Aircraft Engine: Reciprocating Engine Lubrication Systems
Los sistemas de lubricación a presión de motores alternativos de aeronaves se pueden dividir en dos clasificaciones básicas: cárter húmedo y cárter seco. La principal diferencia es que el sistema de cárter húmedo almacena aceite en un depósito dentro del motor.
Después de que el aceite circula a través del motor, regresa a este depósito basado en el cárter. Un motor de cárter seco bombea el aceite del cárter del motor a un tanque externo que almacena el aceite. El sistema de cárter seco utiliza una bomba de barrido, algunas tuberías externas y un tanque externo para almacenar el aceite.
Aparte de esta diferencia, los sistemas utilizan tipos de componentes similares. Debido a que el sistema de cárter seco contiene todos los componentes del sistema de cárter húmedo, el sistema de cárter seco se explica como un sistema de ejemplo.
Combinación de lubricación por salpicadura y presión - Combination Splash and Pressure Lubrication
El aceite lubricante se distribuye a las diversas partes móviles de un motor de combustión interna típico mediante uno de los tres métodos siguientes: presión, salpicadura o una combinación de presión y salpicadura.
El sistema de lubricación a presión es el principal método de lubricación de motores de aeronaves. La lubricación por salpicadura se puede usar además de la lubricación a presión en los motores de los aviones, pero nunca se usa sola; Los sistemas de lubricación de motores de aeronaves son siempre del tipo de presión o del tipo de combinación de presión y salpicadura, por lo general este último.
Las ventajas de la lubricación a presión son: 1. Introducción positiva de aceite en los rodamientos. 2. Efecto de enfriamiento causado por las grandes cantidades de aceite que se pueden bombear o hacer circular a través de un rodamiento. 3. Lubricación satisfactoria en varias actitudes de vuelo.
Requisitos del sistema de lubricación - Lubrication System Requirements
El sistema de lubricación del motor debe diseñarse y construirse de modo que funcione correctamente en todas las actitudes de vuelo y condiciones atmosféricas en las que se espera que opere la aeronave.
En los motores de cárter húmedo, este requisito debe cumplirse cuando solo la mitad del suministro máximo de lubricante está en el motor. El sistema de lubricación del motor debe estar diseñado y construido para permitir la instalación de un medio de enfriamiento del lubricante. El cárter también debe ventilarse a la atmósfera para evitar fugas de aceite debido a una presión excesiva.
Sistemas de aceite de cárter seco - Dry Sump Oil Systems
Muchos motores de aviones alternativos y de turbina tienen sistemas de lubricación por cárter seco a presión. El suministro de aceite en este tipo de sistema se realiza en un tanque. Una bomba de presión hace circular el aceite a través del motor. Luego, las bombas de barrido lo devuelven al tanque tan rápido como se acumula en los sumideros del motor.
La necesidad de un tanque de suministro separado es evidente cuando se consideran las complicaciones que resultarían si se transportaran grandes cantidades de aceite en el cárter del motor. En los aviones multimotor, cada motor se alimenta de aceite desde su propio sistema completo e independiente.
Aunque la disposición de los sistemas de aceite en diferentes aviones varía ampliamente y las unidades que los componen difieren en los detalles de construcción, las funciones de todos estos sistemas son las mismas. Un estudio de un sistema aclara los requisitos generales de operación y mantenimiento de otros sistemas.
Las unidades principales en un sistema típico de aceite de sumidero seco de motor recíproco incluyen un tanque de suministro de aceite, una bomba de aceite a presión impulsada por el motor, una bomba de barrido, un enfriador de aceite con una válvula de control del enfriador de aceite, un respiradero del tanque de aceite, la tubería necesaria y indicadores de temperatura.
Tanques de aceite - Oil Tanks
Los tanques de aceite generalmente están asociados con un sistema de lubricación por cárter seco, mientras que un sistema de cárter húmedo utiliza el cárter del motor para almacenar el aceite. Los tanques de aceite generalmente están construidos con aleación de aluminio y deben soportar cualquier vibración, inercia y carga de fluido que se espere durante la operación.
Cada tanque de aceite utilizado con un motor alternativo debe tener un espacio de expansión de no menos del 10 por ciento de la capacidad del tanque o 0.5 galones, lo que sea mayor. Cada tapa de llenado de un tanque de aceite que se usa con un motor debe proporcionar un sello hermético al aceite. El tanque de aceite generalmente se coloca cerca del motor y lo suficientemente alto por encima de la entrada de la bomba de aceite para garantizar la alimentación por gravedad.
La capacidad del tanque de aceite varía con los diferentes tipos de aeronaves, pero generalmente es suficiente para asegurar un suministro adecuado de aceite para el suministro total de combustible. El cuello de llenado del tanque está colocado para proporcionar suficiente espacio para la expansión del aceite y para que se acumule la espuma.
El tapón o tapa de llenado está marcado con la palabra OIL. Un drenaje en el pozo de la tapa de llenado elimina cualquier desbordamiento causado por la operación de llenado. Se proporcionan líneas de ventilación del tanque de aceite para garantizar una ventilación adecuada del tanque en todas las actitudes de vuelo.
Estas líneas suelen estar conectadas al cárter del motor para evitar la pérdida de aceite a través de las rejillas de ventilación. Esto ventila indirectamente los tanques a la atmósfera a través del respiradero del cárter.
Los primeros motores radiales grandes tenían muchos galones de aceite en su tanque. Para ayudar con el calentamiento del motor, algunos tanques de aceite tenían una tolva incorporada o un pozo de aceleración de temperatura.
Este pozo se extendía desde el accesorio de retorno de aceite en la parte superior del tanque de aceite hasta el accesorio de salida en el sumidero en la parte inferior del tanque. En algunos sistemas, el tanque de la tolva está abierto al suministro de aceite principal en el extremo inferior. Otros sistemas tienen válvulas tipo aleta que separan el suministro principal de aceite del aceite en la tolva.
