lunes, 4 de enero de 2016

El sistema anti-hielo (ICE AND RAIN PROTECTION)

El sistema de protección anti hielo en los grandes aviones comerciales utiliza aire de sangrado de los motores para producir calefacción generalmente en las alas  y en la entrada de aire de los motores, que son puntos críticos. Existe un sistema anti-hielo eléctrico para proteger las sondas de medición de datos del aire y tomas de presión estática, que son esenciales para el cálculos de nuestra velocidad y otros parámetros del vuelo (son, por así decirlo los sentidos de nuestra aeronave). También suelen estar protegidos eléctricamente el mástil de drenaje del agua y los parabrisas de la cabina de vuelo.

Existen varios detectores de hilo situados generalmente en el morro del avión o cerca de este. El principio de operación de la mayoría de estos sistemas es muy simple. Los detectores suelen ser unas pequeñas varillas que sobresalen del fuselaje y se encuentran vibrando a una cierta frecuencia gracias a un pequeño motor eléctrico interno. En caso de volar en condiciones de humedad y temperatura que posibiliten la formación de hielo, este se acumularía principalmente en las puntas de estas varillas. 


Cuando la acumulación de hielo es constante y existe una cierta masa crítica pre-calculada, provoca que el motor no pueda mover las varillas de la misma forma o con la misma intensidad (frecuencia). Simplemente la vibración cambia la frecuencia al hacerse la varilla mas pesada con la acumulación del hielo y este cambio de vibración se interpreta por los ordenadores de abordo como presencia de hielo. La señal que se genera se envía a las pantallas de la cabina de vuelo para alertar a los pilotos. En los aviones comerciales más modernos, como en el EMBRAER 190, esta señal se manda a las unidades de computación que se encargan de la activación automática del sangrado de aire de los motores. En este modelo, la unidad MAU aplican la lógica interna a través del SPDA numero 2. Una señal se manda al EICAS habilitada para las alertas  (para que el pilote tome nota) y otra señal genera un calentamiento eléctrico de la sonda para derretir el hielo. El calentamiento se aplica varias veces hasta que pasados 5 minutos el sistema de varillas ya no tienen hielo y vibra con la frecuencia original, esto indica al sistema que no existe mas hielo y que debe de cesar la calefacción eléctrica de la sonda y el sangrado de aire.


En algunos aviones una vez que se detecta el hielo este puede estar presente hasta el final del vuelo incluso si el aterrizaje tiene lugar en condiciones favorables de presión y alta temperatura. Ello es debido a que existen muchas partes del fuselaje en algunos aviones que no están protegidas con sistema anti-hielo. Sin ir mas lejos el encastre de las alas con el fuselaje, el radomo que aloja el radar y esta construido con materiales compuestos, la cola, etc. Es por ello que una vez que se detecta el hielo en estos aviones se genera un aviso (color cian sin sonido en el caso del EMBRAER) que indica a los pilotos que deben de usar velocidades más altas para el aterrizaje. Estas velocidades de aproximación se encuentran en las tablas del manual de vuelo o QRH y se usan para introducir los valores correctos en la unidad MCDU. El mensaje STALL SPEED ICE ACREATION del EMBRAER queda presente en el área CAS del EFIS para recordar en todo momento a los pilotos que deben de usar estas velocidades especiales. Las tablas son muy fáciles de usar y con ellas se calcula la velocidad de referencia y la de segmento final. Estos pequeños incrementos de velocidad son suficientes para compensar un posible aumento de peso en las áreas del avión no protegidas y que hayan adquirido sobrepeso por acumulación de hielo.


Para el despegue con el EMBRAER 190 en condiciones de hielo, el sistema  de sangrado aplicará aire caliente a los bordes de ataque de las alas y a la entrada de aire de los motores. Esto se puede seleccionar por medio de la unidad MCDU en la página correspondiente TRS (Thrust Setting Page). La selección para el despegue dependerá de la temperatura y la presencia o no de humedad visible en el ambiente (nubes, niebla, etc.).

  • Humedad (niebla, nubes, etc) con 10° o menos - se aplica anti hielo a los motores.
  • Humedad (niebla, nubes, etc) con 5° o menos - se aplica anti hielo a los motores y a los bordes de ataque de las alas.

La calefacción de los motores se produce inmediatamente cuando estos se encuentran en marcha, la calefacción de las alas se produce cuando el avión alcanza los 40 nudos de velocidad en las ruedas. La razón para este retraso tiene que ver con las características del ala y de las superficies móviles (SLATS). Si el anti hielo se aplicara inmediatamente, el aire (muy caliente) afectaría a estas superficies, que puede sufrir expansión por dilatación, recuérdese que los SLATS están hechos de una aleación de aluminio muy ligera y que aunque es muy resistente es fácilmente expandible. Una expansión de los SLATS podría provocar un bloqueo de estos cuando tratáramos de moverlos para su retracción. Otro de los motivos para el retraso es de carácter operacional, si aplicamos aire caliente inmediatamente sin esperar a los 40 nudos, este aire con gran temperatura podría evaporar el posible liquido anti-hielo que se sirve en condiciones de bajas temperaturas. El líquido anti-hielo es una combinación de elementos de los que el alcohol forma parte importante. Si este líquido se evapora perdería su efectividad.

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La selección para el despegue en la unidad MCDU tiene efecto solamente durante los primeros 1.700 pies o 2 minutos, lo que ocurra primero, después del despegue.




En la página sinóptica del sistema anti-hielo se pueden ver los conductos por los que va el aire caliente. Los códigos de color son sencillos, verde significa que le sistema esta operativo, con presión y aire caliente, blanco significa que no hay aire en los conducto y el sistema esta aislado, ámbar significa que existe un a fuga de aire caliente. 



Para poder detectar las fugas el sistema cuenta con dos lazos de detección basados en las propiedades físicas de una substancia de carácter salino. A diferencia de los lazos de fuego de los motores que actúan cerrando un contacto eléctrico al aumentar la temperatura (y por lo tanto la presión), los lazos del sistema anti hielo utilizan una especie de cable coaxial (parecido al antiguo cable de radiofrecuencia de los televisores). En detector existen dos cables, uno interior y otro exterior, ambos están aislados por medio de una sal que en su estado normal es sólida. En caso de sobre temperatura la sal se vuelve un fluido y el fluido permite que exista conductividad entre los dos cables. Cuando la temperatura desaparece la sal se solidifica de nuevo aislando los dos cables. Estos sensores también indican la temperatura en la página sinóptica como se puede ver en las ilustraciones.



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