Motores de Aviación – Parte III

Motores de Aviación – Parte III
Refrigeración y engrase
Motores de Aviación - Parte III
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Dentro de un motor
de combustión
interna, en sus
cámaras se generan
temperaturas
infernales que
podemos deducir en
los colectores de
escape, tubos o
turbos.
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En motores con
caños de escape
libres es muy fácil e
instructivo ver las
llamas que salen y su
color. Cuando por la
tarde oscurece se
pueden ver del rojo al
azul y al blanco, en
una aceleración, por
ejemplo.
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Las mezclas ricas
(llamas rojas) son
más “frias” que las
pobres (llamas
blancas) muy
“calientes”.
El calor de la
combustión se
transmite a las
culatas, válvulas,
cilindros y pistones.
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Los motores tienen
limites de diseño y
limites de resistencia
de los materiales.
Hay dos sistemas
principales de
enfriamiento en
aviación: por AIRE y
por LIQUIDO.
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Los motores
enfriados por agua
eran más utilizados
hasta la WWII en
pequeñas y
sobretodo en grandes
potencias.
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En el enfriamiento por
aire de los motores es
fácil identificar que lo
son por las entradas de
aire frontales de los
carenados .
No confundir con las
tomas de los
carburadores, de
calefacción, faros,
radiadores, etc.
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En los años
1950/60/70 hubo
muchos aviones de
linea con motores
radiales enfriados por
aire. Fáciles de
identificar incluso con
respecto a los
turbohélices.
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Hay cinco detalles
para identificar el tipo
de motor. Góndola
redonda por ser
radial. Entrada de aire
frontal. Aletas (Cowl
Flap) para control de
temperatura. Toma
aire radiador de
aceite debajo y toma
del carburador
encima.
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La sencillez exterior
del capotaje del motor
nos cubre de la
complejidad de los
dispositivos interiores
que encierra.
1-Sección de
potencia. 2-Sección
de accesorios y 3Pozo del tren de
aterrizaje.
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Tras la toma de aire
frontal de la mayoría
de los motores de la
Aviación General nos
encontramos con un
“cajón” en la parte
superior de los
cilindros de manera
que se obliga a pasar
el aire por entre las
aletas hacia abajo.
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Con la utilización de
unas pantallas
deflectoras
estudiadas se
aumenta la eficacia
del enfriamiento.
Tenemos varias
formas de colocación
según sea el tipo de
motor.
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Controlando la salida
de aire del interior del
compartimento del
motor, variamos su
flujo y por tanto la
temperatura del
motor. Hay otros
medios sobre todo en
motores de salida de
aire fija.
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En aviones ligeros el
orificio de salida está
diseñado para mantener
la temperatura
adecuada. El piloto debe
ajustar las potencias,
controlando las mezclas,
régimen de subida,
crucero, descenso, etc.
vigilando la temperatura
dentro de limites: en la
zona verde.
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El “Cowl Flap” puede
ser operado de forma
manual, hidráulica o
eléctrica para
controlar el flujo de
aire en función de lo
que marque el
indicador de CHT.
(Cylinder Heat
Temperature).
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En el enfriamiento por
líquido (se dice agua
pero es especial,
como ethyl-glycol), el
motor parece más
compacto y pesado,
alrededor de las
camisas y culatas
circula el líquido
llevándose el calor al
radiador/es.
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Al igual que un avión
se identifica
facilmente si lleva un
motor enfriado por
aire, también es fácil
conocer si el motor
que lleva está
enfriado por liquido.
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El circuito de líquido
enfriador (que no
refrigerante) es algo más
complejo en un motor de
alto rendimiento.
Aquí un Rolls-Royce
Merlin compacto y con
una nodriza sobre el
motor en la parte alta y
delantera.
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El ejemplo del RR Merlin
de un Spitfire nos muestra
el “circuito cerrado” de
enfriamiento. Al ser un
motor V-12, el agua
caliente sale por la parte
alta de cada bloque donde
unos desgasificadores
eliminan el vapor
continuando a dos
radiadores con persianas
reguladoras. La bomba
envía otra vez el líquido al
motor. La nodriza actúa de
reserva.
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El motor alemán Junkers
Jumo es un V-12
invertido. Una bomba de
envío trasera hace
circular el liquido por el
motor saliendo por la
parte alta a un radiador
circular, dando la
apariencia de un motor
radial. Con “cowl flaps”.
