sist_arranque_turbina
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14.1.bMOTORESDETURBINAB)SISTEMASDEMEDICINDEL COMBUSTIBLECONTROLELECTRNICODELMOTOR(FADEC) ANTECEDENTESEsdifcilsustraersealacomplejidaddeunsistemacomoelFADECque,anteniendoentodosloscasos lamisinprincipaldecontrolarelmotor,puedeademsintegrarmisionesysolucionesdiversas especficasparacadaaplicacinmotoravin.Porellosehadecididoconfinesexclusivamente didcticos,afindesimplificarenloposiblelaexposicin,describirelsistematomandocomoejemploel casoconcretodelsistemaFADECdelasfamiliasAirbusA320yA340.
GENERALElFullAuthorityDigitalEngineControl(FADEC)eselsistemaquecontrolaelmotor.Tambinse interrelacionaconlassealesdelavin
Fig.1ElsistemaFADECenelAirbusA320 ElsistemaFADECdecadamotorconsisteen: UnidaddeControlElectrnica(ECU)dedoblecanaly
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Perifricosasociados: HMU(HydroMechanicalUnit). Alternador(DedicatedPermanentMagneticAlternator). SistemadeactuacindeVSVs,VBVsydecontroldetoleranciasdeturbina. Sistemadeencendidoyarranque. Sistemadereversa. Sistemaderecirculacindecombustible. Sensoresdemotor. Cableadoselctricos. RefrigeracindelaECU. Vlvuladeescalonamientodelacombustin.
LaECUeselcomputadordelsistemaFADECygeneralmenteselocalizafsicamenteenunazonafradel motorcomopuedeserelcrterdelfan.
FUNCIONESDELFADECElsistemaFADECproporcionalaregulacinyprogramacindelossistemasdelmotorparacontrolar elempujeyoptimizarsuoperacin. ElsistemaFADECrealizalasfuncionesdecontroldelmotorydelaintegracindelmotorconelavin. Lasfuncionesdecontroldelmotorincluyen: ControldeGestindePotencia(PowerManagementControl). ControldelasVlvulasdeSangradoVariables(VBVs). ControldelosAlabesdeEstatorVariables(VSVs). ControldelaVlvuladeSangradodeTransicin(TBV). RegulacindelControldeCombustible. ControlActivodeToleranciasdelaTurbinadeAltaPresin(HPTACC). ControlActivodeToleranciasdelaTurbinadeBajaPresin(LPTACC). ControldelaVlvuladeRetornodecombustible(FRV).
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Lasfuncionesdeintegracinmotoravinincluyen: Indicacionesdemotor. DatosdeMantenimientodemotor. Arranquedemotorautomticoymanual. ControldeReversa. Autoempuje. DatosdeMonitorizacindeCondicin.
SUMINISTRODEPOTENCIAELECTRICACadaECUestalimentadaporunalternadortrifsicodeimnpermanentecuandolasrevolucionesdel motorsuperanundeterminadonivel(N2>15%).ElAlternadordecontrolproporcionaunsuministro depotenciaelctricaindependientealosdoscanalesdelaECU.
ARQITECTURADEFADECLomsrelevantesdelaarquitecturadelFADECes: ElsistemaFADECestotalmenteredundanteyestconstruidoenbaseadoscanales(AyB)de controlindependientesdelaECU(ElectronicControlUnit).Cadacanalpuedecontrolarlos diferentescomponentesdelossistemasdelmotorypuedetambinoperar independientementesinintercambiardatos TodaslassealesdecontroldeentradaalFADECsondualesytodaslassealesdecontrolque salendelaECUsonduales. LamayorpartedelacomunicacinentrelossistemasdelavinylaECUestransmitidapor Busesdedatosdigitales LaECUestequipadaconunsistemadeBuiltinTestEquipment(BITE)queproporciona capacidadesdeinformacindemantenimientoycomprobacinatravsdelMCDU (MultipurposeControlDisplayUnit)ypuededetectaryaislarfallos.
ECU(UNIDADDECONTROLELECTRNICA):LaECUesunaunidaddecontrolelectrnicodigitaldedoblecanalqueutilizaunmicroprocesador parafuncionesdecontrolprincipalesydosmicrocontroladores,unoparafuncionesdeinterfacede transductoresdepresinyotroparalafuncindecomunicacinARINC. LaECUtieneunchasisdealuminiorefrigeradointernamenteycontienetarjetaselectrnicas insertables.Losconectoreselctricosestnlocalizadosenelpanelinferior.Laslneasdesealde presinestnconectadasalpanellateralizquierdoconunaplacaatornillada.Lasentradas/salidasde Pgina3
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refrigeracinestnlocalizadasenelpanellateralderecho.
Fig.2Unidaddecontrolelectrnica(ECU) LaECUrecibedatosdelestadodeentradadelmotordelosADC's(AirDataComputers)ycomandos operacionalesdelaEIU(EngineInterfaceUnit)enelavin,mediantebusesdedatosARINC429. Tambinrecibedatosdelascondicionesdeoperacindesdevariossensoresexclusivosdelmotor, talescomoT12,PS12,P0,N1,N2,PS3yT25,ycalculaelflujodecombustiblenecesario,controlala actuacindelasVSV(VariableStatorVanes),delasVBV(VariableBleedValves),lastoleranciasdeHPT (HighPressureTurbine),lastoleranciasdeLPT(LowPressureTurbine)ylasposicionesdelavlvulade controldetoleranciaactivadelrotor(RACC). LaECUsuministralacorrientenecesariaalosmotoresdeparenlaHMUparacontrolarlosdiferentes actuadoresyvlvulasmoduladoras. LaECUsuministrasalidadedatosdigitalesenformatoARINC429alavinpara:
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Larepresentacindeparmetrosdelmotor(DMC). Elsistemadedireccindevuelodelavin(FMS). Elsistemadedatosdemantenimientodelavin.
