Baixe 04Combustiveis-e-Sistemas-de-Combustiveis ok e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Engenharia Aeronáutica, somente na Docsity! CAPÍTULO 4 COMBUSTÍVEIS E SISTEMAS DE COMBUSTÍVEL INTRODUÇÃO O combustível é uma substância que, quando combinado com o oxigênio, queima e produz calor. Os combustíveis devem ser classi- ficados de acordo com seu estado físico, como: sólidos, gasosos ou líquidos. Combustíveis sólidos Combustíveis sólidos são extensivamen- te usados para motores de combustão externa; como os motores à vapor, onde a queima toma lugar sob as caldeiras ou em fornos. Eles inclu- em tais combustíveis, como madeira e carvão. Os combustíveis sólidos não são usados em motores convencionais (recíprocos) onde a combustão se processa no interior dos cilindros por causa de sua baixa razão de queima, baixo valor calorífico e numerosas outras desvanta- gens. Combustíveis gasosos Combustíveis gasosos são usados, até certo ponto, para motores de combustão interna, onde um grande suprimento de combustível está prontamente disponível. Gás natural e gás liqüefeito de petróleo, são dois dos tipos mais comuns. Os combustí- veis gasosos poderão ser desconsiderados, para o uso, em motores de aviões. O grande espaço, ocupado por eles, restringe o suprimento de combustível que pode transportar. Combustíveis líquidos Os combustíveis líquidos, em muitos aspectos, são os combustíveis ideais para o uso em motores de combustão interna. Os combus- tíveis líquidos são classificados como voláteis ou não voláteis. Os combustíveis não voláteis são os ó- leos pesados, usados em motores Diesel. A clas- se volátil inclui aqueles combustíveis que são comumentes usados com um dispositivo de me- dição e são levados ao cilindro do motor ou câ- mara de combustão, em uma condição vapori- zada ou parcialmente vaporizada. Entre eles estão o álcool, o benzol, o querosene e a gasoli- na. O combustível de aviação é um líquido contendo energia química; que, através da com- bustão, é desprendida como energia térmica e, então, convertida em energia mecânica pelo motor. A energia mecânica é usada para produ- zir o empuxo que movimenta o avião. Gasolina e querosene são os dois com- bustíveis mais amplamente usados na aviação. CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES DA GASOLINA DE AVIAÇÃO A gasolina de aviação consiste quase que, inteiramente, de hidrocarbonos (compon- do-se de hidrogênio e carbono). Algumas impu- rezas na forma de enxofre e água dissolvida estarão presentes. A água não pode ser evitada, uma vez que a gasolina é exposta a umidade na atmosfe- ra. Uma pequena quantidade de enxofre, sempre presente no petróleo cru, é deixado em seu pro- cesso de fabricação. O chumbo tetraetil (TEL) é adicionado à gasolina para melhorar sua performance no mo- tor. Os brometos orgânicos e os cloretos são misturados com o TEL, de forma que, durante a combustão, partículas voláteis de chumbo são formadas. Estas são expelidas com os produtos de combustão. O TEL, se adicionado separadamente, queimará formando óxido sólido de chumbo, que permanece no interior do cilindro. Inibido- res são adicionados à gasolina para suprimir a formação de substância, que seriam deixadas como sólidas, quando a gasolina se evapora. Certas propriedades do combustível afe- tam a performance do motor. A volatilidade (maneira na qual o combustível queima durante o procedimento de combustão), e o valor de aquecimento do combustível. Também é importante a corrosividade da gasolina, bem como a tendência de formar de- pósitos no motor durante o uso. Esses últimos fatores são importantes por causa de seus efeitos na limpeza geral, que 4-1 tem uma relação no tempo entre revisões gerais. Volatilidade Volatilidade é a medida da tendência, de uma substância líquida, em vaporizar-se sob uma dada condição. A gasolina é uma mistura (blend) de compostos de hidrocarbono volátil; que tem uma ampla gama de pontos de ebulição e pres- sões de vapor. Ela é misturada, de tal forma, que uma cadeia estreita de pontos de ebulição é ob- tida. Isto é necessário para que sejam obtidas as características requeridas, de partida, acelera- ção, potência e mistura de combustível para o motor. Se a gasolina vaporizar muito rapida- mente, as linhas de combustível poderão ficar cheias de vapor, e causar um decréscimo de fluxo de combustível. Se o combustível não vaporizar suficien- temente rápido, poderá resultar em uma partida difícil, aquecimento lento e uma aceleração