Manual: FAA-H-8083-32A, Aviation Maintenance Technician Handbook Powerplant, Volume 2, Pagina: 10-20
Aircraft Engine: Installation and Testing
Pruebas de motores de motores alternativos - Engine Testing of Reciprocating Engines
Los procedimientos y equipos utilizados para determinar que un motor está listo para el servicio de aeronavegabilidad y se encuentra en excelentes condiciones mecánicas, normalmente requieren el uso de un banco de pruebas o celda de prueba, aunque se puede utilizar la aeronave.
El método de prueba o rodaje del motor que se lleva a cabo durante la revisión antes de la entrega del motor es fundamental para la aeronavegabilidad del motor.
Debe enfatizarse que el rodaje del motor es tan vital como cualquier otra fase de la revisión del motor, ya que es el medio por el cual se verifica la calidad de un motor nuevo o recién revisado, y es el paso final en la preparación de un motor para servicio.
Por lo tanto, la confiabilidad y la vida útil potencial de un motor están en duda hasta que haya pasado satisfactoriamente la prueba de celda.
La prueba tiene un doble propósito. En primer lugar, realiza el rodaje de los anillos del pistón y el pulido de los cojinetes. En segundo lugar, proporciona información valiosa que utilizó para evaluar el rendimiento del motor y determinar su estado.
Para proporcionar un flujo de aceite adecuado a la parte superior de las paredes del cilindro con una pérdida mínima de aceite, es importante que los anillos de pistón estén correctamente asentados en el cilindro en el que están instalados.
El proceso se denomina rodaje (rodaje) del anillo del pistón y se logra principalmente mediante la operación controlada del motor en el rango de alta velocidad. El acondicionamiento o rodaje inapropiado de los anillos del pistón puede resultar en una operación insatisfactoria del motor con un alto consumo de aceite.
Un proceso llamado pulido de cojinetes crea una superficie muy pulida en cojinetes y bujes nuevos instalados durante la revisión.
La falla de cualquier pieza durante la prueba del motor o el rodaje requiere que el motor sea devuelto, reparado y completamente probado de nuevo. Una vez que un motor ha completado con éxito los requisitos de prueba, se trata especialmente para evitar la corrosión, si se envía o almacena antes de instalarlo en una aeronave.
Durante el período final de rodaje durante las pruebas, los motores funcionan con el grado adecuado de combustible prescrito para el tipo particular de motor. El sistema de aceite se repara con una mezcla de compuesto anticorrosivo y aceite de motor.
La temperatura de esta mezcla se mantiene entre 105 °C y 121 °C. Cerca del final del rodaje final, se utiliza una mezcla preventiva de corrosión (CPM) como lubricante del motor. Los conductos de admisión del motor y las cámaras de combustión también se tratan con CPM mediante un método de aspiración. CPM es aspirado o respirado en el motor.
Requisitos de la celda de prueba - Test Cell Requirements
La celda de prueba requiere un área para montar y sostener el motor para la prueba. La celda necesita tener los controles, instrumentos y cualquier equipo especial para evaluar el desempeño total del motor. Se debe usar un palo de prueba para probar en lugar de una hélice de vuelo.
Un palo de prueba proporciona más flujo de aire de refrigeración y la cantidad correcta de carga. Las pruebas operativas y los procedimientos de prueba varían con los motores individuales, pero los requisitos básicos generalmente están estrechamente relacionados.
Instrumentos del motor - Engine Instruments
La sala de control de la celda de prueba contiene los controles que se usan para operar el motor y los instrumentos que se usan para medir varias temperaturas y presiones, el flujo de combustible y otros factores.
Estos dispositivos son necesarios para proporcionar una verificación precisa y una evaluación del motor en funcionamiento. La sala de control está separada pero adyacente al espacio (celda de prueba) que alberga el motor que se está probando.
La prueba segura, económica y confiable de los motores de aviones modernos depende en gran medida del uso de instrumentos.
En los procedimientos de rodaje del motor, se utilizan los mismos instrumentos básicos del motor que cuando el motor está instalado en la aeronave, más algunas conexiones adicionales a estos instrumentos y algunos dispositivos indicadores y de medición que prácticamente no pueden instalarse en la aeronave.
Los instrumentos utilizados en los procedimientos de prueba se inspeccionan y calibran periódicamente, al igual que los instrumentos instalados en la aeronave; por lo tanto, se garantiza información precisa sobre el funcionamiento del motor.
