Voltando das férias a Full Power !
Eae Pessoal , tudo certo com vocês ?
-Assim Espero!
È acabou a moleza na Eacon , retornamos ontem depois de 30 dias de recesso.
Voltamos com a corda toda , afinal tinhamos iniciado o capítulo 14 SISTEMA DE AR CONDICIONADO E PRESSURIZAÇÃO da apostila de Células da ANAC.
Para facilitar o acompanhamento de todos , vou postar na contiuidade desta mensagem todo o CAPÌTULO 14 desta apostila (Células).
Este capítulo é de suma importância em contexto geral na aviação , pois em altitudes mais severas é necessário tanto uma temperatura agradável como uma pressurização .
FAZENDO UMA BREVE ANALOGIA:
Uma aeronave ao nível do mar possui uma pressão ambiente de 14,7 PSI (do inglês Libras P/ polegadas ²), e á medida que a aeronave sobe a pressão externa diminui. ou seja comparando a uma garrafa pet jogada em na superfície de uma piscina que esta sob pressão de 14,7 , se pegarmos ela e imergir-mos , á medida que descemos a garrafa ela fará mais resistência pra descer querendo voltar para superfície . A aeronave a nível de voo ascendente sobe a determinada razão de velocidade, conforme a subida o ar fica mais rarefeito e a pressão externa vai sendo drasticamente reduzida , ou seja a pressão estática aumenta e a pressão dinânica diminui , sendo assim temos um balão , que seria a aeronave ( sabendo-se que a pressão interna é a pressão estática e a externa a dinâmica ).
Em uma situação de ficção :
Uma aeronave a 30 mil pés(10 Km de altura) perde uma de suas janelas por motivos "X".
Afinal o que tem dentro da aeronave será puxado pela pressão dinâmica(externa) , ou o que tem dentro da aeronave será empurrado pela pressão estática (interna) ?
Quem ler e gostar tenta responder . Na próxima postagem respondo a pergunta de forma correta.
PS: Vai todo o capítulo 14 para conciliarmos nossas opiniões .
Abraços e Bons estudos.
RafaelManutakids.com>>>
CAPÍTULO 14
SISTEMA DE AR CONDICIONADO E PRESSURIZAÇÃO
INTRODUÇÃO
O oxigênio é necessário para a maioria dos
processos vitais. Antes que a ausência de
oxigênio leve um ser vivo à morte subitamente,
uma redução no suprimento normal de oxigênio
para os tecidos do corpo pode produzir importantes
mudanças em suas funções, nos processos
mentais e graus de consciência.
A condição de inatividade da mente e do
corpo, causada pela deficiência ou perda de
oxigênio é chamada hipoxia. Existem várias
causas de hipoxia, mas uma, relacionada à
operação de aeronaves, é o decréscimo na
pressão parcial do oxigênio nos pulmões.
A razão pela qual os pulmões absorvem
oxigênio depende da pressão do oxigênio. Essa
pressão exerce cerca de um quinto da pressão
total do ar em qualquer nível. Ao nível do mar o
valor desta pressão (3PSI) é suficiente para
saturar o sangue. Todavia, se ela é reduzida por
causa da pressão atmosférica na altitude ou por
causa do decréscimo da percentagem de
oxigênio no ar respirado, a quantidade de
oxigênio no sangue, deixando os pulmões, cai, e
então, segue-se a hipoxia.
Do nível do mar até 7.000 pés sobre o nível
do mar, o oxigênio contido e a pressão na
atmosfera permanece suficientemente alta para
manter quase total a saturação do sangue com
oxigênio, e então assegurar as funções normais
do corpo e da mente.
A uma grande altitude ocorre uma queda
na pressão barométrica, resultando em um
decréscimo do oxigênio contido no ar inalado.
Conseqüentemente, o oxigênio contido no
sangue é reduzido.
A 10.000 pés sobre o nível do mar, a
saturação de oxigênio do sangue é cerca de
90%. Uma longa permanência nessa altitude
resultará em dor de cabeça e fadiga. A saturação
de oxigênio cai a 81% a 15.000 pés sobre o
nível do mar. Este decréscimo resultará em
sonolência, dor de cabeça, lábios e unhas
azuladas, enfraquecimento da visão e
julgamento, acréscimo no ritmo cardíaco e
respiratório, e algumas mudanças na
personalidade.
A 22.000 pés acima do nível do mar, a
saturação do sangue é de 68% e convulsões são
possíveis de ocorrer. Permanecer sem suprimento
de oxigênio a 25.000 pés por 5 minutos,
quando a saturação do sangue cai para 55% -
50%, causará perda da consciência.
COMPOSIÇÃO DA ATMOSFERA
A mistura de gases comumente chamada
ar, mas tecnicamente denominada atmosfera é
composta principalmente de nitrogênio e oxigênio,
existindo ainda pequenas quantidades de
outros gases importantes, tais como dióxido de
carbono, vapor d'água e ozônio. A figura 14-1
mostra a respectiva porcentagem da quantidade
de cada gás em relação à mistura total.
Figura 14-1 Os gases da atmosfera.
Conforme a altitude aumenta, a quantidade
total de todos os gases atmosféricos reduz rapidamente,
e, exceto para vapor d'água e ozônio,
as proporções relativas da mistura gasosa permanecem
inalteradas acima de cerca de 50
milhas de altitude. Acima de 50 milhas de
altitude, modificações acontecem, e diferentes
gases, assim como novas formas de gases, presentes
nas altitudes mais baixas, aparecem.
O nitrogênio é o gás mais comum e compreende
78% da mistura total dos gases atmosféricos.
Todavia, até onde o homem conhece, o
nitrogênio é um gás inerte, o que não pode ser
usado diretamente para o seu próprio processo
vital. Biologicamente ele é de importância
imensa, porque muitos compostos contendo nitrogênio
são essenciais a toda matéria viva.
O oxigênio e sua importância não pode ser
14-2
subestimado. Sem oxigênio, a vida, como nós a
conhecemos, não pode existir. O oxigênio ocupa
21% da mistura total dos gases atmosféricos.
O dióxido de carbono é de interesse biológico.
A pequena quantidade na atmosfera é
usada pelas plantas para produzir as complexas
substâncias, utilizadas pelos animais como alimento.
O dióxido de carbono também auxilia no
controle da respiração do homem e outros animais.
O vapor d'água na atmosfera é variável,
entretanto, embora sob as condições de umidade
ao nível do mar, ele raramente excede 5%; esse
gás ainda absorve muito mais energia do sol que
os outros gases. O vapor não é a única forma na
qual a água ocorre na atmosfera; água e partículas
de gelo estão quase sempre presentes. Essas
partículas de gelo também absorvem energia e,
com o vapor d'água, executam uma parte importante
na formação das condições atmosféricas.
O ozônio é uma variedade de oxigênio, o
qual contém três átomos de oxigênio por molécula,
além dos dois usuais. A maior porção de
ozônio na atmosfera é formada pela interação do
oxigênio e dos raios solares, próximo ao topo da
camada de ozônio.
O ozônio é também produzido por descargas
elétricas, daí o odor peculiar de ozônio, que
é, de algum modo, semelhante ao cheiro da água
clorada, e que pode ser detectado após os
relâmpagos.
As auroras e raios cósmicos também
podem produzir ozônio. O ozônio é de grande
importância para as criaturas vivas na terra e
para a circulação da atmosfera superior, assim
como para os organismos vivos devido à sua
capacidade de filtragem da maior parte dos raios
ultra-violeta da radiação solar.
Pressão da atmosfera
Os gases da atmosfera (ar), embora invisíveis,
têm peso exatamente como a matéria
sólida. O peso de uma coluna de ar tomada da
superfície da terra para o espaço é chamado de
pressão atmosférica. Se esta coluna é de 1 sq.in,
o peso do ar ao nível do mar é de
aproximadamente 14.7 lbs., e a pressão
atmosférica, em conseqüência, pode ser definida
como 14.7 P.S.I ao nível do mar.
Outro modo comum de definição da pressão
atmosférica é dar o peso de uma coluna de
mercúrio, que pesa o mesmo que uma coluna de
atmosfera de mesma seção reta. Quando medida
deste modo, a pressão atmosférica ao nível do
mar é normalmente 1013.2 milibares, ou 29.92
polegadas de mercúrio.
A pressão atmosférica decresce com o
aumento da altitude. A razão para isso é muito
simples: a coluna de ar que é pesada é menor. A
figura 14-2 mostra como a pressão muda para
uma dada altitude. A queda de pressão é rápida,
e a 50.000 pés a pressão atmosférica cai a quase
um décimo do valor ao nível do mar. A umas
poucas centenas de milhas sobre a terra, o ar
torna-se tão rarefeito que a atmosfera pode ser
considerada não-existente. A linha de demarcação
com o espaço é muito vaga.
Figura 14-2 Variação da pressão com a altitude
Como a pressão atmosférica reduz com a
altitude. Por exemplo, ao nível do mar a pressão
é 14,7 P.S.I., enquanto que a 40.000 ft, como as
linhas pontilhadas mostram, a pressão é de
somente 2,72 P.S.I.
Temperatura e altitude
As variações na temperatura atmosférica
próximo à terra são bem conhecidas, e não necessita
discussão. Todavia em altas altitudes a
temperatura atmosférica não é tão variável, mas
tende a ter um padrão.
A meteorologia acha conveniente definir,
um pouco arbitrariamente, a atmosfera como
sendo feita em várias camadas. A mais baixa delas
é chamada troposfera. A temperatura do ar
diminui com o aumento da altitude na
troposfera, encontrando um determinado
mínimo no topo da camada. O topo da
atmosfera é chamado de tropopausa. A
14-3
tropopausa encontra sua maior altura sobre o
Equador (cerca de 60.000 ft) e sua altura mais
baixa sobre os pólos (cerca de 30.000 ft). A
tropopausa marca o ponto no qual a temperatura
do ar para de cair com o aumento da altitude, e
permanece essencialmente constante.
A camada atmosférica sobre a tropopausa
é chamada de estratosfera. A estratosfera mais
baixa é uma região isotérmica (temperatura
constante) na qual a temperatura não varia com
a altitude.
A região isotérmica continua acima −cerca
de 82.000 pés a 115.000 pés de altitude. Acima
deste nível, a temperatura aumenta bruscamente
(de 1,5º C. por cada 1.000 pés).
A temperatura alcança o pico a cerca de
164.000 pés a 197.000 pés de altitude. Acima de
197.000 pés de altitude (aproximadamente), a
temperatura cai novamente, alcançando um
mínimo de -10º F a -100º F a cerca de 230.000
pés a 262.000 pés de altitude. Acima deste
nível, a temperatura novamente aumenta e,
aparentemente, continua a crescer até o limite
do espaço.
Os parágrafos precedentes apresentaram
um conhecimento geral da atmosfera. É óbvio
que um meio de prevenir a hipoxia e seus
efeitos deve ser proporcionado. Quando uma
pressão atmosférica cai abaixo de 3 P.S.I.
(aproximada-mente 40.000 pés), mesmo respirando
oxigênio puro não é suficiente.
A baixa pressão parcial do oxigênio, a
baixa pressão do ar ambiente, e temperatura a
alta altitude, tornam necessário criar o próprio
meio ambiente para o conforto do passageiro e
tripulação. O problema mais difícil é a manutenção
da pressão parcial de oxigênio correta no ar
inalado. Isto pode ser alcançado pela utilização
de oxigênio, cabines pressurizadas, ou vestimenta
pressurizada. O primeiro e segundo método
são de uso extensivo na aviação civil.
A pressurização da cabine de aeronave é
hoje o método aceito para proteger pessoas
contra os efeitos da hipoxia. Dentro de uma
cabine pressurizada, os passageiros podem ser
transportados confortavel e seguramente por
longos períodos de tempo, particularmente se a
altitude da cabine é mantida a 8.000 pés, ou
menos, onde o uso de equipamento de oxigênio
não é requerido.
Todavia, a tripulação nesse tipo de
aeronave deve ser alertada sobre o perigo da
perda acidental da pressão da cabine, e deve ser
preparada para enfrentar uma emergência, caso
ela ocorra.
PRESSURIZAÇÃO
Quando uma aeronave voa a uma alta
altitude, ela consome menos combustível para
uma determinada velocidade, comparando com
o que ela faria em uma altitude mais baixa; em
outras palavras, a aeronave é mais eficiente em
altas altitudes. Mau tempo e turbulência podem
ser evitados, voando em um ar relativamente
calmo acima das tempestades. Aeronaves que
não têm pressurização e sistema de ar
condicionado são normalmente limitadas a
baixas altitudes.
Um sistema de pressurização de cabine
deve executar várias funções, se ele foi
projetado para assegurar conforto e segurança
para os passageiros. Esse sistema deve ser capaz
de manter uma altitude de pressão de cabine de
aproximadamente 6.000 pés à máxima altitude
de cruzeiro prevista para a aeronave.
O sistema também deve ser projetado para
prevenir rápidas mudanças de altitude de cabine
que possam ser desconfortáveis ou danosas aos
passageiros e tripulantes. Além do mais, o
sistema de pressurização deve permitir uma
troca rápida do ar da cabine. Isto é necessário
para eliminar o odor e remover o ar viciado.
Em um sistema de pressurização típico, a
cabine de comando e a de bagagem são
incorporadas em uma unidade selada, que é
capaz de conter ar sob uma pressão maior que a
pressão atmosférica externa.
O ar pressurizado é bombeado para dentro
dessa fuselagem selada por super carregadores
de cabine, os quais fornecem um volume
relativamente constante de ar a todas as altitudes
até um teto máximo.
O ar é liberado da fuselagem por um
dispositivo chamado válvula de fluxo de saída.
Desde que os compressores forneçam um fluxo
constante de entrada de ar para a área
pressurizada, a válvula de fluxo de saída, pela
regulagem da saída de ar, é o elemento mais
importante no sistema de pressurização.
O fluxo de ar através de uma válvula de
fluxo de saída é determinado pelo grau de abertura
da válvula. Essa válvula é normalmente
controlada por um sistema automático que pode
ser ajustado pelos tripulantes. Alguns poucos,
simples e pequenos ajustes são necessários, mas
14-4
a maior parte do tempo, controles automáticos
necessitam apenas de monitoramento.
No caso de mal funcionamento dos
controles automáticos, controles manuais estão
disponíveis. Um esquema de um sistema básico
de pressurização é mostrado na figura 14-3.
Figura 14-3 Sistema básico de pressurização.
O grau de pressurização e, portanto, a
altitude de operação da aeronave são limitados
por vários fatores críticos de projeto.
Basicamente a fuselagem é projetada para
suportar uma máxima pressão diferencial
específica de cabine. A pressão diferencial de
cabine é a razão entre as pressões de ar interna
e externa sobre o revestimento da fuselagem.
Se a pressão diferencial torna-se muito
grande, danos estruturais à fuselagem podem
ocorrer. Em adição, a pressurização é limitada
pela capacidade dos supercarregadores em
manter um volume constante de fluxo de ar
para a fuselagem. Conforme a altitude aumenta,
a pressão do ar entrando no supercarregador
torna-se menor, consequentemente, o supercarregador
tem que trabalhar mais para realizar
sua parte no trabalho. Eventualmente, em
algumas altas altitudes, os supercarregadores
encontrarão seus limites de velocidade de
operação, potência absorvida ou alguns outros
fatores operacionais. A aeronave normalmente
não voará além desses limites permitidos.
Problemas de pressurização
14-5
Existem muitos problemas técnicos complexos
associados à pressurização de
aeronaves. Talvez os problemas mais difíceis
sejam com o projeto, fabricação e seleção de
materiais estruturais, que irão suportar a grande
pressão diferencial existente entre o exterior e o
interior de aeronaves pressurizadas, quando
voando em altas altitudes. Se o peso da
estrutura da aeronave não fosse considerado,
seria relativamente simples construir uma
fuselagem que poderia suportar enormes
pressões.
É necessário construir uma fuselagem capaz
de conter ar sobre pressão, sendo ainda
leve o suficiente para permitir carregamentos
lucrativos. Como regra geral, as aeronaves
pressurizadas são construídas para proporcionar
uma altitude de pressão de cabine de não mais
que 8.000 pés, a uma altitude de operação
máxima.
Se uma aeronave é projetada para
operação em altitudes acima de 25.000 pés, ela
deve ser capaz de manter uma altitude de
pressão de cabine de 15.000 pés, no caso de
uma provável falha.
A pressão atmosférica a 8.000 pés é
aproximadamente 10.92 P.S.I., e a 40.000 pés
ela é próxima a 2.72 P.S.I. Se uma altitude de
cabine de 8.000 pés é mantida em uma
aeronave voando a 40.000 pés, a pressão
diferencial que sua estrutura terá que suportar é
de 8,20 P.S.I. (10,92 P.S.I. menos 2,72 P.S.I.).
Se a área pressurizada dessa aeronave
contém 10.000 sq.in., a estrutura dessa
aeronave será submetida a uma força de
explosão de 82.000 Lbs., ou aproximadamente
41 toneladas.
Em complemento ao projeto da
fuselagem para suportar essa força, um fator de
segurança de 1,33 deve ser utilizado. A parte
pressurizada da fuselagem terá que ser
construída para ter uma resistência final de
109.060 Lbs. (82.000 vezes 1,33), ou 54,5
toneladas.
Do exemplo anterior não é difícil formar
uma idéia das dificuldades encontradas na
projeção e construção da estrutura de uma fuselagem,
que deverá ser leve e resistente o
bastante ao mesmo tempo.
SISTEMAS DE PRESSURIZAÇÃO E AR
CONDICIONADO
O sistema de pressurização e condicionamento
de ar da cabine fornece ar condicionado
para aquecimento e resfriamento dos espaços
da cabine.
Esse ar também proporciona pressurização
para manter um ambiente seguro e
confortável, em adição ao condicionamento de
ar da cabine.
Alguns equipamentos de bordo e
compartimentos de equipamentos requerem ar
condicionado para a prevenção contra o super
aquecimento e o conseqüente dano ao
equipamento.
Alguns dos equipamentos de ar condicionado,
instalados em modernas aeronaves, utilizam
unidades de refrigeração de ar turbinadas
para fornecer ar refrigerado. Essas unidades são
chamadas de sistemas de ciclo de ar. Outros
modelos de aeronaves utilizam um sistema de
refrigeração a gás comprimido.
A unidade de refrigeração é do tipo gás
freon, quase similar em operação aos
refrigeradores domésticos. Os sistemas
utilizadores desse princípio de refrigeração são
chamados sistemas de ciclo de vapor.
Termos e definições
O sistema que mantém as temperaturas
do ar da cabine é o sistema de ar condicionado.
As fontes de calor, que fazem com que o
condicionamento do ar da cabine seja
necessário, são:
(1) Temperatura do ar do impacto;
(2) Calor do motor;
(3) Calor solar;
(4) Calor elétrico; e
(5) Calor do corpo.
É necessário nos tornarmos
familiarizados com alguns termos e definições
para entender-mos os princípios de operação
dos sistemas de pressurização e
condicionamento de ar, como seguem:
(1) Pressão absoluta. É a pressão medida com
uma escala que tem o valor zero no vácuo
completo.
(2) Temperatura absoluta. É a temperatura medida
com uma escala que tem valor zero no
14-6
ponto onde não existe movimento
molecular (-273.1º C ou -459.6º F).
(3) Adiabático. Uma palavra significando a
não transferência de calor. O processo
adiabático é aquele onde nenhum calor
é transferido entre a substância, sendo
trabalhada, e qualquer fonte externa.
(4) Altitude da aeronave. É a altura real acima
do nível do mar, na qual a aeronave está
voando.
(5) Temperatura ambiente. É a temperatura da
área imediatamente em volta do objeto sob
discussão.
(6) Pressão ambiente. É a pressão da área imediatamente
em volta do objeto sob discussão.
(7) Pressão barométrica padrão. É o peso dos
gases na atmosfera, suficiente para manter
uma coluna de mercúrio de 760 milímetros
de altura (aproximadamente 30 IN.) ao
nível do mar (14.7 P.S.I.). Esta pressão
diminui com a altitude.
(8) Altitude de cabine. É usado para expressar
a pressão da cabine em termos da altitude
equivalente acima do nível do mar.
(9) Pressão diferencial. É a diferença entre a
pressão atuando de um lado da parede e a
pressão atuando do outro lado. Nos
sistemas de pressurização e
condicionamento de ar de aeronaves, é a
diferença entre a pressão da cabine e a
pressão atmosférica.
(10) Pressão manômetro. É uma medida de
pressão em um vaso, “container”, ou linha,
comparada com a pressão ambiente.
(11) Aumento da temperatura devido ao ar de
impacto. É o aumento da temperatura
devido à compressão de impacto sobre a
superfície de uma aeronave, viajando em
alta velocidade através da atmosfera. A
razão de incremento é proporcional ao
quadrado da velocidade do objeto.
(12) Escalas de temperatura.
(a) Centígrada. É uma escala na qual 0º C
representa o ponto de congelamento da
água, e 100ºC equivale ao ponto de
ebulição da água ao nível do mar.
(b) Fahrenheit. É uma escala na qual 32º F
representam o ponto de congelamento da
água, e 212º F equivale ao ponto de
ebulição da água ao nível do mar.
REQUISITOS BÁSICOS
Os cinco requisitos básicos para o bom
funcionamento de um sistema de condicionamento
de ar e pressurização de cabine são:
(1) Uma fonte de ar comprimido para pressurização
e ventilação. As fontes de
pressurização da cabine podem ser,
compressores acionados pelo motor da
aeronave, supercarregadores independentes
de cabine ou ar sangrado diretamente do
motor da aeronave.
(2) Um meio de controle da pressão da cabine
pela regulagem do fluxo de saída do ar da
cabine. Isto é conseguido por um regulador
de pressão da cabine e uma válvula de
fluxo de saída.
(3) Um método de limitação da pressão
máxima diferencial à qual a área
pressurizada da cabine estará sujeita.
Válvulas de alívio de pressão, válvulas de
alívio negativo (vácuo) e válvulas de
alijamento são utilizadas com essa
finalidade.
(4) Um meio de regulagem da temperatura do
ar (na maioria dos casos resfriamento)
sendo distribuído à seção pressurizada da
aeronave. Isso é conseguido por um
sistema de refrigeração, trocadores de
calor, válvulas de controle, elementos de
aquecimento elétricos e um sistema de
controle de aquecimento da cabine.
(5) As seções da aeronave que precisam ser
pressurizadas, devem ser seladas para
reduzir o vazamento indesejável de ar ao
mínimo. Essa área deve ser capaz de
suportar seguramente a pressão diferencial
máxima entre a cabine e a atmosfera, à
qual ela estará sujeita.
O projeto de cabine para suportar a
14-7
pressão diferencial e manter o vazamento de ar,
dentro dos limites do sistema de pressurização,
é basicamente um problema de engenharia
estrutural e fabricação. Além dos componentes
já discutidos, várias válvulas, controles e
unidades associadas são necessárias para
completar o sistema de condicionamento de ar
e pressurização da cabine. Quando sistemas
auxiliares, tais como dispositivos limpadores de
pára-brisa, tanques de combustível
pressurizado e tanques hidráulicos pressurizados
são requeridos, válvulas de corte
adicionais e unidades de controle devem ser
instaladas.
A figura 14-4 mostra um diagrama de um
sistema de condicionamento de ar e pressurização.
Os detalhes exatos desse sistema são peculiares
a somente um modelo de aeronave, mas o
conceito geral é similar aquele encontrado na
maioria das aeronaves.
Figura 14-4 Típico sistema de ar condicionado e de pressurização.
FONTES DE PRESSÃO DA CABINE
14-8
Os supercarregadores internos de motores
alternativos proporcionam o meio mais simples
de pressurização de cabine. Isso é obtido pela
canalização de ar de uma tubulação, que supre
ar comprimido de um supercarregador aos pistões.
Essa configuração pode ser usada
somente quando o carburador do motor está
após o fluxo do supercarregador. Quando o
carburador está antes do fluxo do
supercarregador, como freqüentemente
acontece, este método não pode ser usado
porque o ar comprimido contém combustível.
O ar para a pressurização da cabine pode
também ser canalizado de um turbocarregador
usado com um motor alternativo.
Existem várias desvantagens na
utilização desses dois métodos. O ar da cabine
torna-se contaminado com odores de óleo
lubrificante, gases da exaustão e combustível.
Também, a pressurização da cabine a altas
altitudes torna-se impossível, quando a pressão
da descarga do supercarregador cair para
aproximadamente a pressão ambiente. Uma
terceira desvantagem é a queda na performance
do motor próximo ao seu teto de serviço,
devido à perda de ar para a pressurização da
cabine.
Com motores turbinados a gás, a cabine
pode ser pressurizada pela sangria de ar do
compressor do motor. Usualmente, o ar
sangrado de um compressor de motor é
suficientemente livre de contaminação, e pode
ser usado seguramente para pressurização da
cabine. Porém, existem várias desvantagens
com a utilização de ar sangrado de
compressores de motores à turbina. Essas
desvantagens são: (1) A possibilidade de
contaminação do ar por combustíveis e lubrificantes
em caso de vazamento e; (2) A dependência
do suprimento de ar em relação à
performance do motor.
Devido às muitas desvantagens
associadas às fontes de pressurização,
anteriormente descritas, compressores de
cabine independentes têm sido projetados.
Esses compressores podem ser acionados
pelo motor através de um acessório de
engrazamento, ou podem ser movimentados
por um fluxo de ar proveniente de um
compressor de motor turbinado.
Geralmente, os compressores podem ser
separados em dois grupos, (1) Compressores
deslocamento-positivo; e (2) Compressores
centrífugos.
Compressores de cabine do tipo
deslocamento positivo (supercarregadores)
Incluído neste grupo estão os compressores
alternativos, compressores tipo turbina e os
“Roots”. Os dois primeiros não são muito adequados
à pressurização de cabine, devido à
grande quantidade de óleo presente no ar
distribuído para a cabine.