La abertura en la parte inferior de la tolva en un tipo y las aberturas controladas por válvula de charnela en el otro permiten que el aceite del tanque principal ingrese a la tolva y reemplace el aceite consumido por el motor. Siempre que el tanque tolva incluya las aberturas controladas por flapper, las válvulas son operadas por presión diferencial de aceite.
Al separar el aceite en circulación del aceite que lo rodea en el tanque, circula menos aceite. Esto acelera el calentamiento del aceite cuando se arranca el motor. Muy pocos de estos tipos de tanques todavía están en uso y la mayoría están asociados con instalaciones de motores radiales.
Generalmente, la línea de retorno en la parte superior del tanque se coloca para descargar el aceite devuelto contra la pared del tanque en un movimiento giratorio. Este método reduce considerablemente la formación de espuma que se produce cuando el aceite se mezcla con el aire.
Los deflectores en la parte inferior del tanque de aceite interrumpen esta acción de remolino para evitar que entre aire en la línea de entrada de la bomba de presión de aceite. El aceite espumoso aumenta de volumen y reduce su capacidad para proporcionar una lubricación adecuada.
En el caso de hélices controladas por aceite, la salida principal del tanque puede tener la forma de un tubo vertical para que siempre haya un suministro de aceite de reserva para la hélice en bandera en caso de falla del motor. Un sumidero del tanque de aceite, unido a la superficie inferior del tanque, actúa como una trampa para la humedad y los sedimentos.
La mayoría de los sistemas de aceite de las aeronaves están equipados con un indicador de cantidad tipo varilla medidora, a menudo llamado indicador de bayoneta. Algunos sistemas de aeronaves más grandes también tienen un sistema indicador de cantidad de aceite que muestra la cantidad de aceite durante el vuelo.
Un tipo de sistema consiste esencialmente en un brazo y un mecanismo de flotación que monta el nivel del aceite y activa un transmisor eléctrico en la parte superior del tanque. El transmisor está conectado a un indicador de cabina que indica la cantidad de aceite.
Bomba de aceite - Oil Pump
El aceite que ingresa al motor es presurizado, filtrado y regulado por unidades dentro del motor. Se analizan junto con el sistema de aceite externo para proporcionar un concepto del sistema de aceite completo.
A medida que el aceite ingresa al motor, es presurizado por una bomba de engranajes. Esta bomba es una bomba de desplazamiento positivo que consta de dos engranajes engranados que giran dentro de la carcasa. El espacio libre entre los dientes y la carcasa es pequeño.
La entrada de la bomba está ubicada a la izquierda y el puerto de descarga está conectado a la línea de presión del sistema del motor. Un engranaje está conectado a un eje impulsor estriado que se extiende desde la carcasa de la bomba hasta un eje impulsor accesorio en el motor.
Los sellos se utilizan para evitar fugas alrededor del eje de transmisión. A medida que el engranaje inferior gira en sentido contrario a las agujas del reloj, el engranaje loco accionado gira en el sentido de las agujas del reloj.
A medida que el aceite ingresa a la cámara de engranajes, los dientes del engranaje lo recogen, lo atrapan entre ellos y los lados de la cámara de engranajes, lo transportan por el exterior de los engranajes y lo descargan desde el puerto de presión hacia el pasaje de la pantalla de aceite.
El aceite presurizado fluye hacia el filtro de aceite, donde se separan las partículas sólidas suspendidas en el aceite, evitando posibles daños a las partes móviles del motor.
El aceite bajo presión abre la válvula de retención del filtro de aceite montada en la parte superior del filtro. Esta válvula se usa principalmente con motores radiales de cárter seco y se cierra mediante una ligera carga de resorte de 1 a 3 libras por pulgada cuadrada (psi) cuando el motor no está funcionando para evitar que el aceite alimentado por gravedad ingrese al motor y se asiente en la parte inferior.
cilindros o área del sumidero del motor. Si se permitiera que el aceite se filtrara gradualmente por los anillos del pistón y llenara la cámara de combustión, podría causar una obstrucción por líquido. Esto podría suceder si las válvulas del cilindro estuvieran cerradas y el motor girase para arrancar. Podría dañarse el motor.
La válvula de desvío del filtro de aceite, ubicada entre el lado de presión de la bomba de aceite y el filtro de aceite, permite que el aceite sin filtrar desvíe el filtro y entre al motor si el filtro de aceite está obstruido o durante clima frío si el aceite congelado bloquea el filtro durante el funcionamiento del motor. comienzo.
La carga del resorte en la válvula de derivación permite que la válvula se abra antes de que la presión del aceite colapse el filtro; en el caso de aceite congelado frío, proporciona un camino de baja resistencia alrededor del filtro. El aceite sucio en un motor es mejor que no lubricarlo.
Filtros de aceite - Oil Filters
El filtro de aceite que se usa en el motor de un avión suele ser uno de cuatro tipos: pantalla, Cuno, canister o spin-on. Un filtro tipo malla con su construcción de doble pared proporciona una gran área de filtrado en una unidad compacta.
A medida que el aceite pasa a través de la malla fina, la suciedad, los sedimentos y otras materias extrañas se eliminan y se depositan en el fondo de la carcasa. A intervalos regulares, se quita la cubierta y se limpian la pantalla y la carcasa con un solvente. Los filtros de pantalla de aceite se utilizan principalmente como filtros de succión en la entrada de la bomba de aceite.
El filtro de aceite Cuno tiene un cartucho hecho de discos y espaciadores. Una cuchilla limpiadora encaja entre cada par de discos. Las cuchillas del limpiador están estacionarias, pero los discos giran cuando se gira el eje.
El aceite de la bomba ingresa al pozo del cartucho que rodea el cartucho y pasa a través de los espacios entre los discos del cartucho muy juntos, luego a través del centro hueco y hacia el motor. Cualquier partícula extraña en el aceite se deposita en la superficie exterior del cartucho. Cuando se gira el cartucho, las cuchillas limpiadoras peinan la materia extraña de los discos.
