La lubricación del motor a reacción

El sistema de lubricación de un motor a reacción es vital, ya que es responsable de proporcionar un flujo continuo de aceite al motor de la aeronave. El sistema de lubricación se encarga de almacenar, enfriar, transportar y distribuir el aceite necesario para lubricar y enfriar cada engranaje, junta, cojinete y sello del motor. Según las  regulaciones aéreas internacionales, todos los aviones reactores deben estar equipados con un sistema de aceite para que el motor y la aeronave funcionen correctamente en todas las condiciones. Estos aceites suelen operar cómodamente dentro del rango de temperatura de -40 ° C hasta los  250 ° C.

El flujo de aceite nuevo filtrado se suministra a los diversos componentes del motor a través de una serie de tuberías, bombas, filtros y sistemas de rociado. Una vez que el aceite ha lubricado todas las partes importantes, se recoge y se manda de vuelta a al depósito. Antes de entrar en el depósito se debe separar el aire que ha recogido el aceite en su tránsito por todos los sellos y cojinetes. Este aceite es una especie de emulsión que puede contener no solo aire sino también micro partículas y piezas metálicas muy pequeñas que son el resultado del desgaste normal o aómalo del motor. 

Debajo se puede ver un corte del mtor Rolls Royce AE3007 del ERJ-145 y algunos de los cojinetes y engranajes donde se rocia el aceite en la parte del compresor.

Sistema de monitorización

El sistema de aceite del motor proporciona información del estado del motor a los pilotos en la cabina de vuelo midiendo los parámetros esenciales del aceite, como la cantidad, presión y temperatura. En los sistemas de aviónica más sofisticados se registran y analizan factores adicionales en tiempo real o después del aterrizaje. Estos pueden incluir temperaturas de varias zonas, cantidad de aceite en el tanque y cantidad de particulas y desechos liberados en los sumideros de retorno.

Todos los cojinetes y engranajes que están encerrados dentro de sumideros y protegidos por un laberinto de sellos de carbono, requieren lubricación. El lubricante actúa como protección ya que ayuda a reducir la fricción entre los cojinetes y los engranajes, minimizando así el desgaste. Es importante tener en cuenta que para que no haya fugas, la presión dentro de los sumideros siempre debe permanecer más baja que fuera de los sumideros. Si se produce una fuga fuera del sistema de aceite, las purgas de aire podrían contaminarse o podría producirse un incendio en el motor. Por lo tanto, siempre es mejor verificar y asegurarse de que el sistema de aceite funcione correctamente.

Debajo se puede ver un circuito de aceite típico, como el que monta el ERJ-145.

Componentes del sistema de lubricación

Las siguientes descripciones de componentes incluyen la mayoría de los que se encuentran en los distintos sistemas de lubricación de turbinas. Sin embargo, dado que los sistemas de aceite del motor varían algo según el modelo y el fabricante del motor, no todos estos componentes se encuentran necesariamente en un sistema.

Tanque de aceite

Para contener un suministro suficiente de aceite. Puede contener filtros de entrada y sensores de nivel, la conexión de retorno, los puertos de salida. El tanque está provisto de espacio de expansión. Esto permite la expansión del aceite después de que el calor es absorbido por los cojinetes y engranajes y después de que el aceite haya hecho una espuma  emulsión como resultado de la circulación a través del sistema. Este modelo lleva incorporado una bandeja centrifugadora para separar el aire del aceite que regresa a la parte superior del tanque. Por lo general, estos dispositivos separadores de aire son del tipo canular (en forma de lata) con un dispositivo centrifugador en el que el aceite más mesado cae al tanque. El aire, más ligero, es liberado y sale por el sistema de ventilación en la parte superior del tanque.

Bomba de aceite y recolectoras

La bomba de aceite está diseñada para suministrar y hacer circular aceite a presión a las partes del motor que requieren lubricación. Después de la bomba se hace circular el aceite a través de radiadores y filtros y se devuelve el aceite al tanque por medio de otras bombas auxiliares recolectoras. Las bombas de este modelo de circuito son accionadas por diferentes ejes del motor gracia a su caja de accesorios que es movida por el compresor de alta (N2). Las bombas recolectoras tienen una mayor capacidad de bombeo que la bomba de presión principal para evitar que el aceite se acumule en los colectores de los cojinetes del motor.

Una válvula de regulación (alivio) en el lado de descarga de la bomba limita la presión de salida de la bomba principal desviando el aceite a la entrada de la bomba cuando la presión de salida excede un límite predeterminado (no se muestra en el diagrama). La válvula reguladora se puede ajustar, si es necesario, para llevar la presión del aceite dentro de ciertos límites.