A ação do compressor “Roots” (Figura
14-5) é baseada na entrada de um volume prédeterminado
de ar, o qual é subseqüentemente
comprimido e entregue ao duto da cabine.
Figura 14-5 Esquema do compressor da cabine
do tipo “Roots”.
Os rotores são montados em um alojamento
em dois eixos paralelos. Os lóbulos não
se tocam nem no alojamento, e ambos os
rotores giram à mesma velocidade. O ar penetra
nos espaços entre os lóbulos, é comprimido e
entregue ao duto de ar da cabine.
Uma vista em corte de um supercarregador
de cabine é mostrado na figura 14-6. O alojamento
do supercarregador é normalmente aletado
nas superfícies externas para aumentar sua
área de resfriamento. O efeito de resfriamento é
algumas vezes incrementado através do revestimento
do alojamento do supercarregador e da
passagem de uma corrente de ar através dele.
O ar refrigerado também é usado para
reduzir a temperatura de peças internas; ele é
canalizado através de passagens usinadas nas
cavidades do rotor, e expelido no lado da
entrada da tampa do supercarregador.
Para conseguir a entrega de ar livre de
óleo, os rolamentos do supercarregador são colocados
em câmaras separadas.
14-9
Os eixos do rotor podem ser montados
com selos fabricados de borracha resistente ao
óleo, que evitam a entrada de qualquer
lubrificante no alojamento do compressor.
O uso de selos labirinto permite que uma
pequena quantidade de ar escape para o
ambiente.
Algumas gotas de óleo que possam ter
atravessado pelo selo de borracha são então
assopradas de volta.
Figura 14-6 Vista em corte de um supercarregador de cabine do tipo “Roots”.
Compressores do tipo deslocamento
positivo emitem um ruído agudo durante sua
operação, devido às pulsações do ar provocadas
pelos rotores.
Silenciadores são usados com esses tipos
de compressores para reduzir o nível de ruído.
Compressores centrífugos de cabine
O princípio de operação de um
compressor centrífugo é baseado no aumento
da energia cinética do ar, passando através da
ventoinha. Com a rotação da ventoinha do
compressor, o ar produzido não somente é
acelerado, mas é também comprimido devido à
ação da força centrífuga.
A energia cinética no ar é então
convertida em pressão no difusor. Existem dois
tipos básicos de difusores:
(1) Sem palheta, onde o ar entra no
espaço difusor diretamente após
deixar a ventoinha; e
(2) Aqueles possuidores de palhetas
direcionadoras.
Um esquema de um compressor de
cabine centrífugo é mostrado na figura 14-7.
Figura 14-7 Compressor centrífugo da cabine.
O supercarregador mostrado na figura 14-
8 é essencialmente uma bomba de ar. Ele incorpora
uma ventoinha centrífuga, similar ao super
carregador no sistema de indução de um motor
14-10
alternativo. O ar externo sob a pressão
atmosférica é admitido ao supercarregador
através de dutos e vertedouros adequados. Este
ar comprimido pela ventoinha de alta
velocidade é entregue à fuselagem. Os
supercarregadores são normalmente movidos
pelo motor através de um acoplamento
conveniente, todavia, aeronaves turbo-jato
utilizam supercarregadores (turbo-compressores)
com acionamento pneumático.
Figura 14-8 Vista pictorial de um
supercaregador de cabine do tipo
centrífugo.
Os supercarregadores de cabine
acionados pelo motor são, geralmente,
montados em sua nacele. O supercarregador é
acoplado diretamente ao acessório acionador
por um eixo adequado. Um mecanismo de
desacoplamento mecânico normalmente é
incorporado no sistema de acionamento para
permitir a desconexão do supercarregador, em
caso de mal funcionamento. O mecanismo de
desacoplamento pode ser operado da cabine de
comando pelos tripulantes. Na maioria das
aeronaves não é possível ou permissível o
reacoplamento do supercarregador em vôo,
uma vez que o mesmo tenha sido desconectado.
Os supercarregadores acionados pelo motor,
usados em aeronaves com motor
alternativo, necessitam de um mecanismo de
acionamento de regime variável. A relação de
engrenagens desses supercarregadores é
ajustada automaticamente, para compensar as
mudanças de R.P.M. do motor ou da pressão
atmosférica. Normalmente, a relação de
engrenagens é 8 a 10 vezes a velocidade do
motor, quando operando em condições de
cruzeiro. O regime de acionamento está no
máximo quando operando em altas altitudes
com o motor em baixa R.P.M.
Os turbocompressores usados em aeronaves
turbo-jato podem ser localizados nas naceles
do motor ou na fuselagem. Pode haver até
quatro turbocompressores em uma aeronave.
Um turbocompressor consiste de uma turbina
acionada por pressão de ar que, por sua vez,
aciona uma ventoinha. O suprimento de ar
comprimido usado para operar o
turbocompressor é tomado do sistema
pneumático da aeronave. A velocidade do
turbocompressor é controlada pela variação do
suprimento de ar comprimido para sua turbina.
Os supercarregadores de cabine de todos
os tipos possuem seus próprios sistemas de lubrificação.
O lubrificante pode ser o mesmo
tipo usado para lubrificação do motor, ou
poderá ser um óleo especial similar ao fluido
hidráulico.
Os rolamentos e engrenagens do supercarregador
são lubrificados por pressão e
por pulverização. O sistema de lubrificação
típico incorpora uma bomba, válvula de alívio,
cárter, sistema de resfriamento e, algumas
vezes, um tanque de óleo separado.
A alta velocidade em uma ventoinha é
uma limitação importante em todos os
supercarregadores. Quando a velocidade na
extremidade externa da ventoinha atinge a
velocidade do som, a ventoinha rapidamente
perde a sua eficiência como uma bomba. Uma
limitação, igualmente importante, envolve a
pressão de descarga criada nas saídas dos dutos
de ar. Se a pressão de descarga é excessiva, a
ventoinha pode sofrer um estol ou vibração.
Controle do supercarregador
A função do sistema de controle do supercarregador
é manter um volume regularmente
constante de saída de ar do supercarregador.
Isso é conseguido no sistema usado em
aeronave com motor alternativo, pela variação
do regime de acionamento do supercarregador.
O regime de acionamento entre a
ventoinha do supercarregador e o motor é
variado, para compensar as mudanças na
R.P.M. do motor ou pressão atmosférica. Isto é
conseguido por meio de um mecanismo
automático que compara o fluxo de ar da saída
do supercarregador e, através de uma caixa de
14-11
mudança de velocidade variável, ajusta a
velocidade da ventoinha sempre que a saída do
fluxo de ar varia do seu valor pré-fixado.
A quantidade de F.H.P. (Friction
HorsePower) tirada do motor para acionar o
supercarregador é dependente do regime de
acionamento. As perdas são mínimas durante
uma operação em baixo regime, quando a
energia requerida para girar a ventoinha está no
mínimo.
As perdas são de aproximadamente 75
F.H.P. em alto regime e 25 F.H.P. em baixo
regime. Essa perda ocorre em altas altitudes,
onde, os motores que impulsionam os
supercarregadores de cabine podem requerer 3
a 4 polegadas de HG na linha de pressão para
produzir o mesmo B.H.P. (Brake Horsepower)
como o dos outros motores.
A velocidade da ventoinha do supercarregador
é, portanto, ajustada pelo sistema de controle,
para manter uma massa constante de
fluxo de ar de saída. Se variáveis, tais como
altitude, tendem a aumentar ou diminuir a
saída, o mecanismo de controle provoca a
correção do regime de acionamento. Mudanças
do regime de acionamento são também
amenizadas por vários requintados sistemas,
para prevenir contra a aceleração ou
desaceleração rápida, que podem resultar em
desconfortáveis vibrações na pressurização.
Sérias conseqüências podem ocorrer se a
velocidade da ventoinha tornar-se mais alta que
a sua velocidade máxima projetada. Para
proteger o supercarregador contra tais
ocorrências, um sistema típico tem um
governador de sobrevelocidade. Essa unidade é
similar a um governador de contrapeso de
hélice.
O governador de sobrevelocidade atua
em uma válvula para posicionar o mecanismo
de controle para a posição baixo regime. Ele
trabalha automaticamente para reduzir a R.P.M.
da ventoinha, quando ocorrer uma sobrevelocidade.
Algumas instalações também têm uma
válvula operada eletricamente, que posicionam
o mecanismo de controle para a posição de
baixa velocidade. Essa válvula de velocidade
mínima pode ser operada manualmente da
cabine de comando, ou automaticamente por
um interruptor no montante do trem de pouso.
Ele é usado basicamente para reduzir o regime
de acionamento do supercarregador quando a
pressurização não estiver sendo usada, ou
quando ocorrerem emergências.
Instrumentos do supercarregador
O principal instrumento associado ao
supercarregador é um medidor de fluxo de ar.
Este instrumento normalmente mede a pressão
diferencial entre a entrada e a saída do
supercarregador. Em alguns casos existem dois
ponteiros para indicar as pressões de entrada e
saída na mesma escala.
O medidor de fluxo de ar (ou pressão de
entrada e saída) indica a operação adequada do
supercarregador. Leituras altas, leituras baixas
ou leituras flutuantes indicam vários tipos de
mal funcionamento.
Indicações de pressão e temperatura do
óleo estão também disponíveis em
instrumentos apropriados na cabine de
comando. Em alguns casos, luzes de aviso
podem ser usadas, no lugar ou em
complemento a esses instrumentos.
Compressores de cabine acionados pelo
motor são usados em aeronaves turboélice.
Esses compressores não têm uma variação de
velocidade, devido a operação dos motores
turboélice serem relativamente constante. A
saída desse tipo de compressor é controlada
pela variação automática do fluxo de ar de
entrada, através de um mecanismo sensor de
fluxo de ar e uma válvula de entrada adequada,
que mantém uma saída de fluxo de ar
constante.
Ordinariamente uma válvula tipo "surge"
e "dump" é usada na saída do compressor. Em
alguns sistemas este é o único tipo de controle
empregado para o compressor. A válvula tipo
"surge" e "dump" previne contra a perturbação
do fluxo de ar do compressor pela redução da
pressão de saída, quando as demandas do
sistema são intensas.
A válvula também pode descarregar
completamente a pressão de saída, quando a
saída do compressor não for mais necessária.
Esta válvula pode ser operada da cabine de comando
e, também, por vários sistemas
automáticos de controle. Quando a válvula
"surge" e "dump" é aberta, a saída do
compressor de cabine acionada pelo motor é
descarregada para fora de bordo através de
dutos apropriados.
Os instrumentos usados em conjunto,
14-12
com os compressores acionados pelo motor,
são similares àqueles usados com o
supercarregador de velocidade variável. Um
medidor de pressão de entrada e descarga mede
as pressões do compressor.
Alta temperatura e baixa pressão do óleo
do compressor são normalmente indicadas por
luzes de aviso. Os turbocompressores usados
em aeronaves turbojato são similares em
operação aos turbocarregadores, movidos pelo
escape usados em alguns motores alternativos.
A força derivada do sistema pneumático da
aeronave é usada para a turbina da unidade.
Desde que os turbocompressores não
sejam apontados diretamente sobre eixos
acionadores do motor, eles podem ser
colocados na nacele do motor ou na fuselagem.
Ordinariamente unidades turbocompressoras
múltiplas são usadas para prover o alto fluxo de
ar necessário as grandes aeronaves turbojato.
A saída das unidades dos turbo
compressores é usualmente controlada pela
variação do suprimento pneumático da turbina.
O suprimento de ar pneumático é obtido
de uma seção do compressor do motor
turbojato. Este suprimento de ar é regulado
para uma pressão constante de
aproximadamente 45 P.S.I. a 75 P.S.I. O
sistema pneumático de pressão de ar é também
usado para operar o sistema anti-gelo e outros
sistemas da aeronave, assim sendo, várias
válvulas de corte e unidirecionais são usadas
para isolar unidades inoperantes do sistema turbocompressor.
A saída do turbocompressor é controlada
automaticamente por uma válvula de controle
de fluxo de ar, e palhetas de entrada servo
operadas.
As palhetas de entrada controlam o
suprimento de ar do sistema pneumático do
compressor da turbina; elas abrem ou fecham
de acordo com o sinal de pressão de ar captado
pela válvula de controle de fluxo de ar. A
velocidade do compressor é aumentada ou
diminuída para manter um volume de ar na
saída, relativamente constante. A velocidade do
turbocompressor irá por conseguinte aumentar
com a altitude.
O principal controle do turbocompressor
é uma simples válvula "liga-desliga". Essa
válvula é localizada no duto de ar pneumático.
Na posição desligada ela fecha completamente
o suprimento pneumático para a turbina. Vários
circuitos especiais também podem atuar junto a
essa válvula de corte, quando a operação do
turbocompressor não for desejada.
A maioria das unidades de turbocompressores
incorporam um controle de
sobrevelocidade.
Uma unidade de controle de
sobrevelocidade típico é um simples
governador com contrapesos, que faz com que
o turbocompressor seja completamente fechado
quando uma certa R.P.M. limite é atingida.
Normalmente, a válvula de corte do duto
pneumático é fechada por um controle de
sobrevelocidade. O sistema de turbocompressor
também usa uma válvula do tipo "surge" e
"dump", similar as usadas para compressores
acionados pelo motor.
Os instrumentos da cabine de comando
são os mesmos que os usados em sistemas
acionados pelo motor, com a adição de um
tacômetro que mede a velocidade do
turbocompressor. Essa velocidade, em uma
aeronave típica, varia de aproximadamente
20.000 R.P.M. ao nível do mar a 50.000 R.P.M.
a 40.000 pés O controle de sobrevelocidade
deve ser ajustado para cerca de 55.000 R.P.M.
VÁLVULAS DE PRESSURIZAÇÃO
O controle principal do sistema de
pressurização é a válvula de saída de fluxo.
Essa válvula é colocada em uma parte
pressurizada da fuselagem, normalmente na
parte inferior dos compartimentos.
A finalidade da válvula é permitir a saída
do excesso de ar, através de aberturas
adequadas na carenagem da asa, ou do
revestimento da fuselagem. Pequenas
aeronaves usam uma válvula de saída de fluxo;
grandes aeronaves podem usar até três
válvulas, as quais trabalham em conjunto para
prover o necessário volume de fluxo de saída.
Um tipo de válvula de saída de fluxo é
uma simples borboleta, que é aberta ou fechada
por um motor elétrico. O motor recebe sinais
elétricos amplificados de um controlador de
pressurização para variar a posição da válvula
para um vôo pressurizado.
Algumas aeronaves usam uma válvula de
saída de fluxo pneumática (figura 14-9). Essa
válvula recebe sinais de um controle de
pressurização na forma de pressões controladas
de ar. As pressões de ar que operam a válvula
14-13
são obtidas da alta pressão dentro da cabine,
com assistência da pressão do sistema
pneumático no motor da aeronave.
Em muitas aeronaves, a válvula de saída
de fluxo será mantida completamente aberta no
solo por um “switch”, acionado pelo trem de
pouso. Durante o vôo, conforme o ganho de
altitude, a(s) válvula(s) fecha(m) gradualmente
para produzir uma grande restrição ao fluxo de
saída do ar da cabine. A razão de subida ou
descida da cabine é determinada pela razão de
abertura ou fechamento da(s) válvula(s) de
saída de fluxo.
Figura 14-9 Típica válvula pneumática de
saída de fluxo.
Durante o vôo de cruzeiro, a altitude da cabine
é diretamente relacionada ao grau de abertura
da válvula de saída de fluxo.
Em adição a(s) válvula(s) de saída de
fluxo controlável, uma válvula de alívio de
pressão de cabine é usada em todas as
aeronaves pressurizadas. Essa válvula pode ser
construída em uma válvula de saída de fluxo,
ou pode ser uma unidade inteiramente
separada. A válvula de alívio de pressão
automaticamente abre, quando a pressão
diferencial da cabine alcança um valor préfixado.
Todas as aeronaves pressurizadas
requerem alguma forma de válvula de alívio de
pressão negativa. Essa válvula também pode
ser incorporada na válvula de saída de fluxo ou
pode ser uma unidade individual. Uma forma
comum de válvula de alívio de pressão
negativa, é uma simples superfície articulada
na parede traseira (pressure dome) da cabine.
Essa válvula abre quando a pressão de ar
externa for maior que a pressão da cabine.
Durante o vôo pressurizado, a pressão
interna da cabine mantém essa superfície
fechada. A válvula de alívio de pressão
negativa previne contra a ocorrência acidental
de uma altitude de cabine maior que a altitude
da aeronave.
A saída do fluxo de ar da cabine também
pode ser conseguida através de uma válvula
operada manualmente. Essa válvula pode ser
chamada de válvula de alívio de segurança,
válvula de despressurização manual ou
qualquer outro termo similar. A válvula manual
é usada para controlar a pressurização quando
todos os outros meios de controle falharem. A
intenção básica é permitir uma
despressurização rápida durante fogo ou
descida de emergência.
Controles de pressurização
O controlador de pressurização (fig 14-
10) é a fonte de sinais de controle para o
sistema de pressurização.
O controlador proporciona os ajustes para
obtenção do tipo de condição pressurizada. A
maioria dos operadores especificam
procedimentos de operação padrão para o
controlador, os quais mostraram ser os
melhores para seus particulares tipos de operação.
O controlador parece muito com um altímetro,
e tem vários botões adicionais de ajustagem.
O mostrador é graduado em incrementos
de altitudes de cabine superiores a aproximadamente
10.000 pés Normalmente, existe um
ponteiro, que pode ser ajustado para a altitude
de cabine desejada através do botão
14-14
Figura 14-10 Controlador da pressurização.
de ajuste da altitude de cabine.
Em alguns casos, existe outro ponteiro, ou
uma escala rotativa, que também indica a
correspondente altitude de pressão da aeronave.
Um botão separado ajusta o controlador à
ajustagem existente no altímetro (ou à pressão
barométrica ao nível do mar). A ajustagem barométrica
selecionada é indicada em um
segmento separado do mostrador.
O terceiro botão no controlador ajusta a
razão de mudança de altitude da cabine. Esses
ajuste pode ser feito em um controle separado
em algumas instalações.
Quando os botões do controlador são
ajustados, as correções são feitas por um
dispositivo de sinalização elétrico ou
pneumático, dentro do controlador. O ajuste é
comparado à pressão existente na cabine por
uma cápsula aneróide ou um fole a vácuo.
Se a altitude da cabine não corresponde
àquela ajustada pelos botões, o fole a vácuo
produz o sinal apropriado para a válvula de
saída de fluxo. Quando os foles determinam
que a altitude da cabine alcançou àquela para a
qual ela foi ajustada, os sinais para a válvula de
saída de fluxo são interrompidos. Enquanto outros
fatores não mudarem, a válvula de saída de
fluxo permanece na ajustagem para manter a
pressão de cabine desejada.
O controlador pode perceber qualquer
mudança, tais como a variação da altitude da
aeronave ou perda de um supercompressor, e
reajustar a válvula de saída de fluxo como
necessário.
O controle de razão determina quão
rápido sinais são enviados à válvula de saída de
fluxo. Em alguns controladores a razão do sinal
é parcialmente automática. O ajuste barométrico
compensa o controlador para os erros normais
em altimetria, que são encontrados na
maioria dos vôos. Essa ajustagem aumenta a
precisão do controlador e, como um exemplo,
protege a cabine de estar parcialmente pressurizada
enquanto um pouso estiver sendo
realizado.
Os sinais que se originam no controlador
são muito fracos. Isso é devido a ele ser um
instrumento delicado, que não pode trabalhar
com altas voltagens elétricas ou forças
pneumáticas. Esses fracos sinais são
amplificados, elétrica ou pneumaticamente,
para operar a válvula de saída de fluxo.
Vários instrumentos são usados em
conjunto com o controlador de pressurização.
O medidor de pressão diferencial da cabine
indica a diferença entre a pressão interna e a
externa. Esse instrumento deve ser monitorado
para assegurar que a cabine não está se
aproximando da pressão diferencial máxima
permitida. Um altímetro de cabine também é
provido como um verificador da performance
do sistema.
Em alguns casos, esses dois instrumentos
são conjugados em um. Um terceiro
instrumento indica a razão de subida ou
descida. Um instrumento de razão de subida e
um altímetro de cabine são ilustrados na Figura
14-11.
Figura 14-11 Instrumentos de controle da
pressurização.
SISTEMA DE CONTROLE DA PRESSÃO
DA CABINE
O sistema de controle da pressão da
cabine é projetado para proporcionar a
14-15
regulagem da pressão da cabine, alívio de
pressão positiva, alívio de pressão negativa, e
os meios para seleção da altitude de cabine
desejada na faixa isobárica e diferencial.
Em adição, o descarregamento da pressão
de cabine é uma função do sistema de controle
de pressão. Um regulador da pressão de cabine,
uma válvula de saída de fluxo e uma válvula de
segurança são usados para realizar essas
funções.
Regulador da pressão da cabine
O regulador da pressão da cabine controla
a pressão da cabine a um valor selecionado na
faixa isobárica, e, além de limitá-la a um valor
diferencial pré-fixado na faixa.
A faixa isobárica mantém a cabine a uma
altitude de pressão constante, durante o vôo em
vários níveis. Ela é usada até que a aeronave alcance
a altitude na qual a diferença entre a
pressão interna e a externa da cabine seja igual
a maior pressão diferencial, para a qual a
estrutura da fuselagem foi projetada. O controle
diferencial é usado para evitar que a pressão
diferencial máxima, para a qual a fuselagem foi
construída, seja excedida.
Essa pressão diferencial é determinada
pela resistência estrutural da cabine e,
freqüentemente, pelo relacionamento entre o tamanho
da cabine e as prováveis áreas de
ruptura, tais como as áreas de janelas e portas.
O regulador da pressão da cabine é projetado
para controlar a pressão, pela regulagem
da posição da válvula de saída de fluxo. O
regulador normalmente proporciona controle,
totalmente automático ou manual, da pressão
dentro da aeronave.
A operação normal é automática,
requerendo somente a seleção da altitude de
cabine desejada e a razão de mudança da pressão
da cabine.
O regulador da pressão da cabine pode ser
integralmente construído com a válvula de
saída de fluxo, ou pode ser montado
remotamente de uma válvula de saída de fluxo,
e conectado a ela através de tubulação. Em
qualquer caso, o princípio de operação é
similar.
Figura 14-12 Regulador de pressão do ar da cabine.
14-16
O regulador ilustrado na figura 14-12 é
integrante da válvula de saída de fluxo. Esse regulador
é do tipo de pressão diferencial,
normalmente fechado, controlado e operado
pneumaticamente. Esse tipo de regulador
consiste de duas seções principais: (1) A seção
da cabeça e da câmara de referência; e (2) A seção
da válvula de saída de fluxo e diafragma.
A seção da válvula de saída de fluxo e
diafragma contém uma base, uma válvula de
saída de fluxo atuada por mola, um diafragma
atuador, um diafragma de equalização e um
prato separador.
O prato separador é fixado à extremidade
da guia, a que se expande do centro da capa do
conjunto. A válvula de saída de fluxo desliza
na guia entre a tampa e o prato separador e, é
forçada por ação de mola na posição fechada,
de encontro à base.
O diafragma de equalização estende-se
além da área do prato separador até a válvula
de descarga, criando uma câmara pneumática
entre o prato separador fixo e a face interna da
válvula de saída de fluxo.
O ar da cabine flui para essa câmara
através de orifícios no lado da válvula de saída
de fluxo, para exercer uma força contra a face
interna, opondo tensão de mola para abrir a
válvula. O diafragma atuador expande-se além
da válvula de descarga para a capa do conjunto,
criando uma câmara pneumática entre a capa e
a face externa da válvula de descarga.
O ar da seção da cabeça e câmara de
referência flui através de orifícios na capa,
enchendo essa câmara, e exercendo uma força
contra a face externa da válvula de descarga
para auxiliar a tensão da mola na manutenção.
A posição da válvula de descarga controla
o fluxo do ar da cabine para a atmosfera, para
controle da pressão da cabine. A ação dos
componentes na seção da cabeça e câmara de
referência controla os movimentos da válvula
de descarga pela variação da pressão do ar da
câmara de referência, sendo exercida contra a
face externa da válvula.
A cabeça e a seção da câmara de
referência encerram um sistema de controle
isobárico, um sistema de controle diferencial,
um filtro, uma válvula de teste no solo, uma
conexão para a linha estática e uma válvula
solenóide de ar. A área dentro da cabeça é
chamada de câmara de referência.
O sistema de controle isobárico incorpora
um aneróide a vácuo, um balancim, uma mola
auxiliar e uma válvula de calibração isobárica.
Um dos extremos do balancim liga-se a cabeça
pelo aneróide a vácuo. O outro extremo do
braço do balancim posiciona a válvula de
calibração numa posição normalmente fechada,
de encontro a um orifício de passagem na
cabeça.
A mola auxiliar, entre a sede da válvula
calibradora e o retentor da mola, faz a válvula
mover-se da sua sede, o quanto for permitido
pelo braço do balancim.
O sistema de controle diferencial inclui
um diafragma, balancim, válvula de calibração
e mola auxiliar. Um dos extremos do braço do
balancim fica ligado a um diafragma na cabeça.
O diafragma forma uma face sensitiva entre a
câmara de referência e uma pequena câmara na
cabeça. Essa câmara é aberta para a atmosfera
pela passagem ligada à linha estática. A pressão
atmosférica atua de um lado do diafragma, e a
pressão da câmara de referência do outro. O
extremo oposto do balancim posiciona a
válvula calibradora na posição normalmente
fechada contra a passagem na cabeça.
A mola auxiliar, entre a sede da válvula e
o retentor, faz com que esta afaste-se da sede o
quanto for permitido pelo balancim.
