Aviônica - Sistemas Elétricos de Proteção Contra Chuva e Gelo (Módulo I) - PDF

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Seja bem vindo á 14Bis Aviação! Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com  Aviônica Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com  MODULO I Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com SISTEMAS DE PROTEÇÃO CONTRA OS EFEITOS DA CHUVA E DO GELO INTRODUÇÃO Caro aluno! A disciplina de Sistemas Elétricos de Proteção Contra os Efeitos da Chuva, do Gelo e Contra Fogo, objetiva levar você ao conhecimento das particularidades específicas dos métodos de prevenção, controle e extinção desses eventos em aeronaves e as necessidades apresentadas por cada tipo de motor. O tema está dividido em dois módulos, a saber: Módulo I: Sistemas de Proteção contra Efeitos da Chuva e Gelo. Módulo II: Sistemas de Proteção contra Fogo no Motor. Convidamos você a nos acompanhar nesta viagem enriquecedora e, que ao final de nosso estudo, você esteja familiarizado com este universo e sua abrangência. Bons estudos!! Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com 1.1 PROTEÇÃO CONTRA OS EFEITOS DA CHUVA Sistemas Elétricos Limpadores de Para-brisas Em um sistema elétrico, limpador de para-brisas, as palhetas limpadoras são giradas por um ou mais motores, que recebem energia do sistema elétrico da aeronave. Em algumas aeronaves, os limpadores de para-brisas do piloto e o do copiloto são operados por sistemas separados, para assegurar que será mantida uma boa visão em uma das partes do para-brisa se um dos sistemas falhar. A figura 8-1 mostra uma típica instalação elétrica de limpador de para-brisas. Um limpador operado eletricamente está instalado em cada painel do para-brisa. Cada limpador é girado por um conjunto motor conversor. Os conversores mudam o movimento rotativo do motor para um movimento alternado, para operar os braços de comando. Um eixo do conjunto fornece os meios de fixação do braço de comando.  Figura 8-1 Sistema elétrico de limpador de para-brisas Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com  Figura 8-2 Circuito elétrico do limpador de para-brisas Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com O limpador de para-brisas é controlado pela seleção do interruptor de controle, para a velocidade desejada. Quando a posição "HIGH" é selecionada (figura 8-2), os relés 1 e 2 são energizados. Com ambos os relés energizados, o campo 1 e o campo 2 são energizados em paralelo. O circuito é completado e o motor opera a uma velocidade aproximada de 250 golpes por minuto. Quando a posição "LOW" é selecionada, o relé 1 é energizado. Isto faz com que o campo 1 e o 2 sejam energizados em série. O motor então, opera a aproximadamente 160 golpes por minuto. Selecionando o interruptor para a posição "OFF", ele permite aos contatos do relé retornarem às suas posições normais. No entanto, o motor do limpador continua a girar até que o braço de comando atinja a posição "PARK". Quando ambos os relés estiverem abertos e o interruptor "PARK" estiver fechado, a excitação do motor será revertida. Isto causa o movimento do limpador fora da borda inferior do para-brisa, abrindo o interruptor de parqueamento, operado por ressalto. Isto desenergiza o motor e solta o solenoide do freio e assegura que o motor não deslizará, tornando a fechar o interruptor de parqueamento.  Figura 8-3 Componentes do limpador de para-brisas de helicóptero Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com Um sistema limpador de para-brisas instalado em helicóptero consiste de um braço (1) impulsionado por um motor elétrico (3) cujo movimento de rotação é transformado em batimento por um sistema "biela-manivela" (2). 1) Características: Condição de utilização: o limpador de para-brisa é eficaz até 185 km/h (100kt).  Velocidade de batimento: 60 movimentos de ida-e-volta por minuto;  Consumo do motor: 3 A;  Potência máxima: 220 W;  O motor é equipado com um redutor e supressor de ruído. Funcionamento: Com o botão (1) pressionado, o motor é alimentado e aciona o braço do limpador por meio do sistema "biela-manivela". Quando o botão é acionado para a posição "desligado", o motor continua a ser alimentado pelo circuito paralelo (4) até o momento em que a escova de alimentação (3) perde contato com o came (2) acionado pelo motor. O motor para em posição "estacionamento".  