¿Qué es eso de “La mezcla”?
Los motores alternativos funcionan quemando una mezcla de X partes de aire por X partes de combustible.
Pues bien a esa relación es a lo que denominamos “La mezcla”

¿Cuántas partes de aire y/o combustible hacen falta?
Para que la combustión se produzca, es necesario que la relación de mezcla se encuentre entre unos valores de 8/1 a 18/1.
Esta relación se da siempre poniendo en primer lugar la cantidad de aire y después la de combustible (relación aire/combustible)
Ojo, la relación es en masa, no en volumen.
Quiere decir que el mínimo que necesitamos tener es, 8 partes de aire (en masa) por cada parte de combustible y como máximo 18 partes de aire (masa) por 1 parte de combustible.

Lo que podemos observar aquí es que vamos a necesitar muchísimo aire para quemar 1 sola parte de combustible.

¿Qué pasa si mi relación de mezcla no está entre 8/1 y 18/1?
Si la relación de mezcla está fuera de estos valores, la combustión no se produce, ya que o bien, tenemos poco aire para quemar el combustible, o nos sobra.

¿Qué es la relación estequiométrica?
Se habla de relación estequiométrica cuando se produce la combustión completa.
Esta relación va a depender del tipo de combustible utilizado.

Para gasolina de aviación la relación estequiométrica es de 14,7/1 se suele redondear y hablar de 15/1
Quiere decir que necesitamos 14,7 partes de aire por cada parte de combustible.

Como dato os diremos que para quemar 1L de combustible necesitamos 10.000L de aire aproximadamente (recordar que es una relación en peso)

¿Qué es la “Mezcla rica” y la “Mezcla pobre”?

Hablaremos de mezcla rica o mezcla pobre, en referencia al combustible, es decir, rica por tener un exceso de combustible y sobrarnos, o pobre por tener una falta de combustible.

Mezcla rica: Contiene más gasolina de la necesaria.
Está entre el 15/1 y 8/1. Estamos quitando partes de aire con respecto a la estequiométrica, por lo que tenemos un exceso de combustible, o lo que es lo mismo, nos falta aire.

Mezcla pobre: Contiene menos gasolina que la estequiométrica.
Está entre 18/1 y 15/1. En este caso tenemos un exceso de aire.

¿Qué efectos tiene la mezcla rica y la mezcla pobre?
La relación de mezcla va a condicionar el funcionamiento del motor.

Mezcla pobre: En el caso de la mezcla pobre tenemos más oxígeno del necesario entrando en la cámara de combustión.

• Pérdida de potencia en el motor, ya que el aire no deja mucho sitio a la entrada de combustible.
• Aumento de temperatura del motor.
• En torno al 5% de exceso de aire, obtenemos el consumo mínimo de combustible.
• Una mezcla excesivamente pobre perjudica a la propagación de la llama y puede producir detonación.

Mezcla rica: En este caso nos sobra combustible que no va a ser quemado.

• El combustible que no es quemado ayuda a refrigerar el motor.
• Obtenemos una mayor potencia.
• Una mezcla ligeramente rica es beneficiosa para el motor.

¿Qué relación de mezcla me da la mayor potencia?
Una mezcla ligeramente rica nos da la mayor potencia del motor.
En torno a un 15 o un 20% de exceso de combustible, lo que estaríamos hablando es de una relación de mezcla en torno a 12,5/1

¿Qué relación de mezcla me da el menor consumo?
Una mezcla ligeramente pobre nos da el menor consumo.
En torno a un 5% de exceso de aire.

En el siguiente gráfico podemos ver como obtenemos la mayor potencia con una mezcla ligeramente rica (12:1) y como la mayor temperatura de los gases de escape o EGT (Exhaust Gas Temperature) la obtenemos con la mezcla estequiométrica 15:1

¿Por qué se ajusta la mezcla cuando ascendemos?
Cuanto más alto volamos menos  denso es el aire y por lo tanto menos masa de aire y oxígeno le entra al motor.
Si nosotros despegamos con la mezcla rica y vamos ascendiendo sin tocar nada, lo que pasará es que cuanto más alto estemos más rica aún estará nuestra mezcla, ya que hemos dicho que al ascender hay menos aire por lo que le estamos metiendo la misma cantidad de combustible pero metemos menos aire, quiere decir que se enriquece la mezcla más aún.

Esto no es bueno, ya que una mezcla excesivamente rica nos quita potencia, enfría en exceso el motor,engrasa las bujías… y además estamos tirando combustible y no está barato precisamente.

Por ese motivo se recorta la mezcla al ascender, para mantener una relación de mezcla adecuada en todo momento.

La mezcla habrá que empobrecerla poco a poco mientras ascendemos.

¿Cómo se enriquece la mezcla al descender?
Estamos volando en crucero, con nuestra mezcla ajustada ligeramente pobre y llegamos al TOD, llega la hora del descenso. Leemos la “Descent” checklist y vemos que pone Mixture……Rich.
En algunas listas pone enriquecer poco a poco.
Evidentemente no tenemos que poner de golpe la mezcla rica, ya que no es lo que necesita el motor, si no que la vamos a ir enriqueciendo poco a poco mientras vamos descendiendo.

Si voláis Cessna una referencia puede ser enriquecer una vuelta(del mando de mezcla) por cada 1.000ft.
De esta manera el motor funcionará siempre con su mejor relación de mezcla, consumiremos menos y alargaremos la vida al motor.

¿Cómo se ajusta la mezcla?
Para el ajuste de mezcla nos vamos a ayudar del indicador de EGT, que nos da la temperatura de salida de los gases.
En ascenso hemos visto que recortaremos poco a poco la mezcla, pero una vez en crucero haremos el ajuste más “fino” de la siguiente manera.