po- bre, distribuição desigual de combustível para os cilindros, e uma diluição excessiva no carter. Os combustíveis de baixo grau para au- tomóveis não são mantidos dentro das tolerân- cias requeridas para a gasolina de aviação; e, normalmente, possuem uma considerável quan- tidade de gasolina misturada (craeked), que po- derão formar depósitos excessivos de goma. Por esta razão, os combustíveis para automóveis não deverão ser usados em motores de avião; especialmente aqueles refrigerados a ar e operando em altas temperaturas de cilindro. Calço de vapor A vaporização da gasolina, nas linhas de combustível, resulta em um suprimento reduzi- do de gasolina para o motor. E em casos seve- ros, poderá resultar na parada do motor. Este fenômeno é conhecido como calço de vapor. Uma medida da tendência da ga- solina, para o calço de vapor, é obtida do teste de pressão de vapor “REID”. Neste teste, uma amostra do combustível é selada dentro de uma “bomba”, equipada com um manômetro de pressão. Este aparato (figura 4-1), é imerso em um banho de temperatura constante, e a pressão indicada é anotada. Quanto mais alta for a pressão corrigida da amostra em teste, maior suscetibilidade have- rá para o calço de vapor. As gasolinas de avia- ção são limitadas a um máximo de 7 psi; por causa de sua tendência de aumentar o calço de vapor em grandes altitudes. Figura 4-1Equipamento de teste de pressão do vapor. Formação de gelo no carburador A formação de gelo no carburador tam- bém é relacionada com a volatilidade. Quando a gasolina passa do estado líquido para o vapor ela extrai calor das redondezas para efetuar a mudança. Quanto mais volátil for o combustível, mais rápida será a extração do calor. A medida que a gasolina sai do bico de descarga (dischar- ge nozzle), do carburador e vaporiza-se, ela po- derá congelar o vapor de água contido no ar que está sendo admitido. A umidade congela-se nas paredes do sistema de indução, garganta do ven- turi e válvulas de aceleração. Este tipo de for- mação de gelo restringe a passagem de combus- tível e ar no carburador. Ela causa a perda de potência; e, se não eliminada, a eventual parada do motor. Uma condição extrema de formação de gelo poderá tornar impossível a operação das manetes de aceleração. As condições de forma- ção de gelo, são mais severas na faixa de -1º a 4ºc de temperatura do ar exterior. 4-2 um outro produto, ou a perda da qualidade de combustível. A mudança de cor também poderá ser causada por uma reação química, que tenha en- fraquecido para mais leve, o componente de coloração. Essa mudança de cor, por si mesma, poderá não afetar a qualidade do combustível. A mudança de cor também poderá ser causada pelo preservativo, usado em uma man- gueira nova. A gasolina de grau 115/145 que tenha sido bloqueada, durante um curto período de tempo, em uma mangueira nova, poderá apa- recer de cor verde. Fluindo uma pequena quan- tidade de gasolina, através da mangueira, nor- malmente todos os traços de mudança da colo- ração serão removidos. Marcas de identificação O método mais positivo de identificação do tipo e do grau do combustível, é o seguinte: 1. Marcação nas tubulações - Uma faixa colo- rida, nunca menor do que 30 cm (1 pé) de largura, é pintada próximo à conexão em cada extremidade da mangueira, usada para abastecimento de combustível. As faixas devem circundar o tubo; e, o nome e o grau do produto devem ser escritos longitudinal- mente, em letras de 2,5 cm (1 polegada), de uma cor contrastante com a da mangueira. 2. Marcação dos carros - tanque, e pontos de abastecimento - Placas, identificando o nome e o grau do produto, devem estar permanentemente fixadas em cada me- didor e cada bico de abastecimento. Pla- cas de porcelana (de 10cm x 15cm - 4" x 6"), contendo as mesmas informações, devem estar permanentemente aparafu- sadas na parte externa; na traseira do e- quipamento de abastecimento. As man- gueiras dos carros-tanques são enfaixa- das com as mesmas cores utilizadas no equipamento fornecedor. COMBUSTÍVEIS PARA MOTORES A TURBINA As aeronaves com turbinas a gás, são projetadas para operar com um combustível destilado, comumente chamado de combustível de jato. Os combustíveis de jato também são compostos de hidrocarbonos, com um pouco mais de carbono; e, normalmente, contendo mais enxofre do que a gasolina. Inibidores tam- bém poderão ser adicionados, para reduzir a corrosão e oxidação. Aditivos anti-gelo também estão sendo misturados, para evitar o