina.
Esto se discute en la sección que cubre el aire acondicionado de ciclo de aire en este capítulo. Las aeronaves no equipadas con aire acondicionado de ciclo de aire pueden calentarse por uno de los pocos métodos posibles.
Algunos aviones de turbina no equipados con sistemas de ciclo de aire siguen utilizando el aire de purga del compresor del motor para calentar la cabina. Existen varios métodos. El aire de purga se mezcla con el aire ambiente, o con el aire de retorno de la cabina, y se distribuye por toda la aeronave a través de conductos.
La mezcla de aire puede hacerse de varias maneras. Las válvulas de mezcla de aire, las válvulas de control de flujo, las válvulas de cierre y otras válvulas de control diversas se controlan mediante interruptores en la cabina.
Un sistema de calentamiento de aire de purga STC'd utiliza mini eyectores en las cabinas de los helicópteros para combinar el aire de purga con el aire de la cabina. Todos estos sistemas de calefacción por aire de purga son sencillos y funcionan bien, siempre que las válvulas, los conductos y los controles estén en condiciones de funcionamiento.
Sistemas de calefacción eléctrica
En ocasiones, se utiliza un dispositivo de calefacción eléctrica para calentar el avión. La electricidad que fluye a través de un elemento calefactor hace que éste se caliente.
Para transferir el calor se utiliza un ventilador que sopla aire sobre los elementos y dentro de la cabina. Otros elementos del suelo o de las paredes laterales simplemente irradian calor para calentar la cabina.
Los calentadores eléctricos de elementos calefactores requieren una cantidad significativa de la potencia del generador del avión, que es mejor dedicar al funcionamiento de otros dispositivos eléctricos. Por esta razón, no son muy comunes.
Sin embargo, su uso en tierra cuando se alimentan de una fuente de energía eléctrica en tierra precalienta la cabina antes de que los pasajeros suban a bordo y no grava el sistema eléctrico.
Calentadores de tubos de escape
La mayoría de los aviones ligeros de un solo motor utilizan sistemas de calefacción de la cubierta de escape para calentar la cabina. El aire ambiente se dirige a una cubierta metálica, o camisa, que encierra parte del sistema de escape del motor.
El aire se calienta con el escape y se dirige a la cabina a través de una válvula de calentamiento del cortafuegos. Esta sencilla solución no requiere energía eléctrica ni del motor y aprovecha el calor que de otro modo se desperdiciaría.
Una de las principales preocupaciones de los sistemas de calefacción de la cubierta del escape es la posibilidad de que los gases de escape puedan contaminar el aire de la cabina. Incluso la más mínima grieta en un colector de escape podría enviar suficiente monóxido de carbono a la cabina como para ser mortal.
Existen estrictos procedimientos de inspección para minimizar esta amenaza. La mayoría de ellos consisten en presurizar el sistema de escape con aire, mientras se inspeccionan las fugas con una solución jabonosa.
Algunos requieren que se retire el escape y se presurice mientras se sumerge bajo el agua para detectar cualquier fuga. La frecuencia de detección de fugas en el sistema de escape puede ser cada 100 horas.
Ocasionalmente, el sistema de escape se modifica ligeramente en una configuración de calor de cubierta. Por ejemplo, un silenciador de escape puede tener numerosos puntos de soldadura unidos, que aumentan la transferencia de calor al aire de la cabina. Cada punto de soldadura es un lugar para una posible fuga.
Independientemente de la edad o el estado, las aeronaves con sistemas de calefacción de la cubierta de escape deben tener un dispositivo de detección de monóxido de carbono en la cabina.
Calentadores de combustión
Los calefactores de combustión de las aeronaves se utilizan en muchas aeronaves de tamaño pequeño y mediano. Se trata de una fuente de calor independiente del motor o motores de la aeronave, aunque utiliza el combustible del sistema de combustible principal de la aeronave.
Los calefactores de combustión son fabricados por algunas empresas diferentes que suministran a la industria de la aviación. La mayoría son similares a la descripción que sigue. Las unidades más modernas tienen interruptores electrónicos de encendido y control de la temperatura.
Los calefactores de combustión son similares a los calefactores de la cubierta de escape en el sentido de que el aire ambiente se calienta y se envía a la cabina. La fuente de calor en este caso es una cámara de combustión independiente situada en el interior de la cubierta exterior cilíndrica de la unidad de calefacción.
En la cámara interior hermética se enciende la cantidad adecuada de combustible y aire. El escape de la combustión se canaliza hacia el exterior. El aire ambiente se dirige entre la cámara de combustión y la cubierta exterior. Absorbe el calor de la combustión por convección y se canaliza hacia la cabina.
Sistema de aire de combustión
El aire utilizado en el proceso de combustión es aire ambiente recogido del exterior del avión, o del compartimento en el que está montado el calentador de combustión. Un soplador se encarga de enviar a la cámara la cantidad y la presión de aire correctas.
Algunas unidades tienen reguladores o una válvula de alivio para garantizar estos parámetros. El aire de combustión está completamente separado del aire que se calienta y se envía a la cabina.
Sistema de aire de ventilación
El aire de ventilación es el nombre del aire que se calienta y se envía a la cabina. Normalmente, entra en el calentador de combustión a través de una toma de aire de ariete. Cuando la aeronave está en tierra, un ventilador de aire de ventilación controlado por un interruptor del tren de aterrizaje funciona para aspirar el aire.
Una vez en el aire, el ventilador deja de funcionar ya que el flujo de aire de ariete es suficiente. El aire de ventilación pasa entre la cámara de combustión y la cubierta exterior del calentador de combustión, donde se calienta y se envía a la cabina.