Figura 8-4 Esquema do circuito elétrico Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com O came de parada está montado em relação ao sistema "biela-manivela" de tal maneira que o corte de alimentação que ele provoca corresponde à posição "estacionamento" parando o braço do limpador à direita do para-brisa. Nota: o limpador de para-brisas nunca deve funcionar num para-brisas seco. Chuva, neve e gelo são velhos inimigos dos transportes. Em voo, é adicionada uma nova dimensão, particularmente com respeito ao gelo. Sob certas condições atmosféricas, o gelo pode formar-se rapidamente nos aerofólios e entradas de ar. Os dois tipos de gelo encontrados durante o voo são: o gelo opaco e o vítreo. O gelo opaco forma uma superfície áspera nos bordos de ataque da aeronave, porque a temperatura do ar é muito baixa e congela a água antes que ela tenha tempo de espalhar- se. O gelo vítreo forma uma camada lisa e espessa sobre os bordos de ataque da aeronave. Quando a temperatura está ligeiramente abaixo do ponto de congelamento, a água tem mais tempo para fluir antes de congelar-se. Deve ser esperada a formação de gelo, sempre que houver umidade visível no ar, e a temperatura estiver próxima ou abaixo do ponto de congelamento. Uma exceção é o congelamento no carburador que pode ocorrer durante o tempo quente sem a presença visível de umidade. Se for permitido o acúmulo de gelo no bordo de ataque das asas e da empenagem, ele irá destruir as características de sustentação do aerofólio. O acúmulo de gelo ou chuva no para-brisa, interfere na visibilidade. Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com Efeitos do Gelo Gelo acumulado em uma aeronave afeta a sua performance e a sua eficiência de várias maneiras. A formação de gelo aumenta a resistência ao avanço (arrasto) e reduz a sustentação. Ele causa vibrações destrutivas e dificulta a leitura verdadeira dos instrumentos. As superfícies de controle ficam desbalanceadas ou congeladas. As fendas (slots) fixas são preenchidas e as móveis emperradas. A recepção de rádio é prejudicada e o desempenho do motor é afetado (Figura 8-5) Os métodos usados para evitar a formação de gelo (antigelo) ou para eliminar o gelo que foi formado (degelo) varia com o tipo de aeronave e com o modelo. Neste módulo, será discutida a prevenção contra o gelo e a eliminação do gelo formado, usando pressão pneumática, aplicação de calor e a aplicação de fluido.  Figura 8-5 Efeitos da formação de gelo Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com Prevenção Contra a Formação de Gelo Vários meios de evitar ou controlar a formação de gelo são usados hoje em dia em aeronaves: (1) aquecimento das superfícies usando ar quente, (2) aquecimento por elementos elétricos, (3) remoção da formação de gelo, feito normalmente por câmaras infláveis (boots), e (4) álcool pulverizado. Uma superfície pode ser protegida contra a formação de gelo mantendo a superfície seca pelo aquecimento, para uma temperatura que evapore a água próxima à colisão com a superfície; ou pelo aquecimento da superfície, o suficiente para evitar o congelamento, mantendo-a constantemente seca ou ainda sendo a superfície degelada, após permitir a formação do gelo e removê-lo em seguida. Sistemas de eliminação ou prevenção contra o gelo asseguram a segurança do vôo quando existir uma condição de congelamento. O gelo pode ser controlado na estrutura da aeronave pelos métodos apresentados na tabela 1.  