El retorno al depósito de
reserva es apoyado por
otra bomba de retorno.
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Sistema de engrase de un motor a pistón
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Un motor debe cada
minuto de su vida al
aceite lubrificante que
protege el desgaste
por rozamiento de
sus partes, debido al
gran esfuerzo a que
se someten, evitando
que se calienten
demasiado y
aumentando el
rendimiento mecánico
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Debido a que empecé
a trabajar en
mecánica a mediados
de los años 1950's he
podido conocer la
evolución de los
últimos 50 años de
éstos productos,
tanto los aceites
como las grasas y
fluidos.
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Los primeros aceites
eran solamente
minerales, de calidad
eso sí, pero
ensuciaban el interior
del motor, se
quemaba como en las
sartenes haciendo
incustraciones en la
culata, pistones,
válvulas....
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Los aceites
“dispersantes”
aparecieron hacia los
años 1960's.
Simplemente NO
ensuciaban.
Los “detergentes” no
ensuciaban pero
además limpiaban:
Un motor abierto
parece como nuevo.
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Sobretodo los motores
con turbo con su propio
engrase, no hacían
incustraciones
(Calaminaje). Los turbos
se generalizaron en ese
momento en AG.
Los sintéticos
multigrados mantienen la
calidad y densidad
estable.
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Para el motor, el
instrumento más
importante es el
modesto y pequeño
indicador de la presión
de aceite. La vida del
motor depende de que
marque siempre presión
en marcha. Si está más
de 30 segundos sin
presión hay que pararlo.
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El aceite recorre las
partes del motor para
engrasarlo. Se crea
un circuito de presión
para que eso ocurra
consistente en un
depósito, bomba de
presión y de
recogida, radiador,
controles e
indicadores.
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Los motores de AG
suelen llevar el depósito
de aceite en el fondo del
cárter a modo de
sumidero. De “cárter
húmedo”.
En invertidos y radiales,
el depósito está aparte
logicamente. Son
motores de “cárter seco”.
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Las bombas de recogida
(scavenges) se
encargan de sacar el
aceite de las diferentes
partes del motor y
enviarlo al depósito, via
radiador, etc.
Los radiales, tienen un
colector en el punto más
bajo para acumular éste
aceite. Entre dos
cilindros.
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El motor Tigre G-V
acrobático tiene cuatro
bombas de recogida y
una de envío. Dos de las
bombas añadidas
recogen el aceite en
invertido: de la parte
trasera y delantera. La
quinta bomba es la de
envío a presión para el
engrase normal.
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En la parte trasera
inferior del motor hay
un colector con tres
filtros, dos de
recogida y uno de
envío. También hay
un filtro de láminas.
Según el tipo de
avión hay tres
disposiciones del
depósito de aceite.
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El Tigre que tenemos en
la sala, de Elizalde, es
de “carter seco”. Lleva el
aceite del depósito al
filtro central, luego a la
bomba de presión y al
filtro de láminas. Entra
por el eje de levas y de
éste al cigüeñal.
Los balancines llevan
una grasa que se licúa
con el calor. Simple.
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Un motor con “cárter
húmedo” es el que
reúne en la bandeja o
sumidero más bajo
todo el aceite que
drenan las diversas
partes que se pierde
una vez engrasadas.
Es la forma más
sencilla de construir
el engrase de un
motor.
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Como es natural, se
experimentaron
formas mixtas como
es el caso de éste
motor que SI lleva un
depósito en la parte
más baja del motor
donde se reúne el
aceite perdido y se
retoma de nuevo. El
motor es más alto.
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El motor Tigre del que
utilizamos varios
ejemplos aquí iba
instalado en las
Bücker y Aisa I-115
de enseñanza y
enlace. El radiador de
aceita vá fuera del
capotaje para recibir
las corrientes de aire
fresco.
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Durante muchos años
han sido populares los
depósitos adosados de
los pequeños motores
de la casa Continental.
El aire de unos orificios
calculados del capot que
incidían en él enfriaban
el aceite sin necesidad
de radiador.
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Los radiadores también
pueden ir en la toma de
aire de refrigeración de
los cilindros, es la
fórmula de Continental.
