馃敶✈️ 322. Aeronaves: Sistemas de Escape de Motores Reciprocos - Exhaust Systems 馃殎
Manual: FAA-H-8083-32A, Aviation Maintenance Technician Handbook Powerplant, Volume 1, Pagina: 3-22
(Recuerda que nuestra informacion esta basada en manuales certificados de la Federal Aviation Administration FAA)
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Aircraft: Reciprocating Engine Exhaust Systems
Aeronaves: sistemas de escape de motores alternativos
El sistema de escape del motor alternativo es fundamentalmente un sistema de barrido que recoge y elimina los gases nocivos a alta temperatura que descarga el motor. Su funci贸n principal es disponer los gases con total seguridad para la estructura y los ocupantes de la aeronave.
El sistema de escape puede realizar muchas funciones 煤tiles, pero su primer deber es brindar protecci贸n contra la acci贸n potencialmente destructiva de los gases de escape.
Los sistemas de escape modernos, aunque comparativamente livianos, resisten adecuadamente las altas temperaturas, la corrosi贸n y la vibraci贸n para proporcionar un funcionamiento prolongado y sin problemas con un mantenimiento m铆nimo.
Hay dos tipos generales de sistemas de escape en uso en motores alternativos de aviones: el sistema de pila corta (abierto) y el sistema colector. El sistema de pila corta generalmente se usa en motores no sobrealimentados y motores de baja potencia donde el nivel de ruido no es demasiado objetable.
El sistema colector se utiliza en la mayor铆a de los motores grandes sin sobrealimentaci贸n y en todos los motores e instalaciones turbosobrealimentados en los que mejorar铆a la racionalizaci贸n de la g贸ndola o proporcionar铆a un mantenimiento m谩s sencillo en el 谩rea de la g贸ndola.
En los motores turbosobrealimentados, los gases de escape deben recogerse para accionar el compresor de turbina del sobrealimentador.
Dichos sistemas tienen cabezales de escape individuales que desembocan en un anillo colector com煤n con una sola salida. Desde esta salida, los gases de escape calientes se env铆an a trav茅s de un tubo de escape al turbocompresor que impulsa la turbina.
Aunque el sistema colector eleva la contrapresi贸n del sistema de escape, la ganancia en caballos de fuerza de la sobrealimentaci贸n compensa con creces la p茅rdida de potencia que resulta del aumento de la contrapresi贸n.
El sistema de pila corta es relativamente simple y su extracci贸n e instalaci贸n consisten esencialmente en retirar e instalar las tuercas y abrazaderas de sujeci贸n. Los sistemas de pila corta tienen un uso limitado en la mayor铆a de los aviones modernos.
En la Figura, la ubicaci贸n de los componentes t铆picos del sistema de escape del colector de un motor opuesto horizontalmente se muestra en una vista lateral. El sistema de escape en esta instalaci贸n consta de una chimenea inferior de cada cilindro, un tubo colector de escape a cada lado del motor y un conjunto de eyector de escape que sobresale hacia atr谩s y hacia abajo de cada lado del cortafuegos.
Las chimeneas inferiores est谩n conectadas a los cilindros con contratuercas de alta temperatura y aseguradas al tubo colector de escape mediante abrazaderas de anillo. Se instala una cubierta de escape del calentador de cabina alrededor de cada tubo colector.
Los tubos colectores terminan en las aberturas de los eyectores de escape en el cortafuegos y se estrechan para entregar los gases de escape a la velocidad adecuada para inducir el flujo de aire a trav茅s de los eyectores de escape.
Los eyectores de escape consisten en un conjunto de garganta y conducto que utiliza la acci贸n de bombeo de los gases de escape para inducir un flujo de aire de enfriamiento a trav茅s de todas las partes del compartimiento del motor (acci贸n del tubo de aumento).
Sistema de anillo colector de escape de motor radial - Radial Engine Exhaust Collector Ring System
La figura muestra el anillo colector de escape instalado en un motor radial de 14 cilindros. El anillo colector es un conjunto de acero soldado resistente a la corrosi贸n fabricado en siete secciones, y cada secci贸n recoge el escape de dos cilindros.
Las secciones est谩n graduadas en tama帽o. Las secciones peque帽as est谩n en el lado interior y las secciones m谩s grandes est谩n en el lado exterior en el punto donde el tubo de escape se conecta al anillo colector.
Cada secci贸n del anillo colector est谩 atornillada a un soporte en la secci贸n del ventilador del motor y est谩 parcialmente soportada por una conexi贸n de manguito entre los puertos del anillo colector y la pila corta en los puertos de escape del motor. El tubo de escape est谩 unido al anillo colector por una junta de expansi贸n telesc贸pica, lo que permite suficiente holgura para quitar segmentos del anillo colector sin quitar el tubo de escape.