El cartucho del filtro Cuno de operación manual se gira mediante un mango externo. Los filtros automáticos Cuno tienen un motor hidráulico integrado en el cabezal del filtro. Este motor, operado por la presión del aceite del motor, hace girar el cartucho cuando el motor está en marcha.
Hay una tuerca giratoria manual en el filtro Cuno automático para girar el cartucho manualmente durante las inspecciones. Este filtro no se usa a menudo en los aviones modernos.
Un filtro de carcasa de cartucho tiene un elemento de filtro reemplazable que se reemplaza con el resto de los componentes, además de los sellos y las juntas que se reutilizan.
El elemento del filtro está diseñado con un tubo central de acero resistente y corrugado que sostiene cada pliegue enroscado del medio filtrante, lo que da como resultado una clasificación de presión de colapso más alta. El filtro proporciona una filtración excelente, porque el aceite fluye a través de muchas capas de fibras encerradas.
Los filtros giratorios de flujo completo son los filtros de aceite más utilizados para motores alternativos. Flujo completo significa que todo el aceite normalmente pasa a través del filtro.
En un sistema de flujo total, el filtro se coloca entre la bomba de aceite y los cojinetes del motor, lo que filtra el aceite de cualquier contaminante antes de que pase a través de las superficies de los cojinetes del motor. El filtro también contiene una válvula trasera antidrenaje y una válvula de alivio de presión, todas selladas en una carcasa desechable.
La válvula de alivio se usa en caso de que el filtro se obstruya. Se abriría para permitir que el aceite pase por alto, evitando que los componentes del motor se queden sin aceite. Un corte del elemento de filtro micrónico muestra el medio filtrante celulósico impregnado de resina que se utiliza para atrapar partículas dañinas y evitar que entren en el motor.
Válvula reguladora de presión de aceite - Oil Pressure Regulating Valve
Una válvula reguladora de presión de aceite limita la presión de aceite a un valor predeterminado, dependiendo de la instalación. Esta válvula a veces se denomina válvula de alivio, pero su función real es regular la presión del aceite a un nivel de presión predeterminado.
La presión del aceite debe ser lo suficientemente alta para asegurar una adecuada lubricación del motor y sus accesorios a altas velocidades y potencias. Esta presión ayuda a garantizar que se mantenga la película de aceite entre el muñón del cigüeñal y el cojinete. Sin embargo, la presión no debe ser demasiado alta, ya que pueden producirse fugas y daños en el sistema de aceite.
La presión del aceite generalmente se ajusta aflojando la contratuerca y girando el tornillo de ajuste. En la mayoría de los motores de aviones, girar el tornillo en el sentido de las agujas del reloj aumenta la tensión del resorte que sujeta la válvula de alivio en su asiento y aumenta la presión del aceite; girar el tornillo de ajuste en el sentido contrario a las agujas del reloj disminuye la tensión del resorte y reduce la presión.
Algunos motores usan arandelas debajo del resorte que se quitan o se agregan para ajustar la válvula reguladora y la presión. La presión del aceite debe ajustarse solo después de que el aceite del motor esté a la temperatura de funcionamiento y se haya verificado la viscosidad correcta.
El procedimiento exacto para ajustar la presión del aceite y los factores que varían la configuración de la presión del aceite se incluyen en las instrucciones correspondientes del fabricante.
Indicador de presión de aceite - Oil Pressure Gauge
Por lo general, el manómetro de aceite indica la presión a la que el aceite ingresa al motor desde la bomba. Este indicador advierte sobre una posible falla del motor causada por un suministro de aceite agotado, falla de la bomba de aceite, cojinetes quemados, tuberías de aceite rotas u otras causas que pueden indicar una pérdida de presión de aceite.
Un tipo de manómetro de aceite utiliza un mecanismo de tubo Bourdon que mide la diferencia entre la presión del aceite y la presión atmosférica o de la cabina. Este manómetro está construido de manera similar a otros manómetros de tipo Bourdon, excepto que tiene una pequeña restricción integrada en la caja del instrumento o en la conexión del niple que conduce al tubo de Bourdon.
Esta restricción evita que la acción de la bomba de aceite dañe el indicador o provoque que la aguja oscile demasiado violentamente con cada pulsación de presión. El manómetro de aceite tiene una escala que va de 0 a 200 psi o de 0 a 300 psi. Las marcas de rango de operación se colocan en la cubierta de vidrio, o en la cara del manómetro, para indicar el rango seguro de presión de aceite para una instalación determinada.
Un manómetro de presión de aceite de tipo doble está disponible para su uso en aeronaves multimotor. El indicador doble contiene dos tubos de Bourdon, alojados en una caja de instrumentos estándar; se utiliza un tubo para cada motor. Las conexiones se extienden desde la parte posterior de la caja hasta cada motor.
Hay un conjunto de movimiento común, pero las partes móviles funcionan de forma independiente. En algunas instalaciones, la línea que va desde el motor hasta el manómetro está llena de aceite liviano. Dado que la viscosidad de este aceite no varía mucho con los cambios de temperatura, el manómetro responde mejor a los cambios en la presión del aceite.
Con el tiempo, el aceite del motor se mezcla con parte del aceite liviano en la línea que va al transmisor; durante el clima frío, la mezcla más espesa provoca lecturas lentas del instrumento. Para corregir esta condición, la línea del manómetro debe desconectarse, drenarse y rellenarse con aceite liviano.
La tendencia actual es hacia los transmisores e indicadores eléctricos para los sistemas indicadores de presión de aceite y combustible en todas las aeronaves. En este tipo de sistema indicador, la presión de aceite que se mide se aplica al puerto de entrada del transmisor eléctrico donde se conduce a un conjunto de diafragma mediante un tubo capilar.
El movimiento producido por la expansión y contracción del diafragma se amplifica a través de una disposición de palanca y engranaje. El engranaje varía el valor eléctrico del circuito indicador, que a su vez se refleja en el indicador de la cabina. Este tipo de sistema indicador reemplaza las largas líneas de tubería llenas de líquido con una pieza de alambre casi ingrávida.
