Sistema de Lubricacion en Aeronaves

7/22/2019 Sistema de Lubricacion en Aeronaves

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Sistema de Lubricacin de Aeronaves

Asignatura: Sistemas Aeronuticos

Sistema de Lubricacin en Aeronaves

(Embraer 190)

Caracas, Enero del 2014


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ndice

Lista de Tablas ----------------------------------------------------------------------------------------- 3Lista de Figuras ---------------------------------------------------------------------------------------- 3Introduccin -------------------------------------------------------------------------------------------- 4

1.-Marco Terico -------------------------------------------------------------------------------------- 51.1.-Generalidades ------------------------------------------------------------------------- 51.2.-Propiedades del Aceite para el sistema -------------------------------------------- 5

1.2.1.-Viscosidad de los Lubricantes ------------------------------------------- 61.2.2.-Punto de Estancamiento -------------------------------------------------- 61.2.3.-Punto de ignicin ---------------------------------------------------------- 61.2.4.-Resistencia a la presin --------------------------------------------------- 61.2.5.-Resistencia a la Oxidacin ----------------------------------------------- 71.2.6.-Estabilidad Trmica ------------------------------------------------------- 7

1.3.-Diseo y Componentes del Sistema de Lubricacin ----------------------------- 7

1.4.-reas de Lubricacin ---------------------------------------------------------------- 91.5.-Componentes del Sistema ---------------------------------------------------------- 11

1.5.1.-Tanques de Aceite -------------------------------------------------------- 111.5.2.-Bombas y Filtros --------------------------------------------------------- 121.5.3.-Refrigeracin del Aceite ------------------------------------------------ 141.5.4.-Sistema de Ventilacin -------------------------------------------------- 15

1.6.-Indicaciones del Sistema y Monitorizacin ------------------------------------ 161.6.1.-Indicacin de los datos Operacionales -------------------------------- 161.6.2.-Sensores del sistema de comunicacin -------------------------------- 17

2.-Objeto de Estudio -------------------------------------------------------------------------------- 182.1.-EMBRAER 190 --------------------------------------------------------------------- 18

2.1.1.-Generalidades ------------------------------------------------------------ 182.1.2.-Ficha Tcnica ------------------------------------------------------------- 182.1.3.-Sistema de Lubricacin del EMBRAER 190 ------------------------ 19

2.1.3.1.-Esquema del Sistema ----------------------------------------- 192.1.3.2.-Lmites de presin de aceite --------------------------------- 202.1.3.3.-Especificaciones Tcnicas de las Bombas del Sistema --202.1.3.4.-Temperatura mxima del Aceite ---------------------------- 20

Conclusiones ----------------------------------------------------------------------------------------- 21

Bibliografas ------------------------------------------------------------------------------------------ 22


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Lista de Tablas

Tabla 1.-Ficha Tcnica del Embraer 190

Lista de Figuras

Imagen 1.- Un sistema de lubricacin para un motor tpico con compartimentos 3 de... cojinetes

Imagen 2.-Mitad delantera del compartimento del rodamiento delantero de un CFM56-3despus de su retirada desde el motor. Los inyectores de aceite para rodamientoy su lnea de suministro son visibles

Imagen 3.- El compartimiento del cojinete delantero de un PW4000 con los cojinetes .delanteros del motor. El flujo de aire en el compartimiento sellado se muestra. (Pratt Whitney)

Imagen 4.- El tanque de aceite de un CFM56-5C en el lado izquierdo de la caja del

.. ventilador

Imagen 5.- El tanque de aceite de un PW4000 en la caja de cambios de accesorios del. .motor. Todas las conexiones con el sistema de lubricacin estn integradas en la. .caja de cambios

Imagen 6.-La unidad de lubricacin de un CFM56-5A. Contiene una bomba de presin y 4. .bombas de barrido

Imagen 7.- El separador de aceite de un V2500-A5 en el lado frontal de la caja de ..accesorios

Imagen 8.-Las indicaciones del sistema de lubricacin en la pantalla ECAM de un Airbus.. A330

Imagen 9.- Esquema del sistema de lubricacin del EMBRAER 190

Imagen 10.-Esquema del sistema de lubricacin del General Electric CF34-10E

Imagen 11.-General Electric CF34-10E


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Introduccin

Recibe este nombre el mtodo utilizado para evitar en lo posible el contactodirecto entre dos piezas que se mueven una respecto a la otra, reduciendo la friccin, lo cualse consigue interponiendo una fina pelcula de lubricante entre estas piezas. El sistema delubricacin tiene como funcin mantener y renovar de forma continua esta pelcula, yadems refrigerar mediante el propio lubricante las partes del motor a las que no puedeacceder el sistema de refrigeracin. Los lubricantes comnmente empleados son aceites queprovienen del refino del petrleo, debiendo cumplir una serie de requisitos, principalmenterelativos a su viscosidad, de acuerdo con la severidad de las condiciones de operacin delmotor.