Conjunto de escape del colector y del aumentador - Manifold and Augmentor Exhaust Assembly
Algunos motores radiales est谩n equipados con una combinaci贸n de m煤ltiple de escape y conjunto aumentador. En un motor t铆pico de 18 cilindros, se utilizan dos conjuntos de escape y dos conjuntos de aumento.
Cada conjunto colector recoge los gases de escape de nueve cilindros y descarga los gases en el extremo delantero del conjunto aumentador. Los gases de escape se dirigen a las bocas de los aumentadores. Los aumentadores est谩n dise帽ados para producir un efecto venturi para atraer un mayor flujo de aire sobre el motor para aumentar el enfriamiento del motor.
Una paleta de aumento est谩 ubicada en cada tubo de escape. Cuando la paleta est谩 completamente cerrada, el 谩rea de la secci贸n transversal del tubo de escape se reduce en aproximadamente un 45 por ciento. Las paletas de aumento son operadas por un actuador el茅ctrico, y los indicadores adyacentes a los interruptores de las paletas de aumento en la cabina muestran las posiciones de las paletas.
Las paletas se pueden mover hacia la posici贸n "cerrada" para disminuir la velocidad del flujo a trav茅s del aumentador para elevar la temperatura del motor. Este sistema solo se usa con aeronaves m谩s antiguas que generalmente usan motores radiales.
Pr谩cticas de mantenimiento del sistema de escape del motor reciproco - Reciprocating Engine Exhaust System Maintenance Practices
Cualquier fallo del sistema de escape debe considerarse un peligro grave. Dependiendo de la ubicaci贸n y el tipo de falla, una falla en el sistema de escape puede provocar el envenenamiento por mon贸xido de carbono de la tripulaci贸n y los pasajeros, la p茅rdida parcial o total de la potencia del motor o un incendio en la aeronave.
Las grietas en los componentes, las juntas con fugas o la falla total pueden causar problemas graves en vuelo. A menudo, estas fallas se pueden detectar antes de que se produzca una falla completa. El holl铆n negro alrededor de una junta de escape muestra que la junta ha fallado. El sistema de escape debe inspeccionarse minuciosamente.
Inspecci贸n del sistema de escape - Exhaust System Inspection
Si bien el tipo y la ubicaci贸n de los componentes del sistema de escape var铆an un poco seg煤n el tipo de aeronave, los requisitos de inspecci贸n para la mayor铆a de los sistemas de escape de motores alternativos son muy similares.
Los siguientes p谩rrafos incluyen una discusi贸n de los elementos y procedimientos de inspecci贸n del sistema de escape m谩s comunes para todos los motores alternativos. La figura muestra las principales 谩reas de inspecci贸n de tres tipos de sistemas de escape.
Al realizar el mantenimiento de los sistemas de escape, nunca utilice herramientas galvanizadas o enchapadas en zinc en el sistema de escape. Las partes del sistema de escape nunca deben marcarse con un l谩piz de plomo.
La marca de plomo, zinc o galvanizada es absorbida por el metal del sistema de escape cuando se calienta, creando un cambio distintivo en su estructura molecular. Este cambio ablanda el metal en el 谩rea de la marca, provocando grietas y eventuales fallas.
Despu茅s de la instalaci贸n de un sistema de escape completo y de que todas las piezas de la cubierta del motor est茅n instaladas y aseguradas, se debe hacer funcionar el motor para permitir que el sistema de escape se caliente a la temperatura normal de funcionamiento.
A continuaci贸n, se apaga el motor y se quita el carenado para exponer el sistema de escape. Cada conexi贸n con abrazadera y cada conexi贸n del puerto de escape deben inspeccionarse en busca de evidencia de fugas de gases de escape.
Una fuga de escape se indica mediante una raya plana gris o negra con holl铆n en las tuber铆as en el 谩rea de la fuga. Una fuga de escape suele ser el resultado de una mala alineaci贸n de dos miembros acoplados del sistema de escape.
Cuando se descubre una conexi贸n de escape con fugas, las abrazaderas deben aflojarse y las unidades con fugas deben reposicionarse para garantizar un ajuste herm茅tico al gas.
Despu茅s del reposicionamiento, las tuercas del sistema se deben volver a apretar lo suficiente para eliminar cualquier aflojamiento sin exceder el par especificado. Si apretar al par especificado no elimina la flojedad, se deben reemplazar los pernos y las tuercas, ya que probablemente se hayan estirado.
