IA ATA 29 HYD - Temas de clases · PDF file“Design of Hydraulic Control Systems”....
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SISTEMA HIDRÁULICO 1
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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SISTEMAHIDRÁULICO
Prof. Antonio Corrales
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SISTEMA HIDRÁULICO 2
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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Introducción
Aplicaciones del Sistema Hidráulico
Elementos básicos del sistema
• Tipos de sistemas hidráulicos
• Fluidos hidráulicos
• Elementos de la sección de Potencia.
• Elementos de la sección Actuadora.
Instalación y Operación del Sistema Hidraúlico.
Diseño. Requisitos y normas
Pruebas
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SISTEMA HIDRÁULICO 3
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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INTRODUCCIÓN
Bibliografía
FAR / JAR / CS - 25.
“Conocimientos del Avión”. Antonio Esteban Oñate.
“Manual de Mantenimiento C295/CN235”. EADS-CASA.
“Manual de Operaciones C295/CN235”. EADS-CASA.
“Airbus 340 Maintenance Course”. Airbus Co.
“Fluid Power with Applications”. Esposito.
“Aircraft Hydraulic Systems”. Krieger.
“Design of Hydraulic Control Systems”. E. Lewis & H. Stern.
Pilot´s Handbook of Aeronautical Knowledge. FAA.
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SISTEMA HIDRÁULICO 4
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INTRODUCCIÓN
Sistema de Transporte de Potencia.
Principio de Pascal: “La presión ejercida en un punto sobre un líquido
en equilibrio se transmite integramente en todas direcciones”
Potencia Hidráulica:
)( HPóWatiosQpt
dSpW ⋅=⋅⋅
=
Presiones de trabajo 3000 psi (211 Kg/cm2)
Antecedentes Históricos
¡¡¡¡¡¡ A380 => 5000 psi (352 Kg/cm2) !!!!!
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SISTEMA HIDRÁULICO 5
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APLICACIONES DEL SISTEMA HIDRÁULICO
Mandos de Vuelo
Alerones
Timón de profundidad
Estabilizador horizontal
Timón de dirección
Dispositivos de B.A/S
Frenos aerodinámicos
Inversores de Empuje
Tren de Aterrizaje
Extensión/Retracción
Control de dirección
Frenos
Puertas y Escaleras
Puertas de Cabina
Puertas de Bodega
Rampas y Portalones
Escaleras
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SISTEMA HIDRÁULICO 6
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Depósito
BombaActuador
Válvula selectora
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SISTEMA HIDRÁULICO 7
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Depósito
BombaActuador
Válvula selectora
Válvula de alivio
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SISTEMA HIDRÁULICO 8
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Depósito
BombaActuador
Válvula selectora
Válvula de alivio
Regulador de presión
Válvula antirretorno
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SISTEMA HIDRÁULICO 9
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Depósito
BombaActuador
Válvula selectora
Válvula de alivio
Regulador de presión
Válvula antirretorno Acumulador
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SISTEMA HIDRÁULICO 10
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA• TIPOS DE SISTEMAS HIDRÁULICOS
Según su sección de potencia:
Sistemas Abiertos
Sistemas Cerrados
Según su sección Actuadora:
Sistemas de control manual
Sistemas de control automático
Otras denominaciones, según características propias:
Sistemas hidráulicos secuenciales
Sistemas compactos
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SISTEMA HIDRÁULICO 11
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA• TIPOS DE SISTEMAS HIDRÁULICOS
Esquema de Sistema Abierto
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SISTEMA HIDRÁULICO 12
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA• TIPOS DE SISTEMAS HIDRÁULICOS
Esquema de Sistema Abierto
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SISTEMA HIDRÁULICO 13
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA• TIPOS DE SISTEMAS HIDRÁULICOS
Esquema de Sistema Cerrado
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SISTEMA HIDRÁULICO 14
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA• FLUIDOS HIDRÁULICOS
MISIÓN
1. Transmitir potencia 2. Lubricar partes móviles
3. Sellar juntas y holguras 4. Evacuar calor
PROPIEDADES REQUERIDAS
Baja compresibilidad Buena lubricidad
Estabilidad físico-química Difícil de contaminar
Compatible con materiales No forme espuma
Baja presión de vapor Baja volatilidad
Incombustible No Toxico
Facil de adquirir
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SISTEMA HIDRÁULICO 15
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA• FLUIDOS HIDRÁULICOS
TIPOS DE FLUIDOS HIDRÁULICOS
Soluciones Agua-Glicol
Emulsión de agua en aceite
De origen Mineral (MIL-H-5606)
Sintéticos (Skydrol 500B, Chevron Hyjet W,…)
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SISTEMA HIDRÁULICO 16
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Bombas hidráulicas
Válvulas
Fusibles
Depósitos
Acumuladores
Tuberías y filtros
• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA
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SISTEMA HIDRÁULICO 17
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Las bombas hidráulicas son las encargadas de generar la presión
necesaria que, transmitida a través del líquido hidráulico, mueve los
elementos requeridos (actuadores, motores hidráulicos).