Tabela 1 Sistemas de eliminação ou prevenção de gelo Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com  Sistemas de Controle do Gelo do Para-brisa Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com Com a finalidade de manter as áreas das janelas livres de gelo, geada, etc, são usados sistemas de antigelo. O sistema varia de acordo com o tipo de aeronave e do fabricante. Alguns para-brisas são fabricados com painéis duplos, havendo um espaço entre eles que permite a circulação de ar aquecido entre as superfícies, para controlar a formação de gelo e de névoa. Outros utilizam limpadores mecânicos e fluido antigelo borrifado no para-brisa. Um dos mais comuns métodos para controlar a formação de gelo e névoa nas janelas das modernas aeronaves, é o uso de um elemento de aquecimento elétrico entre as lâminas do material da janela. Quando esse método é usado em aeronaves pressurizadas, uma camada de vidro temperado dá resistência para suportar a pressurização. Uma camada de material condutor transparente (óxide stannic) é o elemento de aquecimento, e uma camada de plástico vinil transparente adiciona uma qualidade de não estilhaçamento à janela. As placas de vinil e de vidro (Figura 8-6) estão coladas pela aplicação de pressão e calor. A união é obtida sem o uso de cimento devido à afinidade natural do vinil e do vidro. A camada condutiva dissipa a eletricidade estática do para-brisa, além de fornecer o elemento de aquecimento. Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com Em algumas aeronaves, interruptores termoelétricos, automaticamente ligam o sistema quando a temperatura do ar está baixa o suficiente para ocorrer formação de geada ou gelo. O sistema pode manter-se ligado durante todo o tempo em que se mantiver essa temperatura; ou em algumas aeronaves, ela pode operar com um dispositivo pulsativo de liga-desliga. Interruptores térmicos de superaquecimento, automaticamente desligam o sistema no caso de uma condição de superaquecimento, a qual danificaria a transparência da área. Figura 8-6 Secção de um para-brisa Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com Um sistema de aquecimento elétrico do para-brisa inclui o seguinte: 1.Para-brisas autotransformadores e relés de controle de aquecimento. 2.Interruptor de mola de controle de aquecimento. 3. Luzes de indicação. 4. Unidades de controle do para-brisa. 5. Elementos sensores de temperatura (termistores) laminados no painel. Um sistema típico é mostrado na Figura 87. O sistema recebe energia elétrica das barras de 115 volts C.A. através dos disjuntores ("circuit breakers") de controle do aquecimento do para-brisa, e quando o interruptor de controle for selecionado para "Hihg", 115V. 400HZ C.A., são supridos para os amplificadores da esquerda e da direita na unidade de controle do para-brisas. O relé de controle de aquecimento do para-brisa é energizado, aplicando por este meio 200V 400Hz C.A. para os autotransformadores de aquecimento do para-brisa. Esses autotransformadores fornecem 218 V, C.A. para a barra coletora da corrente de aquecimento do para-brisa através dos relés da unidade de controle.  Figura 8-7 Circuito de controle da temperatura do para-brisa Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com  O elemento sensor em todos os para-brisas possui um resistor com o coeficiente térmico Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com positivo, e forma uma das pernas de um circuito de ponte. Quando a temperatura do para-brisas estiver acima do valor calibrado, o elemento sensor terá um valor de resistência maior do que o necessário para equilibrar a ponte. Isto diminui o fluxo de corrente através dos amplificadores, e os relés da unidade de controle são desenergizados. Quando a temperatura do para-brisa diminui, o valor da resistência dos elementos sensores também diminui e a corrente, através dos amplificadores, atingirá novamente suficiente magnitude para operar os relés na unidade de controle, energizando então, os aquecedores do para- brisas. Quando o interruptor de controle do aquecimento do para-brisa estiver selecionado para "Low", 115 volts, 400 Hz C.A. são supridos para os amplificadores, esquerdo e direito na unidade de controle e para os autotransformadores de aquecimento do para-brisa. Nestas condições, os transformadores fornecem 121 V.C.A. para a barra coletora de corrente de aquecimento do para-brisa através dos relés da unidade de controle. Os elementos sensores no para-brisa operam da mesma maneira como foi descrito para a operação de grande aquecimento ("High-heat"), para manter um adequado controle de temperatura no para-brisa.  