Despu茅s de apretar al par especificado, se deben asegurar todas las tuercas. Con el carenado quitado, se pueden realizar todas las operaciones de limpieza necesarias. Algunas unidades de escape se fabrican con un acabado de chorro de arena simple.
Otros pueden tener un acabado revestido de cer谩mica. Las pilas recubiertas de cer谩mica deben limpiarse desengrasando 煤nicamente. Nunca deben limpiarse con chorro de arena o limpiadores alcalinos.
Durante la inspecci贸n de un sistema de escape, se debe prestar mucha atenci贸n a todas las superficies externas del sistema de escape en busca de grietas, abolladuras o piezas faltantes. Esto tambi茅n se aplica a soldaduras, abrazaderas, soportes, orejetas de fijaci贸n de soporte, refuerzos, juntas deslizantes, bridas apiladas, juntas y acoplamientos flexibles.
Se debe examinar cada doblez, as铆 como las 谩reas adyacentes a las soldaduras. Se debe inspeccionar cualquier 谩rea abollada o punto bajo en el sistema en busca de adelgazamiento y picaduras debido a la erosi贸n interna por productos de combusti贸n o humedad acumulada. Un picahielo o un instrumento puntiagudo similar es 煤til para sondear 谩reas sospechosas.
El sistema debe desmontarse seg煤n sea necesario para inspeccionar los deflectores o difusores internos. Si no se puede acceder a un componente del sistema de escape para una inspecci贸n visual minuciosa o si est谩 oculto por piezas no extra铆bles, debe retirarse y revisarse en busca de posibles fugas.
A menudo, esto se puede lograr mejor tapando las aberturas del componente, aplicando una presi贸n interna adecuada (aproximadamente 2 psi) y sumergi茅ndolo en agua.
Cualquier fuga causa burbujas que pueden detectarse f谩cilmente. Los procedimientos requeridos para una inspecci贸n de instalaci贸n tambi茅n se realizan durante la mayor铆a de las inspecciones regulares. La inspecci贸n diaria del sistema de escape generalmente consiste en revisar el sistema de escape expuesto en busca de grietas, incrustaciones, fugas excesivas y abrazaderas sueltas.
Fallas del silenciador y del intercambiador de calor - Muffler and Heat Exchanger Failures
Aproximadamente la mitad de todas las fallas del silenciador y del intercambiador de calor se pueden atribuir a grietas o rupturas en las superficies del intercambiador de calor utilizadas para las fuentes de calor de la cabina y el carburador.
Las fallas en la superficie del intercambiador de calor (generalmente en la pared exterior) permiten que los gases de escape escapen directamente al sistema de calefacci贸n de la cabina. Estas fallas, en la mayor铆a de los casos, son causadas por agrietamiento por fatiga t茅rmica y por vibraci贸n en 谩reas de concentraci贸n de esfuerzos.
La falla de los puntos de soldadura, que sujetan los pasadores de transferencia de calor, puede provocar una fuga de gases de escape. Adem谩s del peligro de mon贸xido de carbono, la falla de las superficies del intercambiador de calor puede permitir que los gases de escape ingresen al sistema de inducci贸n del motor, lo que provoca el sobrecalentamiento del motor y la p茅rdida de potencia.
Fallas del m煤ltiple de escape y de la pila (apilaor) - Exhaust Manifold and Stack Failures
Las fallas del colector de escape y de la chimenea suelen ser fallas por fatiga en puntos soldados o fijados (p. ej., chimenea a brida, pila a colector y conexiones cruzadas de tuber铆a o silenciador). Aunque estas fallas son principalmente riesgos de incendio, tambi茅n presentan problemas de mon贸xido de carbono.
Los gases de escape pueden ingresar a la cabina a trav茅s de sellos defectuosos o inadecuados en las aberturas del cortafuegos, los accesorios de los puntales de las alas, las puertas y las aberturas de las ra铆ces de las alas.
Fallas internas del silenciador - Internal Muffler Failures
Las fallas internas (deflectores, difusores, etc.) pueden causar la p茅rdida parcial o total de la potencia del motor al restringir el flujo de los gases de escape. Si se sueltan piezas del deflector interno y bloquean parcial o totalmente el flujo de gases de escape, puede ocurrir una falla del motor.
A diferencia de otras fallas, la erosi贸n y la carburaci贸n provocadas por las condiciones t茅rmicas extremas son las causas principales de las fallas internas. El petardeo del motor y la combusti贸n de combustible no quemado dentro del sistema de escape son probablemente factores contribuyentes.
Adem谩s, las 谩reas de puntos calientes locales causadas por un flujo desigual de gases de escape pueden provocar que la pared exterior del silenciador se queme, se abulte o se rompa.