congela- mento do combustível. Dois tipos de combustíveis de jato estão em uso comum atualmente, sendo: (1) Querose- ne de grau de combustível para turbina, agora designada como “Jet-A”; e (2) uma mistura de gasolina e frações de querosene, designado “Jet- B”. Existe um terceiro tipo, chamado de “Jet-A- 1”, o qual é produzido para operação em tempe- raturas extremamente baixas (Ver a figura 4-3). Existe uma diferença física muito pe- quena entre o combustível Jet-A (JP-5) e o que- rosene comercial. O Jet-A foi desenvolvido como um que- rosene pesado, tendo um ponto de fulgor mais alto e um ponto de congelamento mais baixo, do que a maioria dos querosenes. Ele tem uma pressão de vapor muito baixa, de forma que existe pouca perda de combustível por vapori- zação ou ebulição em grande altitude. Ele con- tém maior energia térmica por galão do que o “Jet-B (JP-4). O “Jet-B” é similar ao “Jet-A”. É uma mistura da fração de gasolina e querosene. A maioria dos motores de turbinas comerciais ope- ram tanto com o Jet-A como com o Jet-B. Entretanto, a diferença na gravidade específica dos combustíveis poderá requerer ajustes de controle de combustível. Portanto os combustí- veis não poderão ser sempre considerados intercambiáveis. Os combustíveis Jet-A e Jet-B são mistu- ras de destilados pesados, e tendem a absorver água. 4-5 Figura 4-2 Identificação de avgas. Figura 4-3 Identificação de combustível para motores a turbina 4-6 A gravidade específica dos combustíveis de jato, especialmente o querosene, é mais próxima à água do que a gasolina de aviação; desta for- ma, qualquer água introduzida ao combustível, tanto através do reabastecimento como da condensação, tomará um tempo apreciável para assentar-se. Em grandes altitudes, onde bai- xas temperaturas são encontradas, gotículas de água combinam com o combustível para formar uma substância congelante chamada “gel”. A massa de “gel” ou gelo; que pode ser gerada pela umidade mantida em suspensão no com- bustível de jato, poderá ser muito maior do que na gasolina. Volatilidade Uma das características mais importan- tes dos combustíveis de jato, é a volatilidade. Ela deverá, por necessidade, ter um compromis- so entre vários fatores de oposição. Um combustível altamente volátil, é preferível para facilitar a partida em tempo frio e tornar as partidas em vôo mais fáceis e segu- ras. A baixa volatilidade é preferível para redu- zir a possibilidade do calço de vapor, e reduzir as perdas de combustível por evaporação. Figura 4-4 Vaporização dos combustíveis de aviação sob pressão atmosférica. Em temperaturas normais, a gasolina em um recipiente fechado ou em um tanque, poderá produzir tanto vapor que, a mistura combustí- vel/ar, poderá ser rica demais para queimar. Sob as mesmas condições, o vapor produzido pelo combustível Jet-B poderá estar na faixa infla- mável ou explosiva. O combustível Jet-A é de uma volatili- dade muito baixa; de modo que, em temperatu- ras normais produz tão pouco vapor, que não forma uma mistura combustível/ar inflamável ou explosiva. A figura 4-4, mostra a vaporização dos combustíveis de aviação com relação a pressão atmosférica. Identificação Pelo fato dos combustíveis de jato não serem coloridos, não há identificação visual para os mesmos. Eles variam de um líquido in- color a uma cor de palha (âmbar), dependendo da idade ou da origem do petróleo cru. Os números dos combustíveis de jato são números de tipos e não tem relação com a clas- sificação de combustível para motor de aviação. CONTAMINAÇÃO DO SISTEMA DE COMBUSTÍVEL Existem diversas formas de contamina- ção em combustível de aviação. Quanto mais alta for a viscosidade do combustível, maior será sua capacidade em manter contaminantes em suspensão. Por esta razão, os combustíveis de jato, tendo uma alta viscosidade, são mais suscetíveis à contaminação do que a gasolina de aviação. O principal contaminante que reduz, principalmente, a qualidade da gasolina e do combustível para turbina são outros produtos de petróleo, como: água, oxidação ou ferrugem e sujeira. Água A água pode estar presente no combustí- vel, em duas formas: (1) dissolvida no combus- tível; (2) entranhada ou em suspensão no com- bustível. A água entranhada (em suspensão) poderá ser detectada a olho nu. As gotículas, finamente divididas, refle- tem a luz, e em altas concentrações dão ao com- bustível uma aparência nublada; pouco transpa- rente. As partículas entranhadas poderão unir- se, formando gotículas de água