Sistema De Instrumento 2014

Instrumentos

Por: Horacio Sánchez Jarquín

Presentación

EVALUACION

Examen: 60%

Quices: 10% (2)*

Asistencia:15%

Trabajo Investigación:15%

OBJETIVOS 1. CONOCER COMO SE DA LA EVOLUCION DE LOS INSTRUMENTOS DEL MOTOR Y SU

POSTERIOR MANTENIMIENTO.

2. IDENTIFICAR EL TIPO DE SISTEMA DE INSTRUMENTOS EN DIFERENTES AVIONES.

3. CONOCER EL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE INSTRUMENTOS DE TIPO NEUMÁTICO,DIGITAL, EICAS, MARCAS E INSTALACION.

4. CONOCER EL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE ENCENDIDO POR MICROCOMPUTADORAS Y INDICACION DIGITAL.

CONTENIDO 1. SISTEMA DE INSTRUMENTO DE LOS MOTORES.

2. TIPOS DE SISTEMA DE INSTRUMENTOS EN TURBINAS.

3. CIRCUITO DE LOS INSTRUMENTOS DE MOTOR.

4. SISTEMA DE INSTRUMENTACION ELECTRONNICA.

5. TIPOS DE SISTEMA DEL SISTEMA BITE EN LOS INSTRUMENTOS.

6. SISTEMA EICAS MANEJO, INFORMACION, UBICACIÓN, ETC. ********

SISTEMA DE INSTRUMENTOS DE MOTORESLas primeras aeronaves no tenia instrumentación, por que el tiempo de encendido y de apagado del motor era muy corto y no podían mantener las RPM suficiente para vuelos largos.

Hoy en día el mínimo de instrumento que se requiere por RAC 91 son:

1.Tacómetro para cada motor.

2.Un indicador de presión de aceite si usa sistema a presión cada motor.

3.Un indicador de temperatura.

4.Un indicador de temperatura de aceite si usa un radiador enfriado por aire cada motor.

5.Un indicador de presión de manifold con relación a la altitud de motor.

Los instrumentos de motor son de un tipo

de análogo con una fondo redondo, con

un puntero, y una caratula de medición.

Estos están montado en un panel vertical

en el centro de panel frontal o atrás para

un ingeniero de vuelo.

Tipos de Instrumentos del MotorSe conoce tres tipos de indicadores: presión, temperatura y movimiento mecánico.

Indicador de Presión: la presión es una medida de la fuerza que actúa sobre una determinada unidad de área. En el sistema de Inglés es normalmente se expresa en términos de libra por pulgada cuadrada PSI, el sistema métrico se expresa en kilopascale Kpa y un Kpa es 0 .14503 psi.

Tipos de presión: presión absoluta, indicador de presión, presión diferencial.

Presión Absoluta: es referente a la presión cero o vacio y es generalmente expresada en pulgadas o milímetros de mercurio, o libras por pulgadas cuadradas absoluta, psia.

Presión absolutaTorricelli realizó un experimento que consistía en verter mercurio en un tubo de vidrio, colocó el

tubo de vidrio en una cubeta rellena de mercurio, dejando la parte abierta del tubo dentro de la cubeta y la parte cerrada en el exterior de la cubeta. Realizando dichas operaciones, observó que el mercurio quedaba a determinada altura dentro del tubo. Pero lo curioso del experimento era que la altura en que quedaba el mercurio dentro del tubo, variaba dependiendo de la altitud y de ciertas condiciones climatológicas. Al hacerlo sobre el nivel del mar, la altura del mercurio

alcanzaba los 760 mm, o 29.92 pulgadas. A este valor se le denominó 1 atmósfera.

La presión del manifold en un motor reciproco también usa presion absoluta, MAP(manifold absolute pressure).

Indicador de presiónUn indicador de presión , es la presión de la suma de un fluido

u otro mecanismo, y es expresado en unidad de libras por

pulgada cuadrada medida (psig).

Presión DiferencialLa presión diferencial, es la diferencia entre dos presiones y se

expresa en libras por pulgada cuadrada diferencial (psid).

Los filtros de combustible en las turbinas utilizan un SW de presión

diferencial o transductor , este permite tener una presión mucho

mayor en la entrada, cuando el filtro se obstruye la presión

aumenta y entra a trabajar el bypass, mandando una indicación a

la cabina de filtro bloqueado (una luz).