Método 1: Una vez que estemos en crucero con la potencia ajustada y la temperatura del motor estabilizada, vamos empobreciendo la mezcla poco a poco y vemos como va ascendiendo la EGT, hasta alcanzar un pico máximo, para luego descender.
Recordemos que el pico máximo lo alcanza en la relación estequiométrica, en este punto enriqueceremos la mezcla hasta que la EGT disminuya unos 10ºC o 50F.

Método 2: Si nuestro avión no está equipado con un medidor de EGT, lo haremos utilizando el tacómetro del avión.
Vamos recortando mezcla poco a poco y vemos como suben las RPM, cuando lleguen al pico máximo, recortamos un poco más hasta que caigan 25 o 30 rpm.
Al final del post os dejamos un vídeo con este sistema.

Este es un procedimiento genérico estándar, pero el que tenéis que seguir es el que indique el manual de vuestro avión, ya que cada avión y motor tiene sus particularidades.
Por ejemplo el POH de Cessna no recomienda llevar mezcla pobre si llevamos menos de un 75% de potencia en crucero.

Los aviones de hoy en día cuentan con sistemas asistidos que nos ayudan al ajuste de la mezcla, logrando un ajuste mucho más fino, como por ejemplo el sistema Garmin G1000 que cuenta con un asistente para el ajuste de mezcla que es de gran ayuda.

 ¿Se puede recortar la mezcla en rodaje?
Se puede y se debe.
No se el motivo, pero muchas escuelas enseñan a los alumnos a rodar siempre con la mezcla rica, puede ser que sea por miedo a que se les olvide enriquecer antes de despegar, no lo se, pero para esos están las listas de chequeo.

En rodaje necesitamos una potencia mínima, si tenemos la mezcla rica estaremos desperdiciando combustible y lo que es peor, estaremos engrasando las bujías y luego en la prueba de magnetos puede que tengamos que hacer una limpieza o a la larga cambiarlas antes de tiempo.
Por ello es recomendable siempre ajustar la mezcla también en rodaje.

El procedimiento que recomienda Cessna es el siguiente: Una vez arrancado el motor, encendidas las radios, sistemas etc, ponemos el motor a 1.200 rpm, ahora vamos recortando la mezcla poco a poco hasta que suban 50 revoluciones, es decir hasta tener 1.250 rpm.

Recordad, recortar la mezcla en rodaje es bueno para el motor, el medio ambiente y para el bolsillo.

Hace unos días leí un artículo en AOPA que hablaban de otro procedimiento que llamaban algo así como “recorte de mezcla extrema” y es precisamente para lo que indicábamos antes, recortar la mezcla pero evitar que se pueda olvidar enriquecerla antes de despegar.
La técnica en este caso era recortar mucho en rodaje, de esta manera al hacer la prueba de motor y meter gases, el motor ratearía y nos daríamos cuenta de que estaba empobrecida.

Personalmente prefiero el procedimiento de Cessna, pero como hemos dicho, consultad primero el POH de vuestro avión.

 ¿Hay que despegar siempre con la mezcla rica?
No. En muchas listas “Before takeoff” pone Mixture……Rich  ya que lo normal es que no volemos en campos con gran elevación y en ese caso despegamos con mezcla rica.
En otras listas pone Mixture…..Best power. Es decir, si estamos despegando de un campo que está a 8.000ft y ponemos la mezcla rica, vamos a perder mucha potencia o incluso podemos tener problemas con el motor ya que le estamos introduciendo demasiado combustible para el poco oxígeno que entra.
O si tenemos una temperatura muy elevada, es decir lo que nos va a afectar es la altitud de densidad que tengamos.
Como decimos, no es muy común volar en campos con tanta elevación, pero hay que tenerlo presente por si algún día se nos presenta la ocasión.

¿Siempre se recorta a partir de 5.000ft?
No. Como hemos dicho incluso puede que tengamos que ajustar la mezcla para el despegue.
Se suele decir que a partir de 5.000ft se recorta la mezcla, porque es una altitud a partir de la cual el motor ya tendría una mezcla bastante rica, lo que nos perjudicaría tanto en la potencia entregada como en su correcto funcionamiento, pero la mezcla la podemos ir empobreciendo poco desde que empezamos a ascender y una vez en crucero haremos el ajuste más fino.

¿Cómo se presenta el mando de mezcla?
Dependiendo del fabricante tendremos un sistema de mandos de motor u otro, pero la función es la misma.
El mando de mezcla suele ser de color rojo y estar a la derecha del todo.
Si el avión es bimotor tendremos un mando de mezcla para cada motor.

Tenemos el diseño de Cessna, en el que los controles de mando se deslizan introduciéndose más o menos. Para un ajuste más preciso de la mezcla, podemos girar el mando. Sentido horario se enriquece la mezcla y sentido anti horario se empobrece.

El sistema elegido por Piper es diferente en su presentación, pero la función es la misma.
Si empujamos la palanca enriquecemos la mezcla y si retrasamos la palanca empobrecemos.

Aquí tenéis un vídeo empobreciendo la mezcla con el método 2 que hemos explicado arriba.
Fijaos en el mando de mezcla y las RPM.

Antes de meternos con esto os recomiendo que veáis el post de ¿Cómo funciona un motor a reacción? para que tengáis claros los conceptos, ya que el turbohélice va a tener muchas cosas en común con el turbofan.

¿Qué es un turbohélice?
Podemos decir que el turbohélice es un motor a reacción al cual se le ha añadido una hélice en lugar de tener el fan.
En el turbofan conseguíamos el empuje acelerando la masa de aire que salía por la tobera, pero en el turbohélice el empuje, o en este caso la tracción, nos la va a dar la hélice.
La hélice proporciona el 90% del empuje y la corriente que sale por la tobera tan solo el 10%

¿Por qué en un turbohélice proporciona tan poco empuje la masa de aire que sale por la tobera?
Pues sencillamente, porque estamos utilizando la energía generada por el motor para hacer girar la hélice, en lugar de aprovecharla para acelerar la masa de aire a través de la tobera.