LaECUestalimentadaporelalternadortrifsicodelmotor. Senecesitaenergadelavinhastael15%deN2,porencimadelcualelalternadorescapazde autoalimentarlaunidad.Dosdevanadosindependientesdelalternadorsuministranlaenergaalosdos canalesseparadosdelaECU Todaslasentradasdecontrolycomandosdesalidasondoblesparacadacanalyestnconducidas haciaydesdeloscanalesAyBatravsdeCablesyconectoresseparados.
SISTEMADEIGNICIONYARRANQUE:Elsistemadeignicinproporcionalachispaelctricanecesariaparaarrancarocontinuarla combustin.Comprendedossubsistemasindependientesycadaunodeelloscomprende: Unabuja Uncableterminaldeignicincoaxialapantalladoyrefrigeradoporaire. Unexcitadordeencendido.
ElexcitadordeencendidoesalimentadoporlaECUcon115VACyasuvezconvierteysuministrauna corrientedealtovoltajeypulsatoriadealtaenergaalabujaatravsdeloscablesterminales apantallados. ElsistemadearranqueneumticohacegirarelrotordeAltaPresin(HP)aunavelocidadsuficiente paraelarranqueentierraoenvuelo(siserequiere).ElsistemadearranqueconstadeVlvuladecorte neumtica(ShutOffValve)yunarrancador(starter)neumtico.
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Fig.3SistemadeIgnicinyArranque LaECUcontrolalossistemasdeignicinyarranquetantoenmodomanualcomoautomtico. Laoperacindelavlvuladecortedearranqueneumtico(SOV)ydeelsistemadeignicines presentadaenlapginaENGINEdelElectronicCentralizedAircraftMonitoring(ECAM). Arranqueautomtico DuranteelarranqueautomticolaECUabrelavlvuladecortedearranqueneumtico(SOV)y entonceselexcitadordeencendidoesenergizadocuandolavelocidaddelcompresordealta(HPC) alcanzael16%. LaECUproporcionaproteccincompletadurantetodalasecuenciadearranque. CuandosecompletalasecuenciadearranquelaECUcierralaSOVycortalaignicin. EnelcasoqueocurraalgnincidenteduranteelarranqueautomticolaECUabortarelprocedimiento dearranque. Arranquemanual DuranteunarranquemanuallaSOVabrecuandoseaccionaelpulsadordeMANualSTARTP/B, entoncesseenergizaelsistemadeignicincuandoelMASTERswitchseposicionaenON. Sedebenotarquenohayfuncindeabortodearranqueenelmododearranquemanualysedebe realizarlafuncindeabortodearranquemanualmente. HayunlmitemximodelaEGT(temperaturadelosgasesdesalida)yunaproteccincontraelStall:se cortaelsuministrodecombustibleysecontinuahaciendouncrank. Pgina6
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Cranking Elfuncionamientoenvacodelmotorpuederealizarsemediantelassecuenciasdeuncrankingseco ohmedo. Durantelarealizacindelcrankinglaignicinestinhibida. Ignicincontinuada Sepuedeseleccionarlaignicincontinuadacuandoelmotorestrodando,bienporvadelaECUo manualmenteusandoelselectorrotativooautomticamenteporelFADEC.
SISTEMADEGESTIONDEEMPUJEDELMOTORVelocidadderotacindemandada LavelocidadderotacindelrotorN1demandadacorrespondealaposicinseleccionadadelapalanca degasesdelmotor(ThrottleLeverAngle)yestindicadamedianteuncrculoblancooazul(segnqu caso)enelindicadorN1delaElectronicCentralizedAircraftMonitoring Mododeempujelimitado Laspalancasdegasesseusancomoselectoresdelmododeempujelimitado.Dependiendodela posicindelapalancadegasesseseleccionaunmododeempujelimitadoyapareceenlapantallade laElectronicCentralizedAircraftMonitoring(ECAM). Silaspalancasdegasesestnposicionadasentredospuntosdedetencinelsuperiordeterminarel mododelimitacindeempuje. Losmodosdelimitacindeempujeson:Climb(CL),FlexibleTakeOff/MaximumContinuous Thrust(FLX/MCT)yTakeOffGoAround(TOGA). LmitedeN1 ParacadaseleccindemododeempujelimitadosecalculaunlmitedeN1acordeconlosdatosde referenciadelaire(AirDataReference)yapareceenlapantallasuperiordelECAMprximaala indicacindelmododeempujelimitado.
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Fig.4LmitedeN1 N1Target: Enlafuncindeautoempuje(A/THR),elsistemadeFlightManagementandGuidanceComputer calculaunN1objetivodeacuerdoconlosdatosdelaireylosparmetrosdelmotoryloenvaalaECU.