Presión totalEs la presión que mueve un flujo y es la suma de la presión dinámica y la presión estática. Dinámica es la presión de un fluido en movimiento dependiendo de la densidad de fluido. Estática, es la presión de un fluido que sigue, o no está en movimiento, y se mide perpendicular, o normal a la superficie sobre la que actúa.

La presión estática existente en un fluido en un punto se define como la fuerza que ejerce el mismo perpendicularmente a la unidad de superficie. La presión estática varía de un punto a otro, dependiendo de las fuerzas por unidad de volumen a las que esté sometido el fluido, si éste se encuentra en reposo la presión es igual en todas direcciones.

La presión dinámica no se manifiesta ejerciendo una fuerza sobre una superficie, como ocurre con la presión estática, sino que es la energía por unidad de volumen que posee el fluido en movimiento.

Presión estática: es la fuerza por unidad de área que ejerce un fluido, sobre un cuerpo en reposo, respecto a dicho fluido, observando que si el cuerpo y el fluido se mueven a igual velocidad, el cuerpo está en reposo respecto al fluido.

Instrumento de PresiónLa presión que obliga al aceite lubricante a través del motor es una presión manométrica y se mide más en general con un instrumento de tubo de Bourdon.

El tubo de Bourdon tiene una sección transversal plana o elíptica y tiene una forma curveada. Un extremo del tubo curvado se sella y se une a la cola del engranaje de sector o mecanismo de movimiento.

La línea entre el medidor de presión de aceite y el motor

se llena con un aceite ligero como el queroseno, y el

accesorio en el motor a la que se adjunta la línea tiene

un orificio muy pequeño, una hecha con una broca

número 60.

Este orificio evita la pulsación de la presión de aceite y

previene una pérdida importante de aceite de motor

si la línea de instrumento se rompe.

Gage-Indicador de presión de Temperatura de AceiteSe mide la temperatura del aceite en la mayoría de los motores de aeronaves de aviación general pequeña, con un simple instrumento de tubo de Bourdon. El tubo de Bourdon está conectado a través de un tubo capilar de diámetro pequeño, el bulbo (detector) de temperatura que se monta normalmente en el interior del instrumento de presión de aceite del motor. El bulbo, capilar, y el tubo de Bourdon se llena con un líquido altamente volátil tal como metilo cloruro y sellado dentro de la unidad. Como la temperatura aceite aumenta, la temperatura del líquido en el interior del instrumentos aumenta y parte de ella se evapora. Dado que el sistema está sellado, vapores son atrapados, y su presión aumenta proporcionalmente al aumento de temperatura. El tubo de Bourdon comienza a enderezar, y mientras lo hace, se mueve el puntero sobre el disco graduado que indica la temperatura del aceite.

El sistema de indicación de torque de un turboprop se puede ver por medio de la presión de aceite.

La marca roja de los intrumentos indica rangos prohibidos y una marca roja de forma de triangulo indica, los limites maximo para maniobras altas tales como el arranque

Indicador de FUELLa presión de combustible para motores de pistones pequeños se mide con un tipo de cápsula,mecanismo de instrumento como el de la Figura 16-6. Combustible presurizado fluye hacia la cápsula instrumento a través de un tubo de diámetro pequeño. La presión expande la cápsula y hace girar el engranaje del mecanismo, a su vez, hace girar el piñón. El puntero unido al eje del piñón se mueve sobre un disco graduado una pequeña cantidad presión dentro de la cápsula. El peligro inherente de poner gasolina en el avión

de cabina tiene provocado un cambio en muchos

aviones en el que la presión del combustible se

convierte en de señales eléctricas del motor y la

presión de leer en los instrumentos eléctricos.

Un parámetro secundario de un motor de turbina es la temperatura de aceite.

Sistema de advertencia de presión de combustibleLos sistemas de indicación presión de combustible utilizado en motores alternativos grandes(turbina) para medir la diferencia entre la presión del combustible y la inducción de aire de presión en el carburador . Estos medidores de presión son lo suficientemente sensibles para el funcionamiento normal , pero un indicador son una respuesta más rápida y positiva, se necesita indicación para advertir al piloto de una peligrosa caída en la presión de combustible.El sistema de alerta detecta la presión de combustible en la entrada carburador y genera una señal eléctrica que da la primera indicación cuando un tanque queda vacío y la válvula selectora se debe cambiar a un tanque lleno . Tan pronto como la bomba comienza a aspirar aire desde el tanque , la presión de combustible cae , y los contactos del sistema de advertencia de presión se cierre , el envío de una señal eléctrica que enciende una luz de advertencia destella o una advertencia sobre un panel anunciador .

