⚙️ Tema 7: Motores, APU y sistemas de la aeronave

Aena S.M.E., S.A. · aeropuertos · Técnico/a de Equipamiento y Salvamento: Bombero/a (IC10)

Resumen

Un avión vuela porque el motor le da empuje: coge una masa de aire y la acelera, y por acción y reacción (2.ª y 3.ª ley de Newton, F = m · a) el avión va hacia delante. Se puede hacer con hélice, que mueve mucho aire pero lo acelera poco, o a chorro, que mueve menos aire pero lo acelera mucho. Según cómo generan la energía, los motores son de pistón (alternativos) o de turbina (reactores).

Los de turbina entregan la potencia a un eje central y son cuatro: turborreactor, turbofán, turbohélice y turboeje. El turborreactor es el más elemental: compresión, combustión y expansión en la turbina, cuya energía vuelve a mover el compresor. El turbofán, el de los aviones comerciales actuales, desvía parte del aire por fuera del núcleo gracias a un fan grande; ese flujo secundario refrigera y reduce el ruido, y la relación de derivación suele ser de 4 a 7. Para que el fan pueda ser muy grande, usa dos o tres ejes concéntricos (LP, IP y HP) que giran a distinta velocidad.

El turbohélice acopla una hélice mediante una caja de engranajes desmultiplicadores y gasta el 90 % de su potencia en moverla; sirve para aviones pequeños o medianos hasta 500-600 km/h, con la hélice limitada a 2.500-3.000 rpm. El turboeje mueve un mecanismo que no es una hélice, normalmente el rotor de un helicóptero; si no tiene turbina libre necesita embrague. Para el bombero importa dónde van: bajo las alas quedan justo debajo de los depósitos, y en el fuselaje están más altos y cuesta más llegar. Se numeran de babor a estribor, y el B737 lleva las góndolas achatadas por abajo.

Luego vienen dos apartados cortos. A algunas avionetas ligeras de un solo motor se les monta un paracaídas que se dispara para frenar la caída: antes de actuar hay que localizar el sistema de eyección y no ponerse en su trayectoria. Y la mayoría de los motores de turbina llevan inversores de flujo (reversas), que al aterrizar desvían los gases hacia delante para frenar y ahorrar trabajo a los frenos.

Los motores también mueven, por una caja de engranajes, generadores, bombas de combustible (que además pasan combustible entre depósitos para equilibrar el centro de gravedad) y bombas hidráulicas; y de sus compresores se sangra aire a presión para la cabina. La APU es un turborreactor pequeño, generalmente en la cola, que gasta el mismo combustible y da electricidad, presión hidráulica y aire para arrancar motores cuando estos están parados. No da empuje, pero puede usarse en vuelo si falla un motor o sus generadores. Arranca con las baterías, tiene su propio sistema de extinción y en muchos aviones se para desde el exterior; cuidado con los gases de su escape.

Sistema eléctrico: batería y generadores (en la caja de accesorios), circuitos duplicados que permiten seguir teniendo energía incluso en emergencia (RAT). El «master» de cabina lo corta todo; con los motores parados la corriente puede venir de la GPU, la APU o las baterías, y en un accidente hay que desconectarlas. El hidráulico trabaja a unos 3.000 psi con una mezcla de alcoholes y aceites sintéticos que no arde en sí, pero sí pulverizada por una fuga. El combustible (la mayoría usa JET A1) va en depósitos de las alas o de la parte baja del fuselaje, con drenajes y un «dumping» para soltarlo antes de un aterrizaje de emergencia; si la tripulación no lo corta, las válvulas de corte están bajo la posición «todo atrás» de los gases, en el pedestal.

El sistema neumático reparte aire sangrado de los compresores (o, en tierra, de la APU o de una unidad exterior) para presurización, climatización, antihielo, arranque de motores y presión en los tanques de combustible. Por encima de 10.000 pies la cabina se presuriza a unos 5.000 pies; una «outflow valve» descarga la sobrepresión y otras válvulas de seguridad se pueden abrir desde fuera para igualar presiones y abrir puertas. El antihielo lleva aire caliente a los bordes de ataque y a la entrada de los motores, y los parabrisas y pitot van con calefacción eléctrica.

Contra incendios, motores y APU tienen «loops» detectores; en cabina se enciende en rojo la llave de fuego: tirando de ella se corta combustible, hidráulica y aire, y girándola se disparan las dos descargas (Halón 1301, HFC-125 o HFC-227). El de la APU se puede accionar también desde fuera, por ejemplo desde la pata de morro. Hay además detectores en bodegas, tren, servicios y galleys, y extintores portátiles en cabina. En tierra, la GPU da corriente (400 Hz AC o 28 V DC) y la ASU inyecta aire para arrancar motores si la APU no funciona; después, el motor arrancado se acelera a más de la mitad de su potencia con el avión parado, y el chorro es peligroso. La aviónica se concentra en la «E & E Bay», delante o debajo de la cabina de vuelo.

Claves para el examen

• Hélice: mucha masa de aire y poco aumento de velocidad. Chorro: menos masa y mucho aumento.
• Motores de turbina: turborreactor, turbofán, turbohélice y turboeje.
• Turborreactor: compresión, combustión y expansión en la turbina.
• Turbofán: relación de derivación de 4 a 7; ejes LP (fan + 5 turbina), IP (1 turbina + 8 compresión) y HP (6 compresión + 1 turbina).
• Turbohélice: 90 % de la potencia a la hélice; hasta 500-600 km/h; hélice limitada a 2.500-3.000 rpm.
• Turboeje: helicópteros; sin turbina libre necesita embrague.
• Motores numerados de babor a estribor; el 1 es el más externo de babor.
• Paracaídas de avioneta: localizar la eyección y no ponerse en su trayectoria.
• APU: turborreactor pequeño, en la cola, mismo combustible, sin empuje; en vuelo si falla un motor o sus generadores.
• Master: interruptor central del sistema eléctrico; en un accidente hay que desconectar.
• Hidráulico: unos 3.000 psi; el fluido arde si se pulveriza.
• Válvulas de corte de combustible: en el pedestal, bajo la posición «todo atrás» de los gases.
• Presurización: por encima de 10.000 pies, cabina a unos 5.000 pies; outflow valve.
• Llave de fuego: se tira para cortar y se gira para las dos descargas. GPU: 400 Hz AC o 28 V DC. ASU: aire para arrancar motores.

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