En el dibujo que tenemos debajo podemos ver como funciona.
El aire del exterior entra en el motor y pasa por una serie de etapas de compresión donde el aire va adquiriendo presión, luego este aire se introduce en la cámara de combustión y se mezcla con el combustible, para una vez quemado mover las diferentes fases de la turbina. Esta al estar unido a las etapas compresoras y a la hélice, mueve todo lo anterior.

Pero nos hemos dejado algo y es la caja de engranajes o reductora planetaria.

¿Qué función tiene la caja reductora planetaria?
La función de esta es disminuir las RPM provenientes del eje, para mover la hélice a una velocidad menor.
El motivo de esto es que la hélice suele trabajar entre 900 rpm y 1900 rpm ya que velocidades superiores podrían hacer que las puntas de hélice girasen a una velocidad cercana a la del sonido, para lo cual no están diseñadas.

Aquí podemos ver una imagen de una caja reductora planetaria.

Tipos de turbohélice.
Dentro de los turbohélice tenemos los de eje fijo (fixed shaft) que es el que acabamos de ver y los de eje partido o también conocidos como de turbina libre (split shaft / free turbine)

Turbohélice de eje partido o turbina libre y de eje fijo o turbina fija.
En el caso del turbohélice de turbina libre ya no tenemos un eje continuo que une todo, si no, que la turbina va a girar independientemente.
Como veremos esto va a tener varias ventajas, como por ejemplo poder poner en bandera el motor sin pararlo.
Vamos a tomar como modelo un turbohélice por excelencia, el Pratt & Whitney PT6A.

En el dibujo que tenemos debajo podemos ver como el eje está partido.
En este tipo de motores el flujo del aire va de atrás a delante.

Se ve como entra el aire por la parte de atrás del motor, se comprime y se mueve hacia delante del motor para mezclarse con el combustible y entrar en las cámaras de combustión, los gases de la combustión en este caso pasan por 2 turbinas, una de ellas unida al compresor y que es la encargada de moverlo y la otra la turbina “libre” unida a la hélice y encargada de su movimiento.

Este tipo de motores donde el flujo va hacia delante se diferencian exteriormente por tener los escapes próximos a la hélice.

En esta foto tenemos una bonita Beechcraft en el que podemos ver perfectamente la salida de gases por la parte delantera y por debajo la entrada del aire del motor.

¿Qué ventajas tiene el turbohélice de eje partido o turbina libre?

• Durante el encendido del motor, solo la sección del compresor tiene que ser movida por el starter, cuando en otros motores tendría que mover todos los componentes incluyendo la reductora. Esto permite utilizar un starter más pequeño ahorrando peso.
• Se puede reducir o poner en bandera la hélice sin parar el motor. Esto facilita la subida de pasajeros y  una operación en tierra más silenciosa.

¿Cómo se controla el turbohélice?
En la cabina podemos encontrar 3 palancas de mando por cada motor.
De izquierda a derecha tenemos la palanca de potencia (power lever) la del paso de la hélice (propeller lever) y la del combustible (condition lever.) Esta última no es como en los motores de pistón, con la que podemos ir regulando la mezcla.
Normalmente es una válvula que abre o cierra el combustible y en algunos aviones tiene 3 posiciones.
Fuel cutoff (corta combustible), Low idle (ralentí bajo) y High idle (ralentí alto).

Power lever: Ajusta la potencia del motor desde ralentí hasta la potencia máxima. Variando las RPM de Ng (Turbina) y por lo tanto aumentando o disminuyendo la potencia del motor.
Propeller lever: Controla las hélices de velocidad constante a través del governor. El rango normal de RPM suele estar entre 1.500 y 1.900.
Condition Lever: A diferencia de los motores a pistón, aquí el ajuste del combustible se realiza mediante una válvula de 3 posiciones OFF/ Low idle / High idle.
Estos valores dependen del motor, pero en Low idle el rango de N1 suele estar entre 62% a 104% y en Hihg idle entre 70 y 104%

En los motores turbohélice no es necesario recortar la mezcla ya que la FCU (Fuel Control Unit) se encarga de gestionar el combustible que se introduce en el motor.

Instrumentos.
En los motores turbohélices nos podemos encontrar diferentes instrumentos de motor.
Normalmente vamos a tener los indicadores duplicados, uno por cada motor, en lugar de tener 2 agujas dentro del mismo indicador. De esta manera tenemos una indicación más clara de lo que pasa en cada uno de los motores.

Temperatura ITT (Interstage Turbine Temperature): Nos da la temperatura entre la turbina compresora y la turbina “libre” o de potencia.
Es un dato bastante importante, ya que hay que mantener vigilada la temperatura para que no exceda de los límites marcados por el fabricante.
Igualmente en el arranque hay que verificar el pico de ITT y que no excede del valor indicado, si no  habría que detener el arranque.

Torque: La indicación de torque se da en pies por libra (ft/lb) y nos muestra el torque que se está aplicando al eje de la hélice.

RPM de la hélice: El tacómetro indica las revoluciones por minuto de la hélice.

N1 o Ng: Esta indicación viene en tanto por ciento e indica el % de las revoluciones de la turbina.
Como referencia en el motor PT6 el 100% equivale a 37.000 RPM. Y las RPM máximas continuas están limitadas a 101.5% Ng que equivalen a 38.100 RPM.

En el despegue tendremos que ajustar por la ITT y el torquímetro para no sobre pasar los límites fijados en ninguno de los 2 parámetros.