Indicador de temperatura del aceite - Oil Temperature Indicator
En los sistemas de lubricación de cárter seco, el bulbo de temperatura del aceite puede estar en cualquier parte de la línea de entrada de aceite entre el tanque de suministro y el motor. Los sistemas de aceite para motores de cárter húmedo tienen el bulbo de temperatura ubicado donde detecta la temperatura del aceite después de que el aceite pasa por el enfriador de aceite.
En cualquiera de los dos sistemas, el bulbo está ubicado de modo que mide la temperatura del aceite antes de que ingrese a las secciones calientes del motor. Un indicador de temperatura del aceite en la cabina está conectado al bulbo de temperatura del aceite mediante cables eléctricos. La temperatura del aceite se indica en el indicador. Cualquier mal funcionamiento del sistema de enfriamiento de aceite aparece como una lectura anormal.
Enfriador de aceite - Oil Cooler
El enfriador, ya sea de forma cilíndrica o elíptica, consta de un núcleo encerrado en una carcasa de doble pared. El núcleo está construido con tubos de cobre o aluminio con los extremos de los tubos formados en forma hexagonal y unidos entre sí en el efecto de panal. Los extremos de los tubos de cobre del núcleo están soldados, mientras que los tubos de aluminio están soldados o unidos mecánicamente.
Los tubos se tocan solo en los extremos, de modo que existe un espacio entre ellos en la mayor parte de sus longitudes. Esto permite que el aceite fluya a través de los espacios entre los tubos mientras el aire de refrigeración pasa a través de los tubos.
El espacio entre las capas interna y externa se conoce como camisa anular o de derivación. Dos caminos están abiertos al flujo de aceite a través de un enfriador. Desde la entrada, puede fluir a la mitad de la camisa de derivación, ingresar al núcleo desde la parte inferior y luego pasar a través de los espacios entre los tubos y salir al tanque de aceite.
Este es el camino que sigue el aceite cuando está lo suficientemente caliente como para requerir enfriamiento. A medida que el aceite fluye a través del núcleo, es guiado por deflectores que obligan al aceite a viajar de un lado a otro varias veces antes de llegar a la salida del núcleo.
El aceite también puede pasar desde la entrada completamente alrededor de la camisa de derivación hasta la salida sin pasar por el núcleo. El aceite sigue esta ruta de derivación cuando está frío o cuando el núcleo está bloqueado con aceite espeso y congelado.
Válvula de control de flujo del enfriador de aceite - Oil Cooler Flow Control Valve
Como se discutió anteriormente, la viscosidad del aceite varía con su temperatura. Dado que la viscosidad afecta sus propiedades lubricantes, la temperatura a la que el aceite ingresa al motor debe mantenerse dentro de límites estrechos.
Generalmente, el aceite que sale de un motor debe enfriarse antes de recircularlo. Obviamente, la cantidad de enfriamiento debe controlarse para que el aceite regrese al motor a la temperatura correcta. La válvula de control de flujo del enfriador de aceite determina cuál de los dos caminos posibles toma el aceite a través del enfriador de aceite.
Hay dos aberturas en una válvula de control de flujo que encajan sobre las salidas correspondientes en la parte superior del enfriador. Cuando el aceite está frío, un fuelle dentro del control de flujo se contrae y levanta una válvula de su asiento.
Bajo esta condición, el aceite que ingresa al enfriador tiene la opción de dos salidas y dos caminos. Siguiendo el camino de menor resistencia, el aceite fluye alrededor de la camisa y pasa por la válvula termostática hacia el tanque. Esto permite que el aceite se caliente rápidamente y, al mismo tiempo, calienta el aceite en el núcleo.
A medida que el aceite se calienta y alcanza su temperatura de funcionamiento, el fuelle del termostato se expande y cierra la salida de la camisa de derivación. La válvula de control de flujo del enfriador de aceite, ubicada en el enfriador de aceite, ahora debe hacer fluir aceite a través del núcleo del enfriador de aceite.
No importa qué camino tome a través del enfriador, el aceite fluye siempre sobre el fuelle de la válvula termostática. Como su nombre lo indica, esta unidad regula la temperatura ya sea enfriando el aceite o pasándolo al tanque sin enfriar, dependiendo de la temperatura a la que sale del motor.
Válvulas de protección contra sobretensiones - Surge Protection Valves
Cuando se congela el aceite en el sistema, la bomba de barrido puede acumular una presión muy alta en la línea de retorno de aceite.
Para evitar que esta alta presión explote el enfriador de aceite o arruine las conexiones de las mangueras, algunas aeronaves tienen válvulas de protección contra sobrecargas en los sistemas de lubricación del motor. Se incorpora un tipo de válvula de compensación en la válvula de control de flujo del enfriador de aceite; otro tipo es una unidad separada en la línea de retorno de aceite.
La válvula de protección contra sobretensiones incorporada en una válvula de control de flujo es el tipo más común. Aunque esta válvula de control de flujo difiere de la que se acaba de describir, es esencialmente la misma excepto por la función de protección contra sobretensiones.
La condición de operación de alta presión se muestra en la figura, en la que la alta presión de aceite en la entrada de la válvula de control ha forzado la válvula de compensación (C) hacia arriba. Observe cómo este movimiento abrió la válvula de compensación y, al mismo tiempo, asentó la válvula de asiento (E) . La válvula de asiento cerrada evita que el aceite ingrese al enfriador propiamente dicho; por lo tanto, el aceite de barrido pasa directamente al tanque a través de la salida (A)sin pasar por la camisa de derivación del enfriador ni por el núcleo.
Cuando la presión cae a un valor seguro, el resorte empuja las válvulas de asiento y de compensación hacia abajo, cerrando la válvula de compensación (C) y abriendo la válvula de asiento (E) . Luego, el aceite pasa desde la entrada de la válvula de control (D) , a través de la válvula de asiento abierta y hacia la camisa de derivación (F) .
