Funcionamiento y Mantenimiento de Motores de Turbina de Gas: Empuje, Lubricación y Sangrado

Factores que Afectan el Empuje

• Solamente teniendo en cuenta el factor velocidad de avance o crucero: cuando aumenta la velocidad, el empuje aumenta.
• Un motor de tipo turborreactor calificado como "Part Throttle" ofrecerá un empuje menor, para la misma posición de palanca, cuando la OAT (Outside Air Temperature) disminuye frente a la temperatura a la que ha sido calificado o ajustado.
• Con la disminución de la temperatura del aire de admisión, el empuje del motor de turbina de gas aumenta.
• Con el aumento de la altitud, el empuje o potencia del motor de turbina de gas aumenta.
• Para una temperatura ambiente constante, un motor de turbina experimentará mayor empuje en días con mayor humedad ambiente.
• Con el aumento de la presión ambiente, el empuje o potencia del motor de turbina de gas disminuye.
• Con el aumento de la temperatura del aire de admisión, el empuje del motor de turbina de gas aumenta.
• Para la misma posición de palanca de gas, un motor de tipo turborreactor calificado como "Part Throttle" ofrecerá un empuje mayor cuando la OAT se incrementa por encima de la temperatura a la que ha sido calificado o ajustado su empuje nominal.

Combustibles y Lubricantes de Aviación

Propiedades y Clasificación

• El combustible "Wide Cut" (JET B), mezcla de queroseno y gasolina, es recomendado por los fabricantes cuando se opera en climas tropicales.
• Los lubricantes de aviación deben tener un bajo punto de inflamación y alta estabilidad química y térmica.
• Combustibles como el gasoil son perfectamente utilizables en los motores de turbina, dadas su limpieza, bajo punto de congelación, viscosidad y estabilidad térmica.
• El aceite de lubricación de un motor de turbina de gas debe tener, preferentemente, un alto punto de cristalización y un bajo punto de inflamación.
• El combustible JP-4, de aviación militar, es recomendado en climas cálidos por su alto punto de congelación, ya que mejora el arranque en frío y porque en tales climas las pérdidas por evaporación son despreciables.
• Cuanto mayor es la presión de vapor de una sustancia, menos volátil es dicha sustancia.

Características Físicas y Operativas

• El gasoil puede ser utilizado sin restricción en los motores de turbina de gas ya que presenta buena fluidez, bombeabilidad, bajo punto de inflamación, etc.
• Un alto índice de viscosidad indica que el valor de la viscosidad del lubricante variará mucho con la variación de la temperatura.
• La presión de vapor de los lubricantes de motor de turbina debe ser alta para alejar la posibilidad de autoignición dada su función refrigerante.
• La fluidez es una propiedad física de los combustibles y de los aceites.
• Los combustibles que presentan mayor viscosidad favorecen el reencendido en vuelo.
• En general, la viscosidad de un lubricante utilizado en un motor turbohélice suele ser menor que la viscosidad de un lubricante para motor turborreactor.
• La volatilidad es una propiedad física de los combustibles.
• El lubricante que se utiliza en los motores de turbina de gas se utiliza principalmente para la lubricación de los ejes de turbina y compresor.
• La lubricidad es una cualidad poco deseable en los combustibles de motor de turbina de gas, ya que afecta a los componentes internos del sistema de combustible del motor.
• Los combustibles utilizados en motores de turbina de gas tienen un alto punto de congelación.
• Los combustibles utilizados en motores de turbina de gas podrían considerarse como combustibles de alta volatilidad.
• El combustible JP-5 es un combustible específico para aeronaves militares embarcadas que presenta un punto de inflamación más bajo que el combustible JP-8.
• La lubricidad es una cualidad deseable en los combustibles de motor de turbina de gas, ya que se requiere lubricar los componentes internos del sistema de lubricación.
• El aceite de lubricación de un motor de turbina de gas debe tener preferentemente un alto punto de congelación y un bajo punto de inflamación.
• El aceite de lubricación de un motor de turbina de gas debe tener preferentemente alta viscosidad y bajo punto de inflamación.
• En general, los lubricantes utilizados en motores de turbina de gas son de base vegetal.
• El punto de inflamación es la temperatura a la cual, lubricantes o combustibles, se inflaman generando una combustión sostenida.
• Una cualidad deseable en los lubricantes es la formación de espumas, ya que favorecen la actividad detergente del mismo.

