reporte de propulsivos pdf (1)
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REPORTE DE LA EXPOSICIN
GRUPO: 4AM2
TURBINA DE POTENCIA FIJAUnidad de Potencia Auxiliar (APU)
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MATERIA: SISTEMAS PROPULSIVOS
REPORTE DE LA EXPOSICIN
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INTRODUCCINUNIDAD DE POTENCIA AUXILIAR
Motor de turbina de gas pequeo con sus propios sistemas de control.
Se le llama unidad auxiliar pues no provee de la fuente primaria de potencia para la aeronave.
Los APU se utilizan regularmente durante operaciones en tierra de la aeronave.
Los APU estn diseados para proveer:
1.-Potencia en la echa para: Impulso de un generador elctrico Potencia de Emergencia 2.-Potencia neumtica Aire Acondicionado Presuracin de Cabina Arranque de los Motores
IDENTIFICACIN TPICA DE UN MODELO APUEjemplo: APU Modelo:GTCP85-98C
GT C 85 98C
GAS TURBINE (TURBINA DE GAS) COMPRESSOR (COMPRESOR) PURGA DE AIRE. TAMAO DE LA CLASE APLICACIN
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COMPONENTES EXTERNOS
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LOCALIZACIN DE LOS APU
CONDUCTO DE AIRE CALIENTE PARA EL APU
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ENTRADAS DE AIRE DEL APU
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COMPONENTES
Una APU es una pequea turbina de gas instalada para suministrar energa auxiliar a la aeronave y funciona con el mismo combustible de la aeronave. Frecuentemente esta situada en la cola de los aviones y turbohlices.
Ellos usan el mismo combustible que los motores de la aeronave y en general representan aproximadamente el 2% del total de la quema de combustible en una misin determinada.
Las APU estn encerradas en un compartimiento a prueba de fuego y con un escudo acstico para reducir el ruido, el cual tiene que ser removido para accesar a sus componentes.
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Estructura Monocoque
El tubo pequeo a la izquierda es la lnea de combustible y el tubo grueso a la derecha es la salida de aire comprimido para encender los motores.
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Los dos principales fabricantes de APUs son Honeywell y Hamilton Sundstrand quienes trabajan con nuevas tecnologas para disminuir las emisiones contaminantes y consumir menos combustible de la aeronave.
Las 2 compaas utilizan una arquitectura en comn que consta de un compresor centrfugo, combustores y dos turbinas de alta presin. Tambin manejan a un generador elctrico y un compresor para el clima de la aeronave y el encendido de los motores.
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COMPRESOR
Es el corazn del Motor de Turbina de Gas
Una Marcha Elctrica provee al compresor de la potencia mecnica necesaria para hacer girar al compresor
El compresor comienza a comprimir aire del medio ambiente
Esta compresin incrementa ligeramente la presin y la temperatura del aire dando a este energa neumtica
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COMPRESOR CENTRIFUGO
La mayora de los APU utilizan Compresores centrfugos
Su mecanismo consiste en 2 ensambles principales: Un Impulsor (la parte que gira), y el difusor (labes y guas)
Cuando el impulsor gira el aire entre los labes es dirigido hacia afuera por la fuerza centrifuga
El impulsor dirige el aire a la entrada de baja velocidad y lo extrae al de alta velocidad
Los labes del difusor forman ductos divergentes lo que ocasiona un decremento en la velocidad y un incremento en la presin
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TURBINA
El aire con energa neumtica del compresor es direccionado a travs de un ducto hacia otro accesorio llamado turbina
la turbina convierte a esta energa neumtica en energa mecnica requerida para mover el compresor
Este ciclo convierte energa de una forma a otra y regresa a su forma original, pero como siempre existen perdidas en cuestin de eciencia la energa perdida es compensada con una energa adicional, la cual es proporcionada por la cmara de combustin.
CAMARA DE COMBUSTIN
La energa adicional es proporcionada aadiendo combustible y quemandolo en la cmara de combustin.
El calor de la combustin ocaciona que los gases se expandan e incrementen su velocidad a travs de la turbina.
El combustible debe ser quemado para generar una diferencia de presin a travs de la turbina y la velocidad del ujo, as de esta manera producir una potencia necesaria para mover al compresor y operar al motor a una velocidad constante.