Para determinar la viscosidad del aceite, se utilizan varios sistemas de nmeros, deforma que cuanto menor sea el nmero ms ligero es el aceite. La mayora de los aceites

contiene aditivos para reducir la oxidacin e inhibir la corrosin, y los hay que abarcandistintos grados de viscosidad (multigrado). En cualquier caso el aceite utilizado debecorresponder siempre al grado y tipo determinado por el fabricante.

El depsito o sumidero del aceite (el crter de los automviles) est localizado enla parte baja del motor. Una bomba, accionada por el motor, cuya toma de entrada estsumergida en el depsito, toma el aceite y lo enva a presin, pasando por un filtro, a loselementos a lubricar mediante una serie de conductos internos del motor. Estos conductos,adems de depositar el aceite en los sitios necesarios, se comunican con la mayora de los

ejes giratorios (cigeal, rbol de levas, etc.) y otros elementos (bielas, bulones de pistn,etc..) permitiendo su lubricacin. Una vez cumplida su funcin, el aceite vuelve al depsitoo sumidero por su propio peso.

Una vlvula, regulada de fbrica, sirve para mantener la presin constante y paraevitar que un exceso de presin dae algn conducto o pieza. Por encima de una ciertapresin, la vlvula se abre para que el aceite causante de la sobrepresin vuelva al depsitoen lugar de integrarse en el sistema de lubricacin; una vez la presin tiene valoresnormales la vlvula se cierra permitiendo al aceite circular por el sistema.

Lo antes mencionado solo da inicio al funcionamiento bsico de este tipo desistema, tema en el profundizaremos de manera apropiada con el fin de generarconocimiento e inters por parte del lector, para con este trabajo.


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1.-Marco Terico

1.1.-Generalidades

Dentro de un motor el sistema de lubricacin sirve para varias funcionesesencialmente para el funcionamiento seguro y fiable del motor. Estas funciones son:

Lubricacin de los cojinetes del rotor

Lubricacin de los engranajes y rodamientos de los reductores

El enfriamiento de los cojinetes especialmente en el rea del motor

La eliminacin de los contaminantes del lubricante

Apoyo de la estanqueidad de las juntas que contengan carbono

El suministro de una pelcula entre los rodamientos y los contenedores para el aceite. Elaceite a su vez amortigua la transmisin cargas de dinmicas de los rotores a las mangueras,esta caracterstica reduce los niveles de vibracin y las cargas por fatiga para el sistema.

El lubricante reduce la friccin mediante la sustitucin de la friccin slida con la friccindel fluido. Por lo tanto, debe ser capaz de proporcionar una pelcula estable entre lassuperficies metlicas para mover uno con relacin a otro a altas velocidades relativas bajocargas altas y altas temperaturas.

1.2.-Propiedades del Aceite para el sistema

Por lo general se hace uso de lubricantes sintticos de baja viscosidad y no aceitesminerales debido a que los aceites sintticos conservan sus propiedades lubricantes y sonms resistentes a la oxidacin a altas temperaturas. Estos aceites tambin tener mejorescaractersticas en relacin con la estabilidad trmica y la viscosidad.

Los aceites utilizados para motores de turbina estn obligados a operar en unaamplia gama de temperaturas. Las temperaturas de menos 40 C a ms de 250 C para

temperaturas mximas de rodamientos.

Hoy en da el aceite de la cuarta generacin de los aceites sintticos estdisponible, conforme a la generacin de desarrollo los aceites son designados como Tipo 2,Tipo 3 o Tipo 4 aceites. Las principales caractersticas del aceite de motor son:


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Viscosidad

El punto de estancamiento

Punto de ignicin

Resistencia a la presin Resistencia a la oxidacin

1.2.1.-Viscosidad de los Lubricantes

La viscosidad es la caracterstica ms importante de aceite de motor. Es unamedida de la resistencia interna de un fluido a deformarse bajo tensin de cizallamiento.Esto se percibe comnmente como "espesor" o resistencia al flujo. Viscosidad describe la

resistencia interna de un fluido a fluir y puede ser pensado como una medida de la friccindel fluido.

La viscosidad del aceite depende de la temperatura del aceite. Tiene un altocontenido a bajas temperaturas y viceversa. Esto significa que el aceite caliente con unabaja viscosidad tiene una baja resistencia interna. Una baja resistencia interna es unaventaja, pero si la viscosidad es demasiado bajo, la capacidad de carga de los descensos delpetrleo y la pelcula de aceite ya no pueden separar las superficies en movimiento. Por lotanto la capacidad de lubricacin ya no est garantizada. La viscosidad es por lo general se

mide en centistokes (CS). La viscosidad de un tpico aceite de Tipo 3 es de alrededor de 5,3centistokes a 99 C y superiores a 12.000 centistokes a un temperatura de -40 C.

1.2.2.-Punto de Estancamiento

El punto de fluidez del aceite se alcanza si se enfra a una temperatura a la que elaceite se vuelve tan espeso que deja de fluir. Un aceite Tipo 3 para motores a reaccin tieneun punto de estancamiento de -62 C (-80 F). Por lo tanto, si la temperatura es muy baja,

el aceite deja de fluir.