Este tipo de motores se van a volar sobre todo ajustando el torquímetro y las RPM de la hélice, si bien siempre se tendrá en cuenta todas las demás indicaciones y limitaciones de cada una.

Fuel Flow: Indicación del uso de combustible en libras por hora (PPH).

Por último temperatura y presión del aceite, importante también su chequeo durante la operación del motor.

¿Tienen reversa los aviones turbohélice?

Si, tienen reversa.
Esta se consigue cambiando el paso de la hélice y poniendo un paso negativo, de manera que nos daría un empuje inverso la hélice.

Vamos a ver cómo funciona el paso de la hélice con los siguientes gráficos.
El paso se va a controlar con las palancas centrales (una por motor) que aumentan o disminuyen el ángulo o paso de las hélices.

Paso normal o de crucero.

Feather o bandera: En esta posición la hélice ofrece la menor resistencia al avance, pero la máxima a la rotación.
Esta posición es la utilizada en caso de fallo de motor, ya que la hélice ofrecería la mínima resistencia.
La palanca de paso tendríamos que ponerla en la posición más retrasada o posición de “feather”.
 

Paso corto: En este caso la hélice ofrecería poca resistencia ala rotación y bastante resistencia al avance.

Reversa: En este caso el paso de la hélice para ponerla en reversa no se controla con la palanca central del paso, si no que va unida a la palanca de potencia, ya que no solo cambia el paso, si no que también aumenta la potencia para que el frenado sea efectivo.

En este caso la hélice crea un empuje negativo, en lugar de dar tracción hacia delante, la da hacia detrás y de esta manera se ayuda a frenar el avión.
En ningún caso el motor gira en sentido contrario. Siempre gira hacia el mismo sentido, lo único que cambia es el paso.

¿Que sucede en el arranque del turbohélice?

Lo primero que vamos a necesitar en el arranque es darle un giro inicial al motor (Compresor, turbina..)

¿Para que?
Pues porque el motor funciona gracias al flujo de aire que lo atraviesa y que luego se mezcla con el combustible. Por ello necesitamos esa velocidad inicial de N1 (Compresor) para generar ese flujo de aire.

En el caso de la B200 que veremos en el vídeo el fabricante establece una velocidad de N1 mayor del 12%, es decir si por lo que sea no alcanzamos esa velocidad no podremos continuar el arranque.
Una vez tenemos más de 12% de N1 ya podemos meter combustible, en este caso poniendo la palanca de “condition lever” en Low idle, para no meter demasiado combustible.

Ahora habrá que estar atento a todos los parámetros de motor y ver como va cogiendo vueltas y sobre todo fijándonos en la ITT para que la temperatura no sobre pase los límites, en este caso 1.000ºC de pico al arranque.

¿Por qué tiene este pico de temperatura?
Pues resulta que la temperatura de la turbina varia de forma inversamente proporcional al rendimiento combinado del compresor/turbina, este rendimiento es muy bajo a bajas revoluciones y estamos perdiendo la energía en forma de calor.

Al introducir combustible con pocas RPM la temperatura va subiendo hasta alcanzar un máximo, posteriormente a medida que las RPM están subiendo, la temperatura desciende de nuevo y se estabiliza.

¿Qué es un arranque caliente “Hot star”  y un arranque colgado “Hung start”?
Arranque caliente o “hot start”: Puede ocurrir por un fallo en la unidad de combustible “FCU” que envía más combustible del necesario a la cámara de combustión, produciéndose una sobre temperatura en el motor.

Algunos motores también tienen tendencia a acumular un poco de combustible en la cámara de combustión una vez apagados, con lo que puede llevar a un arranque en caliente.

Arranque colgado “Hung start”: Puede deberse como en el caso anterior a un mal funcionamiento de la FCU que no envía la suficiente cantidad de combustible para que el motor alcance el régimen de funcionamiento autónomo.

Otra de las causas es que el motor esté sometido a gran carga, ya sea eléctrica, aire acondicionado etc, no pudiendo alcanzar el régimen de funcionamiento autónomo.

Si el motor de arranque, ya sea eléctrico, por aire etc, no tiene la suficiente fuerza para mover la turbina a unas mínimas RPM también se producirá el arranque colgado.

Como vemos siempre por uno u otro motivo en el arranque colgado el motor no alcanza su mínimo régimen de RPM para poder tener un funcionamiento autónomo.

¿Qué es el “Dry cranking”?
Cuando tenemos un arranque en caliente o colgado, hay que hacer un “dry cranking” o lo que es lo mismo, hay que hacer girar el motor sin inyectar combustible.
El objetivo de esto es limpiar las cámaras de combustión y el motor internamente de vapores de combustible antes de intentar un nuevo arranque.

Os dejamos un vídeo que ha grabado nuestro amigo Carlos Ramajo, del arranque de una Beechcraft B200, así como el procedimiento de arranque de este magnífico turbohélice.
Debajo del vídeo tenéis un enlace para descargaros en PDF las listas de chequeo de la B200, así como sus velocidades.

En este enlace tenéis todas las listas de chequeo de la B200, así como las velocidades.

beechcraft_b200_checklist

Este sistema nos aporta grandes ventajas y es muy completo.
Aportando todas las ventajas de los grandes aviones.

Pudiendo hacer navegación por satélite, aproximaciones por GPS, hasta nos puede crear sendas de descenso.
También podemos tener una visión sintética del terreno en la pantalla y aparecer una serie de cuadrados en ella indicando la ruta que tenemos que seguir.

Sin duda un sistema muy potente, del que iremos viendo todas sus funciones.

El sistema se compone de 2 pantallas.
En la primera tenemos toda la información básica de velocidad, altitud, horizonte etc y se denomina PFD o Primary Flight Display.
También tenemos la pantalla llamada MFD o Multi Funtion Display. En la que tenemos representado el mapa de navegación, instrumentos de motor etc.