Sempre que a pressão do ar da câmara de
referência for suficiente para comprimir o
aneróide, o balancim pivoteia sobre o seu ponto
de apoio. Isso permite à válvula de calibração
mover-se de sua sede o equivalente à
compressão no aneróide. Quando a válvula de
calibração é aberta, o ar da câmara de
referência flui para a atmosfera através de uma
conexão com a linha estática. Pela regulagem
da pressão do ar da câmara de referência, os
sistemas de controle isobárico e diferencial
comandam os braços da válvula de saída de
fluxo, proporcionando três meios de operação
chamados despressurização, isobárica e
diferencial.
Durante a operação de despressurização,
figura 14-13, a pressão da câmara de referência
é suficiente para comprimir o aneróide
isobárico e abrir a válvula de calibração. O ar
da cabine, entrando na câmara de referência
através do orifício de ar, flui para a atmosfera
através da válvula de calibração isobárica.
14-17
Figura 14-13 Regulador da pressão da cabine
durante a despressurização.
Considerando que o orifício de ar da
cabine é menor que o orifício formado pela
válvula de calibração, a pressão na válvula de
referência é mantida em um valor ligeiramente
menor que a pressão da cabine. À medida que a
pressão aumenta na cabine, a pressão
diferencial entre a face interna e a externa da
válvula de saída de fluxo aumenta. Isso
desaloja a válvula de saída de fluxo e propicia a
saída do ar da cabine para a atmosfera.
À medida que a faixa isobárica (figura 14-
14) é alcançada, a pressão da câmara de
referência, que está diminuindo na mesma
razão da pressão atmosférica, terá diminuído o
bastante para permitir que o aneróide isobárico
se expanda, e mova a válvula de calibração em
direção à sua sede.
Como resultado, o fluxo de ar da câmara de
referência através da válvula de calibração é
reduzido, evitando reduções posteriores na
pressão de referência. Em resposta às ligeiras
modificações na pressão da câmara de referência,
o sistema de controle isobárico ajusta a
pressão de referência para mantê-la
substancialmente constante na câmara, através
da faixa isobárica de operação. Respondendo
ao diferencial entre a pressão constante da
câmara de referência, e a pressão variável da
cabine, a válvula de saída de fluxo abre ou
fecha, regulando o ar da cabine, conforme
necessário, para manter constante a pressão.
Figura 14-14 Regulador da pressão da cabine
no alcance isobárico.
À medida que a faixa diferencial é alcançada,
a pressão diferencial entre a constante
pressão de referência e a diminuição da pressão
atmosférica torna-se suficiente para mover o
diafragma, e abrir a válvula de calibração
diferencial.
Como resultado, o ar da câmara de
referência flui para a atmosfera através da
válvula de calibração diferencial, reduzindo a
pressão de referência.
Respondendo ao decaimento da pressão
de referência, o aneróide isobárico expande e
fecha a válvula de calibração isobárica
completamente. A pressão da câmara de
referência é agora controlada, através da
válvula de calibração diferencial, pela pressão
atmosférica incidindo contra a o diafragma
diferencial. À medida que a pressão
atmosférica diminui, a válvula de calibração
abre mais, permitindo `a pressão de referência
diminuir proporcionalmente.
Respondendo à pressão diferencial entre a
pressão da cabine e a pressão de referência, a
válvula de saída de fluxo abre ou fecha para
calibrar o ar da cabine, e manter um valor de
pressão diferencial pré-determinado.
Em adição às características de controle
automático descritas, o regulador incorpora
uma válvula de teste no solo e uma válvula
14-18
solenóide de ar, ambas localizadas na cabeça e
seção da câmara de referência.
A válvula solenóide de ar é uma válvula,
eletricamente ativada, mantida em uma posição
normalmente fechada, contra uma passagem
através da cabeça, que abre a câmara de
referência à atmosfera. Quando a chave de
pressão da cabine é posicionada em "RAM" o
solenóide do regulador abre, fazendo com que
o regulador drene o ar da cabine para a
atmosfera.
A válvula de teste no solo (ver figura 14-
12) é um controle manualmente operado, com
três posições, que permitem verificações de
performance do regulador e do sistema de
pressurização da cabine.
Na posição "Teste only-all off" a válvula
faz com que o regulador fique completamente
inoperante.
Na posição "test only-differential on", a
válvula faz com que o sistema de controle
isobárico fique inoperante, de tal forma que a
operação do sistema de controle diferencial
possa ser verificado.
Na posição "Flight", a válvula permite
que o regulador funcione normalmente. A
válvula de teste no solo deverá ser sempre
frenada na posição "Flight", exceto quando em
teste.
Válvula de segurança da pressão de ar da
cabine
A válvula de segurança da pressão de ar
da cabine (figura 14-15) é uma combinação de
válvula de alívio de pressão positiva, de
pressão negativa e válvula de alijamento.
Figura 14-15 Válvula de segurança da pressão de ar da cabine.
A válvula de alívio de pressão positiva
impede que a pressão da cabine ultrapasse uma
pressão diferencial pré-determinada acima da
pressão ambiente. A válvula de pressão
14-19
negativa impede que a pressão do ambiente
ultrapasse a pressão da cabine, permitindo que
o ar externo entre quando a pressão ambiente
ultrapassa a pressão da cabine.
A válvula de alijamento ilustrada na
figura 14-15 é atuada por uma chave de
controle da cabine. Quando esta chave é
posicionada para "RAM", a válvula solenóide
abre, fazendo com que a válvula de segurança
alije ar para a atmosfera. Em algumas
instalações, um sistema manual, usando cabos e
alavancas, é usado para atuar a válvula de
alijamento.
A válvula de segurança consiste de uma
seção da válvula de saída de fluxo e uma
câmara de controle. A seção da válvula de
saída de fluxo, e a câmara de controle, são
separadas por um diafragma flexível, sensível à
pressão.
O diafragma é exposto à pressão da
cabine no lado da válvula de saída de fluxo e à
pressão da câmara de controle no lado oposto.
O movimento do diafragma faz com que a
válvula de saída do fluxo abra ou feche. Uma
abertura provida de filtro na válvula de saída de
fluxo permite que o ar da cabine entre na
câmara de referência. A guia da válvula de
saída de fluxo estende-se a essa abertura para
limitar o fluxo de ar para dentro dessa câmara.
A pressão de ar, dentro da câmara de
referência, exerce uma força contra a face
interna da válvula de saída de fluxo para
auxiliar a tensão da mola na manutenção da
válvula fechada. A pressão do ar da cabine,
contra a face externa da válvula de saída de
fluxo, produz uma força de oposição à tensão
da mola para abrir a válvula.
Sob condições normais, as forças
combinadas dentro da câmara de referência são
capazes de manter a válvula de saída de fluxo
na posição "fechada". O movimento da válvula
de saída de fluxo de fechamento para abertura,
permite ao ar da cabine escapar para a
atmosfera.
A cabeça incorpora uma câmara interna,
chamada câmara de controle de alívio de pressão.
Dentro da câmara de controle estão localizados
dois diafragmas de alívio de pressão, a
mola de calibração, o parafuso de calibração e
a válvula de calibração acionada por mola. A
ação desses componentes dentro da câmara,
controla o movimento da válvula de saída de
fluxo durante a operação normal.
Os dois diafragmas formam três compartimentos
pneumáticos dentro da câmara de controle.
O compartimento interno está aberto para
a pressão da cabine, através de uma passagem
na guia da válvula de saída de fluxo. O
compartimento central está aberto para a
câmara de referência e, dá vazão para o
compartimento externo, através de um furo
dreno na válvula de calibração.
O fluxo do ar da câmara de referência do
compartimento central para o compartimento
externo é controlado pela posição da válvula de
calibração, a que é mantida na posição normalmente
fechada por ação de mola. O compartimento
externo, no qual a mola e o parafuso de
calibração estão localizados, está aberto para a
atmosfera através de uma passagem na cabeça.
A pressão atmosférica, atuando contra os
diafragmas, auxilia a mola de calibração na manutenção
da válvula de calibração fechada. A
pressão da cabine, agindo sobre os diafragmas,
através do compartimento interno, tenta abrir a
válvula de calibração, deslocando-os de volta
contra o parafuso de calibração.
Sob condições normais, as forças
combinadas da pressão atmosférica e da mola
calibradora mantêm a válvula de calibração
distante do parafuso, mantendo-a fechada.
O alívio da pressão ocorre quando a pressão
da cabine excede a pressão atmosférica de
um valor pré-determinado. Nesse ponto, a pressão
da cabine supera as forças combinadas da
pressão atmosférica e da tensão da mola na
câmara de controle, movimentando a válvula
de calibração de volta, contra o parafuso de
calibração.
Com a válvula aberta, o ar da câmara de
referência pode escapar através do
compartimento externo para a atmosfera. À
medida que a pressão do ar da câmara de
referência é reduzida, a força da pressão da
cabine contra a válvula de saída de fluxo supera
a tensão da mola e abre a válvula, permitindo
que o ar da cabine flua para a atmosfera.
A razão de fluxo do ar da cabine para a
atmosfera é determinada pelo quanto a pressão
diferencial cabine-atmosfera excedeu o ponto
de calibração. À medida que a pressão da
cabine é reduzida, as forças abrindo a válvula
serão proporcionalmente reduzidas, permitindo
à válvula retornar à posição, normalmente
fechada, conforme as forças se tornem
balanceadas.
14-20
Em adição aos meios de operação automática
descritos, a válvula inclui os meios
para acionamento elétrico para a posição de alijamento.
Isso é conseguido por uma passagem
na cabeça, permitindo ao ar da câmara de referência
escoar diretamente para a atmosfera.
O fluxo de ar, através da passagem, é
controlado por uma válvula de esfera e uma
válvula solenóide. A válvula solenóide é
mantida na posição normalmente fechada por
ação de mola. Quando a válvula solenóide é
aberta pelo posicionamento da chave de
pressão na cabine em "RAM", o ar flui da
câmara de referência, diminuindo a pressão de
referência, e permitindo à válvula de saída de
fluxo abrir e alijar o ar da cabine.
Deve ser lembrado que a descrição precedente
do sistema de controle de pressão é para
finalidades ilustrativas, e não deve ser interpretado
como representando uma construção particular
ou modelo de aeronave. O manual do
fabricante sempre é aplicável aos detalhes e
limitações do sistema, para a aeronave com a
qual você está envolvido.
Distribuição de ar
O sistema de distribuição de ar da cabine
inclui: (1) dutos de ar, (2) filtros, (3) trocadores
de calor, (4) silenciadores, (5) válvulas unidirecionais,
(6) umidificadores, (7) sensores de
controle de fluxo de massa, e (8) medidores de
fluxo de massa. O sistema de distribuição
mostrado na figura 14-16 é típico dos sistemas
usados em pequenas aeronaves turboélice.
Figura 14-16 Típico sistema de distribuição de ar.
O ar entra na cabine do supercompressor
através de uma abertura, com tela na tomada de
ar do radiador de óleo do motor esquerdo. Se a
tela da entrada de ar estiver obstruída por gelo,
uma porta sob pressão de mola ao lado da tela
abre, permitindo ao ar desviar-se da tela.
Do supercarregador da cabine, o ar passa
através de uma válvula de corte na parede de
fogo, uma válvula de alívio de pressão e um
silenciador, que abafa o barulho e as pulsações
do supercarregador.
O ar então passa através de uma válvula
de controle de fluxo, que controla a razão do
fluxo de ar, para manter o máximo de libras de
fluxo de ar por minuto.
Dutos de ar
Dutos com seção retangular ou circular
são os mais usados nos sistemas de distribuição
de ar.
Os dutos de seção circular são usados
sempre que for possível; os retangulares são
geralmente usados onde os dutos circulares não
podem ser empregados, devido às limitações de
espaço ou da instalação.
14-21
Os dutos retangulares podem ser
utilizados na cabine, onde uma aparência mais
agradável é desejada.
Os dutos de distribuição para várias zonas
da cabine, saídas de ar individuais para
passageiros, e desembaçador de janelas, podem
ter várias formas. Exemplos de duto circular,
retangular, elípitico e perfilado são ilustrados
na figura 14-17.
.
Figura 14-17 Secção em corte dos dutos de
distribuição de ar.
Os dutos de suprimento de ar da cabine
são usualmente feitos de ligas de alumínio, aço
inoxidável ou plástico.
Tubos condutores para ar com
temperaturas acima de 200º C são feitos de aço
inoxidável.
As partes da tubulação, onde a temperatura
do ar não excede 100 º C, são construídas
de alumínio macio.
Dutos plásticos, rígidos ou flexíveis são
usados como dutos de saída para a distribuição
de ar condicionado
Figura 14-18 Suportes de dutos e foles de expansão.
Desde que ar quente seja canalizado
através do sistema de dutos, é importante que
seja permitido ao duto expandir-se (expansão
devido ao calor), e retrair-se novamente quando
o ar resfria. Essa expansão e contração deve
ocorrer sem perda da integridade do duto. Foles
de expansão (figura 14-18) são incorporados
em várias posições ao longo do sistema de
dutos, para permitir que estes se expandam ou
contraiam.
Em geral, são necessários apoios em
ambos os lados das conexões com foles, um
apoio fixo em lado para impedir o movimento
do duto e um apoio corrediço com um suporte
fixo no outro lado. O apoio corrediço permite o
movimento do aneróide, enquanto a seção do
14-22
duto estiver sob pressão. Sistemas típicos de
apoio de duto são mostrados na figura 14-18.
Sempre que um duto for angulado, dispositivos
são providenciados para prevenir quanto
às forças nas extremidades, as quais tendem a
empurrar as seções dos dutos separadamente.
Isso pode ser conseguido com um suporte
externo oscilante, o qual fixa o duto à estrutura
rígida da aeronave (figura 14-19).
Em alguns casos, uma conexão articulada
é incorporada dentro do próprio duto para
transmitir as cargas nas extremidades. O elo de
tração dentro do fole assemelha-se a um único
elo de corrente que junta dois segmentos de
dutos. A figura 14-20 ilustra uma conexão
desse tipo.
Figura 14-19 Suportes típicos para dutos em
ângulo.
Figura 14-20 Conexão interna de um fole de
expansão.
Filtros
O ar entregue a uma cabine pressurizada
de um supercarregador ou compressor de
turbina pode conter partículas de sujeira, vapor
de óleo ou outras impurezas. Ar não filtrado, o
qual contém uma considerável quantidade de
impurezas, usualmente tem um odor
desagradável, causando dor de cabeça e náusea.
Filtros são geralmente incorporados na
tubulação para purificação do ar.
SISTEMAS DE AR CONDICIONADO
A função de um sistema de ar
condicionado é manter uma temperatura
confortável dentro da fuselagem da aeronave.
O sistema irá elevar ou abaixar a temperatura
do ar conforme necessário, para se obter a
temperatura desejada.
A maioria dos sistemas é capaz de manter
a temperatura de saída do ar entre 70º e 80º F,
com temperaturas de saída do ar normalmente
programadas. Este ar com a temperatura
condicionada é então distribuído para que haja
um mínimo de estratificação (camadas quentes
e frias).
O sistema, em adição, deve possuir controle
de umidade, prevenir contra o embaçamento
das janelas, e deve manter a temperatura
dos painéis de parede e piso sob nível confortável.
Em um sistema típico, a temperatura do ar
é comparada à desejada, selecionado nos
controles de temperatura. Então, se a
temperatura não está correta, aquecedores ou
resfriadores são colocados em operação para
mudar a temperatura do ar, que é misturado,
produzindo uma temperatura uniforme na
cabine. Em resumo, um sistema de
condicionamento de ar é projetado para
desenvolver uma ou todas das seguintes
funções: (1) ventilação; (2) aquecimento; e (3)
resfriamento.
Ventilação
A ventilação é obtida através de dutos de
ar pressurizado, instalados nas superfícies
dianteiras, inferiores ou superiores da aeronave,
ou através de outras tomadas de ventilação nas
paredes da aeronave.
O ar entrando nestas aberturas
usualmente passa dentro do mesmo sistema de
duto, usado para aquecimento e resfriamento.
Em algumas aeronaves, ventiladores e assopradores
de reciclagem estão presentes no
sistema para auxiliar na reciclagem do ar.
Muitas aeronaves tem conexão de solo para
receber aquecimento, resfriamento ou
ventilação de equipamentos de apoio de solo,
quando estacionados.
14-23
SISTEMA DE AQUECIMENTO
A maior parte das necessidades de aquecimento
para ar condicionado é conseguida automaticamente
quando o ar é comprimido pelos
supercarregadores de cabine. Em muitos casos,
o calor não necessita ser adicionado.
A compressão do ar freqüentemente
proporciona mais aquecimento que o
necessário. Consequentemente, resfriamento
em alguns graus é necessário, mesmo quando a
temperatura do ar de saída não é alta.
Quando um grau de aquecimento, em adição
àquele obtido do "calor da compressão" é
necessário, um dos seguintes tipos de sistemas
é colocado em operação: (1) aquecedores a
combustão de gasolina; (2) aquecedores
elétricos; (3) reciclagem de ar comprimido; e
(4) trocador de calor ar-para-ar dos gases de
exaustão.
Aquecedor à combustão
Os aquecedores a combustão operam
similarmente à seção do queimador dos
motores turbojato. A gasolina é injetada em
uma área do queimador sob uma pressão a qual
transforma o combustível em uma fina névoa.
O ar para a combustão é suprido ao queimador
por meio de um vertedouro de ar comprimido
ou uma ventoinha elétrica. A ignição é
suprida por centelhamento contínuo de uma
vela de ignição especial.
A combustão do combustível e ar ocorre
continuamente. A temperatura de saída do
aquecedor é controlada por um processo de
ciclagem por meio do qual a combustão é
ativada ou desativada por pequenos períodos de
tempo, dependendo do aquecimento requerido.
O ar, o qual eventualmente mistura com o ar da
cabine é direcionado em torno da seção do
queimador em uma passagem de ar separada.
Esta ventilação retira o calor do queimador por
convecção, através das paredes metálicas do
queimador.
Os gases da combustão do queimador são
expelidos para fora de bordo para prevenir
contra a contaminação da cabine por monóxido
de carbono.
Vários controles automáticos da combustão
do queimador previnem contra a operação
do aquecedor quando condições perigosas existirem,
como por exemplo, o fluxo de combustível
é cortado se houver ar insuficiente para a
combustão, insuficiente ventilação e em alguns
casos se o sistema de ignição não estiver
funcionando.
Outros controles previnem contra aquecimento
muito rápido da câmara de combustão
e previnem contra ultrapassagem da
temperatura máxima de saída.
Os aquecedores elétricos podem ser na
forma de aquecedores de duto de ar ou painéis
elétricos radiantes. O aquecedor de duto incorpora
uma série de espirais de fio de alta resistência,
localizadas em um duto de suprimento
de ar.
Quando a energia elétrica é aplicada às
espirais, elas de aquecem. O ar fluindo através
dos dutos transporta o calor para a área onde
ele é necessário. A maioria dos aquecedores de
duto requerem uma ventoinha para assegurar o
suficiente fluxo de ar sobre as espirais. Sem o
auxílio do fluxo de ar produzido pela
ventoinha, as espirais poderiam queimar-se
devido ao super-aquecimento.
Usualmente um circuito elétrico é instalado
para prevenir a operação do aquecedor
caso a ventoinha não esteja em operação.
Painéis radiantes
Os painéis radiantes consistem de
superfícies de paredes e piso, as quais têm fios
incrustados no material do painel.
Quando a energia elétrica é aplicada aos
fios, os fios e a superfície do painel tornam-se
quentes. Este tipo de painel fornece calor para
o ar da cabine, principalmente por radiação.
Aquecedores elétricos
Os sistemas de aquecimento elétrico
requerem grande consumo de energia elétrica.
Eles não podem ser utilizados, se o sistema
elétrico tiver capacidade limitada.
Os sistemas de aquecimento elétrico,
contudo, são de ação rápida, e podem ser
usados para pré-aquecimento da aeronave no
solo antes da partida dos motores, caso uma
fonte de força estiver disponível.
Aquecedores a ar comprimido
Algumas aeronaves turbojato usam um
14-24
sistema de aquecimento, no qual o ar
comprimido quente da saída do compressor de
cabine é reinjetado na entrada do compressor.
Esta dupla compressão eleva a temperatura do
ar suficientemente, de tal forma que outros
tipos de aquecedores não são usualmente
necessários.
Aquecedores a gás da exaustão
Um sistema de aquecimento,
relativamente simples, usado em algumas
grandes aeronaves, utiliza os gases expelidos
pelo motor (figura 14-21), como uma fonte de
calor.
Esse sistema é particularmente efetivo em
aeronaves, onde a exaustão do motor é ejetada
através de longo tubo de escapamento.
Um revestimento ou invólucro para ar
quente é instalado em volta do tubo de
escapamento.
O ar, injetado através do revestimento de
ar quente, recebe o calor por convecção, do
material do tubo de escapamento.
Este ar aquecido é enviado para um
trocador de calor ar-para-ar, onde o seu calor é
transferido para o ar que está sendo levado à
cabine.
Pela utilização do trocador de calor arpara-
ar, em adição ao invólucro de ar quente, o
perigo da penetração de monóxido de carbono
na cabine é minimizado.
Independente do tipo, os sistemas de
aquecimento proporcionam ar aquecido para o
conforto, e fornecem calor para o desembaciamento,
degelo e antigelo dos componentes e
equipamentos da aeronave.
Quase todos os tipos de sistemas de
aquecimento usam o movimento de
deslocamento para a frente da aeronave, para
forçar o ar condicionado para vários pontos.
Um sistema de aquecimento consiste de
uma unidade de aquecimento, a tubulação
necessária e controles.
As unidades, dutos e controles usados
irão variar consideravelmente de sistema para
sistema.
Figura 14-21 Sistema de aquecimento pelos gases do escapamento.
AQUECEDORES À COMBUSTÃO
O número e tamanho dos aquecedores à
combustão usados em uma determinada
aeronave depende do seu tamanho e de suas
necessidades de aquecimento.
Estes aquecedores são instalados
isoladamente ou, em combinação, para atender
as necessidades de aquecimento da aeronave
específica. Um grande aquecedor isolado, ou
vários pequenos aquecedores, podem ser
usados. Independente do tamanho, cada
14-25
aquecedor à combustão necessita de quatro
elementos para sua operação. (1) combustível
para queimar; (2) ignição para inflamar o
combustível; (3) ar para a combustão para
prover o oxigênio necessário e manter a chama;
e (4) ventilação para transferir o calor para os
locais onde ele é necessário.
Figura 14-22 Esquema de instalação de um sistema aquecedor.
Sistemas de combustível do aquecedor
O combustível usado nos aquecedores é
suprido, na maioria dos casos, pelos mesmos
tanques de combustível que suprem os motores.
O combustível flui do tanque para os aquecedores
por gravidade, ou é bombeado até lá por
bombas de combustível.
O combustível para o aquecedor deve
primeiramente passar através de um filtro, do
mesmo modo do combustível, que flui para os
motores da aeronave para remover suas
impurezas. Se partículas estranhas não forem
removidas, elas podem eventualmente entupir as
unidades do sistema de aquecimento e impedir a
operação do aquecedor.
Após a filtragem, o combustível flui
através de uma válvula solenóide de
combustível e bicos medidores.
Independente do tipo, eles normalmente
têm a mesma função, que é a de manter um
volume constante à saída do combustível para a
câmara de combustão. Este volume uniforme,
em combinação com o fluxo de combustão
fixado, assegura uma razão relativamente
constante de combustível/ar para o aquecedor. O
resultado é uma saída estável do aquecedor.
Para aumentar ou diminuir a temperatura
da cabine, os aquecedores poderão operar mais
ou menos tempo, conforme mais ou menos calor
for desejado.
Na maioria dos sistemas de aquecimento
isso é executado automaticamente por um
amplificador, conectado ao dispositivo sensor
de temperatura, ou pelos comutadores que
abrem e fecham o circuito da válvula solenóide
de combustível.
O aquecedor oscila então entre ligado e
desligado, para manter a temperatura selecionada
no reostato localizado na cabine.
A maioria dos sistemas de aquecimento
também incluem comutadores de sobreaquecimento
em cada saída do aquecedor, para cortar
automaticamente o suprimento de combustível
quando a temperatura atingir cerca de 350º F.
Pode-se observar que o controle do suprimento
de combustível do aquecedor é necessário, não
somente para a sua operação normal, mas também
para desligá-lo quando superaquecido.
Outra unidade essencial para o sistema de
combustível do aquecedor é a “alimentação” no
interior da câmara de combustão.
Dependendo da instalação, ele poderá ser um
bico injetor ou um vaporizador de pavio. O bico
injetor (figura 14-23) é projetado para injetar
uma nuvem fina e uniforme na corrente de ar da
14-26
combustão, onde ela é inflamada pela vela de
ignição.
Figura 14-23 Bico injetor de aquecedor.
Figura 14-24 Vaporizador de pavio de aço
inoxidável.
O vaporizador de pavio é feito de asbestos,
contido em um tubo flangeado fundido ou em
aço inoxidável, contido em uma coluna vertical.
Este último tipo é mostrado na figura 14-24.
Um pré-aquecedor, na forma de uma
bobina em torno da linha de combustível é
usada em alguns aquecedores que utilizam
vaporizador de pavio. Ele aquece o combustível
para acelerar a vaporização e auxiliar a ignição
quando a temperatura externa estiver abaixo de
zero. O seu uso é limitado em dois minutos
devido aos danos à resistência, em um longo
período de operação.
Sistema de ignição
A alta voltagem para aquecedores usando
velas de ignição como ignitores é suprida por
uma unidade de ignição de alta potência; operando
com fonte de 28 VCC da aeronave ou por
transformadores de ignição operando com 115
VCA da aeronave.
A unidade de 28 VCC consiste
principalmente de um vibrador e bobina
elevadora, a qual produz uma centelha de altavoltagem
em alta freqüência. Um terminal blindado
é usado para conectar a bobina à vela de
ignição. A centelha é produzida entre o eletrodo
central da vela e o seu eletrodo terra. Praticamente
o mesmo resultado é obtido onde os
transformadores de ignição são usados. Aqui,
todavia, a energia é suprida por um sistema de
inversor CA principal de 115 V 400Hz.