Presión Gage - Medición de flujo de combustibleEl flujo de combustible en los motores alternativos de inyección de combustible horizontal y opuestas es medido con un medidor de presión de tipo cápsula, instalada como se muestra en la figura 16-7 . Este flujo funciona según el principio de prensión, se deje caer a través de un orificio fijo y es directamente proporcional a la cantidad de líquido que fluye a través de él .Una muestra de combustible a la misma presión se envia a los inyectores de las boquillas . La cápsula se expande y mueve el puntero sobre el cuadrante graduado una cantidad proporcional a la caída de presióna través de las boquillas de los inyectores .La cápsula de un medidor de flujo de combustible utilizado en un motor atmosférico esmontado dentro de una caja del instrumento que se ventila a la atmósfera . El combustiblepresión intenta expandir la cápsula y la presión atmosférica se opone a laexpansión . Por consiguiente, la presión que se muestra en la esfera del instrumento es Gagepresión . En los motores con turbocompresor , la caja del instrumento está sellado y conectadoa la entrada de aire de la unidad de control de combustible , por lo que la presión dentro de la caja

El medidor de flujo de combustible utilizado en un motor turbo horizontal opuesto con inyección de combustible motor es un manómetro de presión diferencial que mide la diferencia entre el combustible presión suministrada a la boquilla y la presión de aire de la cubierta superior

Figura 16-8. Un mecanismo de fuelle diferencial mide la diferencia entre dos presiones, P1 y P2. Este mecanismo versátil puede medir absoluta o presión manométrica

MAP (presión absoluta del colector) La energía producida por un motor de movimiento alternativo se determina por dos variables: la cantidad de forzar el pistón hacia abajo, y el número de potencia golpes por minuto. La velocidad de rotación del cigüeñal, medido por el tacómetro, es directamente relacionada con el número de carreras de trabajo por minuto, pero la presión el interior del cilindro es demasiado difícil de medir directamente. La presión absoluta del aire en el sistema de inducción, justo antes de la válvula de admisión, tiene una definida relación a la presión desarrollada en el interior del cilindro.

Cuando el motor no está en marcha, el puntero indica el vigente presión barométrica en pulgadas de mercurio. Se debería leer el mismo que el escala barométrica en el altímetro cuando los punteros del altímetro se ajustan para la elevación del aeropuerto existente. Cuando el motor arranca y funciona a ralentí, la presión del colector disminuye a típicamente alrededor de 15 pulgadas. Un motor de aspiración natural no logra desarrollar una presión en el colector mayor que la de la atmósfera, pero sobrealimentado y los motores turbo puede. Véase la figura 16-9.

Los parámetros primarios de un motor de turbina son EPR,EGT,N1.

EPR (relación de presión del motor) La cantidad de empuje producido por un motor de turbina de gas se determina por el cambio en el impulso de aire que fluye a través del motor. En los primeros días de funcionamiento del motor de la turbina, EGT y RPM se utilizaron para medir el empuje. Motores de flujo axial modernos indican el impulso midiendo el EPR, o relación de presión del motor. Una flujo de presión, se mide la presión total en el entrada del compresor (PT2), y otro flujo mide la presión total a la descarga de la última etapa de la turbina (PT5 o PT7). Pt7 es presión total en la estación 7.

TIT es la indicación de temperatura de un motor turboprop.

El EPR en una turbina indica, la razón de la presión de

salida dividida entre la presión de entrada del motor.

Esta marca es de color blanco, son deslizable y esta afuera del vidrio, son movibles con la mano.

Medición de la temperatura

La temperatura es una de las medidas más importantes en el motor de la aeronave en operación. Temperaturas de funcionamiento varían desde bajo, desde cero para carburadores, temperatura del aire y medidores de temperatura del combustible en alrededor de 1000 grados C , para medidores de temperatura de gases de escape. La temperatura del aceite de algunos motores más pequeños se mide con una presión que mide la presión de vapor de un líquido en un tubo sellado. Casi todas las otras mediciones se hacen eléctricamente ya sea por un ratiometer o instrumento termopar.

En un motor turboprop la temperatura de aire de entrada de la turbina se vigila para minimizar los arranques caliente.