A la izquierda la pantalla PFD, el panel de control de audio entre las dos pantallas y a la derecha la MFD.

Os dejamos el primer vídeo sobre el uso y funcionamiento del PFD.
Iremos actualizando el post con nuevos vídeos explicando las diferentes funciones.

20/02/2013
Os dejamos el segundo vídeo en el que hablamos del Flight Director, autopilot y más cosas…

Se fabrican aviones cada vez más ligeros para que consuman menos, se consiguen motores más eficientes que necesitan menos combustible y siempre se busca cómo poder ahorrar un poco más.

Un Airbus 320, desde que pone en marcha los motores hasta que despega, puede consumir de media, en un rodaje de unos 30 min unos 300 o 400Kg de queroseno.
Si ponemos que el avión hace 10 saltos al día nos sale que gasta al año casi un millón y medio de kilos de queroseno, multiplicado por toda una flota, al final de año son muchas toneladas y mucho mucho dinero.

Pues bien, ¿por qué no ahorrarnos este queroseno del rodaje?

Esto es lo que está probando Lufthansa en colaboración con L-3 Communications y Airbus.
El avión seleccionado para la prueba fue un Airbus A320.

¿En qué consiste el sistema?

La idea es sencilla, equipar a los aviones con unos motores eléctricos en las ruedas para que puedan rodar sin necesidad de poner en marcha los motores.
Otra de las ventajas es que el avión podría hacer el “Push-back” solo, sin necesidad de que lo remolcase un tractor, ya que podría ir marcha atrás.

Lo único que tendríamos que encender es el APU del avión, que ya vimos en este post “Sistema eléctrico del avión” para que generase la energía eléctrica necesaria para alimentar a los motores.

Se sustituyó el sistema de frenado habitual por un motor eléctrico en cada rueda del tren principal.
Estos motores están alimentados por la energía eléctrica que genera el APU y están dotados de refrigeración líquida.

El sistema se montó de manera provisional y se emparejó la unidad de control con el “nose wheel steering”.
Por ejemplo, si la rueda de morro se deflecta hasta su máximo de 75º la rueda del tren principal del mismo lado (La del interior del giro) pararía.

Se realizaron diferentes pruebas el aeropuerto internacional de Frankfurt, apagando una unidad de control de las 2 que tiene, rodando a velocidad máxima, con máximo peso, rodando hacia atrás y se recogieron datos de temperatura del sistema, consumo de energía etc.

¿Qué ventajas tiene el sistema del e-taxi?

• Ahorro de combustible: Hablan de cifras de cinco millones de toneladas de combustible de ahorro para aviones de corto alcance.
• Reducción de tiempo en plataforma y congestiones: Ya que no habría que esperar al tractor del Push-back, porque el avión podría hacerlo por si mismo.
• Prolongaría la vida de los motores: Ya que no tendrían que encenderse para el rodaje y se ahorrarían muchas horas de uso, así como mantenimiento y sus costes añadidos.
• Menor contaminación: Aviones menos contaminantes y disminución de los gases contaminantes.
• Menor ruido en los aeropuertos.
• Menor riesgo de ingestión de objetos extraños durante el rodaje.

Los pilotos han dicho que el sistema no solo funciona bien, si no que es mucho más efectivo y ágil en el rodaje que hacerlo con motores, ya que responde inmediatamente y es más preciso que rodar con los motores del avión.

El diseño en el que se está trabajando no sería solo para nuevos modelos, si no que estaría pensado para poder montar y modernizar aviones ya fabricados.

Nos ha parecido bastante interesante el sistema, efectivo y útil, habrá que seguir su desarrollo.

El sistema se pretende certificar para 2016.

Nota: Paralelamente Safran, Honeywheel y Boeing están desarrollando otro sistema de rodaje con motores eléctricos y lo probaron en un Boeing 737 800

Os dejamos el vídeo donde se puede ver al Airbus 320 con los motores cubiertos, tan solo el APU funcionando para suministrar la energía eléctrica a los motores de las ruedas.

En cuanto a la presión de admisión podemos tener 2 tipos de motores alternativos.
Lo que se conoce como motores atmosféricos o de aspiración normal, que sería un motor que utiliza aire a presión atmosférica sin ningún compresor extra y los motores sobre alimentados o motores turbo alimentados, que son los que trataremos hoy, aquellos que artificialmente van a aumentar la presión de admisión.

¿Para qué necesitamos un Turbocompresor?
Como todos sabéis, la presión atmosférica, no es más que el peso de la columna de aire que tenemos encima y esta disminuye a medida que ascendemos en la atmósfera, a razón de 1Hpa cada 27ft más o menos.

Nuestro motor funciona con una mezcla de aire y combustible, como ya contamos en este post “¿Cómo funciona un motor alternativo?” , por lo tanto si a medida que ascendemos tenemos menos presión, es decir menos densidad del aire, cada vez tenemos menos potencia y cuanto más alto estemos más difícil resultará el ascender ya que para un mismo peso vamos perdiendo potencia.

La potencia de un motor alternativo disminuye más o menos a razón de 3% por cada 1.000ft, por lo que si estamos volando a 10.000ft tendremos un 30% menos de potencia que cuando el avión está en tierra, y esto es mucha menos potencia.
Pero… ¿Podríamos evitar esto?, vamos a verlo…

¿Qué hace el Turbo?
Bueno pues hemos dicho que al ascender disminuye la densidad del aire y por lo tanto la potencia del motor.
Pues lo que vamos a hacer es aumentar artificialmente esa presión de admisión del motor y así no perdemos potencia. ¿Suena bien, no?