Essa energia é levada aos transformadores,
onde se eleva a uma voltagem muito alta,
necessária para fazer a centelha saltar entre o
espaço dos eletrodos da vela de ignição. Mas se
uma fonte CA ou CC é usada para centelhar a
vela de ignição, a ignição é contínua durante a
operação do aquecedor. Esta operação contínua
impede que os eletrodos se sujem.
É a disposição dos eletrodos que fazem a
diferença entre os tipos de velas de ignição usados
nos aquecedores à combustão das aeronaves.
Um tipo de vela de ignição é mostrado na
figura 14-25A. Esse tipo é conhecido como de
dois eletrodos.
O outro tipo de vela a ser encontrado nos
aquecedores à combustão é a de eletrodo
blindado (figura 14-25B). Nesta vela, o eletrodo
terra forma uma blindagem em volta do eletrodo
central.
Embora os ignitores à vela sejam
diferentes, de alguma forma, na aparência, a
maioria dos ignitores com espiral
incandescentes são similares ao mostrado na
figura 14-25C. Eles consistem de um fio
resistivo enrolado em uma espiral em volta de
um pino, que se estende do corpo do ignitor.
A extremidade externa da espiral é
conectada ao pino; proporcionando suporte e
continuidade elétrica.
O corpo do ignitor é provido de dois terminais,
os quais são conectados através da espiral,
e roscados para permitir a sua instalação. A
espiral incandescente opera com fonte elétrica
de 24 ou 28 VCC da aeronave.
14-27
Figura 14-25 Velas de ignição de aquecedores.
A corrente direta faz com que a espiral se
torne quente ao rubro e, assim, inflamando a
mistura ar/combustível até que o aquecedor
esteja operando a uma temperatura suficiente
para manter a chama após o desligamento da
espiral incandescente. Um disjuntor térmico
corta o circuito para a espiral incandescente,
quando essa temperatura é alcançada. Isto
prolonga a vida do ignitor.
Um outro tipo de vela usado é a do tipo de
eletrodo único (não mostrado). O eletrodo terra
usado neste tipo de vela é uma instalação separada,
fixada ao aquecedor, em um ângulo que
irá proporcionar um espaçamento entre o
eletrodo da vela e o terra.
Sistema de ar para a combustão
O ar para a combustão de cada aquecedor
de cabine é recebido da tomada principal de ar
ou através de uma tomada em separado.
Nas aeronaves pressurizadas e não
pressurizadas isto é proporcionado por uma
pressão dinâmica durante o vôo, e por um
turbocompressor de solo quando em operação
no solo. Para evitar que muito ar entre no
aquecedor à medida que a pressão dinâmica
aumenta, este é dotado de uma válvula de alívio
do ar da combustão, ou um regulador de pressão
diferencial. A válvula de alívio de ar é
localizada na linha frontal do duto de tomada
dinâmica de ar, e acionada por mola para alijar
o excesso de ar na corrente de exaustão de gás
do aquecedor.
O regulador de pressão diferencial está
localizado também na linha de tomada de ar da
combustão, mas ele controla a quantidade de ar
chegando à câmara de combustão de uma
maneira ligeiramente diferente.
Enquanto a válvula de alívio recebe uma
grande quantidade de ar e desvia a quantia não
necessária, o regulador de pressão permite que
somente a quantidade necessária entre em sua
tomada, logo de início. Ele faz isso através de
um mecanismo de controle do tipo mola e diafragma.
Um lado do diafragma é voltado para a
linha de entrada de ar do aquecedor, e o outro
lado para a linha de exaustão de gás.
Qualquer mudança na pressão ocorrida
entre esses pontos é corrigida no regulador, que
deixará passar mais ou menos ar, conforme
necessário. Então uma pressão de ar da
combustão constante é fornecida ao aquecedor.
Associado à um fluxo regular de combustível,
essa pressão constante de ar torna possível um
fluxo regulado de gases para combustão através
da câmara de combustão e o radiador conectado.
Se uma chama surgir próximo ao aquecedor,
uma válvula contra fogo automaticamente corta
o suprimento de ar para a combustão, para evitar
que o fogo se espalhe pelo sistema de
aquecimento.
Uma válvula de contra fogo do ar da
combustão do tipo-alijamento (figura 14-26) é
localizada na entrada de ar de combustão de
alguns aquecedores. Essa válvula tem dois
segmentos semi-circulares, soldados juntos e
acionados por mola, para permitir um fluxo
máximo de ar através do duto de ar de
combustão.
Os segmentos irão se soltar para vedar o
duto, quando o material soldante se fundir a
aproximadamente 400º F.
14-28
Figura 14-26 Válvula contra fogo de aquecedor
à combustão.
Ventilação
A ventilação poderá vir de uma das três
fontes: (1) um ventilador para circulação de ar e
operação do aquecedor no solo; (2) uma tomada
de ar pressurizado dinâmico; ou (3) um
compressor de cabine nas aeronaves
pressurizadas.
O ar da ventilação, pressão dinâmica ou
ventilador, entra na extremidade da cabeça do
aquecedor e, passando sobre as superfícies do
radiador do aquecedor, torna-se aquecido e
passa através do terminal de saída para o espaço
total do conjunto e para os dutos do sistema de
distribuição.
MANUTENÇÃO DOS SISTEMAS DO
AQUECEDOR À COMBUSTÃO
Os componentes do aquecedor à combustão
estão sujeitos ao desgaste e danos, que
podem resultar na falha do sistema. Quando isto
ocorre, os procedimentos de pesquisa de panes
devem ser seguidos para isolar o componente.
Todos os componentes em pane ou com
desgaste excessivo devem ser substituídos. Durante
a substituição dos componentes, ajustes devem
ser feitos para assegurar a operação apropriada
do sistema do aquecedor à combustão.
As instruções do fabricante devem ser
seguidas sempre que se fizer qualquer ajuste no
aquecedor ou no sistema de aquecimento.
Nesta seção, são discutidos os ajustes do
sistema aquecedor típico, desenvolvido para
aeronaves. Têm-se em mente que os
componentes do sistema variam com os tipos de
aeronaves e, igualmente, os procedimentos para
ajuste.
Em algumas aeronaves, um cuidadoso
ajuste das saídas de aquecimento é necessário
para se obter uma distribuição uniforme de
calor. Alguns dos fatores que podem causar
variação na distribuição são: (1) a distância
entre a saída e a fonte de ar aquecido; (2) a área
de seção reta da saída; (3) do espaço servido
pela saída; e (4) qualquer restrição ao fluxo de
ar causada pelo tamanho do duto e do percurso.
Válvulas de mixagem de ar são instaladas
nos sistemas de aquecimento de cabine, para
que o ar quente e o ar frio possam ser
misturados nas proporções necessárias a manter
o aquecimento adequado. Algumas válvulas de
mixagem de ar são pré-ajustadas no solo e não
podem ser atuadas durante o vôo.
Ajustagens externas são executadas nessas
válvulas para permitir ajustes sazonais. Durante
a ajustagem, as válvulas são reguladas para um
número específico de graus, a partir de uma
posição completamente fechada.
Para assegurar uma mixagem adequada de
ar quente e frio nas válvulas de mixagem de ar
motorizadas, a ajustagem é feita em cada
válvula. Os ajustes regulam as posições de
abertura e fechamento das válvulas.
Inspeção no Sistema de Aquecimento
A inspeção dos sistemas de aquecimento
por combustão, inclui a verificação das
aberturas e saídas de ar quanto a obstruções.
Todos os controles são verificados quanto à
liberdade de operação.
Liga-se a bomba de combustível, de modo
que as linhas de combustível, solenóides e
válvulas possam ser verificadas quanto a
vazamento. A unidade de aquecimento é
inspecionada quanto à operação adequada
ligando-a, e observando se o ar quente é
produzido ou não na saída. A parte externa do
aquecedor é verificada quanto a sinais de
superaquecimento. Qualquer área queimada ou
escurecida, normalmente indica uma queima
diretamente da câmara de combustão.
Aquecedores danificados por
superaquecimento devem ser substituídos.
Quando se substitui um aquecedor, a operação
imperfeita de algumas partes do sistema, tais
como obstrução das entradas de ar do aquecedor
ou inadequada operação dos interruptores,
reguladores, válvulas, ou outras unidades, é a
causa mais provável de dano. Os dispositivos
automáticos e de controle de superaquecimento
devem ser verificados operacionalmente.
Os dutos de aquecimento da cabine devem
ser verificados quanto a rasgos, quebras e
deformações. Para garantir o fluxo de
combustível, o elemento do filtro de
combustível do aquecedor deve ser
inspecionado quanto a limpeza, e o bico injetor
de combustível ou a espiral de ignição, quanto a
estarem livres de depósitos de carvão.
Para obtenção da operação adequada dos
aquecedores, a combustão sob condições de
14-29
gelo, uma inspeção especial no inverno, deve
ser desenvolvida. Verifica-se os drenos das
linhas do aquecedor regularmente quanto às
restrições causadas pela formação de gelo.
Durante a operação em baixas
temperaturas (abaixo de 0ºC ou 32ºF); o valor
d’água, nos gases de combustão, fluindo através
dos drenos das linhas, pode condensar e formar
gelo. Sob condições de mudança de
temperatura, a água condensa e congela no
fluxo de ar, colidindo com as linhas sensoras do
aquecedor por combustão.
A água produzida durante a combustão
pode acumular-se nos bicos de combustível e
velas, e formar gelo após o desligamento do
aquecedor. Esse gelo pode ser suficiente para
tornar difícil, ou mesmo impossível, dar partida
no aquecedor sem um pré-aquecimento.
SISTEMAS DE RESFRIAMENTO
Os sistemas de resfriamento são instalados
para proporcionar uma atmosfera confortável
dentro da aeronave, no solo ou em todas as
altitudes. Esses sistemas mantêm a correta
quantidade de ar fluindo através do interior da
aeronave, com a temperatura e umidade
corretas.
Desde que a fuselagem seja uma grande
cavidade, a capacidade do sistema de
resfriamento deve ser muito grande. Vários
tipos de sistemas podem ser usados para se
conseguir esses requisitos. Dois, dos tipos mais
comuns, o de ciclo de ar e o de ciclo a vapor,
serão discutidos nesta seção.
SISTEMA DE RESFRIAMENTO DO TIPO
CICLO DE AR
Um sistema de resfriamento do tipo ciclo
de ar consiste de uma turbina de expansão
(turbina de resfriamento), um trocador de calor
ar-para-ar, e válvulas que controlam o fluxo de
ar através do sistema.
A turbina de expansão incorpora um
compressor e uma turbina em um eixo comum.
O ar sob alta pressão do compressor da cabine é
direcionado para a seção da turbina. À medida
que o ar passa, ele gira a turbina e o compressor.
Quando o ar comprimido desenvolve o
trabalho de girar a turbina, ele sofre uma queda
de pressão e de temperatura. É essa queda de
pressão e de temperatura que produz o ar frio
usado para o condicionamento do ar.
Antes da entrada na turbina de expansão, o
ar pressurizado é direcionado para um trocador
de calor ar-para-ar. Essa unidade utiliza o ar
exterior à temperatura ambiente para resfriar o
ar comprimido. Fica evidente que o trocador de
calor somente pode resfriar o ar comprimido
para a temperatura do ar ambiente. A finalidade
básica do trocador de calor é remover o calor da
compressão, para que a turbina de expansão
receba ar relativamente frio, e com ele inicie o
seu próprio processo de resfriamento.
A hélice que faz parte da turbina de
expansão pode desenvolver várias funções. Em
algumas instalações, a hélice é usada para forçar
o ar ambiente através do trocador de calor.
Desta maneira, a eficiência do trocador de calor
é aumentada sempre com a velocidade da
turbina de expansão. Outras instalações usam o
compressor para uma compressão adicional do
ar do supercarregador da cabine; como um
auxílio para forçá-lo através do trocador de
calor e da turbina.
Uma válvula controla o fluxo de ar
comprimido através da turbina de expansão.
Para aumentar o resfriamento, a válvula é aberta
para orientar uma grande quantidade de ar
comprimido da turbina. Quando nenhum
resfriamento é desejado, o ar da turbina é
cortado.
Outras válvulas operadas em condição com
a válvula de ar da turbina, controla o fluxo do ar
ambiente através do trocador de calor. O efeito
global do controle dessas válvulas é o de
aumentar o fluxo de ar de resfriamento do
trocador de calor, ao mesmo tempo em que
resfria mais na turbina.
A força necessária para acionar o sistema
de ciclo de ar é derivada inteiramente do ar
comprimido do supercarregador da cabine. O
uso do sistema de ciclo de ar, portanto, impõe
uma carga extra aos supercarregadores. À
medida que mais resfriamento é solicitado da
turbina, maior solicitação de pressão é colocada
sobre os supercarregadores, os quais devem
trabalhar muito para suprir a demanda de ar.
Freqüentemente é necessário fazer uma
escolha entre a quantidade desejada de
resfriamento e o grau desejado de pressurização
da cabine e a opção será a redução da demanda
para um ou para outro.
O máximo de resfriamento ou de
pressurização não pode ser obtido ao mesmo
14-30
tempo. Tentativas para obter ambos farão com
que o supercarregador trabalhe sobrecarregado,
ou o-pere de uma maneira insatisfatória.
Operação do sistema
Esta descrição da operação de um sistema
de condicionamento de ar, tem a intenção de
fornecer um entendimento da maneira como o
sistema é controlado, as funções de vários
componentes e subconjuntos e seus efeitos na
operação total do sistema. A figura 14-27 é um
esquema de um sistema típico. Referências
freqüentes ao esquema deverão ser feitas
durante o estudo das descrições operacionais
seguintes.
Figura 14-27 Esquema do fluxo do sistema de pressurização e do ar condicionado da cabine.
O sistema é composto de um trocador de
calor primário, uma válvula de desvio do
trocador, limitadores de fluxo, unidade de
refrigeração, válvulas de corte principal,
trocador de calor secundário, válvula de desvio
da unidade de refrigeração, válvula de corte do
ar de impacto, e um sistema de controle de
temperatura. Um regulador de pressão da cabine
e uma válvula de alijamento são incluídas no
sistema de pressurização.
O ar, para o condicionamento do ar da
cabine e do sistema de pressurização, é
sangrado dos compressores de ambos os
motores. As linhas de sangria do motor são
cruzadas, e equipadas com válvulas
unidirecionais para assegurar o suprimento de ar
de qualquer motor.
Um bico limitador de fluxo é incorporado
em cada linha, para evitar a completa perda de
pressão no sistema remanescente, caso ocorra
ruptura na linha, e para evitar que excessiva
quantidade de ar quente sangre através da
ruptura.
Na leitura do esquema, na figura 14-27, a
entrada inicial de ar quente é indicada no lado
direito. O fluxo é descrito na página, através de
cada unidade, e voltando para o quadro; no
canto inferior direito que representa a cabine de
comando e a dos passageiros.
O ar procedente da tubulação do motor é
canalizado através de um limitador de fluxo ao
trocador de calor primário e, simultaneamente,
para a sua válvula de desvio. O ar frio para o
trocador de calor é obtido de um duto de entrada
e, após passar pelo trocador, é eliminado para a
atmosfera.
O suprimento de ar proveniente do
trocador de calor primário é controlado para
manter uma temperatura constante de 300ºF
pela válvula de desvio do trocador de calor. A
válvula de desvio é automaticamente controlada
pela pressão de ar na sua entrada, e por um
elemento sensor de temperatura na saída. Esses
elementos proporcionam dados de temperatura,
que fazem com que a válvula mantenha uma
temperatura constante pela mixagem do ar
14-31
quente sangrado do motor, com o ar refrigerado
procedente do trocador de calor.
O ar da cabine é, em seguida, direcionado
para outro limitador de fluxo e uma válvula de
corte. Esta é a válvula de corte principal para o
sistema, e é controlada da cabine de comando.
Da válvula de corte, o ar é direcionado
para a válvula de desvio da unidade de
refrigeração, para a seção do compressor da
unidade de refrigeração, e para o trocador de
calor secundário. A válvula de desvio,
automaticamente mantém o compartimento de
ar em qualquer temperatura pré-selecionada
entre 60ºF e 125ºF. pelo controle da quantidade
de ar quente, desviado da unidade de
refrigeração, e misturado com o da saída da
unidade de refrigeração.
O ar refrigerado para o núcleo do trocador
de calor secundário é obtido de um duto de
entrada. Algumas instalações usam um
ventilador acionado à turbina para injetar ar
através do trocador de calor; outros usam um
assoprador acionado hidraulicamente. Após o
resfriamento do ar da cabine, o ar refrigerado é
expelido para a atmosfera.
À medida que o ar da cabine deixa o
trocador de calor secundário, ele é dirigido para
a turbina de expansão, que é movimentada pela
pressão do ar exercida sobre ela. No
desenvolvimento dessa função, o ar é então
resfriado, antes de entrar no separador de água,
onde a umidade contida no ar é reduzida. Do
separador de água, o ar é dirigido através do
sensor de temperatura para a cabine.
O ar entra nos espaços da cabine através de
uma malha de dutos e difusores, sendo
distribuído igualmente por todos os espaços.
Alguns sistemas incorporam tomadas
direcionadas, que podem ser giradas pelos
ocupantes da cabine para proporcionar um
conforto adicional. Um sistema alternativo de ar
de impacto é fornecido para suprir a cabine com
ar ventilado, caso o sistema normal esteja
inoperante, ou para livrar áreas da cabine de
fumaça, odores indesejáveis ou vapores que
possam ameaçar o conforto, a visibilidade ou a
segurança.
Os sistemas de ar condicionado e ar de
impacto são controlados de um único interruptor
na cabine de comando. Esse interruptor é de três
posições “OFF”, “NORMAL” e “RAM”. Na
posição “OFF” (desligado), sob condições
normais, todo o equipamento de
condicionamento de ar, pressurização e
ventilação da cabine estará desligado. Na
posição “NORMAL” (ligado) sob condições
normais, o equipamento de pressurização e
condicionamento de ar está funcionando
normalmente e o ar de impacto estará desligado.
Na posição “RAM” (ar de impacto), sob
condições normais, a válvula de corte principal
fecha, e o regulador da pressão de ar da cabine e
a válvula de alijamento de segurança estarão
abertos. Isso permite que o ar de impacto,
procedente do duto de calor, seja direcionado
para o duto de suprimento de ar da cabine para
resfriamento e ventilação. Com o regulador de
pressão do ar e a válvula de alijamento de
segurança energizada aberta, o ar existente na
cabine e o ar de impacto que entra, estão
constantemente sendo alijados para a atmosfera,
assegurando um pronto fluxo de ar fresco para a
cabine.
Um duto incorporado no sistema de ar
condicionado, entre a linha de temperatura
constante, procedente da válvula de desvio do
trocador de calor primário e o compartimento da
cabine, supre com ar quente para o aquecimento
suplementar. O controle desse ar é feito por uma
válvula auxiliar de controle de calor, do tipo
borboleta. A válvula de controle de calor é
controlada por uma alavanca operada
manualmente, que é conectada por um cabo a
um braço de controle da válvula.
O sistema de controle de temperatura
consiste de um controlador de temperatura, um
botão seletor; um interruptor de controle de duas
posições, uma válvula de desvio reguladora e
uma rede de controle.
Quando o interruptor de controle de
temperatura estiver na posição “auto”; a válvula
de desvio irá procurar uma posição de
passagem, que resultará em uma temperatura no
duto, correspondente à temperatura ajustada
no controlador. Isso é conseguido através de
uma rede de controle, que transmite sinais dos
elementos de sensoreamento para o controlador
de temperatura da cabine, que então,
eletricamente, posiciona a válvula em relação
aos ajustes do botão de controle de temperatura.
Com o interruptor de controle de
temperatura na posição “MAN”, o controlador
irá controlar a válvula de desvio diretamente,
sem referência da temperatura do duto. Nesse
modo de operação, as temperaturas desejadas
são mantidas pelo monitoramento do botão de
14-32
temperatura do ar, à medida que as condições de
temperatura da cabine são alteradas.
OPERAÇÃO DOS COMPONENTES DO
SISTEMA DE CICLO DE AR.
Trocador de calor primário
Essa unidade, ilustrada na fig 14-28, reduz
a temperatura do ar sangrado do motor, ou do ar
descarregado pelo supercarregador,
introduzindo-o através das tubulações no núcleo
do trocador. Durante o vôo, o núcleo é resfriado
pelo ar de impacto. A quantidade de ar a ser
resfriada no trocador de calor primário é
controlada pela válvula de desvio do mesmo.
Figura 14-28 Trocador de calor primário.
Válvula de desvio do trocador de calor
primário
A válvula de desvio do trocador de calor
primário (figura 14-29) está localizada no duto
de alta pressão, na saída do trocador de calor
primário. Como mencionado anteriormente, ela
regula e controla o fluxo de ar e o ar desviado
do trocador de calor primário, para manter a
temperatura do ar na saída, constante a 300ºF.
A unidade consiste, essencialmente, de um
conjunto regulador que possui um regulador de
pressão, um atuador do controle de temperatura,
uma válvula solenóide e um termostato
pneumático. O conjunto possui duas entradas
marcadas com “HOT” e “COLD” e uma saída.
As duas entradas incorporam válvulas
borboletas, que são montadas em eixos
serrilhados que se projetam através da extensão
do alojamento do conjunto, e são fixados a um
braço atuador de controle comum.
As borboletas estão posicionadas a 90º
uma da outra e operam, de tal maneira, que
quando uma se move para a posição aberta, a
outra se move para a posição fechada. O eixo
atuador contém um parafuso batente ajustável
que limita o curso do atuador, e indica a posição
das borboletas.
O atuador de controle de temperatura está
montado sobre o corpo de uma válvula de
desvio, e consiste de um alojamento e uma capa
contendo um conjunto diafragma sob pressão de
mola. O conjunto diafragma está afixado ao
braço de controle da borboleta, e divide o
atuador em uma câmara sensora ambiente. A
câmara ambiente contém a mola do diafragma e
a haste atuadora.
14-33
Figura 14-29 Válvula de desvio do trocador de calor primário.
Como mostrado na figura esquemática 14-
29, a pressão proveniente do trocador de calor
primário é dirigida através do filtro e, em
seguida, através do regulador de pressão para a
câmara de controle de pressão do atuador de
controle de temperatura.
Essa pressão interna é chamada pressão de
referência, que aplicada contra o diafragma
atuador controla a posição das borboletas, que
por sua vez controlam a proporção de ar quente
da linha de desvio e de ar refrigerado do
trocador de calor. A operação completa da
válvula de desvio está centrada sobre a
proporção da pressão de ar de referência para
aquecer. Quanto maior a pressão de referência
suprida para o atuador de controle, mais alta
será a temperatura do ar na saída.
Um regulador de pressão está instalado na
válvula de desvio, para assegurar um
suprimento de pressão de ar de referência para o
atuador de controle, baseado em uma tabela
sobre a temperatura controlada.
À medida que a altitude da aeronave
aumenta, a pressão de referência constante, no
atuador de controle, tende a movimentar o
diafragma do atuador, ainda mais em direção ao
lado ambiente. Isso move as borboletas na
direção onde aumenta a temperatura de saída.
O regulador de pressão compensa essa
condição com a ajuda de um termostato
pneumático.
O termostato do tipo de orifício variável
consiste de uma válvula de esfera, sob ação de
mola e uma sede no conjunto do núcleo. O
conjunto do núcleo é composto de um elemento
de alta expansão (alumínio) e de um elemento
de baixa expansão (INVAR). Como pode ser
visto no diagrama (figura 14-29), o alojamento
de alumínio e a extremidade do núcleo de
INVAR estende-se para a saída do núcleo.
A expansão linear do alojamento de
alumínio move o conjunto do núcleo de INVAR
e a válvula de esfera da sua sede. Esse
movimento libera a pressão de ar de referência
para a atmosfera. A pressão resultante aplicada
contra o diafragma do atuador de controle de
temperatura controla a posição das borboletas.
O mecanismo de regulagem da válvula de
desvio pode ser ajustado para entregar ar frio
somente pela energização da válvula
eletromagnética (válvula solenóide de
ultrapassagem). A válvula eletromagnética
alivia toda a pressão de ar de referência para a
atmosfera, quando energizada.
14-34
Sem pressão de ar de referência, o
diafragma sob ação de mola no atuador de
controle de temperatura, retorna as borboletas
para a posição “frio máximo”. O circuito
elétrico é arranjado para que a válvula solenóide
somente possa ser energizada se o interruptor de
controle de antigelo do pára-brisas estiver na
posição “OFF”. Isso assegura um suprimento de
ar quente para a operação do antigelo.
Válvula de Corte
A válvula de corte (figura 14-30),
localizada no duto de suprimento de ar da
unidade de refrigeração, controla a pressão do ar
para essa unidade.
Ela é também a principal válvula de corte
para os sistemas de pressurização e
condicionamento de ar da cabine.
Figura 14-30 Válvula de corte.
A válvula requer energia elétrica, e um
mínimo de 15 P.S.I. de pressão na entrada para
funcionar. Ela regulará a pressão de saída para
115 P.S.I..
Embora essa válvula seja uma válvula
abre/fecha, sua maior função é regular. Isso é
obtido por intermédio de uma válvula sob
pressão de mola, na linha que é controlada por
um pistão primário.
A pressão de entrada (se acima de 15
P.S.I.) é drenada através de um filtro e do
mecanismo de regulagem para atuar sobre o
pistão primário, abrindo desse modo a válvula.
Após a elevação da pressão de saída para
115 P.S.I., ela age sobre um mecanismo de
ligação, abre o orifício de sangria para o limite
da quantidade de ar atuante sobre o pistão
primário. Desde que o pistão primário esteja na
posição “FECHADO”, por ação de mola, ele
estará limitando a pressão de saída a 115 P.S.I.
A válvula de corte é operada por uma
válvula solenóide, que fica desligada por ação
de mola. Na posição “OFF”, o ar de controle da
entrada é desviado para a atmosfera antes que
ele possa operar o pistão primário.