O en la frontal del
capotaje (7). O llevando
el aire al radiador por
conducciones donde
más convenga.
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Los motores con
cilindros invertidos
tienen un problema
congénito de su diseño:
Al parar el motor el
aceite puede pasar al
interior de los cilindros y
pistones inferiores.
Dependiendo del
desgaste de los
segmentos y las partes,
el aceite puede pasar a
las cámaras.
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Al girar el motor a
mano o con “estarter”
puede producirse un
“blocaje hidráulico” (el
líquido -aceite- es
incomprimible) y
puede ocurrir que
partes del motor
puedan dañarse.
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En el giro inicial, si se
nota una fuerte
resistencia puede ser
debida a un blocaje -total
o parcial- en un cilindro
(aceite o combustible de
excesiva purga). Se
debe girar el motor al
revés para que el aceite
salga por la válvula de
escape al exterior. O
sacar una de las bujias
para drenar.
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Foto: Ricardo M.
Vidal hacia 1967, con
26 años haciendo
mantenimiento
programado a una
Bücker 1131 del
ACBS.
Detrás la “Torre
Gorina”, que sigue en
la actualidad.
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En la sección del
motor adjunto (Tigre)
vemos los codos del
cigüeñal con pasos
de aceite para
lubricar las
muñequillas de las
bielas.
Para facilitar el
mecanizado los
pasos tienen tapones.
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Termino con éste
sistema básico de
engrase señalando las
partes: colector con tres
filtros,en el centro el de
envío y los laterales de
recogida. Encima a la
derecha las bombas y a
la izquierda el filtro de
peine.
En medio está la bomba
de gasolina.
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En motores de alta
performance también se
envía aceite para
lubricar el turbo con
tubos de ida y retorno
pero con una bomba de
succión en ésta ultima
linea para evitar
acumulaciones.
También se utiliza el
aceite para mover el
paso variable de la
hélice.
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La hélice sirve para
efectuar la tracción que
el avión precisa para
avanzar. Recordemos
que también es el
“volante” de inercia del
motor.
El perfil de la pala de
una hélice es como la de
una ala y actúa de la
misma manera.
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El paso variable de una
hélice es el cambio de
marchas mas perfecto,
suave y progresivo. Esta
controlado por un
“Governor” o Regulador
de Velocidad Constante.
El conocido regulador de
pesos centrífugos.
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El regulador controla el
mismo aceite del motor
que se envía al domo de
la hélice donde un
mecanismo mueve las
palas a través de una
válvula de lanzadera
cargada con un muelle.
Se trata de mantener un
equilibrio con el deseo
del piloto. El Governor
tiene otra bomba de
refuerzo.
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Los multimotores deben
llevar un dispositivo de
“Puesta en Bandera” de
la hélice. Para ello se
dispone de un circuito
eléctrico con otra bomba
y un botón rojo en
cabina. Presionándolo
se pone en marcha la
bomba de PB que toma
aceite de reserva del
depósito.
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Previamente el piloto
pondrá el paso en
mínimas RPM o sea,
paso largo -a unos 60ºcerca de los 90º de la
PB.
Cuando esta bomba
arranca, “Bypasea” el
Governor y vá al domo
hasta que se crea una
sobrepresión que abre el
interruptor de presión.
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Para sacar la hélice
de PB se vuelve a
presionar y se
mantiene el botón
rojo hasta que el
aceite que llega a la
válvula de lanzadera
3, vence el muelle y
abre el retorno del
aceite del domo.
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Hay otro tema sobre el
aceite. En motores de la
época de aceites de
densidad variable en
climas extremadamente
fríos se procedía a diluirlo
con la propia gasolina
antes del arranque.
Una bomba enviaba
gasolina al depósito
durante 3 minutos si
estábamos de -4º a -12º,
por ejemplo.
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Por último, en
campos de aviación
con climas frios
extremos se utilizan
unos carritos
calentadores que
mantienen los
motores -y el aceitepreparados para la
puesta en marcha.
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Programas de los Stages (pistón)
Parte I
-Introducción. Environmental
Parte II
-Arquitectura de los motores.
Formas de construcción.
Parte III
-Refrigeración -agua o aire-.
Engrase.
Parte IV
-Alimentación. Encendido.
FIN
de la Parte III
(Motores a pistón o
alternativos
Refrigeración.
Engrase)