Pues en definitiva eso es lo que hace el Turbo, va a aumentar la presión de admisión para introducir más carga al motor y aumentar así la potencia.
Además es un sistema bastante eficiente e ingenioso, ya que no tenemos que gastar energía extra para mover el turbo, si no que va a utilizar la energía de los gases de escape para moverse.
De este modo utilizamos esa energía que si no se perdería, por lo que también hace que sea un motor más eficiente.

¿Qué es la MAP?
MAP son las siglas de  (Manifold Air Pressure), o lo que es lo mismo, la presión del colector de admisión.

Si volamos un avión con motor atmosférico (sin nada que aumente la presión) y con indicación de presión de admisión (MAP), cuando estemos en tierra el indicador de presión MAP nos marcará en pulgadas la presión atmosférica, nunca más.
Si tenemos una presión atmosférica de 30′Hg eso es lo que nos marcará, el problema es que al despegar esas 30′ veremos como van disminuyendo, suele disminuir 1′ cada 1.000 ft, por lo que cada vez tenemos menos potencia disponible, cosa que podríamos evitar con un motor Turbo alimentado.

Los motores Turbo alimentados suelen tener unos valores de MAP al despegue entorno a 40′ o 44′ y normalmente hay que tener cuidado al ajustar la potencia, ya que no podemos aplicar potencia máxima, como normalmente haríamos con un motor aspirado.
Aquí el motor puede dar más potencia en tierra y hay que tener cuidado de no sobrepasar los límites que estipula el fabricante.

Por ejemplo un avión muy conocido, la Piper Séneca tiene una MAP máxima de 40′ al despegue (potencia que podemos mantener durante 5 min) y si no ajustas bien la potencia y sobre pasas el límite de MAP , te salta el aviso de Overboost anunciándote que has sobrepasado la presión de admisión máxima. (En la séneca el aviso de “Overboost” salta con 39,8′ Hg)

Aquí tenemos un ejemplo de los instrumentos del motor. En el centro la presión de admisión o MAP y en los extremos las RPM de cada motor (Avión bimotor)
En este caso el avión está parado en tierra y la MAP nos indica la presión atmosférica del aeropuerto.

¿Hay diferencia entre motores sobrealimentados y los Turboalimentados?
Si.
Los sobrealimentados se conocen también como motores con compresor, pero este sistema es poco utilizado, tanto en aviación como en automoción.
La diferencia es que en el motor sobrealimentado, en lugar de ser los gases de escape los que mueven la ruedas compresora, lo hace un sistema de correas unido al propio motor o incluso un motor eléctrico.
Por lo que este sistema no nos permite tomar la energía mal gastada de los gases de escape, siendo menos eficiente y menos utilizado.

En estas imágenes vemos claramente los 2 sistemas.
En uno la rueda compresora es movida por el propio motor (se une por una correa) y en el Turbo, la rueda compresora es movida por los gases de escape que pasan por la caracola de escape.

¿Cómo funciona el Turbo?
Bueno hemos dicho que aumenta la presión de admisión, pero ¿Cómo lo hace?

En el Turbo podemos diferenciar dos partes básicas.
La caracola de admisión, con su rueda compresora dentro y la caracola de escape con su turbina de escape en el interior.
La rueda compresora y la turbina está unidas por un eje, por lo que giran solidarias.

Por la caracola de escape se hacen pasar los gases provenientes del colector de escape del motor, esto hace girar la turbina y por lo tanto la rueda compresora también gira.
La turbina tiene una función inversa a la del compresor, la turbina expande los gases de escape.
Un gas comprimido al expandirse cede trabajo, que la turbina lo aprovecha en forma de movimiento rotatorio.

La rueda compresora gira (compresor centrífugo) y hace girar el aire a gran velocidad, convirtiendo la energía cinética del aire en presión.

¿Cómo?
Pues bien, los álabes de la turbina son divergentes, por lo que el aire va perdiendo velocidad y aumentando la presión.

Aquí tenemos una rueda compresora mecanizada.

Pero aquí nos surge un problema físico y es que al aumentar la presión del aire aumenta también su temperatura y el aire más caliente tiene menos densidad, además de que nos puede provocar problemas de detonación en el motor, por lo que antes de introducirlo en el motor lo vamos a enfriar a través de un radiador que se llama “Intercooler”.
Una vez que pasa por el intercooler ya se introduce en el motor.

La parte intermedia que una compresor con turbina se denomina cárter intermedio y es por donde pasa el eje con sus sistemas de lubricación, cojinetes o en los más modernos, rodamientos.

 Desde el punto de vista funcional los Turboalimentadores se dividen en 2.

• Turboalimentadores de altura o motores turbo normalizados: Son sistemas que mantienen constante la presión de admisión del motor (Valor de nivel del mar) hasta alcanzar una altitud determinada de vuelo en la que ya no podrían mantener la misma presión y que se denomina, altitud de adaptación.
  La ventaja de estos sería que aunque ascendamos, siempre tendremos la potencia que tendríamos a nivel del mar (hasta la altitud de adaptación)
• Turboalimentadores de sobrepotencia (Ground boosted turbochargers): Son sistemas que proporcionan presión de admisión superior a la existente a nivel del mar, y mantienen esta presión hasta una altitud determinada que se denomina, altitud crítica. (Ej. La Piper Séneca que mencionamos)
  La ventaja de este segundo grupo es que siempre nos va a dar más potencia que su equivalente motor atmosférico.

¿Cómo se controla el Turbocompresor?

Normalmente el piloto va a controlar la potencia del motor con el indicador de presión de admisión que ya comentamos anteriormente (MAP) y que vimos en una foto.
Ya que la potencia del motor es proporcional a la presión de admisión.

El turbo lo que va a hacer es controlar la masa de gases que pasa por la turbina, ya que dependiendo de su velocidad de giro, aumentará más o menos la presión de admisión.
Esto se puede hacer con un by pass antes de la entrada de los gases del motor al turbo o con una válvula de desagüe o descarga situada en la caracola de escape del turbo.
Estas válvulas pueden tener un accionamiento mecánico o las más modernos disponen de válvulas electrónicas, más precisas y eficaces.