A unidade de controle de temperatura contém dois relés hermeticamente selados, e dois amplificadores Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com eletrônicos de três estágios, A unidade está calibrada para manter uma temperatura no para-brisa de 40º a 49º C. (105º a 120º F. O elemento sensor em cada painel do para-brisa possui um resistor com o coeficiente térmico positivo e forma uma das pernas de uma ponte que controla o fluxo da corrente nos amplificadores associados. O estágio final do amplificador controla o relé selado, o qual fornece corrente alternada para a barra coletora da corrente de aquecimento do para-brisa. Quando a temperatura do para-brisa estiver acima do valor calibrado, o elemento sensor terá um valor de resistência maior do que o necessário para equilibrar a ponte. Isto diminui o fluxo de corrente através dos amplificadores, e os relés da unidade de controle são desenergizados. Quando a temperatura do para-brisa diminui, o valor da resistência dos elementos sensores também diminui, e a corrente, através dos amplificadores, atinge suficiente magnitude para operar os relés na unidade de controle, energizando então o circuito. Existem vários problemas associados com os aquecedores elétricos de para- brisas. Eles incluem a delaminação, rachaduras centelhamento e descoloração. A delaminação (separação dos painéis), embora indesejável, não é estruturalmente prejudicial, desde que esteja dentro dos limites estabelecidos pelo fabricante da aeronave, e não esteja em uma área que afete as qualidades óticas do painel. Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com O centelhamento em um painel de para-brisas, usualmente indica que houve uma quebra da película condutora. Onde lascas ou diminutas rachaduras são formadas, na superfície dos painéis de vidro, simultâneas folgas na compressão da superfície e esforço de tensão no vidro altamente temperado, podem resultar em rachaduras nas bordas e ligeiras separações na película condutora. O centelhamento é produzido onde a corrente salta esta falha, particularmente onde essas rachaduras estão paralelas às barras da janela. Onde há centelhamentos, eles estão invariavelmente a certa distância de um local superaquecido, o qual, dependendo da sua severidade e localização, pode causar posterior dano ao painel. Centelhamento nas proximidades, de um elemento sensor de temperatura é um particular problema, pois ele pode prejudicar o sistema de controle do aquecimento. Para-brisas eletricamente aquecidos são transparentes para a transmissão direta da luz, mas eles têm uma cor distinta quando vistos pela luz refletida. A cor varia do azul-claro ao amarelo, ou rosa claro, dependendo do fabricante do painel da janela. Normalmente, a descoloração não é um problema, a menos que afete as qualidades óticas. Rachaduras no para-brisa são mais constantes no vidro externo onde os limpadores são indiretamente a causa desses problemas. Alguma areia presa na palheta do limpador pode converter-se em um eficiente cortador de vidro quando em movimento. Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com A melhor solução contra arranhões no para-brisa é a prevenção; limpar as palhetas do limpador de para-brisas tão frequentemente quanto possível. Incidentalmente os limpadores nunca deverão ser operados com o painel seco, porque isso aumenta as chances de danificar a superfície. Se a visibilidade não estiver sendo afetada, arranhões ou cortes nos painéis de vidro são permitidos, dentro das limitações previstas nos apropriados manuais de serviço ou de manutenção. A tentativa de aumentar a visibilidade por meio de polimento nos cortes e arranhões não é recomendável. Isto é por causa da imprevisível natureza das concentrações de esforço residual, que o vidro temperado adquiriu durante a fabricação. O vidro temperado é mais forte do que o vidro comum, devido ao esforço de compressão na superfície do vidro, o qual tem que ser superado antes que a falha possa ocorrer do esforço de tensão no seu interior. O polimento que remove uma apreciável camada da superfície pode destruir este equilíbrio do esforço interno, e pode até resultar em uma imediata falha do vidro. Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com A determinação da profundidade dos arranhões sempre tem causado algumas dificuldades. Um micrômetro ótico pode ser usado para esta finalidade. Ele é essencialmente um microscópio suportado por pequenas pernas, ao contrário do tipo familiar montado em uma base sólida. Quando focalizado em algum ponto, a distância focal da lente (distância da lente ao objeto) pode ser lida em uma escala micrométrica do instrumento. A profundidade de um arranhão ou fissura no painel do para-brisa, por exemplo, pode então ser determinada pela obtenção da distância focal para a superfície do vidro e para o fundo do arranhão ou fissura. A diferença entre essas duas leituras dará a profundidade do arranhão. O micrômetro ótico pode ser usado na superfície de painéis planos, convexos ou côncavos, estando eles instalados ou não na aeronave. Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com Sistemas de Degelo do Carburador e do Para-brisa Um sistema de degelo a álcool é previsto em algumas aeronaves para remover o gelo do para-brisa e do carburador. A figura 8-8 ilustra um sistema típico de um bimotor, no qual três bombas de degelo (uma para cada carburador e uma para o para-brisa) são usadas. O fluido, vindo do tanque de álcool, é controlado por uma válvula solenoide a qual é energizada quando alguma das bombas de álcool está ligada. O fluxo de álcool da válvula solenoide é filtrado e dirigido para as bombas e daí distribuído através de um sistema de tubulações para os carburadores e para-brisas.  Figura 8-8 Sistema de degelo do carburados e do para-brisa Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com Interruptores de mola controlam a operação das bombas de álcool para o carburador. Quando os interruptores são colocados na posição "ON", as bombas de álcool são ligadas e a válvula de corte, operada a solenoide, é aberta. A operação da bomba de degelo do para-brisa e da válvula de corte do álcool, operada a solenoide, é controlada por um interruptor tipo reostato, localizado na estação do piloto. Quando o reostato, localizado na estação do piloto. Quando o reostato é movido para fora da posição "OFF", a válvula de corte é aberta, fazendo com que a bomba de álcool leve o fluido para o para-brisas na razão selecionada pelo reostato. Quando o reostato é retornado para a posição "OFF", a válvula de corte fecha e a bomba interrompe a operação. Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com Antigelo do Tubo Pitot Para evitar a formação de gelo sobre a abertura do tubo de pitot, está previsto um elemento de aquecimento elétrico embutido. Um interruptor localizado na cabine controla a energia para o aquecimento. Precisamos de cautela para checar o tubo de pitot no solo, porque o aquecedor não deve ser operado por longos períodos, a menos que a aeronave esteja em vôo. Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com Figura 8-9 Cabeça do tubo de pitot Os elementos de aquecimento deverão ser checados quanto ao funcionamento, para assegurar que a cabeça do pitot começa a aquecer, quando a energia elétrica é aplicada. Se um ohmímetro (medidor de carga) for instalado no circuito, a operação do aquecedor pode ser verificada pela indicação de consumo de corrente quando o aquecedor for ligado. Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com 1.3 AQUECEDORES DE DRENOS Aquecedores estão previstos para as linhas de dreno do lavatório, linhas de água, mastros de dreno e drenos de água servida, quando estão localizados em uma área que está sujeita a temperaturas de congelamento em voo. Os tipos de aquecedores usados são: tubos aquecidos integralmente, tiras, forro, remendos aquecedores que envolvem as linhas e gaxetas aquecedores (ver na figura 8-10). Nos circuitos aquecedores estão previstos termostatos onde for indesejável excessivo aquecido ou para reduzir o consumo. Os aquecedores têm uma baixa voltagem de saída e uma operação contínua não causará superaquecimento.  Figura 8-10 Aquecedores típicos de linhas de água e de drenos Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com Licenciado para - 14Bis Aviação - 41636821000104 - Protegido por Eduzz.com