Fig.5N1Target MandodeN1 SeusapararegularelFF,eselFMGCN1TargetcuandoestactivalafuncinA/THR. SilafuncinA/THRnoestactiva,elmandodeN1eselcorrespondientealaposicindelapalanca degases(ThrustLevelAngle). N1Actual EselvaloractualdadoporessensordevelocidadN1. EstpresentadoenverdeenelindicadordeN1yestasealactualsecomparatambinconlade mandodeN1. Mododecontroldeautoempuje LafuncinA/THRseconectamanualmentepormediodelselectordeA/THRP/B.Seconecta automticamentealaplicarpotenciadedespegue. Autoempujeactivo Siestconectada,lafuncindeA/THRquedaactivadacuandolaspalancasdegasessesitanenel puntodedetencindeCLdespusdeldespegue.ElmandodeN1eselFMGCN1target. LafuncinA/THRestnormalmenteactivalaspalancasdegasessesitanentreRalentyPotenciade Subida(Climb),incluyendoestaltima. Pgina8
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ElrangoactivodeA/THRseextiendehastaMaximumContinuousThrust(MCT)encasodedeque seopereconunsolomotor. CuandolaspalancasdegasesestnsituadasentredospuntosdedetencinelmandodeN1est limitadoporlaposicindelapalancadegases.
Fig.6Autoempujeactivo Autoempujenoactivo CuandoseencuentraconectadalafuncindeA/THRquedainactivacuandolaspalancasdegases estnsituadasporencimadeClimbcondosmotoresoperando.ElmandodeN1correspondeala palancadegases. LafuncinA/THRnoestactivaporencimadeMCTencasodequeseopereconunsolomotor. LafuncinA/THRsedesconectaalpasarlaspalancasdegasesalaposicintopederalent.
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Fig.7Autoempujenoactivo Mododecontrolmanual CuandonoseencuentraconectadalafuncinA/THR. LaECUprocesalasealdemandodeN1deacuerdoconelngulodelaspalancasdegases(Thrust LevelAngle).
UNIDADHIDROMECNICA(HMU)LaUnidadHidromecnicaoHMU(HydromechanicalUnit)esjuntoconlaECU(ElectronicControlUnit) elelementofundamentaldelFADEC,sueleestarinstaladaenlaparteposteriordelaCajaPrincipalde AccesoriosoAGB. Estaunidadconviertemediantemotoresdepar/servovlvulaslassealeselctricasrecibidasdelaECU ensealeshidrulicasparalamedicindelflujodecombustibledelmotoryactuacindevarios sistemas. Comomediohidrulicoseutilizaelcombustibledelavinadecuadamentefiltrado. LaHMUysusfuncionessevanareferiraunavinconcretoelAirbusA340propulsadoporelmotor CFM565C,siendolasmismasextrapolablesacualquieravindenuevatecnologa.
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Fig.8UnidadHidromecnicadelAirbusA340 IntegranlaUnidad(Fig.9)lossiguientescomponentes: Unavlvulamedidoradecombustible(FMV) Unavlvulareguladoradepresindiferencial Cincovlvulaspiloto/motoresdeparyunaservovlvula Ungovernordesobrevelocidad Unavlvuladepresurizacinysolenoidedecorte Unavlvuladebypass
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Fig.9EsquemageneraldelaunidadHidromecnica EnelsentidomsampliolaHMU,controladaporlaECU,realizalassiguientesfunciones: Controldelflujodecombustibledelmotor Controldelassealeshidrulicasalosactuadores Actuacinsobrelavlvuladecorteyproteccindesobrevelocidad
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Fig.10LaUnidadHidromecnicaHMUcomocomponentedelFADEC
CONTROLDEFLUJODECOMBUSTIBLEElsistemadecombustibledeA340estdiseadopara: 1. EntregarflujodecombustibleoFF(FuelFlow)alascmarasdecombustin
2. RefrigerarelaceitedelmotoryelaceitedelGeneradordeArrastreIntegradooIDG(Integrated DriveGenerator) 3. Proporcionarelservocombustibleparalaactuacindelossistemasdecontroldelflujodeaire delcompresorysistemadecontroldeholgurasdelmotor
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Fig.11SistemadecombustibledelAirbusA340 Acontinuacinsehaceunabrevedescripcindelsistemadecombustible: Lasbombasdelostanquesdelavinentreganelcombustibleatravsdeunavlvuladecortedebaja presin(LPvalve)alaBombadeMotor(FuelPump)queesarrastradaporelCompresordeAlta(HPC). El combustible es presurizado en una primera etapa por una bomba centrfuga o de baja (LP Stage) para prevenir efectos de cavitacin, despus entra en el cambiador de calor aceite / combustible (MainOilFuelHeatExchanger)dondeescalentadoporelaceitederecuperacindelmotor.Unavez filtradoparaprotegerlaHMUdepartculasensuspensin,sepresurizaporsegundavezenlaetapade labombadealta(HPStage). En esta bomba de alta se transforma la energa mecnica en energa hidrulica para potenciar los sistemashidromecnicosyentregarelcombustiblealosinyectores. Esunabombadeengranajesdeltipodedesplazamientopositivo.Paravueltasfijasentregaunflujode combustibleconstanteindependientedelapresindedescarga. Pgina14
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Elcombustibleseusacomomediodelubricacindeambasbombas. Despusdesalirdelabombadealta,elcombustibleentraenelfiltrodelavado,dondeaunapartedel mismo que ser utilizado como servo se le capturarn las restantes partculas en suspensin. Esta unidad consta de un elemento filtrante y una vlvula de alivio de presin que actuar en caso de obstruccin,encuyocasoelcombustiblesederivadirectamentealaHMU. En esta etapa el combustible se divide en dos flujos el combustible filtrado y el combustible no filtrado. Elcombustiblederetorno,procedentedelavlvulabypassydelosservosfluyeatravsdelenfriador deaceitedelGeneradoroIDG(IntegratedDriveGenerator),paraenfriarelaceite. Despusvuelvealabomba,entrelasetapasdealtaybajayatravsdelcambiadordecaloraceite combustiblesereintegraalsistema. En casodeobstruccin delosfiltrosoel cambiadorde calor,entranenfuncionamiento unaserie de vlvulasbypassqueevitanelexcesivoincrementodepresin.