1.2.3.-Punto de ignicin

El punto de inflamacin de un lquido inflamable (en este caso el aceite del motor)es la ms baja temperatura a la que se puede formar una mezcla inflamable con el aire.


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Debe ser lo ms alto posible para evitar incendios en el sistema de aceite. Un aceite tipo 3tienen un punto de ignicin superior a 250 C (482 F).

1.2.4.-Resistencia a la presin

La resistencia a la presin o capacidad de carga del aceite es un importante factorpara la formacin de una pelcula de aceite entre las partes mviles. Esta pelcula resiste lascargas en las superficies mviles de los rodamientos y engranajes y evita el contacto entrelas superficies.

Si las cargas son mayores que la capacidad de resistencia a la presin del aceite, lassuperficies entran en contacto y el desgaste de material pesado se produce. Un tpico valor

para un aceite de tipo 3 es 2715114 Ryder Gear, av. lb / in% Hercolube A.

1.2.5.-Resistencia a la Oxidacin

La oxidacin es la reaccin entre el aceite y el oxgeno. Cuando el aceite reaccionacon oxgeno que se hace ms gruesa y aumenta su viscosidad debido a la formacin decidos y lodos. Esta reaccin reduce la capacidad de lubricacin del aceite. La velocidad dereaccin con oxgeno aumenta cuando la temperatura del aceite y el grado de

contaminacin del aceite aumentan.

Por lo tanto la resistencia a la oxidacin es una caracterstica importante de aceiteporque influye en la durabilidad del aceite. Los Tipo 3 son aceites que son resistentes a laoxidacin a temperaturas de hasta 220 C (428 F).}

1.2.6.-Estabilidad Trmica

El termino estabilidad trmica describe la resistencia del aceite a ladescomposicin de los compuestos del aceite a altas temperaturas. Las molculas de aceiteson hechas de varios compuestos individuales. A altas temperaturas estas molculas sepueden romper y con ello la composicin qumica y la capacidad de lubricacin del aceite.


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Esta descomposicin se produce por lo general a temperaturas muy altas, porencima de las temperaturas normales de funcionamiento del aceite del motor. Los aceitesTipos 3 pueden resistir la descomposicin qumica a temperaturas de hasta 340 C (662 F).

1.3.-Diseo y Componentes del Sistema de Lubricacin

Los sistemas de lubricacin generalmente utilizadas en los motores comercialespara servir a los objetivos anteriormente mencionados son los sistemas de recirculacinautocontenidos.

En estos sistemas, el aceite se distribuye a los lugares donde ms se necesita ydevuelto al tanque por medio de bombas. Tres subsistemas son esenciales para la

circulacin del aceite. Estos son:

Sistema de almacenamiento y suministro

Sistema de Barrido

El sistema de ventilacin

La funcin del sistema de almacenamiento y suministro es entregar la requerida

cantidad de aceite a los cojinetes y engranajes en una condicin que logra una buenalubricacin. As, el aceite debe ser filtrado y su temperatura tiene que estar en el rangoadecuado. El sistema utiliza la cantidad de aceite almacenado en el depsito de aceite.

La funcin del sistema de Barrido es devolver el aceite de los sumideros en elcompartimiento de cojinete y la caja de cambio al depsito de aceite. En muchos sistemasde lubricacin el aceite del sistema de barrido pasa por un filtro antes de entrar en el tanque.Debido al funcionamiento del compartimento de cojinete es necesario mantenerlos selladospara que no entre aire en dicho compartimiento. El sistema de ventilacin garantiza la

ventilacin del lubricante para mantenerlo a una temperatura adecuada, sin que ambos semezclen.

Los componentes principales de un sistema de lubricacin tpico son:

Un depsito de aceite


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Una bomba de presin de aceite y de suministro de lneas

Bombas de barrido y lneas de retorno

Filtros y depuradores

Un enfriador de aceite Un sistema de ventilacin

Sensores para la indicacin de la cubierta de vuelo y el monitoreo de condicin.

Adems sistema provisional es instalado. Estos son los de llenado del tanque deaceite con conexiones a los puertos y de la manguera de llenado a distancia del tanque deaceite. A medida que cada rea necesita lubricacin, el sistema tiene su requisito especficoen relacin con la cantidad de aceite para la lubricacin y la refrigeracin, el flujo de aceitea las zonas lubricadas tiene que ir acompaado con su respectiva demanda. Estacoincidencia es alcanzada por la seccin transversal de las lneas de suministro y lasboquillas de aceite.

En cuanto a la regulacin de la presin, dos tipos de sistemas estn en uso, elsistema de vlvula de alivio, tambin llamado el sistema de presin constante (relief valvesystem), y el sistema de flujo total (full flow system). En el sistema de vlvula de alivio dela presin en la salida de la bomba se mantiene a un valor especfico en el rango defuncionamiento del motor por una vlvula que devuelve el exceso de aceite al tanque.