La válvula termostática, según la temperatura del aceite, determina el flujo de aceite a través de la camisa de derivación al puerto (H) o a través del núcleo al puerto (G) . La válvula de retención (B) se abre para permitir que el aceite llegue a la línea de retorno del tanque.
Controles de flujo de aire - Airflow Controls
Al regular el flujo de aire a través del enfriador, la temperatura del aceite se puede controlar para adaptarse a diversas condiciones de funcionamiento. Por ejemplo, el aceite alcanza la temperatura de funcionamiento más rápidamente si se corta el flujo de aire durante el calentamiento del motor.
Hay dos métodos de uso general: persianas instaladas en la parte trasera del enfriador de aceite y una aleta en el conducto de salida de aire. En algunos casos, la aleta de salida de aire del enfriador de aceite se abre manualmente y se cierra mediante un enlace conectado a una palanca de la cabina. Más a menudo, la aleta se abre y se cierra mediante un motor eléctrico.
Uno de los dispositivos de control automático de la temperatura del aceite más utilizados es el termostato de control flotante que proporciona un control manual y automático de las temperaturas de entrada del aceite. Con este tipo de control, la puerta de salida de aire del enfriador de aceite se abre y cierra automáticamente mediante un actuador operado eléctricamente.
La operación automática del actuador está determinada por los impulsos eléctricos recibidos de un termostato de control insertado en la tubería de aceite que va desde el enfriador de aceite hasta el tanque de suministro de aceite. El actuador se puede operar manualmente mediante un interruptor de control de la puerta de salida de aire del enfriador de aceite.
Colocar este interruptor en la posición “abierta” o “cerrada” produce el movimiento correspondiente de la puerta del enfriador. Colocar el interruptor en la posición "auto" pone el actuador bajo el control automático del termostato de control flotante.
Durante el funcionamiento, la temperatura del aceite del motor que fluye sobre el elemento bimetálico hace que se enrolle o se desenrolle ligeramente. Este movimiento gira el eje (A) y el brazo de contacto central conectado a tierra (C) . A medida que gira el brazo de contacto conectado a tierra, se mueve hacia el brazo de contacto flotante abierto o cerrado (G) . Los dos brazos de contacto flotantes son oscilados por la leva (F) , que gira continuamente por un motor eléctrico (D) a través de un tren de engranajes (E).
Cuando el elemento bimetálico coloca el brazo de contacto central conectado a tierra de modo que toque uno de los brazos de contacto flotantes, se completa un circuito eléctrico al motor del actuador de la aleta de salida del enfriador de aceite, lo que hace que el actuador opere y posicione el aire del enfriador de aceite. solapa de salida.
Los sistemas más nuevos usan sistemas de control electrónico, pero la función o la operación general es básicamente la misma con respecto al control de la temperatura del aceite a través del control del flujo de aire a través del enfriador.
En algunos sistemas de lubricación, se utilizan enfriadores de aceite dobles. Si el sistema de aceite típico descrito anteriormente se adapta a dos enfriadores de aceite, el sistema se modifica para incluir un divisor de flujo, dos enfriadores y reguladores de flujo idénticos, puertas dobles de salida de aire, un mecanismo de accionamiento de dos puertas y una conexión en Y.
El aceite regresa del motor a través de un solo tubo al divisor de flujo (E) , donde el flujo de aceite de retorno se divide por igual en dos tubos (C), uno para cada enfriador. Los enfriadores y reguladores tienen la misma construcción y funcionamiento que el enfriador y el regulador de flujo que se acaban de describir. El aceite de los enfriadores se dirige a través de dos tubos (D) a un accesorio en Y, donde el termostato de control flotante (A) toma muestras de la temperatura del aceite y coloca las dos puertas de salida de aire del enfriador de aceite mediante el uso de un mecanismo de activación de dos puertas. Desde el racor en Y, el aceite lubricante se devuelve al depósito donde completa su circuito.
Funcionamiento del sistema de lubricación por cárter seco - Dry Sump Lubrication System Operation
El siguiente sistema de lubricación es típico de los aviones pequeños de un solo motor. El sistema de aceite y los componentes son los que se utilizan para lubricar un motor de 225 caballos de fuerza (hp) de seis cilindros, opuestos horizontalmente, enfriado por aire.
En un sistema típico de lubricación a presión de cárter seco, una bomba mecánica suministra aceite a presión a los cojinetes de todo el motor. El aceite fluye hacia el lado de entrada o succión de la bomba de aceite a través de un filtro de succión y una línea conectada al tanque externo en un punto más alto que el fondo del sumidero de aceite.
Esto evita que los sedimentos que caen en el sumidero pasen a la bomba. La salida del tanque está más alta que la entrada de la bomba, por lo que la gravedad puede ayudar al flujo hacia la bomba. La bomba de engranajes de desplazamiento positivo impulsada por motor fuerza el aceite hacia el filtro de flujo completo.
El aceite pasa a través del filtro en condiciones normales o, si el filtro se obstruyera, la válvula de derivación del filtro se abriría como se mencionó anteriormente. En la posición de derivación, el aceite no se filtraría. Como se ve en la Figura, la válvula de regulación (alivio) detecta cuando se alcanza la presión del sistema y se abre lo suficiente para desviar el aceite hacia el lado de entrada de la bomba de aceite.
Luego, el aceite fluye hacia un colector que distribuye el aceite a través de pasajes perforados a los cojinetes del cigüeñal y otros cojinetes en todo el motor. El aceite fluye desde los cojinetes principales a través de los orificios perforados en el cigüeñal hasta los cojinetes inferiores de la biela. la válvula de regulación (alivio) detecta cuando se alcanza la presión del sistema y se abre lo suficiente para desviar el aceite hacia el lado de entrada de la bomba de aceite.
Luego, el aceite fluye hacia un colector que distribuye el aceite a través de pasajes perforados a los cojinetes del cigüeñal y otros cojinetes en todo el motor. El aceite fluye desde los cojinetes principales a través de los orificios perforados en el cigüeñal hasta los cojinetes inferiores de la biela. la válvula de regulación (alivio) detecta cuando se alcanza la presión del sistema y se abre lo suficiente para desviar el aceite hacia el lado de entrada de la bomba de aceite.