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CONTROL DE COMBUSTIBLE
El incremento en el ujo de combustible es provisto por un gobernador sensible a la velocidad que controla la posicin de la vlbula de combustible
En marcha lenta, el motor opera ligeramente arriba de la velocidad de diseo.
Cuando la potencia es aplicada para mover un accesorio, hay un decremento de las RPMs, lo que ocasiona que el gobernador abra la vlvula de combustible para admitir mas combustible a la cmara de combustin
la disminucin de las RPMs es una reaccin a la aplicacin de carga en los motores de turbina de gas de velocidad constante.
CARGA EN LA FLECHA
Cuando la UPA se encuentra trabajando a su mxima velocidad y se encuentra al 100% de r.p.m. y sin demanda extrada del generador se le conoce como marcha lenta (IDLE).
Cuando exista una demanda de energa por el generador o algn otro componente montado en la caja de engranes una carga o torsin ser aplicada al eje.
Esto crea una demanda mayor de energa en la turbina dando como resultado rpm mas bajas (DROP).
Es necesario mantener una velocidad nominal para mantener la demanda de energa
La velocidad nominal de operacin se consigue con un mayor ujo de combustible.
Cuando se incrementa la carga en la echa existen dos factores a considerar:
1.- La velocidad con un incremento de ujo de combustible y de la temperatura de los gases de escape esta en proporcin directa con la carga que se aplique.
2.-La velocidad se mantendr reducida todo el tiempo que la carga siga siendo aplicada.
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PURGA DE AIRE
La UPA tambin puede alimentar de aire calentado y comprimido extrado de la seccin de compresin.
El ujo de aire a la turbina se reduce y en combinacin con el aumento de ujo de combustible la temperatura de los gases de escape aumenta.
La temperatura de seguridad de la turbina limita la cantidad de aire que puede ser purgado .
A medida que la temperatura de los gases de escape incremente el termostato de control de carga prevendr una apertura mayor de la vlvula de carga.
As la cantidad de aire purgado es limitada.
CAJA DE ENGRANES
La caja de engranes es utilizada para transmitir energa mecnica a los diferentes componentes y accesorios que se montaran en la UPA.
La caja de engranes recibe energa directamente del eje del motor y reduce o aumenta la velocidad de giro para los diferentes accesorios
Los accesorios muchas veces dependen del espacio en la aeronave.
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Los accesorios que generalmente se montan son los siguientes: Unidad de Control de Combustible Bomba de Aceite Generador de tacmetro Abanico de aire de enfriamiento Interruptor centrifugo Marcha Generador de CA
COMPOSICIN GENERAL DEL APU
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COMPOSICIN GENERAL DEL APU
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SISTEMAS DEL APU
SISTEMAS PRINCIPALES EN EL APU Sistema de lubricacin.Tiene el objetivo de limpiar, enfriar y reducir la friccin entre las partes en movimiento. Las tres partes principales que hay que mantener lubricadas son: *El balero entre el compresor y la caja de engranes. *El balero del lado de turbina. *La caja de engranes.
Sistema de Lubricacin de Crter HmedoEn un sistema de crter hmedo, el aceite presurizado se usa para lubricar el acoplamiento del rotor de turbina y los cojinetes del eje del rotor, pero los engranajes de arrastre de accesorios se lubrican por barboteo por el aceite que lleva la caja de engranajes la cual sirve como depsito de aceite. Subsistemas del Sistema de Lubricacin Los sistemas de lubricacin del motor de turbina estn lgicamente divididos en tres subsistemas bsicos: presin, recuperacin, y ventilacin. Subsistema de presin Suministra la cantidad correcta de aceite de lubricacin limpio a la presin y temperatura adecuadas a todos los cojinetes y engranajes. Subsistema de Recuperacin Recoge el aceite despus de que ha realizado sus funciones de lubricacin y refrigeracin y lo devuelve al depsito de aceite donde puede volver a circular a travs del sistema.PGINA 16 DE 23
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Subsistema de Ventilacin Proporciona una ligera presin en el aceite que se encuentra en el depsito para asegurar un ujo positivo del aceite hacia la entrada de la bomba y evitar la cavitacin de esta.
Componentes del sistema de lubricacinEl tanque de aceite. Montado normalmente cerca de la caja de engranes.