Filtros de aceite de turbina

Los filtros son una parte importante del sistema de lubricación porque eliminan las partículas extrañas que pueden estar en el aceite. Esto es particularmente importante en las turbinas de gas, ya que se alcanzan velocidades de motor muy altas (en el motor AE3007 se pueden alcanzar las 16.000 RPM en el eje de alta); Los tipos de rodamientos de bolas y de rodillos antifricción se dañarían con bastante rapidez si se lubricaran con aceite contaminado. Además, generalmente hay numerosos pasajes perforados o centrales que conducen a varios puntos de lubricación. Dado que estos pasajes suelen ser bastante pequeños, se podrían obstruir fácilmente. Algunos tipos de filtro de aceite usan un elemento de papel laminado reemplazable, mientras que otros usan una malla metálica de acero inoxidable muy fina de aproximadamente 25-35 micrones.

El filtro está ubicado cerca de la bomba de presión y constan de un cuerpo o carcasa de filtro, un elemento de filtro, una válvula de derivación y una válvula de retención. La válvula de derivación del filtro evita que se detenga el flujo de aceite si el elemento filtrante se obstruye. La válvula de derivación o alivio se abre siempre que se alcanza una determinada presión. Si esto ocurre, la acción de filtrado se pierde y se bombea aceite sin filtrar a los cojinetes. Sin embargo, esto evita que los cojinetes dejen de recibir aceite. 

En el modo de derivación, existe un indicador mecánico que salta o aparece para indicar a los mecánicos que el filtro está en el modo de derivación. Esta indicación es visual y solo se puede ver inspeccionando el motor directamente. 

El filtro del que hablamos es considerado el principal; es decir, filtra el aceite cuando sale de la bomba antes de ser conducido a los distintos puntos de lubricación. Además de este filtro de aceite principal, también hay filtros secundarios ubicados en todo el sistema para diversos fines. Por ejemplo, puede haber un filtro llamado de pantalla que se usa para filtrar el aceite en una parte interna del motor. Estas pantallas son unas mallas que atrapan contaminantes. Existen también pantallas de malla fina para filtrar el aceite justo antes de que pase de las boquillas de pulverización a las superficies de los cojinetes. Estos filtros están ubicados en cada cojinete y ayudan a eliminar los contaminantes que podrían obstruir la boquilla de pulverización de aceite.

Válvula reguladora de presión de aceite

La mayoría de los sistemas de aceite de motor de turbina son del tipo de presión regulada por medio de un dispositivo que mantiene la presión constante. La bomba principal incluye una válvula reguladora de presión de aceite. 

Boquillas rociadoras de aceite

Los chorros de aceite (o boquillas) están ubicados en las líneas de presión adyacentes o dentro de los compartimentos de los cojinetes y los acoplamientos del eje del rotor. El aceite de estas boquillas se suministra en forma de spray atomizado. Algunos motores utilizan un rociado de aire y aceite que se produce al extraer aire de purga a alta presión del compresor a la salida de la boquilla de aceite. Este método se considera adecuado para rodamientos de bolas y de rodillos; Sin embargo, el método de pulverización solo de aceite se considera el mejor de los dos métodos.

 

Sistemas de ventilación

Los subsistemas de ventilación se utilizan para eliminar el exceso de aire de las cavidades de los cojinetes y devolver el aire al tanque de aceite, donde el separador de aire lo elimina de la mezcla. Luego, el aire se expulsa al exterior. Todos los compartimentos de los cojinetes del motor, los tanques de aceite y las cajas de accesorios se ventilan juntos para que la presión en el sistema siga siendo la misma. La ventilación en un tanque de aceite evita que la presión dentro del tanque suba por encima o por debajo de la de la presión atmosférica exterior. 

Radiadores aceite/aire y aceite/combustible

Existen dos tipos básicos de radiadores de aceite de uso general: los que utilizan refrigeración por aire y los que utilzan refrigeración por combustible. Los radiadores de aceite por aire se utilizan para reducir la temperatura del aceite a un nivel adecuado para la recirculación a través del sistema. El radiador de aceite enfriado por aire normalmente se instala en el extremo delantero del motor y puede utilizar aire que viene del fan. 

El radiadorde aceite enfriado por combustible actúa como un intercambiador de calor donde se emplea el combustible para enfriar el aceite caliente y el aceite calienta el combustible para la combustión antes de entrar en los inyectores del motor. 

Detectores magnéticos de pequeños elementos metálicos (chips)

Los detectores magnéticos de chips se utilizan para detectar y atrapar partículas ferrosas (magnéticas) presentes en el aceite. El aceite de retorno fluye por las tuberías donde se encuentran instalados los detectores de chips, por lo que las partículas magnéticas son atraidas y se adhieren al detector. Estos detectores se inspeccionado en busca de metal; si no se encuentra ninguno, el detector se limpia, se reemplaza y se conecta de nuevo al sistema. Si se encuentra metal en un detector de chips, se debe realizar una investigación para encontrar la fuente que puede ser causa de un deterioro interno en una parte concreta del motor.