Luego, el aceite fluye hacia un colector que distribuye el aceite a través de pasajes perforados a los cojinetes del cigüeñal y otros cojinetes en todo el motor. El aceite fluye desde los cojinetes principales a través de los orificios perforados en el cigüeñal hasta los cojinetes inferiores de la biela.
El aceite llega a un árbol de levas hueco (en un motor en línea o opuesto), o una placa de levas o un tambor de levas (en un motor radial), a través de una conexión con el cojinete final o el colector de aceite principal; luego fluye hacia los distintos cojinetes del árbol de levas, el tambor de levas o la placa de levas y las levas.
Las superficies de los cilindros del motor reciben aceite rociado desde el cigüeñal y también desde los cojinetes del cigüeñal. Dado que el aceite se filtra lentamente a través de las pequeñas holguras de las bielas antes de que se rocíe sobre las paredes del cilindro, se requiere un tiempo considerable para que llegue suficiente aceite a las paredes del cilindro, especialmente en un día frío cuando el flujo de aceite es más lento.
Esta es una de las razones principales para usar aceites multiviscosidad modernos que fluyen bien a bajas temperaturas.
Cuando el aceite en circulación ha realizado su función de lubricar y enfriar las partes móviles del motor, drena hacia los sumideros en las partes más bajas del motor. El aceite recolectado en estos sumideros es recogido por bombas de barrido tipo gerotor o de engranajes tan pronto como se acumula.
Estas bombas tienen una mayor capacidad que la bomba de presión. Esto es necesario porque el volumen del aceite generalmente ha aumentado debido a la formación de espuma (mezcla con el aire). En los motores de cárter seco, este aceite sale del motor, pasa por el enfriador de aceite y regresa al tanque de suministro.
Un termostato conectado al enfriador de aceite controla la temperatura del aceite al permitir que una parte del aceite fluya a través del enfriador y otra parte fluya directamente al tanque de suministro de aceite.
Esta disposición permite que el aceite de motor caliente con una temperatura aún por debajo de los 65 °C (150 °F) se mezcle con el aceite frío sin circular en el tanque. Esto eleva el suministro completo de aceite del motor a la temperatura de funcionamiento en un período de tiempo más corto.
Operación del sistema de lubricación por cárter húmedo - Wet-Sump Lubrication System Operation
En la figura se muestra una forma simple de un sistema de cárter húmedo. El sistema consta de un sumidero o bandeja en el que está contenido el suministro de aceite. El suministro de aceite está limitado por la capacidad del sumidero (cárter de aceite).
El nivel (cantidad) de aceite se indica o mide mediante una varilla vertical que sobresale en el aceite desde un orificio elevado en la parte superior del cárter.
En el fondo del sumidero (cárter de aceite) hay un filtro de malla que tiene una malla adecuada, o una serie de aberturas, para filtrar las partículas no deseadas del aceite y, sin embargo, pasar una cantidad suficiente a la entrada o al lado (succión) de la bomba de presión de aceite.
La figura muestra un sumidero de aceite típico que tiene el tubo de admisión que lo atraviesa. Esto precalienta la mezcla de aire y combustible antes de que entre en los cilindros.
La rotación de la bomba, que es impulsada por el motor, hace que el aceite pase por el exterior de los engranajes. Esto desarrolla una presión en el sistema de engrase del cigüeñal (agujeros de paso perforados).
La variación en la velocidad de la bomba desde el ralentí hasta el rango operativo de máxima aceleración del motor y la fluctuación de la viscosidad del aceite debido a los cambios de temperatura se compensan con la tensión en el resorte de la válvula de alivio.
La bomba está diseñada para generar una presión mayor que la necesaria para compensar el desgaste de los cojinetes o la pérdida de aceite. Las partes aceitadas a presión lanzan un spray lubricante en los conjuntos de cilindro y pistón.
Después de lubricar las distintas unidades que rocía, el aceite vuelve al sumidero y se repite el ciclo. El sistema no se adapta fácilmente al vuelo invertido ya que todo el suministro de aceite inunda el motor.
Prácticas de mantenimiento del sistema de lubricación - Lubrication System Maintenance Practices
Tanque de aceite - Oil Tank
El tanque de aceite, construido de aluminio soldado, se repara (llena) a través de un cuello de llenado ubicado en el tanque y equipado con una tapa de cierre accionada por resorte. Dentro del tanque, se monta una manguera de aceite de goma flexible y ponderada para que se reposicione automáticamente para asegurar la recolección de aceite durante todas las maniobras.
Un protector de varilla medidora está soldado dentro del tanque para proteger el conjunto de manguera de aceite flexible. Durante el vuelo normal, el tanque de aceite se ventila al cárter del motor mediante una línea flexible en la parte superior del tanque. La ubicación de los componentes del sistema de aceite entre sí y con el motor se muestra en la Figura.
La reparación de un tanque de aceite generalmente requiere que se retire el tanque. Los procedimientos de extracción e instalación normalmente siguen siendo los mismos independientemente de si se retira el motor o no. Primero, el aceite debe ser drenado.
La mayoría de los aviones ligeros proporcionan un drenaje de aceite similar al que se muestra en la figura. En algunas aeronaves, la actitud normal en tierra de la aeronave puede evitar que el tanque de aceite se drene por completo.
Si la cantidad de aceite sin drenar es excesiva, la parte trasera del tanque se puede levantar ligeramente después de que se hayan aflojado las correas del tanque para completar el drenaje.
Después de desconectar la entrada de aceite y las líneas de ventilación, se pueden quitar la manguera de drenaje del desagüe y el cable de unión. Ahora se pueden quitar las correas de seguridad colocadas alrededor del tanque. Se debe quitar cualquier cable de seguridad que asegure la abrazadera antes de poder aflojar la abrazadera y desconectar la correa.