El sistema de flujo total opera sin ningn dispositivo de regulacin de la presin.As, el flujo de aceite en las lneas de suministro es una funcin de la velocidad defuncionamiento de la bomba de presin, la lnea de alimentacin y la boquilla de aceite desecciones transversales y de la viscosidad del aceite. Esto conduce a un cambio de presinde aceite del motor con el cambio de velocidades del eje.

La bomba de un sistema de vlvula de alivio tambin suministra la parte del flujode aceite que se devuelve al tanque para mantener la presin constante. Tiene que ser ms

grande y requiere ms energa para el funcionamiento que la bomba de un sistema de flujototal.

La mayora de los sistemas estn diseados como sistemas de flujo total. Este tipode sistema de utiliza bombas ms pequeas en comparacin con el sistema de presin


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constante. Tal sistema ahorra peso y es ms fcil de ajustar, ya que no tiene regulacin depresin la vlvula.

Independiente del mtodo de regulacin de la presin de suministro de aceite de

los subsistemas de ambos tipos de sistemas son prcticamente idnticos. La figura 1muestra los principales componentes de un sistema de lubricacin tpica. Este ejemplomuestra un sistema de flujo total con un combustible refrigerado por radiador de aceite. Elsistema de ventilacin (o respiradero) utiliza un separador de aceite central instalada en lacaja de accesorios.

1.4.-reas de Lubricacin

Los rodamientos de rotor utilizadas en los motores de turboventiladores sonrodamientos de bolas y de rodillos rodamientos. Estn ubicados dentro de loscompartimentos de cojinetes sellados. El aceite suministrado por la bomba de presin sedirige a travs de las lneas de suministros individuales y rociados en los cojinetes a travsde uno o ms inyectores por rodamiento. La figura 2 muestra la disposicin de las boquillasde aceite para el cojinete de bolas delante de un CFM56-3. Las zonas de aceite mojada sonslo dentro de los compartimentos de los rodamientos.

Figura 1.-Un sistema de lubricacin para un motor tpico con compartimentos 3 de cojinetes


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El aceite tiene ningn contacto con los componentes de rotor fuera de loscompartimentos de rodamientos y en la ruta del gas. Para garantizar esto, las paredes de loscompartimentos de rodamientos se sellan contra los ejes de rotacin. Para este sellado seusan dos tipos: El sello de carbono y el sello de laberinto. Para tener una constanteeficiencia de sellado existe un flujo de aire a travs de los sellos en el rodamientocompartimientos como se muestra en la figura 3.

En las cajas de cambios los rodamientos de bolas y de rodillos se utilizan paraapoyar a la eje de engranes. Los engranajes y los rodamientos se suministran con aceite atravs de boquillas, as como los cojinetes del rotor del motor. El aceite que se gotea en losrodamientos y engranajes se recoge en la parte inferior de los compartimentos de cojinete ylas cajas de engranajes.

Estas reas se llaman los sumideros. A travs de las lneas de retorno bombasextraen el aceite de los sumideros, con una capacidad superior a la bomba de presinentregan el aceite a los compartimentos de rodamiento o la caja de cambios. As, la bombade recuperacin evita que la acumulacin de aceite en los sumideros. Debido a la mayorcapacidad de la bomba de recuperacin, que devuelve el aceite con un cantidad sustancialde aire de cada colector de aceite al depsito de aceite. Las lneas de retorno y las bombasde barrido deben ser de tamao adecuado y diseado para manejar la mezcla de aceite /aire. Esto generalmente requiere una bomba de recuperacin individual para cadacontenedor y para la ventilacin del depsito de aceite.

Figura 2.-Mitad delantera del compartimento del rodamiento delantero de un CFM56-3 despus de suretirada desde el motor. Los inyectores de aceite para rodamiento y su lnea de suministro son visibles


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1.5.-Componentes del Sistema

1.5.1.-Tanques de Aceite

El aceite del sistema de lubricacin se almacena en un tanque. Para permitir elmantenimiento, se proporcionan dispositivos para el llenado y vaciado del depsito deaceite. Para la comprobacin del nivel de aceite se instala una mirilla o varilla. Para laindicacin a distancia del nivel de aceite se usa un sensor electrnico que est situada en eldepsito de aceite.

El sistema de recirculacin generalmente proporciona dos ubicaciones diferentespara los enfriadores de aceite en el sistema. Si el aceite es devuelto desde los colectores deaceite directamente al depsito sin enfriamiento, el sistema se denomina un sistema dedepsito de agua caliente. Si el aceite pasa el refrigerador de aceite antes de que entre eldepsito de aceite, el sistema se denomina un sistema de tanque fro.

Los lugares tpicos para los tanques de aceite en el motor son o bien el caso delventilador o en el cambio de accesorios. Si el motor tiene una caja de cambios deaccesorios del motor montado en la base con un depsito de aceite, el acceso al depsito deaceite para el servicio no es tan bueno como el acceso a un tanque de aceite de la caja demontaje del ventilador. El depsito de aceite del PW4000 por ejemplo, requiere una puertade acceso en el cilindro interior de la estructura de inversor de empuje porque este depsitode aceite est montado en la caja de cambios de este motor. Esta variante es posible en los

Figura 3.-El compartimiento del cojinete delantero de un PW4000 con los cojinetes delanteros del motor.El flujo de aire en el compartimiento sellado se muestra (Pratt Whitney)


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motores con barquillas corto de conductos solamente. Un tanque de aceite de la caja demontaje del ventilador se puede utilizar en todos los diseos de motor.