En esta foto podemos ver la válvula de desagüe o Wastgate y su actuador.

Turbocompresores de geometría variable.

Los turbos de geometría variable son una evolución del turbo clásico.
El turbo “clásico” tiene el problema que a bajas revoluciones del motor, el turbo tiene poco flujo de aire y por lo tanto la turbina apenas es impulsada por los gases de escape.

Los turbos de geometría variable tienen unos álabes en la caracola de escape que se abren más o menos, en función del régimen de giro. De este modo permiten un mejor funcionamiento del turbo en cualquier régimen de potencia, ya que aunque tengamos poco flujo de corriente, el turbo funcionará adecuadamente, porque podemos restringir la salida de gases mediante esos álabes.
Cuando el motor está en altas RPM los álabes se abren dejando pasar más flujo de aire.
Guardando las diferencias, sería como poner el dedo en la manguera para que salga con más presión el agua.

Estos turbos son utilizados hoy en día en automoción, pero no en aviación, ya que la ventaja es que se aprovecha la potencia a bajas vueltas y a altas, pero los motores de aviación equipados con turbo suelen funcionar a revoluciones constantes, por lo que no tendría mucho sentido utilizarlos.

¿Qué es el cárter intermedio?.

Como ya hemos comentado el cárter intermedio es la zona que está entre la rueda compresora y la turbina.
El compresor y la turbina están unidos por un eje que se apoya en cojinetes o rodamientos dependiendo del turbo.
En el carter intermedio se encuentra el sistema de lubricación del turbo.
Este sistema tiene gran importancia debido a la temperatura y velocidad de rotación que puede llegar a alcanzar.El Turbo utiliza el aceite del motor para la lubricación, y como dato, utiliza unos 15 litros por minuto solo para lubricar el Turbo, por lo que nos podemos hacer una idea de la importancia de este sistema.

En esta foto se pueden ver, marcados por las flechas, los cojinetes sobre los que se apoya el eje.

A continuación os dejamos un vídeo, que bajo nuestro punto de vista es casi inmejorable en cuanto a la explicación y gráficos de cómo funciona un turbo.
Desde aquí queremos agradecer a Turbos by TM que nos ha cedido el vídeo.

¿Por qué se puede formar hielo en el carburador?
Hay que tener en cuenta 3  importantes factores a la hora de hablar de formación de hielo en el carburador.

1. Formación de hielo por impacto: Es la acumulación de hielo en los elementos del sistema de admisión que están a/o por debajo de 0ºC.  Esto se debe al choque de las gotas de agua super enfriadas, contra las superficies metálicas. Los lugares más comunes son la rejilla de admisión del aire del motor y la trampilla del aire alternativo.
2. Formación de hielo en la válvula de mariposa: Es uno de los lugares más frecuentes de formación de hielo.
   Aquí hay varios factores que propician la formación de hielo.
   1. Disminución de la temperatura por el efecto venturi: Como vimos en el post de “Diferencias entre los motores de carburación y de inyección” en el venturi se produce un aumento de la velocidad del aire, lo que conlleva una disminución de la presión y una caída en la temperatura. Esta caída de la temperatura va a propiciar el hielo, incluso con temperaturas exteriores sobre cero.
      El hielo se va a formar también sobre la mariposa del carburador.
   2. Formación de hielo por vaporización del combustible: Como en todo proceso de evaporación, cuando el combustible se evapora absorbe calor del aire, lo que conlleva una disminución de la temperatura.

   Todo esto hace que podamos tener problemas de hielo en el carburador con humedades relativas superiores al 50% y temperaturas de entre -5ºC y 30ºC.
   Por lo que como veis, podríamos tener perfectamente hielo en el carburador en un día de verano.

Aquí vemos la formación de hielo en las paredes del venturi y en la mariposa del carburador.

Como dijimos y como podemos ver en este gráfico, dependiendo de la temperatura del aire, punto de rocío y la potencia seleccionada, se puede formar hielo en un gran abanico de temperaturas.

¿Cómo puedo notar si se está formando hielo en el carburador?
Lo ideal es no llegar a este punto, y prevenir siempre la formación, pero si no lo hemos podido evitar, podemos identificarlo de la siguiente manera.

Al empezar a producirse hielo en el carburador podemos notar lo siguiente:

1. Si el avión es de paso fijo, notaremos una disminución de las RPM del motor. Con lo que perderemos altitud y velocidad.
2. Si la hélice es de velocidad constante no notaremos pérdida de RPM, pero si una pérdida de potencia que se traducirá en pérdida de altitud y velocidad.
3. Si tenemos un indicador de la presión de admisión, ver un descenso en la presión de admisión es un buen indicador de que se está formando hielo en el carburador.
4. Tener un indicador de temperatura del carburador es sin duda de gran ayuda.
5. Si el motor empieza a no ir fino y a tener un comportamiento irregular, puede ser debido a la formación de hielo y que trozos del hielo se están desprendiendo y entrando en el motor.

¿Cuándo activar la calefacción del carburador?
Si notáis algo de lo anteriormente dicho, ativad la calefacción del carburador. Puede que al hacerlo el motor no se comporte bien inicialmente, ya que se pueden desprender trozos de hielo y entrar en el motor,  haciendo que este no funcione de manera “suave”.
En ocasiones también será necesario recortar un poco la mezcla, ya que al meter aire más caliente la estamos enriqueciendo.
Pero no solo hay que activarla cuando ya tengamos hielo, si no que la podemos activar para evitar la formación del hielo.