Sistemas de Lubricación

• Las válvulas de tipo "by-pass" utilizadas en elementos tales como el filtro y/o el intercambiador de calor actúan como dispositivos de seguridad para retornar el lubricante al tanque de aceite cuando se sobrepasa la presión nominal del sistema de lubricación.
• El sistema de lubricación proporciona lubricación, refrigeración y protección contra la corrosión a cojinetes principales y engranajes de la caja de accesorios. Además, en motores turborreactores de doble flujo, proporciona presión de aceite para el control del mecanismo de paso de la hélice.
• En general, los sistemas de lubricación utilizados en motores de turbina modernos son de tipo recirculatorio, de tipo cárter seco ("Dry Sump"); en ellos, el aceite se entrega y se recupera mediante bombas.
• El sistema de lubricación proporciona lubricación, refrigeración y protección contra la corrosión a cojinetes principales, engranajes y discos de turbina.
• Algunos motores de turbina, por ejemplo, los utilizados como APU, utilizan sistemas de lubricación recirculatorios de tipo cárter húmedo ("Wet Sump"); en ellos, el aceite se lleva desde el tanque a los cojinetes por gravedad y retorna al tanque mediante bombas.
• Los tanques de aceite de motores de turbina de gas modernos están equipados con un transmisor de cantidad de aceite ("Oil Quantity Transmitter") de tipo piezoeléctrico, cuyo objetivo es proporcionar una señal de cantidad de aceite en el tanque.
• Las bombas de engranajes y de tipo paletas son utilizadas tanto para el envío como para la recuperación del aceite.
• La apertura de la válvula de derivación ("by-pass") del filtro es indicativo de una fisura en el elemento filtrante.
• Los sistemas de lubricación modernos incorporan un interruptor, o un transductor, de presión diferencial en el filtro con el objetivo de obtener una señal en cabina de indicación de filtro de combustible obstruido ("Fuel Filter Clogged").
• Existen dos tipos de sistemas recirculatorios de cárter húmedo de uso habitual: el sistema de flujo o caudal total ("Full Flow System") y el sistema con válvula de regulación de presión ("Pressure Relief Valve System").
• Los sistemas de lubricación "de pérdida" ("Total Loss Oil Systems") carecen de subsistema de presión de aceite con el objetivo de ahorrar peso y costes.

Sistemas de Sangrado de Aire

• La demanda de sangrado de aire de un motor de turbina ocasiona una considerable reducción de consumo específico.
• Un tipo de protección anti-hielo en zonas de admisión de aire del motor de turbina de gas combina la utilización de resistencias eléctricas para calentamiento con la pulverización de etilenglicol.
• El sangrado del compresor se utiliza para refrigerar los engranajes de la caja de accesorios.
• El sangrado interno del compresor de alta presión se utiliza para refrigerar zonas calientes tales como los intercambiadores de calor de aire-aceite.
• Durante el funcionamiento del motor de turbina de gas a bajo régimen de revoluciones, el sangrado del motor para servicios de aeronave se obtiene de etapas iniciales del compresor de baja presión.
• El sangrado de aire de un motor de turbina de gas se puede utilizar para arrancar la unidad de potencia auxiliar (APU).
• Uno de los usos habituales del aire sangrado del compresor es actuar como fluido neumático en actuadores de superficies de mando.
• Durante el funcionamiento del motor de turbina de gas a alto régimen de revoluciones, el sangrado del motor para servicios de aeronave se obtiene de etapas finales del compresor de alta presión.
• El aire que se suministra para servicio de aeronaves, tales como presurización de cabina, anti-hielo en conducto de admisión, etc., proviene habitualmente de etapas finales de la turbina de alta, cuando ésta opera a ralentí.
• El aire que se suministra del motor de turbina de gas para servicios de aeronave es proporcionado siempre de manera continua e ininterrumpida desde las etapas finales del compresor de alta presión.
• La válvula de corte de alta presión permitirá el suministro de sangrado de aire del compresor de baja hasta que, debido al aumento de revoluciones, el compresor de alta presión pueda proporcionar la presión de sangrado necesaria; entonces la válvula de corte de alta presión se cerrará dejando de sangrar del compresor de baja presión.
• Uno de los usos habituales del aire sangrado del compresor es participar en la refrigeración interna de engranajes de la caja de accesorios.

: Detalles Avanzados de Lubricación

• El método de entrega de aceite en los sistemas de lubricación de flujo o caudal total ("Full Flow Oil Systems") es a presión constante desde que se alcanza el ralentí hasta las máximas revoluciones de funcionamiento del motor.
• Algunos motores de turbina (como los APU) utilizan sistemas de lubricación recirculatorios de tipo cárter húmedo; en ellos, el aceite se lleva desde el tanque a los cojinetes por gravedad y retorna mediante bombas.
• Los filtros habitualmente utilizados son de fibra de algodón, malla de cobre y fibra de vidrio.
• Los tanques de aceite modernos están equipados con transmisores de cantidad de tipo capacitivo o resistivo para proporcionar una señal de cantidad de combustible en el tanque.
• El "chip detector" o tapón magnético captura todas las partículas de carbono del circuito de aceite.
• Los filtros de aceite utilizados son, generalmente, de tipo desechable.
• Existen dos tipos de sistemas recirculatorios de cárter seco: el sistema de masa total ("Full Mass Oil System") y el sistema con válvula de regulación de caudal ("Flow Relief Valve Oil System").
• En los inyectores de aceite se sitúan filtros denominados de "última oportunidad" ("Last Chance Filters") para capturar partículas que no hayan sido retenidas por el filtro principal. Estos pueden ser sustituidos en mantenimiento en línea.
• En un sistema de cárter húmedo, el lubricante retorna a la bomba directamente para desairearse antes de volver al tanque.
• Los sistemas modernos llevan más de un tapón magnético para detectar la degradación de las juntas elastoméricas en los alojamientos de cojinetes.