Quando o interruptor da cabine de
comando á atuado, o solenóide é energizado e o
desvio para a atmosfera fechado, permitindo à
pressão crescer para operar o pistão primário.
Válvula de desvio para refrigeração
A válvula de desvio para refrigeração
(figura 14-31) opera em conjunto com o sistema
de controle de temperatura, para ajustar e
controlar o fluxo de ar desviado para a unidade
de refrigeração. Esta ação mantém
automaticamente o ar da cabine à temperatura
selecionada, através do controlador de
temperatura. A válvula é controlada elétrica e
14-35
pneumaticamente.
Sua operação é baseada em um sinal do
elemento sensor de temperatura de saída, o qual
é controlado através do sistema de controle de
temperatura, para uma posição “OPEN”, mas
utiliza a pressão pneumática de entrada para
abrir a válvula.
Figura 14-31 Válvula de desvio da refrigeração.
Quando uma força elétrica é aplicada, uma
bobina e armadura (transdutor) é energizada,
fechando a passagem de sangria na câmara de
pressão da válvula. A pressão resultante, criada
na câmara, força o pistão a girar a válvula
borboleta no duto de ar da cabine, para uma
posição “OPEN”.
À medida que a temperatura varia ou uma
nova temperatura é selecionada, a válvula é
reposicionada correspondentemente.
O reposicionamento é conseguido pela
ação de um transdutor, variando a quantidade de
pressão permitida para sangrar, da câmara de
pressão.
Falha da válvula de desvio ou seus
componentes farão com que a válvula se mova
para a posição fechada (FAIL SAFE).
Trocador de calor secundário
A função do trocador de calor secundário é
a de refrigerar parcialmente o ar para a
pressurização e o condicionamento da cabine,
para a temperatura que torna possível a
operação eficiente da unidade de refrigeração.
O conjunto trocador de calor consiste
principalmente de tubos de alumínio ondulados.
Os tubos são arranjados para que o ar
pressurizado da cabine possa fluir dentro deles,
e o fluxo de ar refrigeração através deles.
O trocador de calor secundário opera
essencialmente da mesma maneira que o
trocador de calor primário. O ar da cabine, que
será posteriormente resfriado, é direcionado
através de tubos para o núcleo do trocador de
calor. O ar refrigerado é forçado através do
trocador de calor secundário e retornado para
uma entrada de ar do motor, ou pode ser
desviado diretamente para a atmosfera.
O ar da cabine é regulado por uma válvula
de desvio de refrigeração, onde ele é dirigido
para um trocador de calor secundário ou para a
linha de desvio da unidade de refrigeração em
quantidades medidas, conforme o necessário
14-36
para atender à demanda do sistema de controle
de temperatura.
Unidade de refrigeração
A unidade de refrigeração, ou turbina, é
usada no sistema de condicionamento de ar para
resfriar o ar pressurizado para a cabine. A
operação da unidade é inteiramente automática,
é a energia sendo derivada da pressão e
temperatura do ar comprimido, passando através
da roda da turbina. O ciclo de refrigeração está
ajustado para atender a variação de demanda de
refrigeração da cabine, por uma válvula de
desvio, que proporciona a refrigeração completa
da unidade. Desse modo, a temperatura da
cabine é regulada pela mistura do ar desviado,
com o que passou pela unidade de refrigeração.
A turbina de refrigeração (figura 14-32)
consiste de três seções principais: (1) o conjunto
da carcaça principal; (2) conjunto da câmara da
turbina; e (3) conjunto da câmara do
compressor.
Figura 14-32 Esquema de uma turbina de refrigeração.
O conjunto da carcaça principal
proporciona a estrutura para os dois conjuntos
de câmaras, e fornece o apoio para os dois
eixos. Ele serve também como reservatório de
óleo, que é suprido aos rolamentos por pavios.
Uma vareta para verificação do nível de óleo
está fixada no tampão do bocal de enchimento.
O conjunto de câmara da turbina é composto de
duas metades que encerram o alojamento da
turbina, dentro do qual a roda da turbina gira. O
conjunto da câmara do compressor é composto
de duas metades que contêm o difusor, dentro
do qual a roda do compressor gira.
Um eixo comum suporta ambos os
conjuntos, sendo apoiado por rolamentos no
conjunto da carcaça. Um borrifador de óleo está
montado externamente próximo a cada um dos
rolamentos que apoiam o eixo. Uma névoa de
ar/óleo é borrifada, diretamente nos rolamentos
para lubrificá-los. Selos de ar/óleo são
instalados entre cada borrifador e a roda
adjacente.
O suprimento de ar que está sendo
resfriado movimenta a turbina de refrigeração.
Um rotor acionado por essa turbina, força o ar
refrigerado através da unidade de refrigeração.
O processo de refrigeração ocorre quando
o ar quente comprimido expande através da roda
14-37
da turbina de expansão do ar. Isso resulta em
uma redução na temperatura e pressão do ar. À
medida que esse ar quente comprimido se
expande, ele fornece energia para a roda da
turbina, fazendo com que ela gire em alta
velocidade.
Desde que a roda da turbina e a roda do
compressor estejam nas extremidades opostas
de um eixo comum, a rotação da roda da turbina
resulta em uma rotação correspondente da roda
do compressor. Dessa forma, a energia liberada
do ar comprimido em alta temperatura para a
roda da turbina, fornece a energia necessária
pela rotação do compressor para promover a
compressão do ar admitido.
A carga imposta à turbina, pelo
compressor, mantêm a velocidade de rotação
dentro da faixa de máxima eficiência. A redução
da temperatura do ar auxilia na manutenção da
temperatura da cabine dentro dos limites
desejados.
Separadores de água
Os separadores de água (figura 14-33) são
usados no sistema de condicionamento de ar da
cabine, para remover a umidade excessiva do ar.
Na maioria dos sistemas de refrigeração,
um separador de água está instalado no duto de
descarga da turbina de resfriamento.
Figura 14-33 Separador de água.
O separador de água remove o excesso de
umidade do ar condicionado pela passagem do
ar, através de um saco aglutinador ou
condensador. As partículas de água muito
pequenas na forma de névoa ou vapor, contidas
no ar, são transformadas em grandes partículas
quando passam através do condensador.
À medida que o ar carregado de umidade
passa pelas palhetas do suporte aglutinador, as
partículas de água são transportadas pelo
turbilhão de ar e jogadas para fora contra as
paredes do coletor. A água, então, escorre para
um cárter coletor, sendo drenada para a
atmosfera.
Alguns separadores de água também
possuem uma válvula de desvio sensível à
altitude e que aliviam a pressão, desde que
pouca umidade esteja presente no ar em grandes
altitudes. A válvula de desvio no separador de
água abre a uma altitude predeterminada,
geralmente 20.000 pés, para permitir que o ar
frio passe diretamente através do separador de
água, desviando-se do saco aglutinador, e
reduzindo a pressão de retorno no sistema.
A válvula de desvio abrirá também se, por
algum motivo, o saco aglutinador tornar-se
obstruído.
Um indicador da condição do saco
aglutinador é instalado em alguns separadores
de água para indicar quando o saco está sujo. O
indicador sente a queda de pressão através do
saco, e indica quando essa queda está excessiva.
Desde que o indicador seja sensível à pressão, a
condição do saco é determinada somente
enquanto o sistema está em operação.
Válvula de ar de impacto
A válvula de ar de impacto está sempre
fechada durante operações normais. Ela é
energizada para abrir quando o interruptor da
cabine de comando é colocado na posição
“RAM”. Com a válvula de ar de impacto aberta,
o ar do duto de entrada é admitido através da
válvula, e encaminhado para o duto de
suprimento de ar da cabine.
SISTEMA ELETRÔNICO DE CONTROLE
DA TEMPERATURA DA CABINE
A operação do sistema eletrônico de
controle da temperatura da cabine é baseado no
princípio do circuito de ponte em equilíbrio.
Quando qualquer das unidades que compõe as
“pernas” do circuito da ponte muda o valor da
resistência devido à mudança de temperatura, o
circuito da ponte torna-se desbalanceada. Um
regulador eletrônico recebe um sinal elétrico
como um resultado desse desequilíbrio e
14-38
amplifica esse sinal, para controlar o atuador da
válvula de mixagem.
Em uma aplicação típica do sistema
eletrônico de controle de temperatura, são
utilizadas três unidades: (1) um sensor de
temperatura (termistor); (2) um seletor manual
de temperatura; e (3) um regulador eletrônico.
A figura 14-34 mostra um diagrama
esquemático simplificado de um sistema
eletrônico de controle de temperatura.
Figura 14-34 Sistema eletrônico (simplificado)
de controle da temperatura do ar
da cabine.
Unidade sensora de temperatura da cabine
A unidade sensora de temperatura da
cabine consiste de um resistor, que é altamente
sensível a mudanças de temperatura.
A unidade sensora de temperatura está
normalmente localizada na cabine ou no duto de
suprimento de ar para a cabine.
À medida que a temperatura do ar
fornecido muda, o valor da resistência da
unidade sensora também muda, desse modo,
fazendo com que a voltagem caia através do
sensor.
O sensor de temperatura da cabine é uma
unidade do tipo termistor (figura 14-35).
À medida que a temperatura ambiente do
bulbo resistivo aumenta, a resistência do bulbo
diminui.
Figura 14-35 Termistor.
Seletor de temperatura do ar da cabine
O seletor de temperatura do ar (ver figura
14-34) é um reostato localizado na cabine. Ele
permite a seleção da temperatura, pela variação
do controle da unidade sensora de temperatura
do ar da cabine. O reostato faz com que a
unidade sensora exija uma temperatura
específica do suprimento de ar.
Regulador do controle de temperatura do ar
da cabine
O regulador do controle de temperatura do
ar da cabine, em conjunto com o reostato seletor
e a unidade sensora do duto de ar,
automaticamente mantém a temperatura do ar
admitido na cabine em um valor préselecionado.
O regulador de temperatura é um
dispositivo eletrônico com uma faixa ajustável
de temperatura. Em algumas instalações, essa
faixa pode se estender tão baixa quanto 32ºF, e
tão alta como 117ºF.
A saída do regulador controla a posição da
borboleta na válvula de mixagem, dessa forma
controlando a temperatura do ar admitido para a
cabine.
Operação de um sistema típico
A figura 14-36 mostra um esquema
elétrico de um sistema típico de controle de
temperatura de ar. Na maioria desses sistemas,
existe uma chave para selecionar o modo do
controle de temperatura. Normalmente, essa
chave terá quatro posições: “OFF”, “AUTO”,
“MAN. HOT” e “MAN. COLD”. Na posição
“OFF”, o sistema está inoperante. Com a chave
14-39
seleciosistema está inoperante.
Com achave selecionada em “AUTO”, o
sistema de controle de temperatura do ar está no
modo automático. Nas posições “MAN. COLD”
e “MAN. HOT”. O sistema está no modo
manual.
O reostato seletor da cabine e a unidade
sensora do ar da cabine (termistor) determinam
a direção e quantidade de rotação do motor da
válvula de mixagem. Essa função é controlada
no regulador de temperatura do ar da cabine. O
reostato e a unidade sensora (ver figura 14-36)
são conectados a um circuito de ponte, que
também possui dois termistores que estão
localizados no regulador.
Figura 14-36 Sistema (simplificado) de controle da temperatura do ar.
O circuito em ponte é energizado por uma
fonte C.A. (T1). Se a resistência da unidade
sensora de ar da cabine e o reostato seletor da
cabine forem iguais, os pontos A e B não
deverão ter diferença de potencial.
Observa-se que os pontos A e B são os
pontos de referência de sinal para V1 (grade e
cátodo). Se a temperatura do ar da cabine
aumenta, o valor da resistência da unidade
sensora de temperatura do ar da cabine diminui,
desde que o fluxo de ar passe sobre a unidade
sensora. Esse decréscimo na resistência da
unidade sensora faz com que a voltagem
desenvolvida, através da unidade sensora
diminua, resultando em uma diferença de
potencial entre os pontos A e B.
Esse sinal, que é impressionado na grade
de V1, continua através de dois estágios de
amplificação de voltagem (V1 e V2). O sinal
amplificado é aplicado nas grades das duas
válvulas THYRATRON (V3 e V4).
As válvulas THYRATRON (triodos ou
tetrodos cheias de gás) são usadas para deteção
da fase do sinal. Por exemplo, se o sinal na
grade de V3 está em fase com o sinal da placa,
V3 irá conduzir, fazendo com que a corrente
flua através da bobina do relé K1 e feche seus
contatos.
Um conjunto de contatos completa um
circuito, para dirigir o fluxo de corrente para a
bobina de campo-frio do motor da válvula de
mixagem. Isso joga mais ar quente na unidade
de refrigeração, desse modo resfriando o ar da
cabine.
Ao mesmo tempo, o conjunto
remanescente de contatos de K1, completa a
fonte de força C.A. (T3) para o elemento
aquecedor do termistor nº 1 do circuito de
ponte, produzindo uma queda na resistência do
termistor nº 1 (lembrando que a resistência do
termistor diminui à medida que a temperatura
aumenta).
A mudança resultante na queda de
voltagem através do termistor nº 1 resulta em
uma ponte equilibrada, através dos pontos A e
B. Isso, por sua vez, faz com que o relé K1 se
14-40
torne desenergizado, parando a rotação do
motor da válvula de mixagem.
Nesse ponto, a voltagem do aquecedor é
removida do termistor nº 1 e ele esfria,
novamente desbalanceando a ponte. Isso faz
com que o motor da válvula de mixagem gire
ainda mais, em direção à posição “frio”,
permitindo que mais ar refrigerado entre na
cabine. O ciclo continua até que a queda na
voltagem, através da unidade sensora e o
reostato seletor, sejam iguais.
Se a temperatura do ar da cabine estivesse
mais fria que a ajustada, a ponte estaria
desbalanceada na direção oposta. Isso iria fazer
com que o relé K2 no regulador se tornasse
energizado, dessa maneira, energizando a
bobina de campo-quente do motor da válvula de
mixagem.
A ponte poderá também ser desbalanceada
por outro método, isto é, pelo reposicionamento
do reostato seletor da cabine.
Novamente, a válvula misturadora movese
para regular a temperatura do ar até que a
ponte seja rebalanceada.
SISTEMA DE CICLO DE VAPOR A
FREON
Os sistemas de resfriamento, por ciclo de
vapor, são usados em várias aeronaves de
transporte, de grande porte.
Esse sistema normalmente tem uma
capacidade de resfriamento maior que um
sistema de ciclo de ar e, além disso, pode ser
usado para resfriamento no solo quando os
motores não estão operando.
Um sistema a Freon para aeronave é
basicamente similar em princípio, a um
refrigerador ou condicionador de ar caseiros.
Ele usa componentes e princípios de operação
similares, e na maioria dos casos depende de um
sistema elétrico para alimentá-lo.
O sistema de ciclo de vapor faz uso do fato
científico de que um líquido pode ser
vaporizado a qualquer temperatura, para
mudança da pressão atuando sobre ele. A água,
à pressão barométrica ao nível do mar de 14.7
P.S.I.A. ferverá se sua temperatura for elevada a
212ºF. A mesma água em um tanque fechado,
sob a pressão de 90 P.S.I.A. não ferverá antes de
320ºF. Se a pressão for reduzida para 0.95
P.S.I.A. por uma bomba de vácuo, a água
ferverá a 100ºF. Se a pressão for ainda mais
reduzida, a água ferverá a uma temperatura
ainda menor; por exemplo, a 0.12 P.S.I.A. a
água ferverá a 40ºF. A água pode ser posta a
ferver a qualquer temperatura, se a pressão
correspondente à temperatura desejada para
fervura puder ser mantida.
Ciclo de refrigeração
As leis básicas da termodinâmica
estabelecem que o calor irá fluir, de um ponto
de temperatura mais alta, para um ponto de
temperatura mais baixa.
Se for necessário que o calor flua na
direção oposta, alguma energia deve ser
fornecida. O método utilizado para se obter isso,
em um condicionador de ar, é baseado no fato
de que, quando um gás é comprimido, sua
temperatura é elevada e, similarmente, quando
um gás comprimido se expande, sua
temperatura abaixa.
Para se obter o fluxo de calor “reverso”
requerido, um gás é comprimido a uma pressão
suficientemente alta, de tal forma que sua
temperatura é elevada acima da do ar exterior. O
calor irá fluir agora do gás com temperatura
mais alta para o ar circundante com temperatura
mais baixa (dissipação de calor), dessa forma
reduzindo o calor contido no gás.
Ao gás é agora permitido expandir para
uma pressão mais baixa, e isso causa uma queda
na temperatura, que o torna mais frio que o ar
do espaço a ser resfriado (fonte de calor).
O calor irá agora fluir de sua fonte para o
gás, que é então comprimido novamente,
iniciando um novo ciclo. A energia mecânica
necessária para produzir esse fluxo reverso
aparente de calor é fornecido por um
compressor. Um ciclo de refrigeração típico é
ilustrado na figura 14-37.
14-41
Figura 14-37 Ciclo de refrigeração.
Esse ciclo de refrigeração está baseado no
princípio, de que o ponto de ebulição de um
líquido é elevado quando a pressão do vapor em
torno dele é elevada.
O ciclo opera como a seguir: a um líquido
refrigerante, confinado em um reservatório em
alta pressão, é permitido fluir através da válvula
para o evaporador.
A pressão no evaporador é baixa o
suficiente, a fim de que o ponto de ebulição do
líquido refrigerante esteja abaixo da temperatura
do ar a ser refrigerado, fazendo com que o
líquido ferva (para ser convertido de líquido
para vapor).
O vapor frio do evaporador entra no
compressor, onde sua pressão é elevada, dessa
forma elevando o ponto de ebulição.
O refrigerante em alta temperatura e alta
pressão flui para o condensador. Aqui o calor
flui do refrigerante para a saída de ar,
condensando o vapor em um líquido.
O ciclo é repetido para manter o espaço
refrigerado à temperatura selecionada.
Os líquidos que entram em ebulição, em
baixas temperaturas, são os mais adequados
para uso como refrigerantes.
Comparativamente, largas quantidades de calor
são absorvidas quando os líquidos são
transformados para vapor.
Por essa razão, o Freon líquido é usado na
maioria das unidades de refrigeradores e
condicionadores de ar domésticos ou de
aeronaves.
O Freon é um fluido que ferve a uma
temperatura de aproximadamente 39ºF à pressão
atmosférica. Similar a outros fluidos, o ponto de
ebulição pode ser elevado a aproximadamente
150ºF à pressão de 96 P.S.I.G.
Essas pressões e temperaturas são
representantes de um tipo de valores reais que
irão variar ligeiramente com diferentes tipos de
Freon. O tipo de Freon selecionado para uma
determinada aeronave dependerá do projeto dos
componentes do sistema instalado.
O Freon, similar aos outros fluidos; tem a
característica de absorver calor quando ele
muda de líquido para vapor. Contrariamente, o
fluido libera calor quando ele muda de vapor
para líquido.
No sistema de resfriamento a Freon, a
mudança de líquido para vapor (evaporação ou
ebulição) ocorre em um local onde o calor pode
ser absorvido do ar da cabine; a mudança de
vapor para líquido (condensação) ocorre em um
ponto onde a liberação de calor pode ser
dissipado para fora da aeronave. A pressão do
vapor é elevada antes do processo de
condensação, de tal forma que a temperatura de
condensação é relativamente alta. Por essa
razão, o Freon, condensado a aproximadamente
150ºF., perderá calor para o ar exterior que
poderá estar tão quente quanto 100ºF.
A quantidade de calor que cada libra de
líquido refrigerante absorve, enquanto fluindo
através do evaporador, é conhecido como o
“efeito refrigeração”.
Cada libra fluindo através do evaporador é
capaz de absorver somente o calor necessário
para vaporizá-lo, se não ocorrer
superaquecimento (elevação da temperatura de
um gás acima daquela estabelecida para o seu
ponto de ebulição de estado líquido).
Se o líquido atingindo a válvula de
expansão estivesse exatamente na temperatura à
qual ele estava vaporizando, a quantidade que o
evaporador poderia absorver seria igual ao seu
calor latente.
Essa é a quantidade de calor requerida
para mudar o estado de um líquido, no ponto de
ebulição, para um gás na mesma temperatura.
Quando um líquido refrigerante é admitido
no evaporador, ele é completamente vaporizado
antes de alcançar a saída. Desde que o líquido é
vaporizado a uma baixa temperatura, o vapor
está ainda frio após o líquido ter evaporado
completamente.
14-42
À medida que o vapor frio flui através do
evaporador, ele continua a absorver calor,
tornando-se superaquecido.
O vapor absorve o calor perceptível (calor
que provoca uma mudança de temperatura
quando adicionado ou removido do meio) no
evaporador à medida que ele se torna
superaquecido. Isso, com efeito, aumenta o
efeito de cada libra de refrigerante. Isso
significa que cada libra absorve não somente o
calor requerido para vaporizá-lo, mas também
uma quantidade adicional de calor perceptível
que o superaquece.
COMPONENTES DE UM SISTEMA A
FREON
Os principais componentes de um sistema
a Freon típico, são: o evaporador, o compressor,
o condensador e a válvula de expansão (figura
14-38). Outros itens secundários podem incluir
o ventilador do condensador, o depósito
(depósito de Freon), o secador, a válvula de
oscilação e os controles de temperatura.
Esses itens são interligados por uma
tubulação apropriada para formar um “Loop”
fechado, no qual o Freon circula durante a
operação.
Compressor ciclo operacional do sistema a
Freon
O princípio de operação do sistema pode
ser explicado iniciando-se com as funções do
compressor. O compressor aumenta a pressão
do Freon quando ele está em forma de vapor..
Figura 14-38 Fluxo esquemático de um sistema de ciclo de vapor.
Essa alta pressão eleva a temperatura de
condensação do Freon, e produz a força
necessária para circular o Freon através do
sistema.
O compressor é acionado por um motor
elétrico, ou por um mecanismo acionado pelo ar
da turbina.
O compressor pode ser do tipo centrífugo
ou tipo a pistão.
O compressor é projetado para atuar sobre
o Freon no estado gasoso e, em conjunção com
a válvula de expansão, mantém a diferença de
14-43
pressão entre o evaporador e o condensador.
Se o líquido refrigerante entrasse no
compressor, uma operação inadequada poderia
ocorrer. Esse tipo de mal funcionamento é
chamado lentidão (“SLUGGING”). Controles
automáticos e procedimentos adequados de
operação podem ser usados para prevenir essa
lentidão (“SLUGGING”).
Condensador
O gás Freon é bombeado para o
condensador para o próximo passo no ciclo.
No condensador, o gás passa através de
um trocador de calor onde o ar exterior
(ambiente) remove o calor do Freon.
Quando o calor é removido do gás Freon a
alta pressão, a mudança de estado ocorre e o
Freon condensa para líquido. É este processo de
condensação que libera o calor que o Freon
recebe do ar da cabine. O fluxo de ar ambiente
através do condensador é ordinariamente
modulado por uma entrada controlada ou uma
porta de saída, de acordo com as necessidades
de refrigeração.
Um ventilador de resfriamento de ar do
condensador, ou ejetor de ar, é freqüentemente
usado para auxiliar a força do ar ambiente
através do condensador.
Este item é importante para a operação do
sistema no solo.
Reservatório
Do condensador, o Freon líquido flui para
um recipiente que funciona como um
reservatório para o líquido refrigerante.
O nível de fluido no reservatório varia
com a demanda do sistema. Durante os períodos
de pico de resfriamento, haverá menos líquido
do que quando a carga está leve.
A função principal do recipiente é garantir
que a válvula de expansão termostática não seja
fracamente alimentada de refrigerante sob
pesadas condições de carga de resfriamento.
Resfriador secundário
Alguns sistemas de ciclo de vapor usam
um resfriador secundário, para reduzir a
temperatura do líquido refrigerante após ele
deixar o reservatório. Pelo resfriamento, a
vaporização prematura do refrigerante (flashoff)
pode ser evitada. A refrigeração máxima
ocorre quando o refrigerante muda do estado
líquido para o gasoso. Para uma operação
eficiente do sistema, isto deve ocorrer no
evaporador. Se o refrigerante vaporiza antes de
alcançar o evaporador, a eficiência do
resfriamento do sistema é reduzido.
O resfriador secundário é um trocador de
calor com passagens para o Freon em estado
líquido, vindo do reservatório com destino ao
evaporador e o gás de Freon refrigerado
deixando o evaporador, a caminho do
compressor.
O líquido a caminho do evaporador é
relativamente morno, em comparação com o gás
frio saindo do evaporador. Embora o gás frio
saindo do evaporador tenha absorvido calor, do
ar que está circulando através do evaporador,
sua temperatura no entanto, está nas
proximidades de 40ºF. Esse gás frio é
alimentado através do resfriador secundário,
onde ele recebe calor adicional do Freon
líquido, relativamente morno, que está fluindo
do reservatório.
Esta troca de calor resfria o Freon líquido,
para um nível que assegura uma pequena, ou
nenhuma vaporização prematura no seu trajeto
para o vaporizador.
Resfriamento secundário é um termo usado
para descrever o resfriamento de um líquido
refrigerante, sob pressão constante, para um
ponto abaixo da temperatura na qual ele foi
condensado.
A 117 p.s.i.g. o vapor de Freon se
condensa a uma temperatura de 100ºF. Se após
o vapor ter sido completamente condensado, o
líquido é resfriado para uma temperatura de
76ºF, ele foi sub resfriado em 24ºF. Através do
sub resfriamento, o líquido liberado para a
válvula de expansão é frio o suficiente para
evitar a maior parte da vaporização prematura,
que normalmente resultaria, tornando por isso, o
sistema mais eficiente.
Filtro/secador
O sistema ilustrado na figura 14-38 possui
um filtro/secador, que é uma unidade instalada
entre o resfriador secundário e o visor.
O filtro/secador é essencialmente um
invólucro de chapa de metal com conexões de
entrada e de saída, e contendo “alumina”
dissecante, um filtro de tela e uma base de filtro.