El tanque de aceite tpico tiene tres conexiones con el sistema de lubricacin. Estos

son la lnea de suministro de aceite a la bomba de aceite de presin, el retorno de aceite alas bombas de barrido y la lnea de ventilacin. Las bombas de barrido entregan el aceite demezcla de barrido / con aire en el tanque. Este aire se ventila a travs de un separador deaceite dentro del tanque para el separador de aceite o en uno de los compartimentos decojinete. En algunos tanques de aceite, una vlvula de presurizacin se instala en laconexin de la lnea de ventilacin. Esta vlvula mantiene una presin de aire ligeramentepor encima de la presin ambiental en el depsito despus de la parada del motor. Estofacilita el suministro de aceite a la bomba de presin durante el arranque del motor.

Para la deteccin remota de la cantidad de aceite un sensor est instalado en eltanque y conectado al ordenador asignado. El depsito de aceite se puede llenardirectamente con aceite a travs del orificio de llenado o a travs de conexiones de llenadoremotos. Para comprobar el nivel de aceite una mirilla se instala en la pared del tanque deaceite. Si los puertos de llenado de presin se utilizan para rellenar el depsito de aceite, elaceite se bombea en el tanque hasta que es visible en el tubo de desbordamiento. Lacapacidad de los tanques de aceite depende principalmente del tamao del motor. He aqutres ejemplos para capacidades de tanque de aceite:

CFM56-7B: 22 litrosPW4000: 35 litros

GE90: 30 litros

Fi ura 4.-El tan ue de aceite de un CFM56-5C en el lado iz uierdo de la ca a del ventilador


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1.5.2.-Bombas y Filtros

Las bombas de aceite usados en los sistemas de lubricacin son bombas de tipo decambio o vane Las bombas de engranajes son del tipo clsico con ejes paralelos o son deltipo gerotor con engranajes coaxiales. Por lo general, una bomba de presin y para cadauno de sumidero bomba de recuperacin se utilizan en un sistema de lubricacin. Estoconduce a un nmero de cinco y cincuenta y seis bombas de barrido. Las bombas estndispuestas ya sea en unidades separadas -una para la bomba de presin y el otro para lasbombas de barrido, o todas las bombas necesarias para un sistema estn integrados en unasola unidad. Se instalan en los pads asignados de la caja de cambios de accesorios. En losmotores de GE y CFM las bombas de aceite estn integradas junto con los filtros de aceiteen una unidad. Aqu estas unidades se llaman unidades de lubricacin. La figura 6 muestrala instalacin en un CFM56 -5A.

Los detectores de chip magntico para vigilancia de los desechos se instalan en lasentradas de la bomba o en las lneas de aceite de barrido, aguas arriba de las bombas dondese garantiza el acceso fcil.

El sistema de filtro es un elemento muy importante para la fiabilidad de unarecirculacin sistema de lubricacin. Debido a que el aceite tiene que pasar a travs depequeos agujeros y pasajes, incluso partculas muy pequeas que contaminan el aceite

podra bloquear el flujo de aceite que resulta en un fallo de lubricacin. El contaminantenormal es un material abrasivo y es liberado por los cojinetes y engranajes durante sufuncionamiento normal. Los abrasivos son hecho circular lejos de los rodamientos yengranajes para hacerlos pasar por filtros del sistema, de esta manera los contaminantes seeliminan casi completamente. As, el aceite se puede suministrar de nuevo para losrodamientos y engranajes. Si se desarrolla un fallo mayor en el tren de engranajes o en losrodamientos, las partculas que esta arroje al sistema se encontrarn en los filtros y en losdetectores de chips magnticos.

Una disposicin de filtro clsica en un sistema de lubricacin es un filtro depresin aguas abajo de la bomba de presin y un filtro de barrido aguas debajo de lasbombas de barrido. En esta disposicin, el filtro de barrido tiene el mejor filtrado. Tambinse hace uso de sistemas con un filtro en el sistema de presin solamente (por ejemplo:PW4000, CFM56-5B, 5C-). En estos sistemas se instala un filtro de respaldo para asegurarel filtrado de aceite si el filtro principal est obstruido. Cada filtro de aceite est equipadocon una vlvula de derivacin para mantener el flujo de aceite, mientras que el elemento de


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filtro est obstruido. Los elementos filtrantes utilizados en los filtros de aceite tienendimensiones de malla entre 15 y 65 micras (0,015 a 0,065 mm).