Los instrumentos del motor pueden operar usando diferentes métodos, algunos mecánicamente, algunos eléctricamente y algunos detectando la presión directa del aire o líquido. Algunos de los instrumentos básicos son:
1. Indicador de temperatura del aire del carburador
2. Indicador de presión de combustible
3. Caudalímetro de combustible
4. Indicador de presión del múltiple
5. Indicador de temperatura de aceite
6. Indicador de presión de aceite
7. Tacómetro
8. Indicador de temperatura de gases de escape
9. Culata indicador de temperatura
10. Torquímetro.
Las marcas de instrumentos, rangos de operación, límites mínimos y máximos, y la interpretación de estas marcas son generales para todos los instrumentos. Generalmente, el sistema de marcado de instrumentos consta de tres colores: rojo, amarillo y verde. Una línea o marca roja indica un punto más allá del cual existe una condición de funcionamiento peligrosa.
Un arco rojo indica un rango de operación peligroso debido generalmente al rango de vibración de la hélice del motor. Este arco se puede atravesar, pero el motor no se puede operar en esta área. De los dos, la marca roja se usa con más frecuencia y se ubica radialmente en la cubierta de vidrio o en la esfera del dial.
El arco amarillo cubre un rango dado de operación y es una indicación de precaución. Generalmente, el arco amarillo está ubicado en la circunferencia exterior del vidrio de la cubierta del instrumento o en la esfera del dial. El arco verde muestra un rango de operación normal y seguro.
Cuando las marcas aparecen en el cubreobjetos, se utiliza una línea blanca como marca de índice, a menudo llamada marca de deslizamiento. La marca radial blanca indica cualquier movimiento entre el vidrio de la cubierta y la caja, una condición que causaría la mala ubicación de las otras marcas de rango y límite.
Indicador de temperatura del aire del carburador (CAT) - Carburetor Air Temperature (CAT) Indicator
Medida en la entrada del carburador, la temperatura del aire del carburador (CAT) es considerada por muchos como una indicación de la formación de hielo en el sistema de inducción. Aunque sirve para este propósito, también proporciona muchos otros elementos importantes de información.
El motor es una máquina de calor y la temperatura de sus componentes, o de los fluidos que fluyen a través de él, afecta el proceso de combustión directa o indirectamente. El nivel de temperatura del aire de inducción afecta no solo la densidad de carga, sino también la vaporización del combustible.
CAT también es útil para comprobar el estado del sistema de inducción. El petardeo se indica como un aumento momentáneo en el indicador, siempre que sea lo suficientemente grave como para que el calor se detecte en el punto de medición del aire del carburador. Un incendio sostenido en un sistema de inducción muestra un aumento continuo de CAT.
El CAT debe anotarse antes de arrancar y justo después de apagarlo. La temperatura antes de arrancar es la mejor indicación de la temperatura del combustible en el cuerpo del carburador e indica si la vaporización es suficiente para el encendido inicial o si la mezcla debe aumentarse mediante cebado.
Si un motor se apagó por poco tiempo, el calor residual en el carburador puede hacer posible confiar en el calor de vaporización en el combustible y el motor. El cebado sería entonces innecesario.
Después del apagado, un CAT alto es una advertencia de que el combustible atrapado en el carburador se expandirá y producirá una presión interna alta. Cuando hay una temperatura alta en este momento, la línea de combustible y las válvulas del múltiple deben estar abiertas para que se pueda aliviar la presión permitiendo el paso de combustible de regreso al tanque.
El indicador CAT indica la temperatura del aire antes de que ingrese al carburador. La lectura de temperatura es detectada por una bombilla o sensor eléctrico. En la celda de prueba, el sensor está ubicado en el conducto de admisión de aire al motor y, en un avión, está ubicado en el conducto de admisión de aire ram. El calibre CAT está calibrado en la escala centígrada.
Este indicador, como muchos otros instrumentos de aeronaves multimotor, es un indicador doble; dos calibres, cada uno con un puntero y una escala separados, se utilizan en el mismo caso.
Observe las marcas de rango utilizadas. El arco amarillo indica un rango de –10 °C a +15 °C, ya que el peligro de formación de hielo se produce entre estas temperaturas. El rango verde indica el rango de funcionamiento normal de +15 °C a +40 °C.
La línea roja indica la temperatura máxima de funcionamiento de 40 °C; cualquier operación a una temperatura superior a este valor pone el motor en peligro de detonación.
Indicador de presión de combustible - Fuel Pressure Indicator
El indicador de presión de combustible está calibrado en libras por pulgada cuadrada (psi) de presión. Se utiliza durante el rodaje de prueba para medir la presión de combustible del motor en la entrada del carburador, la boquilla de descarga de la válvula de alimentación de combustible y la línea principal de suministro de combustible.
Los indicadores de combustible están ubicados en la sala de control del operador y están conectados mediante líneas flexibles a los diferentes puntos en los que se desean lecturas de presión durante los procedimientos de prueba.
En algunas instalaciones de aeronaves, la presión del combustible se detecta en el carburador o en la entrada de la unidad de inyección de combustible de cada motor, y la presión se indica en indicadores individuales en el panel de instrumentos.