FlujodecombustiblealascmarasdecombustinElcombustiblenofiltradooflujoprincipalevitaelfiltrodelavado,entraenlaHMUysuministrael flujodecombustibleatravsdelavlvulamedidora,lavlvuladepresurizacin,eltransmisordeflujo decombustible,lavlvuladeescalonamiento,elfiltrodeinyeccinylosinyectores. La Vlvula Medidora o FMV (Fuel Metering Valve) integrada en la HMU, est actuada por la ECU medianteunmotordepar/servovlvula. Tiene como misin suministrar el flujo de combustible adecuado para obtener la N1 seleccionada bienporlapalancadelmandodegasesoporelsistemadeEmpujeAutomtico(AutoThrust). Elmotordeparcontienedosbobinasindependientes;cadaunadedicadaauncanaldelaECU El ECU recibe dos seales de realimentacin (feed back) proporcionales a la posicin de la vlvula medidora de combustible una por canal. El ECU utilizara estas seales para conseguir el control elctricodelaFMVenlazocerrado. Unavlvulareguladoradepresindiferencialmantieneunacadadepresinconstanteatravsdela vlvulamedidora. Como resultado, el flujo de combustible vara proporcionalmente con la posicin de la vlvula medidora. ElcombustiblealasalidadelaFMVpasaporunaVlvuladeCortedeCombustibledeAltaPresino HPFSOV(HighPressureFuelShutOffValve)tambinincluidaenlaHMUendireccinalosinyectores. El transmisor de flujo transmite el combustible medido a la cmara de combustin, est instalado sobrelaHMUyestlocalizadoentrelavlvuladecorteylavlvuladeescalonamientoVSB.Envala sealalaECUquelaconvierteensealdigital.Elprincipiodefuncionamientosebasaenunaturbina en que el flujo de combustible arrastra el rotor cuyo par es contrarrestado por un muelle. En cada Pgina15
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rotacindosimanespermanentesmontadossobreelrotorpasanenfrentededosbobinasgenerando dosimpulsos.Eltiempoentrelosimpulsosmidedirectamenteelflujomsico. Existendoscolectoresdecombustibleparaalimentacinalosinyectores.Uncolectoromanifoldque suministra combustible a 10 inyectores siempre que el motor est en operacin y otro colector escalonadoquepuedesuministrarcombustiblealosrestantes10inyectoresdependiendodelrgimen depotencia. Losinyectoresestnposicionadosalternativamentesobreloscolectores.Cadacolectorestdivididoen dos segmentos unidos por tuercas conectoras y las dos mitades estn conectadas a la lnea de suministro. LaVlvuladeEscalonamientooBSV(BurnerStagingValve)seleccionalaentregadecombustiblealos doscolectores(20inyectores)osoloaunodeellos(10inyectores)dependiendodelaordendelaECU. LaBSVcontieneunavlvulalmitedeincrementodepresin,queabrelavlvuladepararestaurarla operacincon20inyectorescuandoladiferenciadepresinalcanzaundeterminadovalor. Laoperacincon20inyectoresestreservadaparadespegueyotrasoperacionesdealtapotencia.Con 10 inyectores se asegura la deceleracin adecuada del motor y el mantenimiento del margen de apagadodellama. La vlvula de escalonamiento de la cmara de combustin que es del tipo de tulipa accionada por pistn,estcontroladaporlaECUyactuadaporunasealhidrulicaprocedentedelaHMU. ElFiltrodeinyeccinestdotadodeuninterruptordepresindiferencialqueenvaunasealalECUy deahalacabinaFuelFilterCloggedencasodeobstruccin. Los 20 inyectores de combustible, aseguran un buen encendido y una eficiente combustin a alta potencia. Estn conectados a los colectores de combustible, instalados dentro del conjunto de la cmara e introducenelcombustiblepulverizado.Disponendedospasosdecombustiblequegenerandosflujos denominadosprimarioysecundario. El flujo primario de alta presin a travs de la vlvula antirretorno, pasa por el paso primario del conducto y punta del inyector y entra en la cmara de combustin como un flujo pulverizado de densidaduniforme. Elflujosecundariodealtapresinactivalavlvuladivisoradeflujo.Estecombustibleatraviesaelpaso secundario del conducto y punta del inyector. Despus entra en la cmara de combustin como un pulverizado de forma cnica y densidad uniforme. El cono del pulverizado secundario es ms amplio queeldelprimario,porloquecircundaelpulverizadoprincipal.
RefrigeracindeaceitedelaIDGEl combustible no quemado procedente de la HMU y el flujo de retorno de los servos, se mezclan y atraviesanelenfriadordeaceitedelGeneradoroIDGantesderegresaralcircuitodecombustible. Pgina16
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ElaceitecalientetransfierecalorenelenfriadordelaIDGalcombustiblequevienedelaHMUyque regresaalabombaparadespushaciaelintercambiador. El enfriador es del tipo tubular, el aceite circula a travs de los mltiples tubos de acero inoxidable unidos en ambos extremos. El combustible circula dentro de los tubos que evacuan las caloras abandonadas por el aceite. Si la cada de presin dentro del ncleo del intercambiador de calor se incrementa,seabrelavlvuladealivioderivandoelcombustible. La Vlvula de Retorno de Combustible o FRV (Fuel Return Valve) tiene como misin mantener la temperatura del aceite de la IDG dentro de lmites, en caso de excesiva temperatura la FRV abre retornandocombustiblealostanquesdeavin. La FRV que dispone de dos solenoides energizados por la ECU, controla y mezcla un flujo de combustiblefrio(delabombadecombustibledebaja)conunflujodecombustiblecaliente(delalnea de retorno) para impedir que la temperatura del combustible exceda de 120 C en condiciones de trnsito. Cuandoelintercambiotrmiconoessuficiente,laECU,deacuerdoconlastemperaturasdelaceitedel motor,delcombustibleydelafasedevueloabrirlavlvuladeretornodelcombustible,devolviendo a los tanques el combustible servo caliente de retorno y permitiendo que una mayor cantidad de combustiblefriocirculeporelsistemapararefrigerarelaceite. Silavlvuladeretornodelcombustiblepermanececerrada,deacuerdoalasealrecibidaporlaECU, elcombustibleregresaralasalidadelabomba. Cuandoseparaelmotor,serecibeunasealhidrulicadelavlvuladecortedelcombustibledealta (HPSOV)quecierralaFRV.