livre. O combus- tível poderá estar nublado por um número de razões. Se o combustível estiver nublado e a 4-7 vel, aparecem como uma camada de verniz es- curo na superfície das válvulas deslizantes, e podem também ser centrifugadas nas câmaras rotativas como uma substância com a aparência de barro, causando a operação lenta do equipa- mento de medição do combustível. As partículas finas não são visíveis a olho nu como partículas separadas ou distintas; elas, no entanto, dispersas na claridade, podem aparecer como pontos luminosos ou como uma leve nebulosidade no combustível. O máximo de tempo possível deve ser permitido ao combustível nos tanques após o reabastecimento, para que haja um razoável assentamento da água e dos sedimentos. Detecção de contaminação A contaminação grosseira pode ser de- tectada visualmente. O melhor critério para a detecção de contaminação, é a de que o combus- tível esteja limpo e brilhante; e que não conte- nha água livre perceptível. Limpo significa ausência de qualquer sedimento realmente visível; ou água misturada. Brilhante refere-se a aparência de brilho dos combustíveis limpos e sem água. Água livre é indicada por uma nuvem opaca ou um sedimento de água. A nuvem po- derá estar ou não presente quando o combustível estiver saturado de água. O combustível perfeitamente claro, po- derá conter três vezes o volume de água, consi- derado tolerável. Vários métodos para verificação em pis- ta do conteúdo de água têm sido desenvolvidos. Um é o de adicionar um elemento coran- te, que é solúvel na água; porém, não no com- bustível. Amostras de combustível incolor ad- quirem uma coloração definida se a água estiver presente. Um outro método utiliza pó químico cinza, que muda para a cor rosa passando por púrpura, no caso de 30 ou mais p.p.m. (partes por milhão) de água estiverem presentes na a- mostra de combustível. Num terceiro método, uma agulha hipo- dérmica é usada para tirar o combustível através de um filtro quimicamente tratado. Se a amostra mudar a cor do filtro, de amarelo para azul, o combustível terá pelo menos 30 p.p.m. de água. Desde que o combustível drenado dos decantadores dos tanques possam estar satura- dos, devemos levar em conta que nenhum mé- todo de detecção de água deverá ser usado en- quanto a água entranhada no combustível esti- ver congelada, formando cristais de gelo. Existe uma boa possibilidade de que a água não seja drenada ou detectada se os decan- tadores forem drenados, enquanto o combustível estiver a uma temperatura abaixo de 32º F (0º c), após ter sido esfriado no vôo. A razão para isto, é que, os drenos de- cantadores poderão não estar no ponto mais baixo no tanque de combustível enquanto o avi- ão estiver em uma altitude de vôo; e a água po- derá acumular e congelar em outras áreas do tanque, que permanecerá, sem ser detectada, até que ela se degele. A drenagem será mais efetiva, se for feita depois do combustível ter ficado em repou- so por um período de tempo durante o qual a água possa precipitar-se e alojar-se no ponto de dreno. As vantagens do período de decantação se perderão a não ser que a água acumulada seja removida dos drenos, antes que o combustível seja agitado pelas bombas internas. Controle de contaminação O sistema de combustível da aeronave pode ser considerado como dividido em três partes, quando se refere a pureza do combustí- vel. O fabricante produz um combustível limpo. A contaminação pode ocorrer a qualquer tempo, após o combustível ter sido produzido. A primeira parte do sistema de combus- tível, é o sistema de entrega e estocagem, entre a refinaria e o carro-tanque de abastecimento no aeroporto. Embora este sistema não seja fisicamen- te uma parte da aeronave, ele é de igual impor- tância no controle da contaminação. A qualquer tempo em que o combustível esteja sendo transportado, ele estará sujeito a contaminação. Por esta razão, todo o pessoal de manutenção da aviação deverá estar familiariza- do com os métodos de controle da contamina- ção. Fundamental no controle de contamina- ção dos combustíveis para turbina, são os méto- dos seguidos pela indústria, no recebimento e na estocagem de qualquer carga de produtos de petróleo. 