14-44
A “alumina” dissecante atua como um
absorvente de umidade para secar o fluxo de
Freon para a válvula de expansão. Uma tela
cônica em uma base de fibra de vidro atua como
um dispositivo de filtragem, removendo os
contaminantes.
O refrigerante tem que estar
escrupulosamente limpo na válvula de expansão
devido às folgas críticas envolvidas. A umidade
pode congelar na válvula de expansão, causando
interrupção e, consequentemente, falta de
alimentação do sistema ou transbordamento do
evaporador.
Visor
Para auxiliar, quando alguns
reabastecimentos da unidade de refrigeração se
tornam necessários, um visor na linha do líquido
ou um indicador de nível é instalado na linha,
entre o filtro/secador e o termostato da válvula
de expansão.
O visor consiste de uma conexão com
janelas em ambos os lados, permitindo a visão
da passagem do fluido através da linha. Em
alguns sistemas, o visor é construído como parte
integrante do filtro/secador.
Durante a operação da unidade de
refrigeração, um fluxo constante do refrigerador
Freon observado através do visor, indica que
existe carga suficiente. Se a unidade necessitar
de adição de refrigerante, serão vistas bolhas no
vidro do visor.
Válvula de expansão
O Freon líquido flui para a válvula de
expansão, próxima a unidade da operação. O
Freon saindo do condensador é um líquido
refrigerante sob alta pressão. A válvula de
expansão diminui essa pressão e, dessa forma,
baixa a temperatura do Freon líquido.
O refrigerante Freon líquido torna
possível refrigerar o ar da cabine que passa
através do evaporador.
A válvula de expansão, montada próximo
do evaporador, mede o fluxo do refrigerante que
entra no evaporador.
A eficiência do evaporador depende da medição
do líquido refrigerante dentro do trocador de
calor pela evaporação. Se a carga de calor no
evaporador fosse constante, um orifício
calibrado seria calculado e usado para regular o
suprimento do refrigerante.
Na prática, no entanto, o sistema sofre
variações nas cargas de calor, e portanto,
requerendo um mecanismo controlador para
evitar interrupção ou transbordamento do
evaporador, o que afetaria o evaporador e a
eficiência do sistema.
Esse efeito de orifício variável é
conseguido pelo termostato da válvula de
expansão que, de acordo com as condições de
evaporação, mede o refrigerante para satisfazer
a condição. Pelas condições de temperatura e de
pressão da saída do gás do evaporador, a válvula
de expansão impede a possibilidade do
transbordamento do evaporador, retornando o
líquido refrigerante para o compressor.
A válvula de expansão, representada
esquematicamente na figura 14-39, consiste de
um invólucro, contendo aberturas de entrada e
de saída. O fluxo do refrigerante para a abertura
de saída é controlado pelo posicionamento do
pino da válvula medidora.
Figura 14-39 Esquema da válvula de expansão
termostática.
O posicionamento desse pino é controlado
pela pressão criada pelo bulbo de interpretação
remota, pela seleção da mola de
superaquecimento e pela descarga de pressão do
evaporador, supridos através da saída do
equalizador externo.
O bulbo de interpretação remota está em
um sistema fechado, cheio do refrigerante e
unido ao evaporador. A pressão dentro do bulbo
corresponde à pressão do refrigerante que deixa
o evaporador. Essa força é sentida na parte
superior do diafragma na seção da cabeça da
14-45
válvula, e algum aumento na pressão, causará o
movimento da válvula para a posição, “aberta”
(open).
O lado inferior do diafragma tem a força
da mola de superaquecimento e, a pressão de
descarga do evaporador, atuando na direção do
fechamento do pino da válvula. A posição da
válvula em qualquer situação, é o resultado da
ação dessas três forças.
Se a temperatura do gás deixando o
evaporador aumentar do desejado pela válvula
de superaquecimento, ela será sentida pelo
bulbo remoto. A pressão gerada no bulbo é
transmitida ao diafragma na seção de força da
válvula, fazendo com que o pino da válvula se
abra. Uma queda na temperatura do gás,
deixando o evaporador, fará com que a pressão
no bulbo remoto caia, e o pino irá mover-se na
direção da posição “fechada”. A mola de
superaquecimento é projetada para controlar a
quantidade de superaquecimento no gás,
deixando o evaporador. Um vapor está
superaquecido quando sua temperatura é mais
alta que a necessária, para mudá-lo de líquido
para gás, em uma determinada pressão.
Isso assegura que o Freon, retornando
para o compressor está no estado gasoso.
A abertura do equalizador está prevista
para compensar o efeito que a queda da pressão
do evaporador causa no controle do
superaquecimento. O equalizador sente a
pressão de descarga do evaporador e reflete isso
de volta para o diafragma da cabeça de força,
ajustando a posição do pino da válvula de
expansão, para manter o valor do
superaquecimento desejado.
Evaporador
A próxima unidade na linha do fluxo de
refrigeração, após a válvula de expansão, é o
evaporador, que é um trocador de calor
formando passagens para o fluxo de ar
refrigerado e para o refrigerante Freon. O ar
para ser resfriado flui através do evaporador.
O Freon muda de líquido para gás no
evaporador. Com efeito, o Freon ferve no
evaporador, e a pressão do Freon é controlada
para o ponto onde a ebulição ocorre
(evaporação) a uma temperatura que é menor
que a temperatura do ar da cabine. A pressão
necessária (pressão saturada) para produzir a
temperatura correta de ebulição não deve ser
muito baixa; caso contrário, o congelamento da
umidade do ar da cabine bloqueará as passagens
de ar do evaporador.
À medida que o Freon passa através do
evaporador, ele é inteiramente convertido ao
estado gasoso. Isso é essencial para se obter o
máximo de refrigeração e, também, para
impedir que o Freon líquido alcance o
compressor. O evaporador é projetado para que
o calor seja retirado do ar da cabine; dessa
forma, o ar da cabine é refrigerado. Todos os
outros componentes no sistema a Freon são
projetados para apoiar o evaporador, onde a
efetiva refrigeração é feita.
Após deixar o evaporador, o refrigerante
vaporizado flui para o compressor e é
comprimido. O calor vai sendo drenado através
das paredes do condensador, e transportado para
fora pelo ar circulante em volta da parte externa
do condensador.
Quando o vapor se condensa para a forma
líquida, ele perde o calor, que foi absorvido
quando o líquido transformou-se em vapor no
evaporador. Do condensador, o líquido
refrigerante flui de volta para o reservatório, e o
ciclo é repetido.
DESCRIÇÃO DE UM SISTEMA TÍPICO A
CICLO DE VAPOR
O sistema de ciclo de vapor, usado nas
aeronaves Boeing modelos 707 e 727, são
típicos da maioria dos sistemas.
14-46
Figura 14-40 Sistema de ar condicionado de ciclo de vapor das aeronaves Boeing 707 e 727.
Os principais componentes do sistema de
condicionamento de ar, a ciclo de vapor são:
(1) compressores centrífugos da turbina de
ar;
(2) trocadores de calor primários;
(3) unidades de refrigeração;
(4) aquecedores; e
(4) válvulas necessárias para controlar o
fluxo de ar.
O sistema de ciclo de vapor mostrado
esquematicamente na figura 14-40 está dividido
em instalação do lado esquerdo e lado direito.
Ambas as instalações são funcionalmente
idênticas.
Compressor da turbina de ar
Os compartimentos de vôo e de
passageiros são pressurizados pela utilização de
dois compressores centrífugos da turbina de ar
(turbo-compressor). Cada compressor consiste
de uma seção da turbina e uma seção do
compressor, como mostrado na figura 14-41.
O duto de entrada, da seção da turbina,
está conectado na tubulação de ar sangrado do
motor no décimo sexto estágio de ar
comprimido da tubulação de ar sangrado do
motor.
O ar sangrado está sob uma pressão de
aproximadamente 170 P.S.I. Essa alta pressão e
alta-velocidade do ar é reduzida para
aproximadamente 76 P.S.I. por um regulador de
pressão diferencial, localizado no duto condutor
de ar para a entrada da turbina. Essa pressão de
ar regulada, gira a turbina a cerca de 49.000
R.P.M.
Como o compressor está conectado
diretamente à turbina, ele também gira à mesma
R.P.M..
A saida do compressor é de
aproximadamente 1.070 pés cúbicos de ar por
14-47
minuto a um máximo de 50 P.S.I.
-
Figura 14-41 Esquema de um compressor centrífugo de uma turbina a ar.
A entrada da seção do compressor está
conectada à tomada de ar de impacto e a saída
está conectada através de dutos ao sistema de
condicionamento de ar. O ar flui através dos
dutos, através de uma válvula de isolamento da
asa, passa pela válvula de corte (Shutoff), e
através do trocador primário de calor.
Trocadores primários de calor
Os dois trocadores primários de calor (ar
para ar) estão localizados nas instalações do
lado direito e do lado esquerdo do sistema de
ciclo de vapor, como mostrado na figura 14-40.
Cada trocador primário de calor consiste
de um conjunto de dutos, um conjunto de
núcleos e um conjunto recipiente. O conjunto de
dutos soldados contêm ambas as passagens, de
entrada e de saída. O conjunto do núcleo, tipotubular,
forma a porção central da unidade.
O conjunto é completado por um
recipiente que envolve os tubos.
O ar de impacto é forçado em torno e
entre o lado externo dos tubos. A figura 14-42
mostra o diagrama esquemático do trocador
primário de calor.
Os trocadores primários de calor removem
cerca de 10% do calor da compressão do ar de
ventilação da cabine, à medida que ele chega
dos turbo compressores, resfriando, dessa
forma, o ar em cerca de 10º a 25º acima da
temperatura do ar exterior.
Figura 14-42 Esquema do trocador primário de
calor.
Unidades de refrigeração
Dos trocadores primários de calor, o ar
para ventilação é conduzido para as unidades de
refrigeração. As duas unidades de refrigeração
estão localizadas nas instalações do lado
esquerdo e do lado direito do sistema de ciclo de
vapor, como é mostrado na figura 14-40.
Cada unidade de refrigeração consiste de
um compressor de Freon acionado por um
motor elétrico, um condensador de refrigerante,
resfriado a ar, um reservatório (reservatório de
14-48
Freon), um evaporador trocador de calor, uma
válvula de controle de dois elementos; um
trocador de calor (líquido para gás) e os
componentes elétricos necessários para
assegurar a operação adequada da unidade.
O refrigerante usado no sistema é o Freon
114. Óleo lubrificante é adicionado ao Freon
cada vez que a unidade de refrigeração é
carregada, para proporcionar a lubrificação dos
rolamentos do compressor.
Após o ar ser resfriado para a temperatura
desejada, ele é canalizado para dentro das
cabines, de comando e de passageiros, ou carga.
Aquecedores elétricos
O ar para ventilação da cabine principal, e
ar para ventilação do compartimento de vôo, são
aquecidos separadamente e independentemente
por dois aquecedores elétricos, sendo um para
cada compartimento.
O aquecedor do compartimento de carga
consiste de um núcleo, que é feito com nove
elementos aquecedores elétricos, montados em
um conjunto de estrutura de alumínio
retangular, três protetores, conexão de força
C.A. para os elementos, e um circuito de
controle para os protetores térmicos.
O aquecedor da cabine principal é similar,
mas tem uma capacidade de saída maior,
considerando que fornece calor para um
compartimento maior e com um volume de ar
maior.
Válvulas de regulagem do fluxo de ar
As setas pretas cheias, na figura 14-40,
indicam a rota do fluxo do ar de ventilação do
turbocompressor, através das unidades de
refrigeração até a cabine de passageiros, ou
carga e cabine de comando. Uma válvula tripla
(three-port gang valve) regula o fluxo de ar
quente à temperatura selecionada.
MANUTENÇÃO DO SISTEMA DE
PRESSURIZAÇÃO E AR
CONDICIONADO
A manutenção requerida nos sistemas de
pressurização e ar condicionado, varia com cada
modelo. Essa manutenção, segue os
procedimentos fornecidos nos apropriados
manuais de manutenção do fabricante do
equipamento ou da aeronave. Ela consiste
normalmente de inspeções, serviços, remoção e
instalação de componentes, desenvolvimento de
verificações operacionais e pesquisa de defeitos
para a isolação e correção dos defeitos do
sistema.
Inspeções
Periodicamente, inspeciona-se o sistema
quanto à segurança dos componentes e defeitos
visíveis. Uma atenção especial deve ser dada
aos trocadores de calor quanto à sinais de fadiga
estrutural, adjacente às soldas. A tubulação deve
estar fixada, e adequadamente apoiada. As
mantas de isolação devem estar em bom estado
e firmes em volta da tubulação.
Reabastecimento
Cada unidade de refrigeração contém
Freon para absorção de calor, e óleo misturado
com o Freon para lubrificação dos rolamentos
do motor do compressor. Se existir Freon
insuficiente na unidade, ela será incapaz de
absorver calor do ar que está indo para a cabine.
Se houver óleo insuficiente, os rolamentos do
motor irão superaquecer, provocando uma
operação insatisfatória do compressor. É
importante que quantidades suficientes de Freon
e óleo estejam na unidade durante todo o tempo.
Em comparação com o sistema hidráulico,
onde há circuitos fechados, contendo fluido o
tempo todo, um circuito de Freon contém
quantidades de ambos, líquido e vapor. Isso, em
adição ao fato de que é imprevisível saber onde,
num sistema, o líquido estará em um
determinado momento, tornando difícil verificar
a quantidade de Freon no sistema.
Descuidando-se da quantidade de Freon no
sistema completo, o nível do líquido poderá
variar significativamente, dependendo das
condições de operação.
Por essa razão, um conjunto padronizado
de condições deve ser obtido quando se verifica
o nível de Freon. Essas condições são
especificadas pelo fabricante e, como
mencionado anteriormente, variam de aeronave
para aeronave.
Para verificar o nível de Freon, é
necessário operar a unidade de refrigeração por
aproximadamente 5 minutos, para se alcançar a
condição de estabilidade.
Se o sistema utiliza um visor, observa-se o
fluxo do Freon através dele. Um fluxo
14-49
constante, indica que uma carga suficiente está
presente. Se a carga de Freon estiver baixa,
bolhas irão aparecer no visor.
Quando se adiciona Freon a um sistema,
adiciona-se o óleo que foi perdido com o Freon
que está sendo reposto. É impossível determinar
com precisão a quantidade de óleo
remanescente em um sistema a Freon, após uma
perda total ou parcial de uma carga de Freon.
Todavia, baseado na experiência, a maioria dos
fabricantes estabeleceram procedimentos para
adição de óleo.
A quantidade de óleo a ser adicionada é
regulada por: (1) a quantidade de Freon a ser
adicionada; (2) se o sistema tiver perdido toda a
sua carga e tiver sido limpo e esvaziado; (3)
quando a carga máxima é para ser adicionada;
ou (4) se os componentes principais do sistema
tiverem sido trocados.
Normalmente, um quarto de onça de óleo é
adicionado para cada libra de Freon adicionada
ao sistema. Quando substituindo um
componente, uma quantidade de óleo é
adicionada. Para repor a que foi escoada na
substituição do componente.
O óleo para lubrificação da válvula de
expansão do compressor e selos associados,
deve estar selado no sistema. O óleo usado é um
óleo mineral especial, altamente refinado, livre
de cera, água e enxofre. Sempre é usado o óleo
especificado no manual de manutenção do
fabricante para o sistema específico.
Freon - 12
O Freon - 12 é o refrigerante mais
comumente usado. Ele é um hidrocarboneto
fluoretado, similar ao tetracloreto de carbono
com 2 átomos de cloro substituídos por 2
átomos de fluor.
Ele é estável em altas ou baixas
temperaturas; não reage com qualquer dos
materiais ou selos usados em um sistema de ar
condicionado, e não é inflamável.
O Freon - 12 entrará em ebulição a -
21,6ºF ao nível do mar.
Se o Freon - 12 cair na pele, resultará em
uma queimadura. Mesmo um leve traço nos
olhos pode causar danos.
Se isso ocorrer, PROCURE UM MÉDICO
OU VÁ A UM HOSPITAL TÃO LOGO SEJA
POSSÍVEL.
O Freon é incolor, inodoro e não tóxico;
todavia, sendo mais pesado que o ar, ele irá
deslocar o oxigênio e poderá causar sufocação.
Quando aquecido sobre uma chama
aberta, ele converte-se em gás fosgênio, que é
fatal.
Conjunto de distribuição
Sempre que um sistema a Freon é aberto
para manutenção, uma porção do Freon e do
óleo é perdida. O recompletamento do Freon e
do óleo deve ser uma das mais eficientes
operações do sistema. Isso requer o uso de um
conjunto especial de medidores e mangueiras
interligadas.
O conjunto de distribuição (figura 14-43)
consiste de uma tubulação com: três conectores,
nos quais as mangueiras de abastecimento de
refrigerante estão fixadas; duas válvulas
manuais com selos do tipo seção circular (“o”
ring); e dois medidores, um para o lado de baixa
pressão, e o outro para o lado de alta pressão do
sistema.
Figura 14-43 Conjunto de distribuição do Freon.
O medidor de baixa pressão é uma
medidor composto, o que significa que ele
indica as pressões da atmosfera em ambos os
sentidos. Ele indicará cerca de 30 polegadas de
mercúrio, no instrumento (abaixo da
atmosférica) a cerca de 60 p.s.i.
O medidor de alta pressão normalmente
tem um alcance de zero a 600 p.s.i.,
aproximadamente. O indicador de baixa pressão
está conectado diretamente ao tubo, no lado dos
encaixes de baixa pressão. O medidor de alta
pressão, do mesmo modo, está conectado
diretamente no lado de alta pressão.
A conexão central do conjunto pode ser
isolada de qualquer um dos medidores, de alta
ou baixa, pelas válvulas manuais. Quando essas
válvulas são giradas completamente no sentido
14-50
horário, a tubulação central é isolada.
Se a válvula de baixa pressão for aberta
(girada no sentido anti-horário), a tubulação
central será aberta para o medidor de baixa
pressão, e a linha de abastecimento de baixa
pressão. O mesmo é verdadeiro para o lado de
alta, quando a válvula de alta pressão for aberta.
Mangueiras especiais estão fixadas nos
conectores das válvulas do conjunto para
abastecimento do sistema.
A mangueira de abastecimento de alta
pressão faz a ligação da válvula de
abastecimento, no lado de alta, tanto à descarga
do compressor, como ao secador do reservatório
ou com o lado de entrada da válvula de
expansão.
A mangueira de baixa pressão faz a ligação
da válvula de abastecimento com a entrada do
compressor, ou com o lado de descarga da
válvula de expansão. A mangueira central é
fixada à bomba de vácuo para esvaziar o
sistema ou para o suprimento de refrigerante,
para carregar o sistema. As mangueiras de
abastecimento usadas com válvulas
“Schrader”devem ter um pino para comprimir a
válvula.
Quando o conjunto de distribuição não
estiver em uso, as mangueiras devem estar
vedadas, para evitar a contaminação das
válvulas com umidade.
Limpando o sistema
Sempre que o sistema a Freon for aberto
para manutenção, é necessário limpá-lo. O
conjunto de distribuição está conectado como
previamente descrito, exceto a mangueira
central, que não está ainda conectada à bomba
de vácuo.
Cobre-se a mangueira central com uma
toalha limpa, e abre-se ambas as válvulas
vagarosamente. Isso permitirá ao gás escapar
sem ventilar sobre o óleo do sistema. Quando
ambos os medidores estiverem em zero, o
sistema poderá ser aberto.
Esvaziando o sistema
Somente algumas gotas de água irão
contaminar e bloquear completamente um
sistema de ar condicionado. Se essa água
congela na válvula de expansão, paralisa a ação
do sistema.
A água é removida do sistema pelo
esvaziamento. A qualquer tempo que o sistema
for aberto, ele deve ser esvaziado antes da
recarga.
O conjunto de distribuição está conectado
ao sistema, com a mangueira central conectada
à bomba de vácuo. A bomba reduz a pressão, a
umidade se vaporiza, sendo drenada do sistema.
Uma bomba típica usada para esvaziar os
sistemas de ar condicionado, bombeará 0,8 pés
cúbicos de ar por minuto, e irá esvaziar o
sistema para cerca de 29.62 polegadas de
mercúrio (pressão no indicador). Nessa pressão,
a água irá ferver a 45ºF. O bombeamento ou
esvaziamento de um sistema, usualmente requer
cerca de 60 minutos de tempo para
bombeamento.
Recarga
Com o sistema sob o vácuo do
esvaziamento, fecha-se todas as válvulas,
conectando a mangueira central ao suprimento
de refrigerante. A válvula do recipiente é aberta,
e a mangueira afrouxada do lado de alta, em sua
conexão ao sistema, deixando escapar algum
Freon. Isso limpa o conjunto de distribuição.
Aperta-se a mangueira.
A válvula de alta pressão aberta, permitirá
ao Freon fluir para dentro do sistema. O
medidor de baixa pressão deverá começar a
indicar que o sistema está saindo do vácuo.
Fecha-se ambas as válvulas. Liga-se o motor e
ajusta-se a R.P.M. para cerca de 1250. Os
controles sâo ajustados para refrigeração total.
Com o reservatório de Freon na posição correta,
para permitir a saída do vapor, a válvula de
baixa pressão é aberta para permitir que o vapor
entre no sistema. As libras de Freon no sistema
são colocadas, como recomendado pelas
especificações.
Todas as válvulas são fechadas, o conjunto
de distribuição é removido, e uma verificação
operacional é executada.
Verificação do óleo do compressor
O compressor de óleo é uma unidade
selada no sistema de refrigeração. Toda vez que
o sistema for esvaziado, a quantidade de óleo
deve ser verificada.
O tampão de enchimento é removido,
usando o tipo apropriado de vareta de medição,
14-51
verificando a quantidade de óleo. O nível deverá
ser mantido na faixa apropriada, usando o óleo
recomendado pelo fabricante. Após a adição do
óleo, recoloca-se o tampão de enchimento e
recarrega-se o sistema.
VERIFICAÇÕES OPERACIONAIS DA
PRESSURIZAÇÃO DA CABINE
Duas verificações operacionais podem ser
executadas em um sistema de pressurização e
condicionamento do ar da cabine. A primeira é
uma verificação operacional geral do sistema
completo, previsto para assegurar a operação
apropriada de cada componente principal do
sistema. A segunda é uma verificação da
pressurização da cabine, para verificar quanto a
vedação.
Para verificar operacionalmente o sistema
de condicionamento de ar, opera-se os motores
ou providencia-se o equipamento de apoio de
solo, recomendado pelo fabricante da aeronave.
Com os controles do sistema posicionados
para fornecer ar frio, é confirmado se o ar frio
está fluindo dos bocais de distribuição da
cabine. Posiciona-se os controles do sistema
para fornecer ar quente; e ocorrendo um
aumento na temperatura do fluxo de ar nos
bocais de distribuição, deve ser confirmado.
A verificação do sistema de pressurização
da cabine consiste de: (1) verificação da
operação do regulador de pressão; (2)
verificação da operação da válvula de
alijamento e alívio de pressão; (3) teste de
pressão estática da cabine; e (4) teste da pressão
dinâmica da cabine.
Para verificar o regulador de pressão,
conecta-se um teste de ar e um manômetro (um
instrumento para medição de pressão,
normalmente em polegadas de Hg) às
conecxões de adaptação apropriada do teste.
Com uma fonte externa de energia elétrica
conectada, posiciona-se os controles do sistema
como necessário, pressurizando a cabine a 7.13
polegadas de Hg, que é equivalente a 3,5 p.s.i.
Os ajustes de pressurização e tolerância
apresentados aqui são somente para finalidades
de ilustração.
Consulta-se o manual de manutenção
aplicável, para os ajustes, relativos ao modelo
da aeronave.
Deve-se continuar a pressurização da
cabine, verificando se o regulador de pressão
mantém a mesma pressão.
A verificação completa das válvulas, de
alijamento e alívo de pressão, consiste de três
verificações individuais. Primeiro, com o teste
de ar conectado pressuriza-se a cabine,
posicionando a chave seletora de pressão para
alijar o ar da cabine. Se a pressão da cabine cair
para menos que 0,3 pol. de Hg (0,15 p.s.i.),
através de ambas as válvulas de alijamento e de
alívio de pressão, que são na verdade válvulas
de alijamento de pressão.
Segundo, usando o teste de ar,
repressuriza-se a cabine. Posiciona-se então, a
válvula manual de alijamento para “DUMP”
(alijamento). Uma queda na pressão da cabine
para 0,3 pol. Hg (0,15 p.s.i.) e um fluxo de ar
através das válvulas de alijamento e alívio de
pressão, indicam que a função de alijamento
manual dessa válvula está satisfatória.
Terceiro, posiciona-se a válvula de corte
(SHUT OFF) para “ALL OFF”. (Esta posição é
usada somente para teste no solo). Usando o
teste de ar, pressuriza-se a cabine até 7,64 pol de
Hg (3,75 p.s.i.).
A operação das válvulas de alijamento e
alívio de pressão, para manter essa pressão,
indica que a função de alívio das válvulas é
satisfatória.
O teste de pressão estática da cabine
verifica a fuselagem, quanto a integridade
estrutural. Para executá-lo, conecta-se o teste de
ar, pressurizando a fuselagem até 10,20 pol. de
Hg (5,0 p.s.i.). Verifica-se o revestimento
externo da fuselagem quanto a trincas,
distorções, mossas e condições dos rebites.
A verificação quanto a vazamento da
fuselagem é chamada de teste de pressão
dinâmica da cabine. Essa verificação consiste da
pressurização a uma pressão específica, usando
um teste de ar. Então, com um manômetro,
determina-se a taxa de perda de pressão de ar
dentro de um limite de tempo especificado no
manual de manutenção da aeronave. Se a perda
for excessiva, grandes vazamentos podem ser
localizados pelo som ou pelo tato. Pequenas
perdas podem ser detectadas usando uma
solução para formação de bolha ou um testador
de vazamento da cabine.