ServocombustibleparaactuacindesistemasElcombustiblefiltradoprocedentedelfiltrodelavadoeslafuerzaactuadoradelFADEC. Camino de las servovlvulas de la HMU atraviesa el calentador de servocombustible (Servo Fuel Heater).Elpasoporelcalentadorgarantizalasuficientetemperaturaparaevitarelatascamientodelos servomecanismos debido a la formacin de partculas de hielo. La Unidad Hidromecnica contiene vlvulaspiloto/motoresdeparparamodularlassealeshidrulicasalossistemassiguientes: labesdeEstatorVariable(VSV) VlvulasdeSangradoVariable(VBV) ControldeToleranciaActivadelaTurbinadeAlta(HPTACC) ControldeToleranciaActivadelaTurbinadeBaja(LPTACC) ControldeToleranciaActivadelRotor(RASB) VlvulaMedidoradeCombustible(FMV)
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VlvuladeEscalonamientodelaCmaradeCombustin(BSV). VlvuladeTrnsito(TBV)
Cadamotordeparcontienedosbobinasindependientes,elctricamenteaisladas.Unaestdedicadaal canalAylaotraalcanalBdelaECU.Losmotoresdeparsuministranflujoypresinenunapuertade presindelaHMUenrespuestaardeneselctricasprocedentesdelaECU
CONTROLDESEALESHIDRULICASALOSACTUADORESSeutilizaelcombustibleservodelaHMUpara: A) CONTROLDEFLUJODEAIREDELCOMPRESOR
Paraprevenirprdidasenelcompresoryproporcionarbuenaaceleracinelmotorestequipadocon unSistemadeVlvulasdeSangradoVariables(VBV)yunSistemadelabesdeEstatorVariables(VSV) AmbossistemasestnoperadosconcombustibledelaHMUycontroladosporlaECU
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Fig.12Sistemasdecontroldeflujodeairedelcompresor SistemadeVlvulasdeSangradoVariables ElSistemadeVlvulasdeSangradoVariablesoVBVS(VariableBleedValveSystem)controlaelflujo deairedelCompresordeBaja(LPC)alCompresordeAlta(HPC)medianteelusode11vlvulas. Elobjetivodelsistemaesmejorarelacoplamientoycorregirdesajustesentreamboscompresoresen determinadassituacionesoperativasyestadosdelmotorcomoregmenestransitorios,bajavelocidad, enaltitudyconmotoresdeteriorados. LaECUcalculalaposicindelas11vlvulasVBVparasangrarelexcesodelairedelcompresordebaja haciaelconductodelfan,demodoquesloestdisponibleenlaentradadelHPClacantidaddeaire deseada.
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Fig.13SistemadeVlvulasdeSangradoVariables Las 11 vlvulas VBV, se posicionan entre completamente abiertas en el arranque y baja potencia y completamentecerradasaaltapotencia,seabrentotalmenteenaceleracionesrpidas. La operacin de las vlvulas VBV est relacionada con la operacin del compresor de alta (HPC). En regmenesestacionariosyenaceleracinestndirectamentecontroladasporelajusteangulardelos labesdeestatorvariables(VSV)quesedescribirnposteriormente,sientoestaunasealdeentradaa laECUparaelclculodelprogramadedemanda. Elsistemarealizacuatrofuncionesprimarias: PosicionalasVBVenrespuestaalapresindiferencialdelcombustibleatravsdelmotor. Sincronizamecnicamentelas11vlvulasensudesplazamiento Limitalaposicindelasvlvulasalfinaldesucarrera
Da informacin de posicin de las vlvulas a la ECU mediante un Transductor Diferencial VariableRotatoriooRVDT(RotaryVariableDifferentialTransducer) Estesistemadecontrolincluyelossiguienteselementos: 1.UnservohidromecnicointegradoenlaHMU,queproporcionasealesdecombustiblealmotorde engranajes. 2.Unaunidaddepotenciahidrulicaconsistenteenelmotordeengranajes 3.Unsistemamecnicodetransmisincon: Unactuadormaestrodehusillodebolasyunavlvuladesangrado Diezactuadoresdehusillodebolas,unoporcadavlvula Unmecanismodetope Unconjuntodeejeflexibleprincipal Diezconjuntosdeejesflexiblesdevlvulas.