Ahora se puede sacar el tanque del avión. El tanque se vuelve a instalar invirtiendo la secuencia utilizada en el retiro del tanque. Después de la instalación, el tanque de aceite debe llenarse hasta su capacidad.
Una vez que se haya llenado el tanque de aceite, el motor debe funcionar durante al menos dos minutos. Luego, se debe verificar el nivel de aceite y, si es necesario, se debe agregar suficiente aceite para que el aceite alcance el nivel adecuado en la varilla medidora.
Enfriador de aceite - Oil Cooler
El enfriador de aceite que se usa con el motor de tipo opuesto de esta aeronave es del tipo panal. Con el motor en funcionamiento y una temperatura del aceite inferior a 65 °C (150 °F), la válvula de derivación del enfriador de aceite se abre y permite que el aceite se desvíe del núcleo.
Esta válvula comienza a cerrarse cuando la temperatura del aceite alcanza aproximadamente 65 °C (150 °F). Cuando la temperatura del aceite alcanza los 85 °C (185 °F), ±2 °C, la válvula se cierra por completo, desviando todo el flujo de aceite a través del núcleo del enfriador.
Bombillas de temperatura del aceite - Oil Temperature Bulbs
La mayoría de los bulbos de temperatura del aceite están montados en la carcasa de la pantalla de aceite a presión. Transmiten una indicación de la temperatura de entrada del aceite del motor a los indicadores de temperatura del aceite montados en el panel de instrumentos.
Los bulbos de temperatura se pueden reemplazar quitando el cable de seguridad y desconectando los cables de los bulbos de temperatura, luego quitando los bulbos de temperatura con la llave adecuada.
Pantallas de presión y aceite de barrido - Pressure and Scavenge Oil Screens
El lodo se acumula en la presión y barre las pantallas de aceite durante el funcionamiento del motor. Estas pantallas deben retirarse, inspeccionarse y limpiarse en los intervalos especificados por el fabricante.
Los procedimientos de extracción típicos incluyen la extracción de los dispositivos de seguridad y el aflojamiento de la carcasa del tamiz de aceite o la placa de cubierta. Se debe proporcionar un recipiente adecuado para recoger el aceite que se drena del alojamiento o la cavidad del filtro.
El recipiente debe estar limpio para que el aceite recogido en él pueda examinarse en busca de partículas extrañas. Cualquier contaminación ya presente en el contenedor da una indicación falsa de la condición del motor. Esto podría resultar en una extracción prematura del motor.
Después de quitar las pantallas, se deben inspeccionar para detectar contaminación y la presencia de partículas de metal que puedan indicar un posible desgaste interno del motor, daño o, en casos extremos, falla del motor. La pantalla debe limpiarse antes de volver a instalarla en el motor.
En algunos casos, es necesario desmontar el filtro para su inspección y limpieza. Se deben seguir los procedimientos del fabricante al desmontar y volver a montar un conjunto de pantalla de aceite. Al reinstalar un filtro o malla, use juntas tóricas y empaquetaduras nuevas y apriete la carcasa del filtro o las tuercas de retención de la cubierta al valor de torsión especificado en el manual de mantenimiento correspondiente. Los filtros deben protegerse según sea necesario.
Válvula de alivio de presión de aceite - Oil Pressure Relief Valve
Una válvula reguladora de presión de aceite (alivio) limita la presión de aceite al valor especificado por el fabricante del motor. Los ajustes de presión de aceite pueden variar desde alrededor de 35 psi como mínimo hasta alrededor de 90 psi como máximo, según la instalación.
La presión del aceite debe ser lo suficientemente alta para garantizar la lubricación adecuada del motor y los accesorios a altas velocidades y ajustes de potencia. Por otro lado, la presión no debe ser demasiado alta, ya que pueden producirse fugas y daños en el sistema de aceite.
Antes de intentar ajustar la presión del aceite, el motor debe estar a la temperatura de funcionamiento correcta y se debe realizar una verificación para asegurarse de que se esté utilizando el aceite de la viscosidad correcta en el motor.
Un ejemplo de ajuste de la presión de aceite se realiza quitando una tuerca de cubierta, aflojando una contratuerca y girando el tornillo de ajuste. Gire el tornillo de ajuste en el sentido de las agujas del reloj para aumentar la presión o en el sentido contrario a las agujas del reloj para disminuir la presión.
Realice los ajustes de presión con el motor al ralentí y apriete la contratuerca del tornillo de ajuste después de cada ajuste. Verifique la lectura de presión de aceite mientras el motor está funcionando a las rpm especificadas en el manual de mantenimiento del fabricante.
Esto puede ser de alrededor de 1900 rpm a 2300 rpm. La lectura de la presión del aceite debe estar entre los límites prescritos por el fabricante en todos los ajustes del acelerador.
Recomendaciones para el cambio de aceite - Recommendations for Changing Oil
Drenaje de aceite - Draining Oil
El aceite, en servicio, está constantemente expuesto a muchas sustancias nocivas que reducen su capacidad para proteger las piezas móviles. Los principales contaminantes son: • Gasolina • Humedad • Ácidos • Suciedad • Carbón • Partículas metálicas.
Debido a la acumulación de estas sustancias dañinas, la práctica común es drenar todo el sistema de lubricación a intervalos regulares y volver a llenarlo con aceite nuevo. El tiempo entre cambios de aceite varía con cada marca y modelo de aeronave y combinación de motor.
En los motores que han estado operando con aceite mineral puro durante varios cientos de horas, se debe hacer un cambio a aceite dispersante sin cenizas con cierto grado de precaución ya que la acción de limpieza de algunos aceites dispersantes sin cenizas tiende a aflojar los depósitos de lodo y obstruir los conductos de aceite.
Cuando un motor ha estado operando con aceite mineral puro y se sabe que está en condiciones excesivamente sucias, el cambio a aceite dispersante sin cenizas debe posponerse hasta después de que el motor haya sido reparado.