El filtro ms fino en el sistema se controla con un interruptor de presin diferencial

para la obstruccin. La advertencia obstruccin resultante informa a la tripulacin de vuelosobre la eficacia el filtrado limitado en el sistema. En algunos sistemas los filtrosadicionales estn instalados aguas arriba de las boquillas de aceite en las lneas desuministro. Estas pantallas se llaman ltimas pantallas azar (o los ltimos filtros de azar).Impiden una obstruccin de las boquillas de aceite por partculas que pueden llegar a losinyectores si la vlvula de derivacin del filtro est abierta.

Figura 5.-El tanque de aceite de un PW4000 en la caja de cambios de accesorios del motor. Todas lasconexiones con el sistema de lubricacin estn integradas en la caja de cambios


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1.5.3.-Refrigeracin del Aceite

Durante el proceso de lubricacin de calor se transfiere de los componentes delmotor para el aceite. Y posteriormente debe ser retirado para mantener la temperatura delaceite dentro de los lmites establecidos. Esto requiere la instalacin de un refrigerador deaceite en el sistema. El medio de enfriamiento puede ser de combustible o de aire y, enalgunos diseos de una combinacin de ambos. El enfriador puede estar situado ya sea en ellado de alimentacin o el lado de retorno del sistema de lubricacin resultante ya sea en un

sistema de depsito caliente o fro.

El enfriador de aceite tpico utilizado en los motores de turboventilador es elintercambiador de calor de combustible - aceite. Tiene un volumen ms pequeo encomparacin con un intercambiador de calor de aire - aceite de la misma capacidad deenfriamiento. El intercambiador de calor de combustible -aceite es tambin eficaz durantela operacin de tierra y no necesita ser expuesta a la corriente de aire. Los sistemas delubricacin en algunos motores utilizan refrigeradores adicionales por aire para controlarlas temperaturas del aceite y combustible durante la operacin con caudales bajos de

combustible.

En algunos refrigeradores de aceite refrigerado por combustible se instala unavlvula de derivacin termosttica. Esto mantiene una temperatura de aceite adecuadomediante la variacin de la porcin del paso de aceite, respectivamente, pasando por alto, elrefrigerador de aceite. Esta vlvula permite cambios en el efecto de refrigeracin en

Figura 6.-La unidad de lubricacin de un CFM56-5A. Contiene una bomba de presin y 4 bombas de barrido


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respuesta a los cambios en el flujo de combustible en diferentes fases de funcionamientodel motor. Todos los otros diseos de enfriadores de aceite tienen una vlvula de derivacinen respuesta a la presin diferencial a travs del enfriador. La ms alta presin diferencialse desarrolla con el aceite fro. As, el ms fro se pasa por alto cuando la temperatura delaceite es baja.

1.5.4.-Sistema de Ventilacin

Con el fin de mantener un flujo continuo de aire desde fuera del compartimientode cojinete a travs de la junta de eje en el compartimiento de rodamiento, el aire de selladotiene que ser ventilado a travs de lneas de ventilacin fuera del compartimiento delcojinete. Cuando esta salida de aire o respiradero de aire sale del compartimiento decojinete, contiene una gran cantidad de gotitas de aceite. Adems, el aire de sellado se

mezcla con el aceite de barrido, que se bombea a travs de las lneas de retorno en eldepsito de aceite. Por lo tanto deben proporcionarse medios para separar el aceite del airepara retener el aceite dentro del sistema y de ventilar el aire casi limpio a la atmsfera.

Despus de que el aire de ventilacin ha dejado el sistema de lubricacin que fluyea travs de un desaceitador (tambin se le llama desaireador). Este es un dispositivocentrifugacin para la separacin de aceite y aire. El aire de ventilacin del depsito deaceite tambin fluye a travs de la desaceitador a la atmsfera. La figura 7 muestra elseparador de aceite y su salida de aire en la caja de cambios de un V2500 -A5.

Dentro del separador de aceite fluye el aire de ventilacin a travs de pasosradiales en el rotor hacia el centro del eje. La mayor parte de las gotitas de aceite sonarrojadas fuera del rotor y contra las paredes por la fuerza centrfuga. En la parte inferiorde la carcasa del separador de aceite las gotas de aceite se recogen y se devuelve al depsitode aceite a travs de la bomba de recuperacin. El aire desde el centro del eje se ventila a laatmsfera a travs de la salida de aire. Una pequea cantidad de aceite se libera con el aireque sale del sistema. Se representa el consumo de aceite normal del motor (0,1 a 0,5 cuartosde libra / hora).

Cuando el aire de ventilacin sale de los compartimentos de cojinete a travs deleje motor a la parte trasera, el separador de aceite se denomina separador de aire / aceite.En la fig 2 los tubos radiales del separador de aire / aceite son visibles. No hay lneas deaire de ventilacin a un separador de aceite central son necesarios cuando se utiliza unseparador de aire / aceite en cada compartimento de rodamiento.