El sistema de actuacin de VBV proporciona una salida angular mediante el conjunto motor, el conjuntoactuadormaestroyelconjuntodelosdiezactuadores. Elsistemaestinterconectadocondiezconjuntosdeejesflexibles.Puedeabrir,cerraromodularauna posicin intermedia las 11 vlvulas en respuesta a una seal de entrada. Las vlvulas permanecen totalmentesincronizadasensurecorridoporsuconfiguracindeejesflexiblesmecnicoscontinuos. ElconjuntoactuadormaestrodehusilloestconectadoalsensordeposicindeVBVporunavarillade realimentacintipopushpull LaECUcontrolala direccinyvelocidaddelarotacindelmotor.CadacanaldelaECUgestionaun Pgina20
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programadedemandadeVBVenfuncindelassiguientesentradas: N1corregida. N2corregida SealdecontroldeVSV.
Elmotorarrastraelejeflexibleprincipaldelconjuntodeactuadormaestroatravsdelmecanismode tope. Losconjuntosdeejesflexiblestransmitenlapotenciadesdeelejeprincipalalosconjuntosdelos10 actuadoresrestantes.Cadaactuadordaelmovimientoasuvlvulaasociada ElcombustibleaaltapresinactivahidrulicamenteelsistemadeactuacindeVBV. Un RVDT enva la seal de posicin angular de las VBV a cada canal de la ECU. Esta seal de realimentacin(feedback)seusaparaajustarlaposicincorrectadelasVBV SistemadelabesdeEstatorVariables ElSistemadelabesdeEstatorVariablesoVSVS(VariableStatorVaneSystem)controlaelflujode aire primario a travs del Compresor de Alta (HPC) variando el ngulo de los labes de estator o vanesdelastresetapasvariablesydeloslabesdeGuasdeEntradaoIGVs(InletGuideVanes). EstecontrolacoplaaerodinmicamentelasetapasdecompresindelCompresordeBaja(LPC)conlas etapas del Compresor de Alta proporcionando una eficiencia ptima del compresor y mejorando el margendeprdidaenoperacionesdetrnsitodelmotor. El ngulo de los labes de estator es funcin de la velocidad de giro del compresor (N2) y de la temperaturadeentradaalmismo. LaUnidaddeControlElectrnico(ECU)calculaelngulodelasVSVycontrolaelmismoatravsde motoresdepardelaHMU.LapresindecombustibledelaUnidadHidromecnica(HMU)eselmedio hidrulicoparaoperarlosactuadoresdeVSV. Cada canal de la ECU tiene un programa de demanda de los VSV. Este programa de demanda se gestionaenbasealasentradasde: Latemperaturadeentradadelcompresor Lapresinambiente LavelocidadN2.
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Fig.14SistemadelabesdeEstatorVariables Elsistemadeactuacin deVSVconstadedosactuadores,cadaunocondosLVDTy2conexionesy mecanismosdeactuacin. Pgina22
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LaHMUproporcionacombustibleaaltapresinalosactuadoresdeVSVylosLVDTincorporadosen cada actuador realimentan la posicin angular de los vanes a la ECU para comparar con la posicin programada. CadaactuadordeVSVestconectadomedianteunaarticulacinylapalancaacodadadela3etapaa unavarillamaestra.Alavarillamaestraestnunidasunaspalancasacodadasqueasuvezarrastran unosanillosdeactuadores. Losanillosdeactuacinqueestnconectadosalaalturadelalneahorizontaldelcrterdelcompresor girancircunferencialmentealolargodelejehorizontaldel compresor.El movimiento delosanillose transmitealoslabesindividualespormediodelaspalancasdeactuacindeloslabes. Los actuadores de VSV proporcionan la fuerza de salida y el movimiento al sistema de labes de estatoresvariablescomorepuestaalapresindelcombustibledelaunidadhidromecnica. ElactuadorarrastraelconjuntodeconexionesdeVSVparadarelnguloalosvanes calculado por el ECU a travs del HMU. Los motores de par del HMU suministran combustible a el vstagooalpistnrespectivamenteparacerraroabrirlosvanesomantenersunguloequilibrandoel pistndelactuador. Cada a LVDT consta de dos bobinados: Uno estacionario y otro mvil. El mvil se desplaza con el vstagodelactuadormientrasqueelotropermanecefijo,elvoltajeresultanteesfuncindelacarrera delactuador oloque eslomismodelaposicindelosVSV.Las corrientes excitadorasgeneradasse envanalaECU,ladelLVDTdelladoizquierdo(LH)alcanalAyladelladoderecho(RH)alcanalB. B) CONTROLDELASHOLGURASYSANGRADOENTRNSITOS
Hay tres sistemas controlados en forma independiente por la ECU y actuados por la HMU que proporcionanajustedeholgurasdemotorysangradoentrnsito.Lasholgurasentrelaspuntasdelos labesyelcrtersoncontroladasactivamenteparaoptimizarlasactuacionesdelmotor. En ciertos modelos de este motor existe un cuarto sistema (RACSB) que optimiza las holguras del compresoryqueesgestionadoigualmenteporlaECUyHMU.
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Fig.15SistemasdeControldeHolgurasySangradosenTrnsito Sistemadecontroldeholgurasdeturbinadealta ElsistemadecontroldeholgurasdeturbinadealtaoHPTACC(HighPressureTurbineActiveClearance Control)gestionalaholguradelapuntadeloslabesrespectoalcrtermedianteairesangradodel CompresordeAlta. ElairederefrigeracindelCompresordeAlta(HPC)suministradoalaestructuraenvolventedelcrter delaturbinadealtaprovocaunefectotrmicosobreelcrter. El sistema controla la modificacin de la dimensin radial del crter de la turbina para adaptarse en formaadecuadaalavariacindelrotordelaturbina.