Al cambiar de aceite mineral puro a aceite dispersante sin cenizas, se deben tomar las siguientes medidas de precaución:
1. No agregue aceite dispersante sin cenizas al aceite mineral puro. Drene el aceite mineral puro del motor y llénelo con aceite dispersante sin cenizas.
2. No haga funcionar el motor más de 5 horas antes del primer cambio de aceite.
3. Revise todos los filtros y pantallas de aceite en busca de evidencia de sedimentos u obstrucciones. Cambie el aceite cada 10 horas si las condiciones de lodo son evidentes. Repita las comprobaciones cada 10 horas hasta que se observe una pantalla limpia, luego cambie el aceite en los intervalos de tiempo recomendados.
4. Todos los motores turboalimentados se deben asentar y operar con aceite dispersante sin cenizas.
Cambio de aceite y filtro y limpieza de mallas - Oil and Filter Change and Screen Cleaning
Un fabricante recomienda que para nuevos, remanufacturados; o motores recién revisados y para motores con cilindros recién instalados, el aceite debe cambiarse después del primer reemplazo/limpieza de pantalla a las 25 horas. Se debe cambiar el aceite, reemplazar el filtro o limpiar la pantalla de presión y limpiar e inspeccionar la pantalla de succión del sumidero de aceite.
Un intervalo típico para el cambio de aceite es de 25 horas, junto con una limpieza de la pantalla de presión y una revisión de la pantalla de succión del sumidero de aceite para todos los motores que emplean un sistema de pantalla de presión.
Los cambios de aceite típicos en intervalos de 50 horas generalmente incluyen el reemplazo del filtro de aceite y la revisión de la pantalla de succión para todos los motores que usan sistemas de filtración de flujo completo. También se recomienda un tiempo máximo de 4 meses entre servicios para el servicio del sistema de aceite.
Retiro del filtro de aceite Carcasa tipo recipiente - Oil Filter Removal Canister Type Housing
Retire la carcasa del filtro del motor quitando el cable de seguridad y aflojando el tornillo de cabeza hexagonal y la carcasa girando en sentido contrario a las agujas del reloj y retirando el filtro del motor. Retire la tuerca de nailon que sujeta la placa de cubierta en el lado del motor del filtro. Retire la placa de cubierta y el tornillo de cabeza hexagonal de la carcasa.
Para quitar el tipo de filtro giratorio, corte el cable de seguridad y use la almohadilla de llave en la parte trasera del filtro para girar el filtro en sentido contrario a las agujas del reloj y retire el filtro. Inspeccione el elemento del filtro como se describe en el siguiente párrafo. Deseche las juntas viejas y reemplácelas con juntas nuevas del kit de reemplazo.
Inspección del contenido de la pantalla/filtro de aceite - Oil Filter/Screen Content Inspection
Verifique el desgaste prematuro o excesivo de los componentes del motor que se indica por la presencia de partículas de metal, virutas o escamas en el elemento del filtro de aceite o en las pantallas. El filtro de aceite se puede inspeccionar abriendo el elemento de papel de filtro.
Verifique el estado del aceite del filtro para detectar signos de contaminación por metales. Luego, retire el elemento de papel del filtro y despliegue con cuidado el elemento de papel; examinar el material atrapado en el filtro. Si el motor emplea un sistema de filtro de presión, verifique que no haya partículas de metal en el filtro.
Después de drenar el aceite, retire la pantalla de succión del cárter de aceite y verifique que no haya partículas de metal. Si el examen del filtro de aceite usado o la pantalla de presión y la pantalla de succión del sumidero de aceite indica un contenido anormal de metal, es posible que se requiera un servicio adicional para determinar el origen y la posible necesidad de mantenimiento correctivo.
Para inspeccionar el filtro giratorio, se debe cortar la lata para retirar el elemento del filtro para su inspección. Con la herramienta especial para cortar filtros, apriete ligeramente la cuchilla del cortador contra el filtro y gírela 360° hasta que la placa de montaje se separe de la lata.
Con una cubeta de plástico limpia que contenga varsol, mueva el filtro para eliminar los contaminantes. Utilice un imán limpio y compruebe si hay partículas de metal ferroso en el filtro o en la solución de varsol.
Luego, tome el varsol restante y viértalo a través de un filtro limpio o una toalla de taller. Con una luz brillante, inspeccione si hay metales no ferrosos. Con una cubeta de plástico limpia que contenga varsol, mueva el filtro para eliminar los contaminantes.
Utilice un imán limpio y compruebe si hay partículas de metal ferroso en el filtro o en la solución de varsol. Luego, tome el varsol restante y viértalo a través de un filtro limpio o una toalla de taller. Con una luz brillante, inspeccione si hay metales no ferrosos. Con una cubeta de plástico limpia que contenga varsol, mueva el filtro para eliminar los contaminantes.
Utilice un imán limpio y compruebe si hay partículas de metal ferroso en el filtro o en la solución de varsol. Luego, tome el varsol restante y viértalo a través de un filtro limpio o una toalla de taller. Con una luz brillante, inspeccione si hay metales no ferrosos.
Montaje e Instalación de Filtros de Aceite - Assembly of and Installation of Oil Filters
Después de limpiar las piezas, la instalación del filtro tipo cartucho o elemento filtrante se realiza engrasando ligeramente las nuevas juntas de goma e instalando una nueva junta de cobre en el tornillo de cabeza hexagonal.
Ensamble el tornillo de cabeza hexagonal en la caja del filtro usando la junta de cobre nueva. Instale el elemento del filtro y coloque la cubierta sobre la caja, luego enrosque manualmente la tuerca de nylon con la mano. Instale la carcasa en el motor girándola en el sentido de las agujas del reloj, luego apriete y asegúrela.
Los filtros giratorios generalmente tienen instrucciones de instalación en el filtro. Coloque una capa de aceite de motor en la junta de goma, instale el filtro, apriete y asegúrelo. Siempre siga las instrucciones actuales del fabricante para realizar cualquier mantenimiento.