La esfera está calibrada en graduaciones y está extendida y numerada. Los números van del 0 al 10 en este ejemplo. La línea roja en el dial en la graduación de 2 libras psi muestra la presión de combustible mínima permitida durante el vuelo.
El arco verde muestra el rango de operación deseado, que es de 2 a 9 psi. La línea roja en la graduación de 9 psi indica la presión de combustible máxima permitida. Las presiones de combustible varían según el tipo de instalación del sistema de combustible y el tamaño del motor.
Cuando se utilizan sistemas de inyección de combustible, el rango de presión de combustible es mucho mayor; la presión mínima permitida es de aproximadamente 10 psi y la máxima generalmente es de 25 psi.
Indicador de presión de aceite - Oil Pressure Indicator
La lectura principal de presión de aceite se toma en el lado de presión de la bomba de aceite. En general, solo hay un indicador de presión de aceite para cada motor de avión. El indicador de presión de aceite no muestra el rango o los límites de presión para todas las instalaciones.
Las marcas reales para aeronaves específicas se pueden encontrar en las especificaciones de la aeronave o en las hojas de datos del certificado de tipo. La línea roja inferior a 25 psi indica la presión de aceite mínima permitida en vuelo.
El arco verde entre 60 y 85 psi ilustra el rango de presión de aceite operativo deseado. La línea roja a 100 psi indica la presión de aceite máxima permitida.
El manómetro de aceite indica la presión, en psi, que el aceite del sistema de lubricación está suministrando a las partes móviles del motor. El motor debe apagarse inmediatamente si el manómetro no registra presión cuando el motor está funcionando.
La oscilación excesiva del puntero del indicador indica que hay aire en las líneas que conducen al indicador, o que alguna unidad del sistema de aceite está funcionando incorrectamente.
Indicador de temperatura del aceite - Oil Temperature Indicator
Durante el rodaje del motor en la celda de prueba, se toman lecturas de la temperatura del aceite del motor en la entrada y salida del aceite. A partir de estas lecturas, se puede determinar si el calor del motor transferido al aceite es bajo, normal o excesivo.
Esta información es de suma importancia durante el proceso de rodaje de grandes motores alternativos. La línea indicadora de temperatura del aceite en la aeronave está conectada en la entrada de aceite al motor.
Se utilizan tres marcas de rango en el indicador de temperatura del aceite. El arco verde de la figura, en la esfera, muestra la temperatura mínima del aceite permitida para las comprobaciones operativas en tierra o durante el vuelo.
La marca verde entre 25 °F y menos de 245 °F muestra la temperatura de aceite deseada para el funcionamiento continuo del motor. La marca roja a 245 °F indica la temperatura máxima permitida del aceite.
Medidor de flujo de combustible - Fuel Flow Meter
El medidor de flujo de combustible mide la cantidad de combustible entregado al motor. Durante los procedimientos de prueba del motor, el flujo de combustible al motor se puede medir mediante tres métodos diferentes: un medidor de flujo directo, un medidor de flujo basado en la presión o un medidor de flujo basado en un sensor de turbina.
El medidor de flujo de lectura directa utiliza una serie de tubos calibrados ubicados en la sala de control.
Los tubos son de varios tamaños para indicar diferentes volúmenes de flujo de combustible. Cada tubo contiene un flotador que el operador puede ver y, a medida que varía el flujo de combustible a través del tubo, el flotador sube o baja, indicando la cantidad de flujo de combustible.
A partir de estas indicaciones, el operador puede determinar si un motor está funcionando con la mezcla de aire/combustible correcta para un ajuste de potencia dado.
Los motores alternativos de los aviones ligeros suelen utilizar un indicador de presión de combustible que también se utiliza para el caudalímetro. Esto se debe a que el flujo de combustible es proporcional a la presión de combustible en este sistema. El flujo de combustible se mide normalmente en galones por hora.
En la mayoría de las instalaciones de aerogeneradores, el sistema indicador de flujo de combustible consta de un transmisor y un indicador para cada motor.
El transmisor de flujo de combustible está convenientemente montado en la sección de accesorios del motor y mide el flujo de combustible entre la bomba de combustible impulsada por el motor y el dispositivo de control de combustible.
El transmisor es un dispositivo eléctrico que contiene una turbina que gira más rápido a medida que aumenta el flujo, lo que aumenta la señal eléctrica al indicador.
El transmisor de flujo de combustible está conectado eléctricamente al indicador ubicado en la cabina de vuelo de la aeronave o en el panel del operador de la celda de prueba. La lectura del indicador en los aviones de turbina está calibrada para registrar la cantidad de flujo de combustible en libras de combustible por hora.