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1.6.-Indicaciones del Sistema y Monitorizacin

1.6.1.-Indicacin de los datos Operacionales

Las indicaciones de un sistema de lubricacin tpica muestran a los pilotos losprincipales datos de funcionamiento del sistema a efectos de seguimiento. De acuerdo conEASA CS 25.1305 y el FAR 25.1305 los siguientes datos debern indicarse:

Cantidad de aceite

Presin de aceite

Temperatura del aceite

Advertencia de baja presin de aceite

La obstruccin del filtro de aceite

El sistema de indicacin proporciona tambin una advertencia de alta temperaturadel aceite y de un bajo nivel de aceite en el tanque de aceite. Los sensores para estos datosse encuentran en ubicaciones y asignados en el sistema de lubricacin. La figura 8 muestralas indicaciones del sistema de aceite en la pantalla de visualizacin de un A330.

Figura 7.-El separador de aceite de un V2500-A5 en el lado frontal de la caja de accesorios


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1.6.2.-

Sensores del sistema de comunicacin

Los sensores del sistema de indicacin estn situados en lugares especficos dentrodel sistema de lubricacin. Su produccin no se utiliza slo para la indicacin. Los datos desalida del sensor tambin son recogidos de manera continua para la vigilancia del sistema.Adicionalmente a los sensores de indicacin, los detectores de chips se usan con fines deseguimiento de escombros que se depositan en el sistema de barrido.

En todos los motores el sensor de cantidad de aceite se encuentra en el depsito deaceite. Se instala en el depsito desde la parte superior y montado en el techo del tanque.Por lo tanto, puede ser sustituido sin necesidad de vaciar el tanque de aceite. Se utilizan lossensores de medicin de cantidad de aceite de tipo capacitancia y el tipo de interruptor delminas.

Figura 8.-Las indicaciones del sistema de lubricacin en la pantalla ECAM de un Airbus A330


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El transmisor de presin de aceite est conectado a una lnea de aceite del sistemade suministro y a la presin de ventilacin del sistema de lubricacin. Si el nivel de presinde ventilacin es muy diferente entre los compartimentos de cojinete, se utiliza la presinde ventilacin del compartimiento de cojinete con la presin ms alta. Debido a estamanera de conectar el sensor de presin para el sistema, el valor indicado muestra la

diferencia de presin entre la presin de aceite absoluta y la presin absoluta de ventilacin.

El sensor de temperatura del aceite puede ser localizado en el sistema de barrido oen el sistema de suministro. La posicin en el sistema individual es seleccionada por eldiseador para mantener los valores mximos indicados a aproximadamente 150 C.

Para la activacin de baja presin de aceite previo aviso, un interruptor de bajapresin de aceite est instalado paralelo al transmisor de presin de aceite, o la

computadora dedicada, esta desencadena la alerta sobre la base de la presin de aceitedetectada con el transmisor de presin de aceite. En esta ltima configuracin, el valorumbral de la advertencia de baja presin de aceite puede aumentar con la velocidad del ejedel motor.

2.-Objeto de Estudio

2.1.-EMBRAER 190

2.1.1.-Generalidades

El E-190 es una aeronave de la llamada familia de E-Jets de la empresa brasileaEmbraer, siendo el cuarto modelo de la gama, del cual el E -170 y el E-175 son los modelosbase, mientras que el 190 y 195 son modelos alargados de los anteriores. Todos elloscomparten un fuselaje con igual seccin transversal y la mayora de los sistemas.

Este es un avin de seccin tradicional con motores bajo las alas con un largo de36,24 m, permite acomodar hasta un total de 118 pasajeros, si bien estas aeronaves vienenconfiguradas para un total de 104 plazas que desde el punto de vista del pasajero, los haceuna alternativa ms confortable.


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En la relacin operativa, los aviones de emb 190 estn propulsados por 2 motoresturbofn General Electric CF34-10E con 82,3 kN (18.500 Libras Fuerza) de empuje cadauno que le permiten un alcance de 3334km en configuracin tradicional o 4260km en la delargo recorrido, autonoma ms que suficiente para operar desde Venezuela la mayora delas rutas sudamericanas, centro americanas y caribeas

En cuanto a tecnologa, el 190 es un avin de ltima generacin, diseado para laoperacin de solo 2 pilotos prescindiendo del ingeniero de vuelo, lo que ya es unaconstantes en los aviones de nueva era. Los tripulantes cuentan con un moderno sistema depresentacin Honeywell Primus epic EFIS, complementado por sus mandos Fly-by-wireque permiten un mayor control y comando al operar la aeronave en situaciones como malclima y turbulencias.