Instrumentos Ratiometer Temperatura del carburador de aire, la temperatura del combustible y la temperatura del aceite son típicamente medida con instrumentos ratiometer. La Figura, ilustra funcionamiento de un típico ratiometer imán móvil. La detección de la temperatura bulbo está formado por una bobina de alambre (Micromo) bien encerrado y sellado, en una delgada alambre de acero inoxidable. Este bulbo está sumergido en el fluido cuya temperatura es que se está midiendo. La resistencia del alambre de Nicromo varía directamente con su temperatura. A la temperatura de gama baja, la resistencia del bulbo es de aproximadamente 20 ohmios, y en el extremo superior, su resistencia es de unos 200 ohmios.

Cuando la temperatura y la resistencia de bulbo son bajos, la mayor parte de la corriente fluye a tierra a través de la resistencia A, la bobina de gama baja, y la detección de la temperatura bombilla. El campo magnético de la bobina de baja tira del imán permanente con su puntero conectado hacia el lado de baja temperatura de la línea. ¿Cuándo la temperatura y la resistencia de la bombilla aumenta, la corriente fluye a tierra través de las resistencias B, C, la bobina de alta gama, y la resistencia de D. El resultado el campo magnético de la bobina de alta se mueve el puntero hacia la alta temperatura del lado de la esfera.

Instrumentos de termoparTemperatura de la cabeza del cilindro para motores de pistones y la temperatura del gas de escape en turbina, estos motores se miden con instrumentos termopar. Estos instrumentos no requieren alimentación externa, un termopar es un generador eléctrico .Un termopar es un bucle hecho de dos tipos diferentes de alambre , como se muestraen la Figura . La temperatura se mide en uno de los puntos en los cuales los dos cables se unen, llamado el punto de medida . El otro punto es la unión de referencia y se encuentra dentro de la caja del instrumento . Un voltaje se produce entre las dos uniones proporcionales a la diferencia de temperatura entre ellos. Esta tensión hace que la corriente fluya , y la corriente se mide mediante un amperímetro cuya línea está calibrado en términos de C o F .

Chromel y alumel son los materiales usados en el sistema

de indicación de EGT de las turbinas.

Estos cables termopar son diseñados para una

Instalación especifica y no pueden ser alterados.

Dado que el indicador es una corriente instrumento de medición, la resistencia de los conductores entre las uniones es crítica .

Termopar generalmente tiene una resistencia de cualquiera de dos a ocho ohmios , y su longitud no debe ser alterado para adaptarse a la instalación , ya que esto cambiaría su resistencia .

Si la resistencia es demasiado baja , la resistencia se puede ir al cable negativo . La temperatura de la unión de referencia debe mantenerse constante . cambios .

CHT (Temperatura de cabeza de cilindro La temperatura de la cabeza de cilindro de un motor se mide con termopares de cobre o alambre de hierro para el cable positivo y constantán, una aleación de cobre y níquel, para el cable negativo. Un extremo de cada cable está incrustado en una junta especial de la bujía de cobre. Esto se conoce como el calor de medición.

EGT (Temperatura de escape de gas) Las temperaturas más altas de los motores reciprocos y de turbina, se miden con termopares hechos de cromel y cables alumel. Chromel, una aleación de níquel y sin cromo, se utiliza como cable positivo, y alumel, una aleación de níquel, aluminio, manganeso, y de silicio, se utiliza como el cable negativo. El termopar está montado en el tubo de escape apilar, instrumento similar a la utilizada para la medición de culata temperatura.

EGT ( Turbine Engine Temperatura de escape de gas )La temperatura más crítico de un motor de turbina es la temperatura de entrada de la turbina( TIT ) . Esta alta temperatura es extremadamente difícil de medir , como cualquier sonda colocada justo por delante de la primera turbina de etapa podría interferir con la flujo crítico de gases que entran en la turbina , y cualquier sonda suficientemente sensibles como para medir eficazmente los cambios en la temperatura se dañan fácilmente con la el flujo de alta velocidad de los gases calientes .La temperatura de salida de la turbina es fácil de medir , y esta medición, el EGT , es la temperatura que se muestra a la tripulación de vuelo. Un sistema de EGT de turbina es similar a los recíprocos, excepto que varios termopares están conectados en paralelo y dispuesto alrededor del cono de cola para que puedan probar la temperatura en varios lugares. Las conexiones paralelas dan una indicación de que es el promedio temperatura de los gases que salen de la turbina .

TACOMETRO

Uno de los instrumentos más antiguos de aeronaves era un tacómetro. Hoy en día, tacómetros son todavía uno de los instrumentos en todos los aviones de potencia, y sus indicaciones permiten a los pilotos a supervisar el rendimiento del motor. Tacómetros para motores indican la velocidad del motor en RPM. Tacómetros turbina indican la velocidad del compresor N1 velocidad nominal.