La energía necesaria para impulsar las bombas hidráulicas se
obtiene a partir de:
Motores eléctricos
Motor del avión
Turbina de aire RAT (Ram Air Turbine)
• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. BOMBAS
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SISTEMA HIDRÁULICO 18
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. BOMBAS
Ram Air Turbine
Mástil
Bomba Hidráulica
Hélice
Mecanismo de extensión
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SISTEMA HIDRÁULICO 19
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Centrífugas
Axiales
Mixtas
Dinámicas
• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. BOMBAS
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SISTEMA HIDRÁULICO 20
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Centrífugas
Axiales
Mixtas
Dinámicas
Volumétricas
Desplazamiento fijo
Desplazamiento Variable
Engranajes
Paletas
Pistones
Otras
Paletas
Pistones
• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. BOMBAS
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SISTEMA HIDRÁULICO 21
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Bomba de engranajes• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. BOMBAS
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SISTEMA HIDRÁULICO 22
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Bomba de paletas
• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. BOMBAS
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SISTEMA HIDRÁULICO 23
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Bomba de Pistones• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. BOMBAS
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SISTEMA HIDRÁULICO 24
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. BOMBAS
Bomba de Pistones
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SISTEMA HIDRÁULICO 25
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Función
Control Direccional
Control de presión
SelectorasAntirretornoLanzadera
De alivioReductoraDe descargaDe contrapresiónDe secuenciaDe prioridad
MecánicoElectro-válvulasServo-válvulas
Accionamiento
• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. VÁLVULAS
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SISTEMA HIDRÁULICO 26
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Válvulas Selectoras
De corredera
Radiales
• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. VÁLVULAS
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SISTEMA HIDRÁULICO 27
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Válvulas Antirretorno
Normales
Restrictoras
Con linea piloto
• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. VÁLVULAS
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SISTEMA HIDRÁULICO 28
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Válvula de lanzadera
• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. VÁLVULAS
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SISTEMA HIDRÁULICO 29
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Válvulas de alivio
• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. VÁLVULAS
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SISTEMA HIDRÁULICO 30
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Válvula Reductora
o Regulador
• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. VÁLVULAS
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SISTEMA HIDRÁULICO 31
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Válvula de descarga
Válvula de contrapresión
Válvula de secuencia
• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. VÁLVULAS
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SISTEMA HIDRÁULICO 32
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Válvula de Prioridad
• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. VÁLVULAS
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SISTEMA HIDRÁULICO 33
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. FUSIBLES
Los fusibles hidráulicos
cortan el paso de fluido
hidráulico al detectar
fugas en la instalación:
-- Por caudal excesivo
-- Por caída de presión
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SISTEMA HIDRÁULICO 34
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. DEPÓSITOSFunciones:
Almacenar el liquido hidráulico
Compensar perdidas por fugas
Actuar de regulador térmico
Permitir de desemulsión del líquido
Tipos:
No Presurizados
Presurizados (0.25 kg/cm2-4kg/cm2):
• Por efecto venturi
• Por aire a presión
• Por émbolo
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SISTEMA HIDRÁULICO 35
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. ACUMULADOR
Funciones:
Prevenir ciclos de carga/descarga
en la bomba.
Amortiguar oscilaciones de presión
Fuente de potencia de emergencia
Permite la expansión térmica del
líquido.
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SISTEMA HIDRÁULICO 36
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. ACUMULADOR
Tipos:
Fluidos no separados.