2.1.2.-Ficha Tcnica

Ficha Tcnica: EMBRAER 190Funcin: Avin de Transporte AereoTripulacin: 2 Pilotos y 2 auxiliares de vueloDimensiones: longitud 36.24 m; Envergadura 28.72 m; Altura 10.28 mPlanta Motriz: 2 turbofn General Electric CF34-10E con 82,3 kN (18500 lbf) deempuje cada unoPrestaciones: velocidad mxima 890 Km/h; Techo de servicio 12.500 m;Alcance: 3334 Km a 4260 Km; Peso mximo 50300 kg

2.1.3.-Sistema de Lubricacin del EMBRAER 190

2.1.3.1.-Esquema del Sistema

Tabla 1.-Ficha Tcnica: EMBRAER 190


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Figura 9.-Esquema del sistema de lubricacin del EMBRAER 190

Figura 10.-Esquema del sistema de lubricacin del General Electric CF34-10E


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2.1.3.2.-Lmites de presin de aceite

El lmite mnimo de presin de aceite es de 172 kPa (25 PSID). Para temperaturasde aceite inferior a -20 C, la presin de aceite mnima es de 35 kPa (5 PSID) durante los

dos primeros minutos despus de un arranque del motor. Despus de dos minutos al ralento si la potencia del motor se incrementa por encima del ralent, la presin de aceite mnimaes de 172 kPa (25 PSID).

2.1.3.3.-Especificaciones Tcnicas de las Bombas del Sistema

Accesorio RPM Potencia Direccin de rotacin Torque estticoBomba de

Barrido y de prelubricacin 8575 5.22 kW Anti horario 33.9(300) Nm

2.1.3.4.-Temperatura mxima del Aceite

En Operacin Continua 155 C

Figura 11.-General Electric CF34-10E


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Conclusin

El sistema de lubricacin de una aeronave forma parte importante para elmantenimiento y alargamiento de la vida til de la planta propulsora de la misma, este

sistema es indispensable para el buen funcionamiento del motor y debe ser monitoreadoconstantemente en las indicaciones de cabina. Tanto la temperatura como la presin deaceite es uno de los parmetros que deben ser controlados para mantener el motor enptimas condiciones.

Cabe destacar que este sistema tiene como principal funcin disminuir lafriccin entre los distintos componentes del motor, as como tambin mantener limpio elmotor, refrigerarlo y reducir la corrosin.

Esta aeronave (Embraer 190) al ser un avin moderno cuenta con un sistema delubricacin de flujo completo, en donde el aceite es normalmente recirculado, lo que selogra una vez que el aceite es distribuido a travs de todas las lneas, es enviadonuevamente a al tanque de aceite con un conjunto de bombas.

La elaboracin del presente informe nos deja claros los principios bsicos defuncionamiento del sistema de lubricacin de un motor a pistn y reaccin, ambos trabajanbajo diferentes ciclos pero en cualquiera de los es indispensable la existencia de este

sistema, ya que sin l sera casi imposible que los motores lleven a cabo su funcin, latemperatura seria incontrolable y la friccin acabara con los componentes metlicos.

En los aviones de hoy en da se busca optimizar los sistemas de manera tal que selogre una disminucin considerable del peso, esto es notable para nuestro caso en losintercambiadores de calor, en donde el aceite una vez pasado por el motor es refrigeradocon combustible para aprovechar las condiciones en que ambos operan.


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Bibliografa

1.-http://www.safran-group.com2.-http://www.aviamil.org

3.-http://www.faa.gov

4.-http://www.experimentalaircraft.info

5.-http://servidor-da.aero.upm.es

6.-http://es.wikipedia.org

7.-http://www.slideshare.net

8.-http://www.embraercommercialaviation.com

9.-http://sistemasdelaaeronave.blogspot.com

10.-http://digital.library.unt.edu

11.-http://www.proprofs.com

12.-http://www.globalsecurity.org

13-. http://www.flixya.com

14. -http://ma3naido.blogspot.com

15. -http://www.aviatik-alliance.com

16. -http://www.grc.nasa.gov
http://www.safran-group.com/http://www.safran-group.com/http://www.safran-group.com/http://www.safran-group.com/http://www.aviamil.org/http://www.aviamil.org/http://www.faa.gov/http://www.faa.gov/http://www.experimentalaircraft.info/http://www.experimentalaircraft.info/http://servidor-da.aero.upm.es/http://servidor-da.aero.upm.es/http://servidor-da.aero.upm.es/http://servidor-da.aero.upm.es/http://es.wikipedia.org/http://es.wikipedia.org/http://www.slideshare.net/http://www.slideshare.net/http://www.embraercommercialaviation.com/http://www.embraercommercialaviation.com/http://sistemasdelaaeronave.blogspot.com/http://sistemasdelaaeronave.blogspot.com/http://digital.library.unt.edu/http://digital.library.unt.edu/http://www.proprofs.com/http://www.proprofs.com/http://www.globalsecurity.org/http://www.globalsecurity.org/http://www.flixya.com/http://www.flixya.com/http://www.aviatik-alliance.com/http://www.aviatik-alliance.com/http://www.aviatik-alliance.com/http://www.aviatik-alliance.com/http://www.aviatik-alliance.com/http://www.flixya.com/http://www.globalsecurity.org/http://www.proprofs.com/http://digital.library.unt.edu/http://sistemasdelaaeronave.blogspot.com/http://www.embraercommercialaviation.com/http://www.slideshare.net/http://es.wikipedia.org/http://servidor-da.aero.upm.es/http://www.experimentalaircraft.info/http://www.faa.gov/http://www.aviamil.org/http://www.safran-group.com/

Sistema de Lubricacion en Aeronaves

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