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Fig.16SistemadeControldeHolgurasdeTurbinadeAlta Elobjetivoesmaximizarlaeficienciadelaturbinaencrucero,minimizarlospicosdeEGTdurantelos movimientosbruscosdelapalancademandodegasesyevitarlafriccindelapuntadeloslabes duranteoperacionestransitorias. Elsistemaenvaairedelasetapas4y9delcompresordealta(HPC)alaestructuraenvolventede turbinadealta(HPT)paraenfriarocalentarsegnseaelporcentajedemezcla,elcrterdeturbinade alta. Es un sistema de lazo cerrado basado en la medida de la temperatura (sensor en T) de la estructura envolventedelaturbinadealta. El ECU calcula primero la posicin de la vlvula de HPTACC para controlar esa temperatura al nivel deseado. Pgina25
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CadacanaldelaECUcalculalasealdedemandaparaelcorrespondientemotordepardelHPTACC comorespuestaaesatemperatura ParaelclculoelECUutiliza: LatemperaturadelcrterdelaHPT(Tcase) Latemperaturadedescargadelcompresor(T3) LavelocidadN2
Enfuncindeesto,elECUenvaunasealelctricaalaUnidadHidromecnicaoHMUparamoverla citadavlvuladeHPTACC. Lavlvulaesunactuadorhidrulicoconectadoconlasvlvulasdemariposaquecontrolanelflujode airealaestructuraenvolventedelaturbinadealta. Unavlvulademariposacontrolaelflujodesangradodela4etapadelcompresormientrasquelaotra controlaelflujodela9etapa. Elairedela4etapasemezclaconeldela9etapaaguasabajodelavlvula. DosLVDTestnconectadosalactuadorparadarretroinformacindeposicindelavlvulaalosdos termopares que estn alojados en la estructura envolvente de la turbina de alta y que a su vez realimentanlatemperaturaalECU.CadaLVDTenvalaposicindelavlvuladeHPTACCacadacanal delaECU. Sistemadecontroldeholgurasdeturbinadebaja ElsistemadecontroldeholgurasdeturbinadebajaoLPTACC(LowPressureTurbineActiveClearance Control)controlalaholguradelapuntadeloslabesdelaturbinadebajaconelcrtermedianteel usodelairedefan. Durante la operacin se suministra aire de fan a unas tuberas de refrigeracin sobre el crter de turbina de baja con lo que se controla la expansin trmica del crter para adaptarse en forma adecuadaalavariacindelrotordelaturbina.
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Fig.17SistemadeControldeHolgurasdeTurbinadeBaja El propsito del sistema es principalmente optimizar la holgura radial de la punta de los labes de turbinadebajaconelcrterparaobtenerlasmejoresactuacionesentodoslosregmenesdemotor. Adicionalmenteseevitansobretemperaturasdelcrterdelaturbinayreduciendooincrementandolos flujosderefrigeracinsemejoranlasaceleracionesrpidasabajavelocidadylasactuacionesdelaLPT paraaltastemperaturasdeentradaenlamisma. Para conseguir estos requerimientos el sistema utiliza una cantidad controlada de aire de fan y lo canaliza a travs de un sistema exclusivo de tuberas, vlvula de control, colectores y tubos perforadosderefrigeracin. ElcomponenteprincipaleslavlvuladeLPTACC,actuadaporlaHMUycontroladaporlaECU,que controlasuposicinyutilizaunasealderealimentacinparaajustarlaalvalordeseado. CadacanaldelaECUtieneunprogramadedemandadeLPTACCparacontrolarlavlvuladeLPTACCa travsdemotoresdepardelaHMU.Elprogramadedemandautiliza: Pgina27
Lapresinambienteparalaaltitud LavelocidadN1.
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Latemperaturaambiente EGT
Estavlvula,queesdeltipomariposa,regulaelairedelfanypermiteelpasodelmismoalosconductos perforadosinstaladosalrededordelcrterdelaLPT. Tiene integrada un RVDT doble para la realimentacin (feedback) de la posicin.de la vlvula de LPTACCacadacanaldelaECU. SistemadevlvuladesangradoenTrnsitos ElsistemadelavlvuladesangradoenregmenestransitoriosoTBV(TransientBleedValve)mejora losmrgenesdeprdidadelcompresorenlasoperacionesdetrnsitoylasoperacionesdearranque.
Fig.18SistemadeSangradoenTrnsitos ConstadelavlvulaTBVquealiviaelcompresordealta(HPC)descargandoairedela9etapaenla cavidaddelaturbinadebaja(LPT). LaTBVesunavlvulademariposadedosposiciones,cuerpodeunsolopasoyunactuador.Tieneun LVDTdoblequeinformaalECUdelaposicindelavlvula La posicin de la TBV es controlada por la ECU y actuada por la presin hidrulica de la Unidad Pgina28
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HidromecnicaHMU. LaHMUutilizatrespresionesprocedentesdelasbombasdecombustible,queaumentanodisminuyen enfuncindelavelocidaddelmotor. LalgicadelclculodeterminalaposicindelavlvulaTBVenfuncindelasvelocidadesN2fsicasy corregidasparadeterminarsielmotorestenlacondicindearranqueotrnsito. Lavlvulade9etapaesttotalmenteabiertahasta11.000RPMdeN2corregida. Entre 11.000 y 11.600 de RPM se modula desde la posicin de totalmente abierta a la posicin de totalmentecerrada. Permanececerradaporencimade11.600RPMaunqueserealiceunacondicindetrnsito Sistemadecontroldeholgurasdelrotorysangradodearranque ElSistemadeControldeHolgurasdelRotoroRAC(RotorActiveClearance)ySangradodeArranque oSB(StartBleed)controlalasholgurasdelcompresorenalturaalavezquealiviaelcompresoren arranqueyaceleracin. Paralamejoradelaholguraderotorseutilizaairesangradodelaetapa5delcompresordealta(HPC) mientras que para las actuaciones en arranque y aceleracin se sangra aire de la 9 etapa del compresordealta(HPC).