Sistema de combustible
Como se ha mencionado, el combustible para el calentador de combustión se extrae de un depósito de combustible de la aeronave. Una bomba de combustible de presión constante con válvula de alivio extrae el combustible a través de un filtro.
Una válvula de solenoide principal aguas abajo suministra el combustible a la unidad. El solenoide está controlado por el interruptor del calentador de cabina en la cabina y por tres interruptores de seguridad situados en el calentador de combustión.
El primer interruptor de seguridad es un interruptor de límite de conducto que mantiene la válvula cerrada en caso de que la unidad no tenga suficiente flujo de aire de ventilación para mantenerla dentro del rango de temperatura de funcionamiento correcto.
El segundo es un interruptor de presión que debe detectar la presión del ventilador de aire de combustión para permitir que el solenoide se abra. El combustible llega a la cámara de combustión sólo si hay aire con el que pueda mezclarse.
Por último, un interruptor de sobrecalentamiento también controla el solenoide de suministro de combustible principal. Cuando se produce una condición de sobre-temperatura, cierra el solenoide para detener el suministro de combustible.
Un solenoide secundario se encuentra aguas abajo del solenoide principal de suministro de combustible. Forma parte de una unidad de control de combustible que también alberga un regulador de presión y un filtro de combustible adicional.
La válvula se abre y se cierra por orden del termostato del calentador de combustión. Durante el funcionamiento normal, el calentador se enciende y se apaga abriendo y cerrando este solenoide a la entrada de la cámara de combustión. Cuando se abre, el combustible fluye a través de una boquilla que lo rocía en la cámara de combustión.
Sistema de encendido
La mayoría de los calentadores de combustión tienen una unidad de encendido diseñada para recibir la tensión del avión y aumentarla para encender una bujía situada en la cámara de combustión. Los calentadores de combustión más antiguos utilizan unidades de encendido de tipo vibrador.
Las unidades modernas tienen encendido electrónico. El encendido es continuo cuando se activa. Esto ocurre cuando el interruptor del calefactor se coloca en la posición ON en la cabina, y el soplador de aire de combustión genera suficiente presión de aire en la cámara de combustión.
Es esencial el uso de la bujía adecuada para el calentador de combustión. Compruebe los datos aprobados por el fabricante.
Controles
Los controles del calentador de combustión consisten en un interruptor de calor de la cabina y un termostato. El interruptor de calefacción de la cabina pone en marcha la bomba de combustible, abre el solenoide principal de suministro de combustible y enciende el ventilador de aire de combustión, así como el ventilador de aire de ventilación si el avión está en tierra.
Cuando el ventilador de aire de combustión crea presión, permite que la unidad de encendido se ponga en marcha. El termostato envía energía para abrir el solenoide de control de combustible cuando se necesita calor. Esto desencadena la combustión en la unidad y el calor se suministra a la cabina.
Cuando se alcanza la temperatura preseleccionada, el termostato corta la alimentación del solenoide de control de combustible y la combustión se detiene. El aire de ventilación sigue circulando y llevando el calor hacia fuera. Cuando el nivel de temperatura desciende hasta el nivel por debajo del cual está ajustado el termostato, el calentador de combustión vuelve a encenderse.
Características de seguridad
Varios controles automáticos del calefactor de combustión impiden el funcionamiento del calefactor cuando existen condiciones peligrosas. Como se ha dicho, un interruptor de límite del conducto corta el combustible al calefactor cuando no hay suficiente flujo de aire para mantener el conducto del calefactor por debajo de una temperatura preestablecida.
Esto suele ser causado por la falta de flujo de aire de ventilación. Un interruptor de sobrecalentamiento ajustado a una temperatura más alta que el interruptor de límite del conducto protege contra cualquier tipo de sobrecalentamiento.
Está diseñado para cortar el combustible al calentador de combustión antes de que se produzca un incendio no deseado. Cuando este interruptor se activa, se enciende una luz en la cabina y el calentador no puede volver a ponerse en marcha hasta que el mantenimiento determine la causa.
Algunos calefactores contienen un circuito para evitar que el combustible llegue a la cámara de combustión si el sistema de encendido no funciona.
Mantenimiento e inspección
El mantenimiento de los calentadores de combustión consiste en elementos rutinarios, como la limpieza de los filtros, la comprobación del desgaste de las bujías y la comprobación de que las entradas no están obstruidas.
Todo el mantenimiento e inspección de los calentadores de combustión debe realizarse de acuerdo con las instrucciones del fabricante de la aeronave. Los fabricantes de calentadores de combustión también elaboran directrices de mantenimiento que deben seguirse.
Deben seguirse los intervalos entre la realización de los elementos de mantenimiento y el tiempo entre las revisiones para ayudar a garantizar que se disponga de un calentador que funcione correctamente cuando se necesite.
La inspección del calefactor de combustión debe realizarse según el calendario previsto por el fabricante o siempre que se sospeche de un mal funcionamiento. Las entradas y salidas deben estar despejadas. Debe comprobarse que todos los controles funcionan correctamente.
Deberá observarse atentamente cualquier signo de fuga de combustible o de grietas en la cámara de combustión y/o en la cubierta. Todos los componentes deben ser seguros. También se puede realizar una comprobación de funcionamiento.
Siga los criterios de inspección del fabricante para asegurarse de que el calentador de combustión está en condiciones de funcionar.
Advertencia: Los artículos publicados en este sitio web deben ser utilizados únicamente con fines educativos (instrucción).
No los utilice para operar una aeronave, volar, ni hacer procedimientos de mantenimiento. Tenga en cuenta que "Aprendamos Aviación" no está afiliado de ninguna manera con ninguna compañía fabricante de aeronaves.
Verificar y confirmar la información con personal aeronáutico certificado y documentación certificada.