Algunos de los primeros tacómetros eran instrumentos centrífugas que utilizan la mismo principio que los gobernadores de las máquinas de vapor . El mecanismo en la mayoría de tacómetros mecánicos modernos, que se asemeja utilizado un velocímetro del automóvil, el tacómetro eléctrico más popular es basado en un motor síncrono trifásico. Tacómetros electrónicos digitales cuentan los impulsos de un dispositivo optoelectrónica o de los platinos en el sistema de encendido de un motor.

Tacómetros mecánicosEl tacómetro más ampliamente utilizado para los motores de menor tamaño es de el tipo de arrastre magnético. (Ver Figura 16 ). Un imán permanente relativamente pequeño en el interior de la caja del instrumento es accionado por un cable de acero desde el motor, en un medio de la velocidad del cigüeñal . El puntero del instrumento se adjunta en el eje cuya rotación está restringida por una espiral calibrado.Cuando el motor está en funcionamiento, el imán gira dentro de la carcasa,

y a medida que gira , las líneas de flujo atraviesan la copa de aluminio e

inducen un remolino actuando en ella . Esta corriente produce un campo

magnético , que interactúa con esa del imán rotativo y trata de bloquear

magnéticamente la copa arrastre hacia la imán giratorio . El puntero en el

eje se mueve en delante de una línea marcada en rpm, para indicar la

velocidad de la cigüeñal.

Las marcas requeridas para un instrumento de motor pueden ser

Encontradas en el TCDS del avión.

Tacómetro EléctricosEste sistema es muy simple mide el voltaje producido por un generador magnético permanente ya sea AC o DC.

Uno de los mas usados son los que tiene tres fases AC de un generador. Este instrumento opera con la frecuencia del generador que las determinan las RPM del motor, las variaciones de la corriente no se afectan por que mantienen dentro del sistema un disco de histéresis.

Los instrumentos tales como tacómetros, indicador de cabeza de cilindro tienen una carcasa de hierro o acero para evitar que los imanes afecten los instrumentos o equipos electrónicos.

Indicador de flujo de combustible en motores recíprocosEn los motores recíprocos se mide por medio de una válvula tipo sumergible, que va en medio de la bomba y el carburador, por medio del sistema transmisor de Autosyn, esto lo mide en libras y en galones, de peso de la gasolina (6 libras por galón).

Indicador de flujo de combustible en turbinasEl impeler y la turbina están montados en la línea principal de combustible, el impeler tiene un mecanismo de velocidad constante y un motor AC de tres fases dentro del instrumento. Algunos de los tacómetros eléctricos antiguos fueron voltímetros que mide el voltaje producido por un generador de AC o DC. Este sistema tiene un mal de que su precisión depende la fuerza del imán permanente en el generador, y esta fuerza se deteriora con el tiempo. Este instrumento es preciso con la frecuencia

del generador, se determina sólo por el RPM

de la motor, y variaciones de la fuerza del

imán generador tienen poco o ningún efecto sobre su exactitud.

El engranaje de anillo, en el sistema de engranaje de reducción de la hélice permite una pequeña libertad de movimiento giratorio, que restringe los cilindros hidráulicos conectados entre el equipo y la sección de la nariz del motor .Una fuerza de torsión de la hélice intenta girar el

anillo, por lo tanto, el engranaje , y la presión

producida en los cilindros hidráulicos es proporcional

a la torsión del motor. Esta presión se mide en un

manómetro calibrado en libras por pulgada

cuadrada BMEP(presión media efectiva al freno ). Este límite se mantiene hasta una altitud de presión

es alcanzada, y en que la potencia está limitada por

la temperatura del gas de escape.

Torquimetro

Marcas de instrumentos

Indicación Digital y Sistema de Control

Computadoras digitales trabajan en un principio que puede ser entendido por la operación de una computadora diseñada para mantener la cabeza del cilindro dentro de un rango óptimo, y para prevenir al piloto si se sale de este rango.

Hoy en día aeronaves modernas utilizan el sistema EICAS en BOEING y en AIRBUS es el ECAM

Llamado Primary Display

En esta pantalla muestra los parámetros secundarios, status de sistema del avión, y datos de mantenimiento.

Fin del sistema de Instrumento de motor

Referencias• Las imágenes fueron tomadas del libro

o de paginas que proporciona internet

MUCHAS GRACIAS!