¿Cómo se miden las RPM en un motor a reacción?

Un lector del Blog (Alejandro) me pregunta por los sensores del motor a reacción. En concreto por los que miden la velocidad de este. La velocidad de un motor a reacción (N1 velocidad del compresor de baja y N2 velocidad del compresor de alta) es un parámetro muy importante que se debe monitorizar para un correcto funcionamiento. Debajo se muestra un esquema con la posición de los principales sensores del motor a reacción. Temperatura, EPR, presiones, vibración y RPM.

En la imagen que sigue se puede ver la moderna indicación de RPM del N1 tal como se muestra en el EICAS de un Boeing 777. Se puede ver también el significado de la simbología. Nótese que la indicación de las RPM es un porcentaje del máximo permisible y no un valor real de las RPM. En el ejemplo tenemos 75,6% del total permisible (que en los aviones modernos suele ser del 100%).

Hoy en día todo se hace con el FADEC, pero ¿cómo manda el sensor la señal al FADEC? 

Hay muchas maneras de medir la velocidad de rotacion del eje de un motor reactor. Aquí vamos a describir con imágenes solo dos de ellas. El tacómetro de toda la vida y la más moderna rueda fónica (Phonic Wheel). Debajo se muestra el tacómetro o tacogenerador.

Se trata de un sistema sencillo de CA (corriente alterna) de tres fases. El generador gira porque va acoplado a la caja de engranajes del reactor. El generador produce la corriente que luego mueve el motor eléctrico dentro del instrumento. El flux coupling es un sistema sin contacto en el que un imán permanente "arrastra" una copa metálica gracias a los campos magnéticos. Es lo que se llama en inglés aluminium drag cup. El sistema tiene sus ventajas y desventajas.

ventajas:

• Simple
• Independiente de la fuente de alimentación
• No sufre de 'Ondas Parásitas'
• No sufre de resistencia de línea

Desventajas

• Sufre de errores por temperatura

Errores del sistema

• Fallo de la unidad: las RPM caen a cero
• El 'desgaste' de la unidad puede causar un movimiento 'brusco' o deslizamiento
• Precisión de aproximadamente 1%

El otro gran sistema es la rueda dentada a veces llamada rueda fónica. El sensor (encargado de medir) es una sonda (probe) que se aproxima al eje tal como se ve en el gráfico que sigue.

En el eje hay una corona dentada solidaria al eje del motor (la rueda fónica). Uno de los dientes de la corona está imantado de forma permanente. Al rotar, cada vez que el diente pasa delante de la sonda, se genera un campo magnético y se induce una corriente. El número de veces que pasa el diente por el sensor se divide por la unidad de tiempo y se obtiene una frecuencia, que no es otra cosa que las RPM. Ingenioso y simple, pero efectivo. 

Este istema también se puede emplear en la punta de los álabes, tal como se ve en el siguiente gráfico. 

Normalmente la rueda fónica va maquinada al eje. Se trata de una sonda de velocidad de reluctancia variable. La cantidad de corriente inducida en la sonda es proporcional a la velocidad del eje o cuenta el número de pulsos producidos por el sensor.

Ventajas

• Independiente de la resistencia de la línea
• Independiente de la fuente de alimentación de la aeronave
• Puede mandarse a múltiples indicadores
• Fiable
• Menor masa de equipo
• Visualización numérica posible
• <1% de error

Desventajas

• Más caro
• Puede ser difícil de mantener

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