4-10 Esses métodos têm sido estabelecidos como corretos e, são tão conhecidos, que se tor- na desnecessário repeti-los aqui. Os procedimentos de reabastecimento, usados pelos operadores de aeronaves com tur- bina deverão incorporar os seguintes requisitos: 1. O combustível bombeado nos depósitos do aeroporto deverão passar através de um fil- tro-separador. O filtro deverá estar dentro das normas previstas na especificação MIL- F-8508A. 2. Aos combustíveis para turbina, deverá ser permitido um período de assentamento, cor- respondente a uma hora para cada pé de pro- fundidade do combustível estocado, antes de ser removido para uso. Isto significa que de- ve ser providenciado mais de um depósito para cada tipo de produto. 3. Os tanques de estocagem devem ser checa- dos com papel de tornassol, após o recebi- mento de cada carga nova de combustível e o seu devido assentamento. O papel de tor- nassol deverá permanecer submerso por 15 segundos, no mínimo. Durante os períodos de chuva forte, os tanques subterrâneos de- verão ser checados com o papel de tornassol com maior freqüência. 4. As linhas de sucção deverão estar, no míni- mo, a 6 polegadas do fundo do tanque. Os tanques de estocagem de querosene deverão estar equipados com linhas de sucção do ti- po flutuante. Estas linhas flutuantes não re- movem o produto da parte inferior do tan- que, o qual pode não ter sido assentado sufi- cientemente. Isto também evita a reintegra- ção de alguma contaminação do fundo do tanque, no combustível. A linha de sucção flutuante é o único e lógico meio de tirar to- tal vantagem da força da gravidade, em re- mover a água e a contaminação por partícu- las estranhas. Esta importância não deve ser minimizada. 5. O combustível sendo removido do tanque de estocagem, deverá passar através de um fil- tro-separador que tenha a especificação MIL-F-8508A. 6. Grande cuidado deve ser tomado, durante o carregamento de veículos abastecedores, pa- ra evitar pó, sujeira, chuva ou outros materi- ais estranhos, transportados pelo ar. 7. Para reduzir as probabilidades de formação de ferrugem e escamas, os tanques dos car- ros abastecedores devem ser construídos de aço inoxidável, de material não ferroso ou de aço revestido de matéria neutra. 8. O combustível para turbinas, quando colo- cado nas aeronaves por caminhões-tanques ou hidrantes, deverão ser filtrados para um grau de 5 microns para partículas sólidas, e conter menos de 0,0015% de água livre ou entranhada. Válvulas de desvio para o filtro não deverão ser permitidas. 9. Todas os procedimentos de controle de qua- lidade, normalmente seguidos no manuseio da gasolina de aviação, deverão ser empre- gados. Isto inclui uma regular checagem do filtro-separador do tipo teste de "claro e bri- lhante"; e contínua ênfases na limpeza. E- xemplos: Não deixar o bico de abastecimen- to arrastar-se no avental de proteção. Manter tampado o bico de abastecimento, durante todo o tempo em que não estiver sendo utili- zado. SISTEMAS DE COMBUSTÍVEL Um sistema de combustível de avião armazena e distribui uma quantidade apropriada de combustível limpo a uma pressão correta, para satisfazer a demanda do motor. Um sistema de combustível bem projetado assegura um flu- xo positivo e eficiente através de todas as fases do vôo, que inclui mudanças de altitude, mano- bras violentas, acelerações e desacelerações súbitas. Além do mais, o sistema deverá estar ra- zoavelmente livre da tendência de travamento por vapor, o que poderá resultar das mudanças climáticas no solo e em vôo. Indicadores tais, como: os manômetros de pressão, de combustí- vel, sinais de advertência e indicadores de quantidade, são instalados para dar uma contínua indicação de como o sistema está fun- cionando. 4-11 Figura 4-7 Sistema de alimentação por gravidade. O tipo mais simples de sistema de com- bustível é o de alimentação por gravidade, o qual está ainda em uso em muitos aviões de baixa potência. Um sistema de alimentação por gravidade é mostrado na figura 4-7. Os tanques de combustível são montados acima dos carbu- radores, com a gravidade fazendo com que o combustível flua do tanque para o carburador. Uma válvula seletora é provida para interromper o fluxo de combustível ou selecionar um tanque em particular no sistema, do qual o combustível deverá ser usado. Um filtro limpa o combustível antes que o mesmo atinja o carburador. Um dre- no é instalado para remover a água e sedimentos presos no filtro. Uma bomba injetora manual (primer) fornece uma quantidade adicional de combustível requerido para a partida do motor. Aeronaves equipadas com motores de alta potência, requerem um sistema de combus- tível que forneça o combustível ao carburador a uma pressão positiva. A fonte básica para esta pressão é uma bomba de