Fluidos separados:
• Pistón (Gas, Peso muerto,
muelle)
• Diafragma
• Bolsa elástica
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SISTEMA HIDRÁULICO 37
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. ACUMULADOR
Acumuladores de pistón
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SISTEMA HIDRÁULICO 38
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. ACUMULADOR
Acumuladores de diafragma
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SISTEMA HIDRÁULICO 39
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. TUBERÍAS Y FILTROS
Tuberías:
Rígidas (metálicas)
Flexibles (elastómero o caucho sintético)
Filtros:
De alimentación
De prealimentación
Micronic o de derivación
De presión
Contaminación del sistema hidráulico: Grados 0,I,II y III
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SISTEMA HIDRÁULICO 40
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA
Cilindros y martinetes hidráulicos
• De efecto simple
• De efecto doble
• De vástago simple
• De vástago pasante
• De camisa móvil y vástago fijo
• De amortiguación interna
• De blocaje interno
Actuadores Electro-Hidráulicos (EHA y EBHA)
Motores y Turbinas hidráulicos
• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN ACTUADORA
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SISTEMA HIDRÁULICO 41
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN ACTUADORA. CILINDROS Y MARTINETES
De efecto simple
De efecto doble
De vástago pasante
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SISTEMA HIDRÁULICO 42
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN ACTUADORA. CILINDROS Y MARTINETES
De amortiguación interna
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SISTEMA HIDRÁULICO 43
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN ACTUADORA. CILINDROS Y MARTINETES
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SISTEMA HIDRÁULICO 44
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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ELEMENTOS BÁSICOS DEL SISTEMA• ELEMENTOS DE LA SECCIÓN ACTUADORA. EHA y EBHA
Motor Eléctrico
Señal de ControlBomba
Acumulador
Motor Eléctrico
Señal de Control
Secundaria
Acumulador
Bomba
Servo-Válvula
Servo-Válvula
Acumulador
Señal de Control
Señal de Control Primaria
Bloque Hid.
Bloque Hid.
Bloque Hid.
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SISTEMA HIDRÁULICO 45
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO
CASA 295
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SISTEMA HIDRÁULICO 46
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO
CASA 295
Unidades Modular (Sistema compacto)
Depósito
Bombas
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SISTEMA HIDRÁULICO 47
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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CASA 295
INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO
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SISTEMA HIDRÁULICO 48
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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Airbus 340 INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO
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SISTEMA HIDRÁULICO 49
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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Airbus 340 INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO
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SISTEMA HIDRÁULICO 50
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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Airbus 340 INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO
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SISTEMA HIDRÁULICO 51
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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Airbus 340 INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO
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SISTEMA HIDRÁULICO 52
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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Airbus 340 INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO
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SISTEMA HIDRÁULICO 53
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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Airbus 340 INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO
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SISTEMA HIDRÁULICO 54
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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Airbus 340 INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO
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SISTEMA HIDRÁULICO 55
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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DISEÑO. REQUISITOS Y NORMAS
La normativa civil (FAR/JAR/CS-25) hace mención expresamente
al sistema hidráulico en la Subparte F, “Equipamiento”, Artículo
25.1435
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SISTEMA HIDRÁULICO 56
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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FAR/JAR/CS-25
Requisitos de proyecto:
• No deformación con Pmax, más carga estructural
• No rotura con 1.5*Pmax, más carga estructural.
• Instrumentación: Cantidad y Presión de líquido.
• Medios de aseguramiento de valores de Presión.
Requisitos de ensayo:
• No deformación antes de 1.5*Pmax .
• Posicionamiento (holguras durante el funcionamiento)
• Compatibilidad y funcionalidad con otros sistemas
Requisitos de protección contra incendios
DISEÑO. REQUISITOS Y NORMAS
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SISTEMA HIDRÁULICO 57
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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Potencia hidráulica requerida
Sistema abierto/cerrado
Metodología secuencial?
Tipo de fluido hidráulico
Selección de la/s bomba/s
Depósito (Presurizado?)
Tipo de actuadores
Número de circuitos hidráulicos
DISEÑO. REQUISITOS Y NORMAS
Análisis del circuito hidráulico
Sistema manual/automático
Sistemas compactos?
Selección de fuente de potencia
Válvulas (Tipo de accionamiento)
Acumulador (Dimensionado)
Sistema de control e indicación
Parámetros de diseño
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SISTEMA HIDRÁULICO 58
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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PRUEBAS
PRUEBAS DEL SISTEMA HIDRÁULICO
Limpieza (Flushing) de conductos previa a la instalación
de los elementos definitivos. ( Instalación general o en
subconjuntos)
Elementos:
Mula/Instalación Hidráulica externa
Manómetros
Simuladores/Bypass/Elementos de bloqueo
Análisis del fluidos
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SISTEMA HIDRÁULICO 59
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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PRUEBAS
Pruebas de estanqueidad bajo presiones de trabajo =>
3000/5000 psi (Instalación general o en subconjuntos)
Elementos:
Mula/Instalación Hidráulica externa
Manómetros
Elementos de bloqueo
Pruebas de los subsistemas asociados (clientes) al
sistema hidráulico por separado. (Instalación general o en
subconjuntos)
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SISTEMA HIDRÁULICO 60
INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES
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PRUEBAS
Comprobación de presión de Acumuladores.
Elementos:
Instalación de Aire/N2(Manómetros,
regulador, válvulas,…)
Pruebas eléctricas, de control y de indicación.
Elementos:
Simuladores
Pruebas del sistema hidráulico de forma
autónoma. (Utilizando bombas de la aeronave)
Elementos:
Rodaje de Motores