Uma observação cuidadosa do exterior da
fuselagem, antes de sua lavagem, pode revelar
pequenas perdas em torno dos rebites, junções
ou diminutas rachaduras no revestimento. Uma
mancha indicadora será visível, na área do
14-52
vazamento.
PESQUISA DE PANES NA
PRESSURIZAÇÃO DA CABINE
A pesquisa de panes consiste de três
passos: (1) determinação da existência da pane;
(2) determinação de todas as causas possíveis de
panes; e (3) identificação ou isolamento da
causa específica da pane.
As cartas de pesquisa de panes são
freqüentemente fornecidas nos manuais de
manutenção da aeronave, para uso na
determinação da causa, do procedimento de
isolamento, e solução para os defeitos mais
comuns, que tornam os sistemas de
pressurização e condicionamento de ar da
cabine inoperantes ou incontroláveis.
Essas cartas normalmente listam a maioria
das falhas do sistema.
As cartas de pesquisa de pane são
organizadas em uma seqüência clara para cada
defeito, e de acordo com a probabilidade de
falha e facilidade de investigação.
Para obter o máximo rendimento, os
seguintes passos são recomendados, quando
aplicando-se uma carta de pesquisa de panes
para falhas do sistema:
(1) PANE: Temperatura da cabine muito alta ou muito baixa (não atende ao controle, durante a
operação automática (em “AUTO”).
CAUSA PROVÁVEL PROCEDIMENTO DE ISOLAÇÃO CORREÇÃO
Defeito no sensor de
temperatura.
Coloca-se o sistema em operação manual,
girando o botão de controle de
temperatura do ar manualmente.
Se o sistema opera corretamente,
substitua o sensor de temperatura,
por um em bom estado e
verifique o sistema novamente na
operação “AUTO”.
(2) PANE: Temperatura da cabine muito alta ou muito baixa (não atende ao controle durante a
operação automática ou manual).
CAUSA PROVÁVEL PROCEDIMENTO DE ISOLAÇÃO CORREÇÃO
Defeito no controlador
de temperatura ou
válvula de desvio de
refrigeração
inoperante.
Com o sistema sendo operado na posição
manual e o botão de controle da
temperatura do ar da cabine alternando
entre “COLD”e “HOT”, observe o
indicador de posição da válvula
(localizado sobre a válvula).
Se a válvula não estiver abrindo e
fechando de acordo com os
ajustes do controle, desconecte o
plugue elétrico do solenoide da
válvula e verifique a fonte de
força. Se a posição da válvula
indica que ela está abrindo e
fechando de acordo com os
ajustes do controle, continue com
o próximo ítem da pesquisa de
panes.
Figura 14-44 Pesquisa de panes em um sistema de ciclo de ar.
(1) Determinar qual pane ou falha listada na
tabela, com a semelhança mais próxima da
falha atual, detectada no sistema.
(2) Eliminar as causas prováveis listadas sob a
pane selecionada, na ordem em que elas
estão listadas, executando o procedimento
de isolamento para cada uma , até que o
defeito seja descoberto
(3) Corrigir o defeito, seguindo as instruções
listadas na coluna de correção da tabela de
soluções de panes.
A figura 14-44 é um exemplo do tipo de
tabela de pesquisa de panes, fornecido no
manual de manutenção para uma aeronave que
use um sistema de ciclo de ar.
SISTEMA DE OXIGÊNIO
A atmosfera é constituída por cerca de
21% de oxigênio, 78% de nitrogênio, e 1% de
outros gases por volume.
14-53
Desses gases, o oxigênio é o mais
importante.
Com o aumento da altitude, o ar se torna
rarefeito e a pressão do ar diminui. Como
resultado, a quantidade de oxigênio disponível
para sustentar as funções humanas diminui.
Os sistemas de oxigênio das aeronaves
estão equipados para suprir uma quantidade
requerida de oxigênio nos pulmões, para
permitir uma atividade normal, até em indicadas
altitudes em torno de 40.000 pés.
Aeronaves de transporte modernas cruzam
altitudes, nas quais a pressurização da cabine é
necessária para manter a pressão de altitude na
cabine entre 8.000 e 15.000 pés, indiferente da
altitude atual da aeronave. Sob tais condições, o
oxigênio não é preciso para o conforto dos
passageiros e da tripulação. Entretanto, como
precaução, o equipamento de oxigênio está
instalado para uso, no caso de falha na
pressurização. Equipamento portátil de oxigênio
poderá também estar a bordo para primeiros
socorros.
Como algumas das aeronaves de médio e
pequeno porte são previstas sem pressurização
de cabine, o equipamento de oxigênio poderá
ser instalado para uso dos passageiros e da
tripulação, quando a aeronave estiver em grande
altitude.
Em outros casos, quando o sistema de
oxigênio não estiver instalado, passageiros e
tripulantes dependerão do equipamento portátil
de oxigênio, acondicionado em posições
convenientes.
O projeto dos vários sistemas de oxigênio,
usados na aviação, dependem largamente do
tipo de aeronave, quer por exigências
operacionais ou quando aplicável, do sistema de
pressurização.
Em algumas aeronaves, um sistema de
fluxo contínuo de oxigênio é instalado, tanto
para passageiros como tripulantes. O sistema de
pressão de demanda é amplamente usado como
um sistema para tripulação, especialmente nas
grandes aeronaves de transporte.
Muitas aeronaves têm uma combinação de
ambos os sistemas, os quais poderão ser
aumentados pelo equipamento portátil.
Sistema de fluxo contínuo
Numa forma simples, um sistema básico
de fluxo contínuo de oxigênio, é ilustrado na
figura 14-45.
Figura 14-45 Sistema de oxigênio de fluxo
contínuo.
Como mostrado na ilustração, com a linha
da válvula ligada, o oxigênio fluirá do cilindro
carregado até a linha de alta pressão para a
válvula redutora, a qual reduz a pressão para
aquela requerida na saída das máscaras. Um
orifício de calibragem nas saídas irão controlar a
quantidade de oxigênio liberada para as
máscaras.
O sistema dos passageiros poderá consistir
de uma série de tomadas de suprimento,
instaladas nas paredes adjacentes da cabine, até
o assento dos passageiros aos quais as máscaras
de oxigênio poderão ser conectadas, ou poderá
ser um arranjo de máscaras, que cairão
automaticamente para cada passageiro se a
pressurização falhar. Em ambos os casos o
oxigênio é suprido, freqüentemente de forma
automática através de uma tubulação.
Qualquer controle automático (por
exemplo válvula de controle barométrico) no
sistema, poderá ser substituído por um controle
manualmente operado, por um membro da
tripulação.
Sistema de pressão por demanda
Um sistema simples de pressão por
demanda é ilustrado na figura 14-46. Nota-se
que há um regulador de pressão por demanda
para cada membro da tripulação, o qual poderá
ajustar o regulador de acordo com a sua
necessidade.
14-54
Figura 14-46 Típico sistema de oxigênio de
pressão por demanda.
Equipamento portátil de oxigênio
O equipamento portátil de oxigênio típico
consiste de um cilindro de liga leve, de aço,
provido com uma válvula controladora/redutora
de fluxo combinado e um medidor de presssão.
Uma máscara para respiração, com tubulações
flexíveis conectadas, e um suporte com as alças
necessárias para utilização do usuário,
completam o conjunto.
A pressão de um cilindro carregado é
usualmente de 1.800 PSI; entretanto, a
capacidade do cilindro varia. Um equipamento
portátil, de tamanho popular, tem um cilindro
com a capacidade de 120 litros.
Dependendo do tipo de equipamento
usado, é normalmente possível selecionar no
mínimo 2 tipos de fluxos, normal ou alto. Em
outro equipamento, 3 tipos de fluxo poderão ser
selecionados, por exemplo: normal, alto e
emergência, aos quais correspondem 2, 4 e 10
litros por minuto. Com esses tipos de fluxo, um
cilindro de 120 litros durará por 60 , 30 e 12
minutos.
EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO
CONTRA FUMAÇA
Em alguns casos existem exigências para
transportar o equipamento de proteção contra
fumaça, ou atmosfera carregada de gases.
Esse equipamento consiste de uma
máscara de proteção facial especial contra
fumaça, com proteção para os olhos no formato
de visor transparente, junto com o suprimento
necessário de oxigênio através de traquéias e
prendedores. Alguns são projetados para uso
com oxigênio, proveniente do sistema de
oxigênio da aeronave, e outros são
acondicionados em equipamentos portáteis.
CILINDROS DE OXIGÊNIO
O suprimento de oxigênio é acondicionado
em cilindros de alta ou baixa pressão. O cilindro
de alta pressão é fabricado por uma liga de
tratamento a quente, ou são enrolados com
arame na superfície externa para prover
resistência contra batidas.
Todos os cilindros de alta pressão são
identificados pela coloração verde, e têm as
palavras “oxigênio para consumo dos
aviadores” em letras brancas de 1 polegada,
gravadas longitudinalmente.
Os cilindros de alta pressão são fabricados
numa variedade de formatos e capacidades.
Esses cilindros poderão conter uma carga
máxima de 2.000 P.S.I., mas são normalmente
abastecidos com 1.800 a 1.850 P.S.I.
Existem dois tipos básicos de cilindros de
baixa pressão de oxigênio. Um é feito de aço
inoxidável; o outro, de liga de aço, baixo
carbono, tratado a quente.
Os cilindros de aço inoxidável se tornam
não fragmentáveis pela adição de camadas
estreitas de aço inoxidável soldadas ao corpo do
cilindro. Os cilindros de liga leve de aço não
têm as bandas de reforço, mas estão sujeitos ao
processo de tratamento a quente para torná-los
não fragmentáveis. Eles têm um corpo fino com
os dizeres “não fragmentáveis” gravados.
Ambos os tipos de cilindros de baixa
pressão vem com tamanhos diferentes, e são
pintados na cor amarela clara. Esta cor indica
que eles são usados somente em linhas de baixa
pressão de oxigênio.
Os cilindros poderão conter no máximo
450 P.S.I. de carga, mas são normalmente
abastecidos com pressão de 400 a 425 P.S.I.
Quando a pressão cai para 50 p.s.i., os cilindros
são considerados vazios.
Os cilindros podem ser equipados com
dois tipos de válvulas.
Um tipo usado é o de abertura automática
da válvula, que abre quando o conjunto da
válvula é acoplado à tubulação de oxigênio, na
saída da válvula. Essa ligação deixa a válvula
unidirecional fora da posição, permitindo que o
oxigênio do cilindro encha o sistema de
oxigênio sob alta pressão.
O outro tipo é uma roda manual, que
14-55
deverá ser frenada na posição toda aberta,
quando o cilindro estiver instalado na aeronave.
Essa válvula deverá estar fechada quando
removendo ou trocando partes do sistema de
oxigênio, e quando o cilindro for retirado da
aeronave.
Os cilindros são freqüentemente providos
com um disco projetado para romper-se, caso a
pressão da válvula aumente para uma condição
insegura.
Esse disco é usualmente instalado no
corpo da válvula, e os suspiros do conteúdo dos
cilindros para fora da aeronave, em caso de um
aumento perigoso de pressão.
SISTEMA DE OXIGÊNIO EM ESTADO
SÓLIDO
O suplemento de oxigênio de emergência é
uma necessidade em uma aeronave
pressurizada, voando acima de 25.000 pés.
Geradores químicos de oxigênio podem ser
usados para o cumprimento de novas
necessidades.
O gerador químico de oxigênio difere do
cilindro de oxigênio comprimido e do conversor
de oxigênio líquido, no qual o oxigênio é
realmente produzido na hora da entrega.
Geradores de oxigênio, em estado sólido,
têm sido usado por longo tempo. Na década de
20 foi usado pela primeira vez em salvamento
nas minas.
Durante a 2ª Grande Guerra, os japoneses,
britânicos e americanos, trabalharam para
desenvolver estes geradores de oxigênio para
aeronaves e submarinos.
Na figura 14-47, é mostrado
esquematicamente o número de polegadas
cúbicas de espaço, que ocuparão 120 pés
cúbicos de oxigênio (10 libras) como gás,
líquido ou sólido.
Figura 14-47 Comparação do volume.
Na figura 14-48, as ferramentas
necessárias para instalar e operar o sistema
foram incluídas nas medidas de tamanho e de
peso. Uma rápida comparação desses valores
torna aparente que o sistema gerador do
oxigênio em estado sólido é o mais eficiente.
Figura 14-48 Comparação de peso e volume na
estocagem do oxigênio como gás,
líquido e sólido.
Dessa maneira, menor equipamento e
manutenção são requeridos para conversores de
oxigênio em estado sólido.
A inspeção de integridade é o único
requisito usado, até que sejam implementadas
outras normas.
14-56
O estado sólido descreve um processo
químico do clorato de sódio, (fórmula Na Cl
O3). Quando aquecido a 478ºF, o clorato de
sódio libera acima de 45% do seu peso como
oxigênio gasoso. O aquecimento necessário à
decomposição do clorato de sódio é suprido
pelo ferro, o qual é misturado com clorato.
Gerador de oxigênio
A figura 14-49, ilustra uma representação
esquemática de um gerador básico de oxigênio.
Figura 14-49 Gerador de oxigênio (vela).
A posição axial central é ocupada por um
núcleo de clorato de sódio, ferro e alguns outros
ingredientes misturados juntos, e cada um
posicionado ou fundido numa forma cilíndrica.
Este item tem sido popularmente chamado
como uma vela de oxigênio, porque quando é
aceso em uma das pontas ele queima
progressivamente, da mesma maneira que uma
vela ou chama. Circundando o núcleo está a
embalagem porosa. Ela suporta o núcleo e filtra
as partículas de sal do gás, quando ele flui em
direção à saída.
Um filtro químico e um filtro especial na
ponta da saída do invólucro prevêem a limpeza
final do gás, para que o oxigênio liberado seja
medicinalmente puro para a absorção humana.
Um dispositivo inicial é parte integral do
pacote. Isto poderá ser tanto um dispositivo de
percussão mecânica quanto um gatilho elétrico.
A escolha depende da aplicação.
O conjunto todo é acondicionado num
vaso de casca fina. Freqüentemente contido
numa camada de isolamento térmico, dentro da
casca, uma válvula unidirecional veda na saída,
e uma válvula de alívio protege contra condição
de sobrepressão não intencional.
Em operação, a queima é iniciada numa
das pontas do núcleo pelo gatilho, ou pelo
dispositivo de percussão. A evolução da razão
do oxigênio é proporcional a área seccional
cruzada no núcleo e a razão da queima. Essa
razão é determinada pela concentração do
combustível no clorato.
Em certos casos, uma das extremidades do
núcleo é maior que a outra. A causa disso é para
programar uma alta razão de evolução do
oxigênio durante os primeiros minutos da
queima, como é requerido para um suprimento
de descida de emergência. A queima continua
até que a parte central esteja gasta.
A simplicidade do processo poderá ser
prontamente vista; da mesma maneira, as
limitações. Não existem válvulas de ligar ou
desligar, nem mesmo controles mecânicos. O
reabastecimento é efetuado pela simples troca
do dispositivo na sua totalidade.
Uma limitação é que, uma vez iniciada a
geração, o fluxo é liberado a uma
predeterminada razão, então o uso por demanda
não é muito eficiente. Para aumentar o processo
em funcionamento para o consumo de uma
grande quantidade de oxigênio, a quantidade de
ferro é mantida no mínimo.
Existe uma tendência para liberação de
pequenas quantidades de cloro. Peróxido de
bário ou, dióxido de bário, poderá ser
adicionado pelo fabricante, para prover uma
média alcalina para remover a quantidade de
cloro que possa estar presente.
Baseados no volume, o qual é
extremamente importante na instalação da
aeronave, uma capacidade de armazenamento
de oxigênio em velas, é cerca de três vezes o do
gás comprimido.
Um modelo típico de três saídas, supre por
15 minutos, em caso de descompressão ou
descida de emergência, para um transporte
supersônico (25.000 pés, máxima altitude da
cabine), pesando menos que 0,9 libras, e
consiste simplesmente de um cilindro de aço
inoxidável de 2,1 polegadas de diâmetro por
3,55 polegadas de comprimento, ligadas a 3
bicos múltiplos de mangueira.
14-57
O cilindro contém o gerador, iniciador, sal,
filtro de fumaça, bastante isolação para manter a
superfície do cilindro abaixo de 250ºF e, durante
a queima, um plug de alívio da pressão e uma
faixa pintada de indicação da temperatura, para
inspeção visual das condições do gerador.
Os bicos contêm orifícios pequenos, o
bastante para assegurar o fluxo essencialmente
equalizado para as três máscaras.
Os geradores são inertes abaixo de 400ºF,
mesmo sob um severo impacto. Enquanto a
temperatura da reação for alta e um considerável
calor for produzido, os geradores são isolados
para que a superfície externa do cilindro fique
fria o bastante, a fim de evitar qualquer perigo
de fogo.
As unidades portáteis poderão ser
seguradas confortavelmente durante toda a
operação, até que a geração de calor seja
dissipada durante um logo período de tempo. O
mesmo isolamento trabalha ao inverso; para
adiar a iniciação, deverá uma unidade estar
sujeita a um fogo externo.
Se algum fogo for suficientemente
prolongado para acender o gerador de clorato a
produção de oxigênio, será a uma relativamente
baixa e contínua razão.
Nos sistemas de fluxo contínuo, simples,
nenhuma pressão será gerada, quando todas as
saídas permitirem um livre fluxo de oxigênio,
eliminando o intenso efeito de jato do oxigênio
pressurizado sobre o fogo.
Estado sólido contra oxigênio gasoso sob alta
pressão
• Eliminação da alta pressão em recipientes de
armazenagem - alivia o peso.
• Eliminação da distribuição e regulamentação
dos componentes - alivia o peso e a
manutenção.
• Simplificação da linha de distribuição
individual e retirada de mecanismos, pelo uso
das unidades modulares de velas de clorato.
• Melhoria da confiança e, por conseguinte, a
segurança pelo projeto do circuito de
iniciação, no qual, um mal funcionamento
individual não tornará outras unidades
inoperantes (a comparação aqui, refere-se a
rompimento de linhas, ou grandes
vazamentos no sistema de distribuição de
gases).
• Simples vigilância visual de cada unidade
poderá mostrar qualquer sinal de
deterioração, pela instalação dos cartuchos,
pela relativa inexperiência dos serviços da
tripulação; facilmente checado quanto a
instalação e desembaraço para o
funcionamento pelo comando da cabine.
• Programada liberação proporcional de
oxigênio, independente do tipo de
emergência.
TUBULAÇÕES DO SISTEMA DE
OXIGÊNIO
Tubos e acessórios são feitos para a
maioria das linhas do sistema de oxigênio, e
conexões com os vários componentes. Todas as
linhas são de metal, exceto onde as flexíveis são
requeridas. Onde a flexibilidade é necessária,
mangueiras de borracha são usadas.
Existem vários tipos e diferentes tamanhos
de tubos para oxigênio.
O mais usado em sistema de baixa pressão
de gás é o feito de liga de alumínio. Tubos feitos
desse material resistem a corrosão e a fadiga,
são leves em peso e facilmente moldados.
Para suprir gases de alta pressão, as linhas
são feitas de liga de cobre.
As tubulações de oxigênio instaladas são
usualmente identificadas com fitas com código
de coloração, aplicado em cada extremidade dos
tubos, e a intervalos específicos ao longo do
comprimento.
A fita com código, consiste de uma faixa
verde pintada com as palavras “oxigênio para
consumo”, e um símbolo retangular preto
sobrepintado num fundo branco.
Conexões do sistema de oxigênio
Tubos segmentados são interconectados,
ou conectados aos componentes do sistema por
conexões. As conexões tubo-a-tubo são
projetadas com roscas retas para receber
conexões tubulares cônicas.
As conexões para ligações dos tubos aos
componentes (cilindro, reguladores e
indicadores) têm numa das pontas roscas retas, e
14-58
a parte externa do tubo rosqueado na outra
ponta para fixação, como mostra a figura 14-50.
Figura 14-50 Vista em corte de uma conexão
típica do sistema de oxigênio.
As conexões do sistema de oxigênio
podem ser feitas de liga de alumínio, aço ou
latão. Essas conexões podem ser de dois tipos:
com flange ou sem flange.
Um tubo com flange típico é mostrado na
figura 14-50, e um sem flange é mostrado na
figura 14-51. A luva na tubulação sem flange
deverá estar prefixada, antes da instalação final,
no assentamento previsto para ela.
O prefixamento causa o corte da borda da
luva, para apertar o tubo suficientemente, e
formar um selo entre a luva e a tubulação.
A ponta da tubulação no assentamento da
conexão sem flane, é para proporcionar um
suporte para o tubo, depois da instalação.
Figura 14-51 Conexão típica sem flange.
Para vedar o sistema de oxigênio nas
conexões com rosqueados cônicos, e para evitar
engripamentos da rosca, usa-se somente um
composto para roscas aprovado. Nunca se usa
uma mistura contendo óleo, graxa ou qualquer
outro hidrocarbono nas conexões usadas no
sistema de oxigênio.
Linhas de reposição
Os mesmos métodos de cortes e dobras
descritos no capítulo 5 “Linhas de fluidos e
tubulações” do C.A. 65-9A, Manual de Matérias
Básicas e Grupo motopropulsor, também são
aplicáveis às linhas de oxigênio. Como regra
geral as linhas de oxigênio são de duplo flange,
este torna a conexão forte e hábil para suportar
mais torque.
Quando instalando uma linha, tenha
certeza que existe espaço apropriado. A folga
mínima entre as tubulações de oxigênio, e todas
as partes móveis, deverá ser de 2 polegadas. A
folga entre tubulações de oxigênio e fiações
elétricas deve ser de 6 polegadas.
Quando não é possível, amarra-se toda
fiação elétrica com braçadeiras, para que elas
não possam estar mais próximas que 2
polegadas da tubulação de oxigênio.
VÁLVULAS DE OXIGÊNIO
São usados 5 tipos de válvulas nos
sistemas de oxigênio gasoso de alta pressão.
14-59
Existem válvulas de abastecimento, válvulas
unidirecionais, válvulas de corte, válvulas de
redução de pressão e válvulas de alívio de
pressão.
Um sistema de baixa pressão,
normalmente contém somente uma válvula de
abastecimento e válvulas unidirecionais.
Válvula de abastecimento
Na maioria das aeronaves, a válvula de
abastecimento do sistema de oxigênio localizase
junto à borda de uma janela de acesso, ou
diretamente abaixo de uma cobertura no
revestimento.
Em qualquer localização, a válvula é
rapidamente acessível ao abastecimento.
Normalmente há um letreiro na parte externa,
onde se lê: “OXIGEN FILLER VALVE”. Há
dois tipos de válvulas de abastecimento de
oxigênio em uso, uma válvula de abastecimento
de baixa pressão e uma de alta pressão.
A válvula de abastecimento de baixa
pressão, figura 14-52, é usada nos sistemas
equipados com cilindros de baixa pressão.
Quando reabastecendo um sistema de oxigênio
de baixa pressão, empurra-se o adaptador de
carregamento para dentro do corpo da válvula
de abastecimento. Isso desloca a válvula, e
permite ao oxigênio fluir da carreta de
abastecimento para os cilindros de oxigênio da
aeronave.
Figura 14-52 Válvula de abastecimento de
oxigênio gasoso de baixa
pressão.
A válvula de abastecimento contém um
dispositivo de travamento sob tensão de molas,
que mantém o adaptador de carregamento no
lugar, até que ele seja aliviado. Quando o
adaptador é removido da válvula de
abastecimento, o fluxo reverso de oxigênio é,
automaticamente, interrompido por uma válvula
unidirecional. Uma tampa proporciona a
cobertura do bocal de abastecimento, evitando a
contaminação.
A válvula de alta pressão possui uma parte
com fios de rosca, para receber o conector de
suprimento de oxigênio; e uma válvula manual
para controlar o fluxo de oxigênio.
Para fazer o abastecimento de um sistema
de oxigênio, que usa uma válvula de
abastecimento de alta pressão, atarracha-se o
adaptador de carregamento na válvula de
abastecimento da aeronave. A válvula manual é
aberta na válvula de abastecimento e, também, a
garrafa abastecedora. Quando o abastecimento
estiver pronto, fecham-se as válvulas, removese
o adaptador de carregamento, e atarracha-se a
tampa da válvula para evitar contaminação.
Válvulas unidirecionais
Válvulas unidirecionais estão instaladas
nas linhas entre as garrafas de oxigênio, e em
todas as aeronaves que têm mais de uma
garrafa. Essas válvulas evitam um fluxo reverso
do oxigênio, ou a perda de todo o oxigênio do
sistema, no caso de um vazamento em uma das
garrafas de estocagem.
As válvulas unidirecionais permitem um
fluxo rápido de oxigênio em apenas uma
direção. A direção do fluxo livre é indicada por
uma seta nas válvulas.
Dos dois tipos básicos de válvulas
unidirecionais comumente usados. Um tipo
consiste de um alojamento contendo uma esfera
sob ação de mola. Quando é aplicada pressão no
lado de entrada, a esfera é forçada de encontro a
mola, sendo assim, retirada de sua sede e
permitindo a passagem do fluxo de oxigênio.
Quando a pressão se estabiliza, a mola
recoloca a esfera em sua sede, evitando
qualquer fluxo reverso de oxigênio.
14-60
O outro tipo é um cilindro em forma de
sino, com uma a esfera cativa na sua abertura.
Quando é aplicada pressão na aba do sino
(entrada), a esfera permitirá o fluxo de oxigênio.
Qualquer tendência de um fluxo reverso
ocasiona o movimento da esfera de encontro a
sua sede, vedando a entrada, e evitando um
fluxo reverso.
Válvulas de corte
As válvulas de corte, manualmente
controladas em duas posições, “ON” e “OFF”,
são instaladas para controlar o fluxo de oxigênio
fornecido por uma garrafa ou um conjunto de
garrafas. Para operação normal, os botões que
controlam as válvulas são frenados na posição
“ON”(aberta). Quando necessário, como para a
troca do componente, a válvula apropriada pode
ser fechada (posição “OFF”).