La bomba de lubricacin. Dirige el aceite desde el tanque del aceite al sistema. Compuesto por el ltro de 10 micrones, el regulador de presin de aceite.
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El regulador de presin de aceite. Trabaja como una vlvula pop para mantener la presin del aceite dentro de las especicaciones. Interruptor de alta temperatura. Cuando la temperatura rebasa un valor especicado de temperatura, cortara a la APU o mostrara en cabina una luz. O ambas. Vlvulas de Alivio de Presin de Aceite Todas las bombas de aceite usadas en los motores de turbina son del tipo de desplazamiento positivo, y como resultado, requieren una vlvula de alivio de presin para mantener constante la presin de salida a medida que la velocidad del motor cambia.
Sistema de CombustibleProvee el combusible necesario para la operacin del APU. Este sistema es mecanico y controlado de manera neumtica. Componente: FCU, Filtro, Valvula solenoide de corte, atomizador, plenum y drenes de combustible. FCU. Se encuentra instalado en la caja de engranes. Acelera el APU. Valvula limitadora de aceleracin suministra la presin minima de combustible 60+/- 3 PSIG. Filtro de combustible, es ltrado a travs de un papel de celulosa de 10 micrones. Vlvula solenoide de corte se encuentra adyacente al FCU y se utiliza para iniciar y detener el ujo de combustible al atomizador.
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Filtros de Combustible
Calentador de Combustible
Este conjunto tiene por misin la de eliminar del combustible los pequeos cristales de hielo que como consecuencia de la baja temperatura, en algunas ocasiones se pudieran formar.
Inyectores de Combustible
El extremo nal del sistema de combustible del motor de turbina es los inyectores de combustible. El combustible lquido no arder, y para que libere su energa, debe vaporizarse de manera que se mezclar con el aire para formar una mezcla combustible. Los dos tipos de inyectores de atomizacin son los simplex y los dplex.
Los problemas bsicos con los inyectores simplex son su inadecuada atomizacin e impropio espectro pulverizador a baja velocidad y baja presin. Estn diseados para ser ecaces a altas presiones. Se usan dos tipos de inyectores duplex en los motores modernos: inyectores de un solo colector e inyectores de doble colector
A los inyectores duplex de un solo colector les llega el combustible desde la unidad de control de combustible a travs de una sola lnea o colector. El gran volumen del combustible secundario y la alta presin a la cual sale del inyector estrechan el espectro de pulverizacin y fuerzan al combustible mas corriente abajo en la cmara de combustin.
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Algunos motores estn equipados con inyectores de combustible duplex de doble colector. Estos inyectores tienen pasos independientes a travs de los cuales uyen los combustibles primario y secundario. Para el arranque y condiciones de bajo ujo, solo el combustible primario llega desde la vlvula de presurizacin, y se pulveriza desde el oricio central primario en una pulverizacin ancha.
Vlvula de Presurizacin y Descarga Los inyectores duplex de doble colector deben tener un divisor de ujo entre la unidad de control de combustible y los inyectores. Sistema de control de temperatura. Protege de sobre temperatura disminuyendo la aceleracin durante el arranque y regulando la cantidad de purga de aire. El sistema puede ser por medio de termostatos neumticos o mediante un sistema de control electrnico de temperatura. Principales componentes del sistema de control de temperatura por termostato. *Conexin en T. *Vlvula solenoide (3 vas) *Termostato neumtico. Principales componentes del sistema de control de temperatura electrnico *Conexin en T. *Unidad de control electrnico de temperatura. *Sensor de temperatura de admisin. *Termocople. *Vlvula de control proporcional. *Vlvula solenoide (3 vas).
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Sistema neumtico.Los APU proveen aire para el arranque de los motores o en los paquetes de aire acondicionado. El APU est protegido en las purgas del sobrecalentamiento por el sistema de control de temperatura. Los principales componentes son: *Regulador de presin diferencial de aire. Provee aire con presin regulada para la actuacin de la valvula de carga. *Valvula de control de carga.Controla la cantidad de aire que suministra a la aeronave.
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ANLISIS TERMODINMICO
KEY PERFORMANCE DATAHoneywell 36-150[CL] Auxiliary Power Unit
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RE100 Auxiliary Power Unit
36-150[CL] Auxiliary Power Unit
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