Fig.19SistemadeControldeHolgurasdelRotorySangradodeArranque Pgina29
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LafuncindelRACesmejorarlaefectividaddelcompresorenrgimendecrucero,lafuncindelSB esmejoralemargendeprdidaduranteelarranqueylaaceleracin. ElRACSBesunsistemadelazoabierto.ElRACconduceairesangradodela5etapadelcompresorde altaalacavidadsoportedeestecompresordealta(compartimentodecojineten3). Elairede estaetapa haceexpandirseelrotory reducelasholguras delaspuntasdelos labesdel rotorfrentealcrter.Seobtieneunareduccindeconsumoporlamejoradeeficienciaconseguida. LafuncinSBseusadurantelosarranquesylaaceleracindesdevelocidadesbajas. En los trnsitos el aire sangrado de la 9 etapa incrementa el margen de prdida del motor. En el arranque de motor la vlvula RACBS se mueve a la posicin de sangrado de la 9 etapa y este sangradodescargaelcompresordealtaparamejorarlaaceleracindelmotor. EnvelocidadesestacionariassuperioresalralentabajaaltitudlaRACBSestenposicinnoaire. ParagranalturalavlvulaRACSBsangraairedela5etapaparacalentarlacavidadsoportedelHPC quedisminuyelasholgurasdelcompresorymejorasueficiencia. Cuandoelmotorseparalavlvulasemuevealaposicindeseguridadnoaire. LavlvulaRACBStieneintegradasvlvulasdoblesdemariposaarrastradasporunactuadoractuadopor combustible LarealimentacindeposicinalECUladaunLVDTdedoblecanalunidoalactuador. Unavlvulademariposacontrolaelflujodesangradodela5etapamientrasquelaotracontrolael flujodesangradodela9etapa. Elairedela5etapaesconducidoalacavidaddelcompresormientrasqueeldela9etapasellevaa lacavidaddelaturbinadebaja. C) CONTROLDELAPARTEMEDIDORADELSISTEMADECOMBUSTIBLE
EnestesentidoseencuadralasactuacionessobrelaVlvulaMedidoradeCombustibleFMVysobrela VlvuladeEscalonamientoBSV,descritasanteriormente.
VALVULADECORTEYPROTECCINDESOBREVELOCIDADLa Vlvula de Corte de Combustible de Alta Presin o HPFSOV (High Pressure Fuel ShutOff Valve) cortaelflujodecombustiblealmotorenrespuestaaunasealelctricasuministradaporlaMASTER LEVERdesdelacabinadevuelo.Lavlvulaestaccionadamedianteunsolenoideysuposicinseenva elctricamentealaECU. LasealdecortedelaMASTERLEVERalavlvuladealta(HPFSOV)envaunasealdecortealaFRVy cierratambinlavlvuladecombustibledebaja(LPValve). Lavlvuladecortedecombustibledealtaabrecuandosecumplenlastrescondicionessiguientes:
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OrdendeabrirdesdeelinterruptorENG/MASTER(solenoidedeenergizado) RotacindemotorN2mayordel15% FlujodecombustiblerequeridoporlaECU
LaProteccindeSobrevelocidadsehacevaungovernordesobrevelocidadincluidoenlaHMU.Est diseadoparaprevenirquelavelocidaddelconjuntodealtaexcedaenrgimenestacionarioel106,05 %deN2. ElFADECdecadamotorconsisteen? a.UnaECUyperifricosasociados b.UnaECUyunaEFIS c.UnaECUyunAFIS d.SolamenteenunaECUdedoblecanal Elsistemadeignicincomprendede? a.Unsistemaformadoporbuja,cableterminaldeignicinyunexcitadordeencendido b.Dossubsistemasindependientesconstituidosporbuja,cableterminaldeignicinyunexcitador deencendido c.Unsistemaformadoporbujayunexcitadordeencendido d.Unsistemaformadoporuncableterminaldeignicinyunexcitadordeencendido LaHMU(UnidadHidromecnica)sirvepara? a.Iniciarelarranquedelmotor b.RegulalaalimentacindelECU c.Controlaelflujodecombustibledelmotor d.Indicaelestadodefuncionamientodelmotor LaIDGes? a.UnavlvulaqueformapartedelaHMU b.Unindicadordetemperaturadelosgasesdeescapedelmotor c.Unaelectrobombaenelsistemadecombustible d.Elenfriadordeaceitedelgenerador SeutilizaelcombustibleservodelaHMUpara? a.SuministrarenergaalaECU b.Elcontroldeflujodeairedelcompresoryelcontroldelasholgurasysangradoentrnsitos c.Parafiltrarelcombustible d.Notieneningunafuncinespecfica Elsistemadecontroldeholgurasdeturbinadealta? a.Gestionaelflujodecombustible b.Gestionalapotenciadesalidadelcompresor c.Gestionalaholguradelapuntadeloslabes d.Gestionalaholguradelsangradodelmotor Pgina31
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Elsistemadevlvuladesangradosentrnsitos? a.Mejoralosmrgenesdeprdidadelcompresorenlasoperacionesdetrnsitoylasoperacionesde arranque b.Mejoraelrendimientodelaturbinadealta c.Modificalamezcladecombustible d.Cambialascondicionesdeoperacindelacmaradecombustin
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