Como precaução ao abrir a válvula, após a
troca do componente, o botão deverá ser girado
para a posição aberta vagarosamente, porque, de
outro modo, o fluxo de oxigênio altamente
pressurizado penetrando no sistema vazio,
poderá romper uma das linhas.
Válvulas redutoras de pressão
Nos sistemas de oxigênio de alta pressão,
válvulas redutoras de pressão são instaladas,
entre as garrafas de suprimento e o equipamento
das cabines de comando e de passageiros. Essas
válvulas reduzem a alta pressão das garrafas de
suprimento de oxigênio, para aproximadamente
300 a 400 p.s.i., necessárias às partes do sistema
de baixa pressão.
Válvulas de alívio da pressão
A válvula de alívio da pressão está
incorporada na linha principal de suprimento de
um sistema de alta pressão.
A válvula de alívio evita que a alta pressão
do oxigênio penetre no sistema, no caso de falha
dos redutores de pressão; ela também está ligada
a atmosfera, através de uma linha de ventilação
e um plugue no revestimento da fuselagem.
REGULADORES
Reguladores diluidores de demanda
O regulador diluidor de demanda, obteve
esse nome, pelo fato de fornecer oxigênio para
os pulmões do usuário, em resposta à sucção de
sua própria respiração.
Para prolongar a duração do suprimento
de oxigênio, ele é automaticamente diluído no
regulador, com quantidades adequadas de ar
atmosférico. Essa diluição acontece em todas as
altitudes abaixo de 34.000 pés.
14-61
Figura 14-53 Esquema de um regulador diluidor de demanda.
A característica essencial de um regulador
diluidor de demanda é uma válvula operada por
um diafragma, chamada válvula de demanda
(figura 14-53), que se abre pela fraca sucção no
diafragma durante a inalação, e fecha-se durante
a exalação.
Uma válvula de redução do fluxo acima da
válvula de demanda permite um controlado
funcionamento da pressão. O fluxo descendente
da válvula de demanda é o controle do diluidor
fechando o mecanismo. Isso consiste de um
conjunto aneróide (um fole selado e em vácuo)
que controla a entrada de ar.
Quando a alavanca do diluidor estiver
colocada na posição marcada “Normal
Oxygen”, o ar atmosférico ao nível do mar é
suprido com pouquíssimo oxigênio.
Quando a altitude aumenta, a entrada de ar
é gradualmente fechada pelo aneróide para
fornecer uma concentração maior de oxigênio
até que, ao redor de 34.000 pés, a entrada de ar
fecha-se completamente, e é fornecido oxigênio
a 100%. À medida que a altitude decresce, esse
processo se reverte.
O controle de diluição, como mostrado na
fig. 14-54, pode ser mantido, girando a alavanca
para fornecer 100% de oxigênio em qualquer
altitude. Em altitudes moderadas, contudo, isto
faz com que o suprimento de oxigênio seja
conseguido muito mais rapidamente que o
normal.
O controle de diluição deve ser mantido na
posição “normal oxygen”, para todas as
operações de rotina.
Pode ser colocado em “100% percent
oxygen” nas seguintes situações: (1) Proteção
contra gases de combustão ou outros gases
venenosos ou perigosos na aeronave; (2) evitar
enbolias ou sufocações; e (3) corrigir uma
sensação de falta de oxigênio.
O regulador diluidor de demanda é
equipado com uma válvula de emergência,
operada por um botão vermelho (Figura. 14-54)
na frente do regulador. Ao se abrir essa válvula
há um fluxo constante de oxigênio puro à
mascara, independente da altitude.
Os parágrafos seguintes ilustram um
procedimento típico, para checar a operação de
um regulador diluidor de demanda. Primeiro, o
indicador de pressão do sistema deve indicar
entre 425 e 450 P.S.I.; em seguida, checa-se o
sistema, seguindo os passos seguintes:
Figura 14-54 Controles do regulador diluidor
de demanda.
1) Conectar uma máscara de oxigênio em
cada regulador diluidor de demanda.
2) Girar a alavanca de auto misturador no
regulador para a posição “100 percent oxygen”,
e ouvir se não há ruído de oxigênio escapando.
3) Respirar normalmente o oxigênio da
máscara. O fluxômetro de oxigênio deve piscar
uma vez para cada respiração. (A Figura 14-55
mostra um típico fluxômetro de oxigênio e um
indicador de pressão).
Figura 14-55 Indicador de fluxo e manômetro.
4) Com a alavanca auto misturadora na
posição “100 percent oxygen”, coloca-se o lado
aberto da mangueira da máscara contra a boca,
assoprando suavemente na mangueira. Não se
assopra com força, pois a válvula de alívio do
regulador poderá se abrir. Deve existir uma
positiva e continuada resistência, caso contrário
pode estar havendo um escapamento no
diafragma ou no sistema de medição.
14-62
5) Girar a alavanca auto misturadora para a
posição “normal oxygen”.
6) Girar a válvula de emergência no
regulador diluidor de demanda para a posição
“ON” durante alguns segundos, fazendo
acontecer um fluxo constante de oxigênio, e
cessando quando se desligar a válvula de
emergência.
7) Frenar com arame a válvula de
emergência na posição “OFF”, seguindo a
Federal Specification QQ-W-341, ou
semelhante, com fio de cobre, diâmetro 0,0179
polegadas.
Outro tipo de regulador diluidor de
demanda é o de painel estreito. Esse tipo
(Figura. 14-56) possui um indicador tipo
flutuante, que sinaliza o fluxo de oxigênio
através do regulador até a máscara.
A face do regulador também possui três
alavancas de controle manual. Uma alavanca de
suprimento abre ou fecha a válvula de
suprimento de oxigênio.
Figura 14-56 Regulador de oxigênio com
painel estreito.
Uma alavanca de emergência é usada para
se obter oxigênio sob pressão.
Uma alavanca seletora de oxigênio é
usada para selecionar uma mistura ar/oxigênio,
ou somente oxigênio.
A Figura 14-57 ilustra como operar o
regulador desse tipo. Com a alavanca de
suprimento na posição “ON”, a alavanca de
seleção de oxigênio na posição “normal”; e a
alavanca de emergência na posição “OFF”, o
oxigênio penetra pela entrada do regulador.
Figura 14-57 Esquema de um regulador de
oxigênio com painel estreito.
Quando houver suficiente pressão
diferencial sobre o diafragma de demanda, a
válvula se abre para fornecer oxigênio à
máscara. Esta pressão diferencial existe durante
o ciclo de inalação do usuário.
Após passar pela válvula de demanda, o
oxigênio se mistura com o ar que entra através
do dispositivo de entrada. A proporção da
mistura é determinada por uma válvula de
medição de ar tipo aneróide. Uma alta
proporção de oxigênio é fornecida em grandes
altitudes e uma alta razão de ar nas baixas
altitudes. A válvula de entrada de ar é disposta
para permitir que o fluxo de ar se inicie ao
mesmo tempo que o fluxo de oxigênio.
A adição de ar pode ser cortada, girando a
alavanca de seleção de oxigênio para a posição
“100%”. Quando esta alavanca estiver em
“normal”, o ar penetra pelo dipositivo de
oxigênio, para formar a mistura correta
ar/oxigênio.
A pressão positiva na saída do regulador
pode ser obtida girando-se a alavanca de
emergência para “on”. Isto faz com que,
mecanicamente, se carregue o diafragma de
demanda para proporcionar uma pressão
positiva na saída.
Regulador de fluxo contínuo
Os reguladores de fluxos contínuos, dos
tipos ajuste manual e automático, são instalados
para suprir oxigênio para a tripulação e
passageiros, respectivamente.
14-63
O regulador ajustável manualmente, de
fluxo contínuo, fornece à máscara do usuário
um fluxo de oxigênio numa proporção que pode
ser controlada. Usualmente, o sistema contém
um indicador de pressão, um indicador de fluxo
e um botão de controle manual para ajustar o
fluxo de oxigênio.
O indicador de pressão indica as P.S.I. de
oxigênio na garrafa ou cilindro. O indicador de
fluxo é calibrado em termos de altitude. O botão
de controle manual ajusta o fluxo de oxigênio.
O usuário ajusta o botão de controle manual até
que a altitude do indicador de fluxo corresponda
à leitura do altímetro da cabine.
O regulador automático de fluxo contínuo
é usado em aeronaves de transporte para suprir
automaticamente oxigênio para cada passageiro,
quando a pressão da cabine for equivalente a
uma altitude de aproximadamente 15.000 pés.
A operação do sistema se inicia
automaticamente, através de um dispositivo
atuado por eletricidade. O sistema também pode
ser atuado manualmente, caso o regulador
automático apresente defeitos.
Após a atuação, o oxigênio flui das
garrafas de suprimento para as unidades de
serviço. Uma unidade típica de serviço para
passageiros é mostrada na fig. 14-58. Durante os
primeiros segundos do fluxo de oxigênio, uma
pressão de 50 a 100 P.S.I. faz com que as portas
das caixas com as máscaras de oxigênio se
abram.
Figura 14-58 Unidade típica para servir aos
passageiros.
Então, cada conjunto de máscara cai e fica
suspenso pelo suporte de atuação no tubo
flexível. A ação de puxar a máscara para uma
posição de uso retira o pino de atuação na saída
da válvula, abrindo-se a válvula giratória e
permitindo que o oxigênio flua até a máscara.
INDICADORES DE FLUXO DO SISTEMA
DE OXIGÊNIO
Os indicadores de fluxo são usados nos
sistemas de oxigênio, para se obter uma
indicação visual de que o oxigênio está fluindo
através do regulador. Eles não mostram a
quantidade de oxigênio que está fluindo. Em
conseqüência, esta operação não indica que o
usuário esteja obtendo oxigênio suficiente.
Figura 14-59 Indicador de fluxo de oxigênio.
No indicador do tipo piscador (blinker)
(figura 14-59) o olho abre e fecha cada vez que
o usuário inala ou exala. Para se testar o
indicador de fluxo, coloca-se a alavanca do
diluidor na posição “100% oxigen”, diversas
respirações normais são feitas através da
traquéia, que liga o regulador à máscara. Se o
indicador abrir e fechar facilmente em cada
respiração, indicará que está em condições de
operação.
INDICADORES DE PRESSÃO
Os indicadores de pressão são
normalmente do tipo de tubo de Bourdon. A
figura 14-60 apresenta os mostradores de dois
indicadores de oxigênio: 1) um indicador de
baixa pressão; e 2) um indicador de alta pressão.
Devido a sua conexão em um sistema, os
indicadores não mostram a pressão em cada
garrafa de oxigênio. Se o sistema tem somente
uma garrafa de suprimento, o indicador de
pressão indicará a pressão da garrafa.
Nos sistemas onde diversas garrafas estão
interconectadas através de válvulas
unidirecionais, os indicadores mostrarão a
14-64
garrafa que tem a maior pressão.
Figura 14-60 Manômetros do Sistema de
Oxigênio.
Imediatamente após o sistema ter sido
reabastecido, a precisão do indicador de pressão
pode ser verificada pela comparação do
indicador de pressão da aeronave com o
indicador da carreta de abastecimento. Nos
sistemas de baixa pressão, o indicador da
aeronave deve indicar 35 p.s.i. a 425 p.s.i., de
pressão da carreta. A mesma verificação pode
ser feita nos sistemas de alta pressão, mas a
pressão de abastecimento é de 1.850 p.s.i., e a
tolerância permitida é de 100 p.s.i.
As tolerâncias para a verificação da
precisão dos indicadores são típicas, e não
devem ser aplicadas indistintamente a todos os
sistemas de oxigênio. Consulta-se o manual de
manutenção aplicável da aeronave, no que se
refere a tolerâncias de um particular sistema.
MÁSCARAS DE OXIGÊNIO
Existem numerosos tipos de máscaras de
oxigênio em uso, que variam amplamente nos
detalhes de projeto. Nessas instruções torna-se
impraticável discutir todos os modelos. O
importante é que as máscaras a serem usadas
sejam compatíveis com o sistema de oxigênio
envolvido.
Em geral, as máscaras da tripulação são
escolhidas para se conseguir o mínimo de
vazamento quando usadas. As máscaras da
tripulação normalmente possuem um microfone,
e a maioria é do tipo que cobre somente a boca e
o nariz.
As grandes aeronaves de transporte são
comumente equipadas com máscaras de gases
para cada posição da equipagem. As máscaras
de gases são instaladas em compartimentos de
fácil acesso.
Essas máscaras protegem a tripulação
numa emergência, entretanto não são usadas
com freqüência como as máscaras de demanda e
de fluxo contínuo. O equipamento de uma
máscara de gases consiste de máscaras que
cobrem toda a face, um tubo flexível para a
respiração e um acoplamento. O acoplamento é
conectado ao regulador de demanda. Um
microfone está permanentemente instalado na
máscara.
As máscaras dos passageiros (figura 14-
61) podem ser uma simples moldagem de
borracha em forma de taça, suficientemente
flexível para proporcionar um encaixe
individual. Elas podem ter uma simples tira
elástica ao redor da cabeça ou serem seguras
contra o rosto pelo passageiro.
Todas as máscaras precisam ser mantidas
limpas. Isto reduz os perigos de infecção e
prolonga a vida das máscaras.
Limpa-se as máscaras com água e sabão, a
seguir, enxagüando com água limpa. Se um
microfone estiver instalado, usa-se um esfregão
limpo, em vez de água corrente para limpar a
solução de sabão.
A máscara precisa também ser
desinfectada. Uma almofada de gaze ensopada
em uma solução de água com mertiolate pode
ser usada para esfregar a máscara por fora.
Essa solução deverá conter 1/5 (um quinto)
de uma colher de chá de mertiolate por uma litro
de água. Limpa-se a máscara com um pano e ar
secos.
Figura 14-61 Máscara de oxigênio de
passageiro.
ABASTECIMENTO DO SISTEMA DE
14-65
OXIGÊNIO GASOSO
Os procedimentos para o abastecimento do
sistema de oxigênio gasoso depende do tipo de
sistema.
Antes do carregamento do sistema da
aeronave, consulta-se o manual do fabricante.
Precauções, tais como, limpar a conexão
da mangueira antes do acoplamento à válvula de
enchimento da aeronave, evitar o sobreaquecimento
causado pelo carregamento rápido,
abrindo vagarosamente as válvulas do cilindro,
e checando freqüentemente as pressões, durante
o carregamento, devem ser consideradas.
O tipo de oxigênio a ser usado, as
precauções de segurança, os equipamentos a
serem usados, e os procedimentos para o
enchimento e teste do sistema precisam ser
observados.
O oxigênio gasoso usado nas aeronaves é
um tipo especial de oxigênio, praticamente não
contém vapor d’água e tem no mínimo 99,5%
de pureza. Enquanto outros tipos de oxigênio
(hospitalar e soldagem), podem ser
suficientemente puros, eles normalmente
possuem água, que poderá congelar e bloquear o
sistema de tubulação de oxigênio, especialmente
em grandes altitudes.
O oxigênio gasoso é geralmente
apresentado em garrafas de alta pressão com
220 a 250 pés cúbicos. As garrafas são
identificadas por uma cor verde-escura, com
uma faixa branca pintada ao redor da parte
superior do cilindro. As palavras “Oxigênio de
Aviação” são também gravadas em letras
brancas ao longo do comprimento do cilindro.
Segurança com o sistema de oxigênio
O oxigênio gasoso é muito perigoso e
precisa ser carregado apropriadamente. Isto
pode causar aos materiais inflamáveis queimas
violentas e constantes explosões. Abaixo, estão
listadas algumas medidas de precaução a serem
seguidas:
(1) Etiquetar todos os cilindros que tenham
vazamento nas válvulas ou conexões;
(2) Não usar jatos de oxigênio gasoso para
tirar poeiras, limpar peças etc.;
(3) Retirar óleos e graxas de perto do
equipamento de oxigênio;
(4) Não carregar o sistema de oxigênio
dentro do hangar, porque aumentará as
chances de fogo;
(5) Não abrir as válvulas de um sistema de
oxigênio quando houver, por perto,
chamas , faíscas elétricas ou alguma
outra fonte que possa produzir uma
ignição do sistema; e
(6) Proporcionar segurança para todas as
garrafas quando estiverem em uso.
Transporte do oxigênio gasoso
Existem diversos tipos de transporte em
uso. Cada sistema de recarregamento contém
cilindros de reserva, vários tipos de válvulas e
uma tubulação que conecta os cilindros de altapressão
para um mecanismo purificador.
No mecanismo purificador, a umidade é
removida do oxigênio. Partículas grossas são
retiradas no filtro antes da válvula de redução,
que tem um parafuso de ajuste da pressão de
escape. Essa pressão é descarregada dentro de
um tubo flexível, que conecta a válvula de
carregamento ao adaptador.
A válvula de carregamento controla a
circulação do oxigênio da carreta de
abastecimento e, as conexões do equipamento
de recarga, para a válvula de enchimento da
aeronave.
Em muitas aeronaves um aviso está
colocado ao lado da válvula de enchimento, e
mostra as pressões de carregamento em função
da temperatura ambiente.
É muito comum ter uma placa de aviso,
proibindo o uso de óleo ou graxa nas conexões
de enchimento. Os equipamentos de oxigênio
em terra serão mantidos com os padrões de
limpeza compatíveis com o sistema da
aeronave.
Teste de vazamento do sistema de oxigênio
gasoso
Esse teste é realizado em diferentes prazos,
dependendo das inspeções requeridas para cada
tipo de aeronave. O sistema precisa estar frio,
normalmente 1(uma) hora após o carregamento,
para que se façam os registros das pressões e
temperaturas. Após várias horas, os registros
14-66
são anotados novamente. Alguns fabricantes
recomendam um período de espera de 6 horas e
outros de 24 horas. As pressões anotadas são
então corrigidas para uma variação na
temperatura antes do carregamento.
Figura 14-62 Gráfico de correção
Pressão/Temperatura.
A figura 14-62 é um gráfico típico
encontrado no manual de manutenção para
auxiliar nas correções das pressões/temperatura.
Como exemplo do uso do gráfico, suponhamos
que o sistema de oxigênio tenha sido
recentemente carregado.
Uma hora mais tarde, temos no indicador
de pressão do oxigênio, a pressão de 425 P.S.I. a
uma temperatura de 79º F.
Pela referência da figura 14-57, podemos ver
que um aumento de 7º de temperatura causou
um acréscimo de 5 P.S.I., fazendo com que a
pressão lida no instrumento fosse de 430 P.S.I.
Quando o sistema está perdendo oxigênio
através de vazamento, a leitura do instrumento
seria bem menor do que o mostrado no gráfico
de correção de pressão/temperatura
O vazamento poderá ser detectado,
ouvindo o ruído de gás escapando, caso
contrário, será necessário um teste de sabão em
todas as linhas e conexões, com um pano
embebido em água com sabão, ou um material
especial para teste de vazamento.
Para fazer esse teste, aplicamos a solução
de sabão nas áreas de suspeita de vazamento.
Verificamos se existem bolhas; e fazemos uma
solução suficientemente densa para aderir aos
contornos das conexões.
Qualquer vazamento pequeno precisa ser
encontrado e reparado. Um pequeno vazamento
pode não causar problemas, porém, se os
vazamentos continuam por um período grande
de tempo, o ambiente e a atmosfera podem ficar
saturados.
Tais condições são perigosas, porque
pessoas podem não estar cientes que existe uma
atmosfera enriquecida com oxigênio. Esta
condição quase sempre está presente em áreas
pouco ventiladas.
Nenhuma tentativa deverá ser feita para
vedar adequadamente o vazamento, enquanto o
sistema é carregado.
Drenagem do sistema de oxigênio
Quando é necessário drenar o sistema, usase
um adaptador na válvula de enchimento
abrindo as válvulas de corte. Não se drena o
sistema muito rapidamente, pois isto causará
condensação dentro do sistema.
Um método alternativo de drenagem do
sistema é abrir a válvula de emergência no
regulador de fornecimento de oxigênio.
Este trabalho é feito numa área completamente
ventilada, observando as precauções contra
incêndio.
Limpeza do sistema de oxigênio
A superfície externa dos componentes do
sistema, tais como linhas, conexões, suportes
dos montates, é mantida sempre limpa e livre
de corrosão e contaminação de óleo e graxa.
Como agente de limpeza, usamos álcool etilanídrico
(sem água), álcool isopropílico (fluido
antigelo) ou qualquer outro produto aprovado.
Se as mangueiras da máscara do regulador
estiverem contaminadas com óleo ou graxa, elas
deverão ser trocadas.
Produtos de limpeza para o sistema de
oxigênio
Existe uma fórmula de limpeza aprovada
para uso no sistema de oxigênio. Esta mistura de
hidrocarboneto fluoretado e cloretado (FREON)
e álcool isopropílico é segura para a limpeza dos
componentes do sistema de oxigênio da
14-67
aeronave, para enxaguar, jatear e limpar as
linhas de oxigênio. O contato com a pele e a
inalação prolongada de vapores devem ser
evitados.
Purificação do sistema de oxigênio
Um sistema de oxigênio precisa ser
purificado se: (1) for esvaziado e não carregado
dentro de 2 (duas) horas; (2) algumas linhas ou
componentes forem trocados, requerendo
drenagem ou abertura do sistema por mais de
duas horas; ou (3) se houver suspeita de que o
sistema foi contaminado.
A principal causa de contaminação no
sistema é a umidade, ela que pode surgir por
causa da umidade no equipamento de
carregamento. Em tempo muito frio, a pequena
quantidade de umidade contida na garrafa de
oxigênio pode causar contaminação, devido a
repetidas cargas.
Embora a entrada de umidade no sistema
de oxigênio da aeronave possa ser
consideravelmente reduzida pelo uso correto
dos procedimentos de carga, a condensação
acumulada no sistema não pode ser inteiramente
evitada. Existem casos, onde sistemas de
oxigênio, não usados por longos períodos, têm
desenvolvido um odor não agradável, e que
necessita ser purificado para remover a umidade
do sistema.
O procedimento para purificar pode variar
com cada modelo de aeronave. Geralmente,
existe na aeronave linhas de carregamento e de
distribuição, conectadas comumente a uma
garrafa. O sistema pode ser purificado pelo
enchimento do sistema com o oxigênio e então
drená-lo pelo menos em três horas.
Na aeronave onde há linhas de
carregamento conectadas no final da garrafa, e
linhas de distribuição conectadas ao lado
oposto, purifica-se o sistema da seguinte
maneira: com todas as válvulas reguladoras de
emergência abertas, pressuriza-se o oxigênio a
uma pressão de 50 p.s.i., nas válvulas de
carregamento do sistema durante um mínimo de
30 minutos. Este serviço é feito numa área bem
ventilada, e as precauções de incêndio são
observadas.
O nitrogênio seco e/ou ar seco, também
podem ser usados para purificar o sistema de
oxigênio. Todas as linhas abertas precisam ser
lacradas após o uso, e as linhas do sistema
precisam estar purificadas do nitrogênio para o
uso com oxigênio.
PREVENÇÃO CONTRA FOGO E
EXPLOSÃO DO OXIGÊNIO
Muitos materiais, particularmente óleos,
graxas e materiais não-metálicos, são prováveis
de queimar quando expostos ao oxigênio a baixa
pressão. Para se evitar fogo, ou uma explosão, é
essencial que o equipamento todo de oxigênio
esteja limpo e livre de óleo e graxa.
A explosão ou o fogo no oxigênio depende
da combinação de oxigênio, material
combustível e calor. O perigo de ignição está na
razão direta da concentração de oxigênio, da
natureza de combustão do material exposto ao
oxigênio, e a temperatura do oxigênio e do
material. O oxigênio sozinho não queima,
porém mantém e intensifica o fogo com
qualquer material combustível.
Quando se trabalha com sistema de
oxigênio, é essencial que as atenções e
precauções dadas ao manual de manutenção da
aeronave sejam cuidadosamente observadas.
Em geral, antes de algum trabalho no
sistema de oxigênio, as seguintes precauções de
fogo devem ser tomadas:
Providenciar adequados equipamentos de
combate a incêndio;
Avisos de “NÃO FUMAR”;
Evitar testes de sistemas elétricos e
equipamentos rádio da aeronave;
Manter todas as ferramentas e equipamentos de
oxigênio livres de óleo ou graxa.
Manutenção e inspeção do sistema de
oxigênio
A manutenção e inspeção do sistema de
oxigênio deve ser cumprida de acordo com as
medidas de precaução, e algumas instruções do
manual do fabricante.
1 - Nunca tentar fazer manutenção antes do
suprimento de oxigênio estar fechado;
2 - Os encaixes devem ser desapertados
vagarozamente, para permitir a dissipação da
pressão residual;
3 - Abrir válvulas ou tampas de todas as linhas
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imediatamente;
4 - Não usar fitas para selar aberturas: usar
tampas ou válvulas apropriadas para a situação;
5 - Manter pelo menos 2 polegadas de espaço
livre entre as linhas de oxigênio e peças ou
equipamentos móveis dentro da aeronave, para
prevenir a possibilidade de danos nas
respectivas linhas;
6 - Manter pelo menos 2(duas) polegadas de
espaço livre entre as linhas de oxigênio e toda a
fiação elétrica da aeronave;
7 - Prover adequado espaço entre as linhas de
oxigênio e todos os dutos quentes, conduítes e
equipamentos, para prevenir aquecimento do
sistema de oxigênio.
8 - Manter pelos menos 2 polegadas de espaço
entre as linhas de oxigênio e todo óleo
combustível, hidráulico ou outras linhas de
fluidos, para prevenir contaminação.
9 - Não usar lubrificante, a menos que a
especificação seja aprovada para o uso em
sistema de oxigênio.
10 - Uma inspeção da pressão e vazamentos
deve ser verificada constantemente, quando o
sistema for aberto para a manutenção.