Con bajas potencias de motor será más probable la formación de hielo, ya que el motor se enfría, por lo que en descensos normalmente se suele utilizar y si es un descenso muy prolongado podéis detener el descenso y meter potencia para evitar un sobre enfriamiento del motor.
No obstante en el manual del avión que estéis volando tendrá un apartado sobre los procedimientos de uso de la calefacción del carburador.

¿Cómo funciona la calefacción del carburador?
La comprobación de la calefacción del carburador se hace en tierra. Normalmente en la “Ground check”o “Before takeoff”
El procedimiento viene en la lista de chequeo y consiste en activar la calefacción del carburador fijándonos en las RPM del motor y observar como estas caen, debido a que estamos metiendo aire caliente y por lo tanto menos denso.

En este dibujo podemos ver cómo funciona la calefacción del carburador.

Al activarla se abre una compuerta que hace pasar aire caliente a través del carburador y de esa manera elevar su temperatura.

Dependiendo del avión, la calefacción del carburador se activará de una manera diferente. Tenemos por ejemplo diferentes sistemas entre los fabricantes de Cessna y de Pipper, pero el objetivo es el mismo y el funcionamiento también.
Cessna: Tiene un tirador situado al lado de la palanca de gases, al tirar de el se activa la calefacción del carburador y si lo dejamos metido se cierra.
Pipper: Igual que Cessna pero en lugar de ser un tirador es una palanca que se sube o se  baja.

Aquí vemos en el panel de una Cessna y marcado con una flecha naranja el tirador al que nos referimos.

En esta foto podéis ver los colectores que atraviesan el tubo grande que es donde coge el aire la calefacción del cockpit y del carburador. (Aunque no en el motor de la foto)
Detrás de este tubo grande se ve en negro el carburador y como sale un tubo rojo hacia el morro del avión hasta una rejilla. Esto es el filtro del aire y la toma del aire del carburador.

¿Tienen calefacción del carburador los motores de inyección?

No tienen. Pero tienen aire alternativo.
Esto permite tener otra fuente de entrada de aire al motor, para que en caso que la principal se bloqueé (por tierra, suciedad…) el alternativo se abriría automaticamente por succión.
También se puede activar desde cabina.
La diferencia del aire alternativo es que coge aire directamente del exterior sin filtrar.

¿Cuándo podemos ver en el METAR un SNOWTAM?
Evidentemente será más frecuente verlo en invierno, pero se puede ver en cualquier temporada del año, ya que un SNOWTAM no es solo por nieve, si no por contaminación en pista, que puede ser nieve, hielo o simplemente agua.

El formado del SNOWTAM es una serie de 8 números, los cuales nos van a indicar el designador de pista, tipo de depósito, extensión de la contaminación, profundidad del depósito y condiciones de frenado.

Designador de pista.

Se indica el número de pista, Ej: 25.
50: Si hay pistas paralelas se añade 50 a la pista derecha. Ej la pista 25 derecha sería 75.
En algunos casos simplemente se indica con R (Right) o L (Left).
88: La información se aplica a todas las pistas.
99: Indica la repetición del informe anterior.

Tipo de depósito.

Se indica el tipo de contaminación que tenemos en pista.
0: Limpia y seca.
1: Húmeda.
2: Mojada con charcos.
3: Escarcha (espesor normalmente inferior a 1 mm)
4: Nieve seca.
5: Nieve mojada.
6: Nieve fundente.
7: Hielo.
8: Nieve compacta o amontonada.
9: Surcos (rodadas) o bancos (cordones de hielo) helados.
/: No se notifica el tipo de depósito (por ejemplo, cuando se está despejando la pista)

Extensión de la contaminación.

1: Menos del 10% de la pista contaminada (cubierta)
2: Del 11% al 25% de la pista contaminada (cubierta)
5: Del 26% al 50% de la pista contaminada (cubierta)
9: Del 51% al 100% de la pista contaminada (cubierta)
/: No se notifica (por ejemplo, cuando se está despejando la pista)

Profundidad del depósito.

00: Menos de 1 mm
01: 1 mm.
…
hasta 90 indica la profundidad en mm.
…
90: 90 mm
92: 10 cm
93: 15 cm
94: 20 cm
95: 25 cm
96: 30 cm
97: 35 cm
98: 40 cm o más
99: Pista o pistas no operativas debido a la contaminación o a los trabajos de limpieza de la pista.
// El espesor del depósito no es significativo para las operaciones o no es mensurable.

Eficacia de frenado y coeficiente de fricción.

Cuanto menor es el coeficiente de fricción, más pista necesitará el avión para frenar.

00: Coeficiente de fricción 0,00
01: Coeficiente de fricción 0,01
…
Hasta 90 indica el coeficiente de fricción /100
…
90: Coeficiente de fricción 0,90
91: Eficacia de frenado pobre
92: Eficacia de frenado mediana/pobre
93: Eficacia de frenado mediana
94: Eficacia de frenado mediana/buena
95: Eficacia de frenado buena
99: Eficacia de fricción no legible, por ejemplo debido a aquaplaning.
//: Eficacia de frenado no notificada.

Otras indicaciones.

////: Informe no actualizado.
CLRD: La contaminación de pista ha sido eliminada.
SNOCLO: Aeropuerto cerrado debido a nieve.

Vamos a ver esto con un ejemplo.

04590592
04: Designador de pista. Información sobre la pista 04.
5: Tipo de contaminación. Nieve húmeda.
9: Extensión de la contaminación. Del 51% al 100% de la superficie de la pista está cubierta.
05: Profundidad del depósito. 5 mm en este caso.
92: Eficacia de frenado. Media/pobre.

Os dejamos un gráfico con esto mismo para que lo podáis imprimir y llevar encima. Nunca se sabe cuando te va a sorprender un SNOWTAM.
Hemos coloreado cada número con su columna, así podéis ver mejor el identificador.