Indicador de presión del múltiple - Manifold Pressure Indicator
El tipo preferido de instrumento para medir la presión del colector en motores alternativos es un manómetro que registra la presión como una lectura de presión absoluta. La presión absoluta tiene en cuenta la presión atmosférica más la presión en el colector de admisión.
Para leer la presión del colector de los motores, se utiliza un manómetro de colector especialmente diseñado que indica la presión absoluta del colector en pulgadas de mercurio ("Hg). La línea roja indica la presión máxima del colector permitida durante el despegue.
Las marcas e indicaciones del rango del manómetro del múltiple varían con los diferentes tipos de motores e instalaciones. La figura ilustra el cuadrante de un manómetro de presión múltiple típico y muestra cómo se colocan las marcas de rango.
El arco verde comienza en 35 "Hg y continúa hasta los 44 "Hg. La línea roja en el indicador, a 49 "Hg, muestra la presión del colector recomendada para el despegue. Esta presión no debe excederse.
Indicador de tacómetro - Tachometer Indicator
El tacómetro para motores alternativos muestra las rpm del cigüeñal del motor. El sistema utilizado para probar el motor es el mismo que el sistema en la instalación de la aeronave. El tacómetro, a menudo denominado TACH, se calibra en cientos con graduaciones en cada intervalo de 100 rpm.
El dial que se muestra en la Figura comienza en 0 rpm y llega a 35 (3500 rpm). El arco verde indica el rango de rpm dentro de la operación que es permisible. La línea roja indica las rpm máximas permitidas durante el despegue; cualquier rpm más allá de este valor es una condición de sobrevelocidad.
Los motores de turbina usan indicadores de porcentaje de rpm debido a las altas rpm que generalmente operan los motores. Cada conjunto giratorio de un motor tiene su propio indicador de porcentaje de rpm.
La posición de 100 por ciento en el indicador es la velocidad más alta que el motor puede operar. Las líneas rojas y los arcos verdes funcionan igual que con los motores alternativos.
Indicador de temperatura de la culata - Cylinder Head Temperature Indicator
Durante los procedimientos de prueba del motor, normalmente se prueban las temperaturas de la culata de cilindros de varios cilindros en el motor alternativo. Los termopares están conectados a varios cilindros y, mediante un interruptor selector, se puede indicar en los indicadores cualquier temperatura de la culata.
Cuando se instala en la aeronave, a veces solo hay un cable de termopar e indicador para cada motor instalado en una aeronave.
Las temperaturas de la culata se indican mediante un indicador conectado a un termopar adjunto al cilindro, que las pruebas muestran que son las más calientes en un motor en una instalación particular.
El termopar se puede colocar en una junta especial ubicada debajo de una bujía trasera o en un pozo especial en la parte superior o trasera de la culata.
La temperatura registrada en cualquiera de estos puntos es simplemente una temperatura de referencia o de control; pero siempre que se mantenga dentro de los límites prescritos, las temperaturas dentro de la cúpula del cilindro, la válvula de escape y el pistón se encuentran dentro de un rango satisfactorio.
Dado que el termopar está conectado a un solo cilindro, no puede hacer más que dar evidencia de la temperatura general del motor. Si bien normalmente se puede suponer que las temperaturas restantes del cilindro son más bajas, no se indican condiciones como la detonación a menos que ocurran en el cilindro que tiene el termopar conectado.
La marca del rango del indicador de temperatura de la culata es similar a la del indicador de presión del colector y del tacómetro. El indicador de temperatura de la culata es un indicador doble que incorpora dos escalas de temperatura separadas. Las escalas están calibradas en incrementos de 10°, con números en las graduaciones de 0°, 100°, 200° y 300°. El espacio entre dos marcas de graduación representa 10 °C.
torquímetro - Torquemeter
La mayoría de los sistemas de par utilizan una salida de presión de aceite de una válvula de par para indicar la salida de potencia real del motor en varios ajustes de potencia.
El torquímetro indica la cantidad de par que se produce en el eje de la hélice. Un engranaje helicoidal se mueve hacia adelante y hacia atrás a medida que varía el par en el eje de la hélice.
Este engranaje, actuando sobre un pistón, posiciona una válvula que mide la presión del aceite de forma proporcional al par que se produce. Un cambio en la presión de la válvula que está conectada a un transductor se convierte en una señal eléctrica y se transmite a la cabina de vuelo.
El torquímetro puede leer en libras-pie de torque, porcentaje de caballos de fuerza o caballos de fuerza. Los sistemas anteriores leían en psi, y el ingeniero de vuelo convirtió esto a la configuración de potencia correcta.
Sistemas de Alerta - Warning Systems
Muchos de los indicadores y dispositivos misceláneos solo indican que un sistema está funcionando o no ha funcionado. En algunas aeronaves, una luz de advertencia se enciende cuando la presión del combustible o la presión del aceite es baja.