combustível acionada pelo motor, porém bombas auxiliares ou bombas de reforço são necessárias em cada sistema de alimentação por pressão, para vários propósitos: (1) suprir a pressão de combustível para a partida do motor; (2) suprir combustível para o sistema de injetor, e (3) para servir como uma bomba de emergência no caso de falha da bomba acio- nada pelo motor. COMPONENTES DO SISTEMA DE COM- BUSTÍVEL Os componentes básicos de um sistema de combustível, incluem tanques (reservatórios), linhas, válvulas, bombas, unidades de filtragem, indicadores, sinais de advertência, e escorva. Alguns sistemas incluirão provisões para reabastecimento central, válvulas de alijamento de combustível e meios para a transferência de combustível. No sentido de esclarecer os princípios de operação de um complexo sistema de combustí- vel de aeronaves, as várias unidades são discuti- das nos parágrafos seguintes. Tanques de combustível A localização, o tamanho, a forma e a construção dos tanques de combustível variam com o tipo e a utilização da aeronave. Em al- guns aviões, os tanques de combustível são in- tegrais com a asa ou outras partes estruturais da aeronave. Os tanques de combustível são feitos de material que não reage quimicamente com qual- quer combustível de aviação. A liga de alumínio é amplamente usada, e a borracha sintética é para o tipo de células de combustível, que são usadas em algumas instalações. Usualmente, um decantador e um dreno são providos no ponto mais baixo do tanque, conforme é indicado na figura 4-8. Quando um decantador ou ponto baixo é provido no tanque, a alimentação principal de combustível não é 4-12 O combustível entra na unidade através da porta de entrada, é filtrada através da malha que está na porta de saída. Em intervalos regulares a cuba de vidro deverá ser drenada e o filtro removido para inspeção e limpeza. O filtro principal, mostrado na figura 4-9 é instalado de tal forma, que o combustível flui através dele antes de alcançar a bomba acionada pelo motor. O filtro está localizado no ponto mais baixo do sistema de combustível. A forma e a construção do filtro de ma- lha fina provê uma grande superfície de filtra- gem embutida em um alojamento compacto. Reforçando o filtro, existe uma malha de arame grosso. Bombas auxiliares de combustível Bombas de recalque, centrífugas de a- cionamento elétrico, mostrada na figura 4-11, alimentam o combustível sob pressão para a admissão da bomba acionada pelo motor. Este tipo de bomba é uma parte essencial do sistema de combustível, particularmente em grandes altitudes, para manter pressão no lado de sucção da bomba acionada pelo motor, evi- tando que se torne baixa, a ponto de permitir a ebulição de combustível. Figura 4-11 Bomba centrífuga de reforço. Esta bomba de recalque é também usada para transferir o combustível de um tanque para outro, para alimentar combustível sob pressão para escorva durante a partida do motor, e, co- mo uma unidade de emergência, alimentar com- bustível ao carburador, no caso de falha da bomba acionada pelo motor. Para aumentar a capacidade da bomba sob condições de emergência, muitas bombas são equipadas com um controle de duas veloci- dades ou de velocidade variável, que a pressão recomendada de combustível na entrada do car- burador possa ser mantida. Como uma medida de precaução, as bombas de recalque são sempre ligadas durante as decolagens e pousos, para garantir uma ali- mentação positiva de combustível. A bomba de recalque é montada na saída do tanque dentro de um decantador desmontá- vel, ou submersa na parte inferior do tanque de combustível. Os selos de vedação entre a ventoinha e a seção de força da bomba evitam o vazamento de combustível ou vapores para dentro do motor elétrico. Caso algum líquido ou vapor passe através do selo, ele será ventilado para a atmos- fera através de um dreno. Como precaução adicional em bombas não submersas, é permitida a circulação de ar em volta do motor para remover os vapores pe- rigosos de combustível. Quando o combustível do tanque entra na bomba, uma ventoinha de alta velocidade arremessa o combustível em todas as direções. A alta velocidade rotacional turbilhona o com- bustível e produz uma ação centrífuga que sepa- ra o ar e o vapor do combustível antes de entrar na linha para o carburador. Isto resulta pratica- mente em um fornecimento de combustível livre de vapor para o carburador, e permite que o va- por separado suba através do tanque de combus- tível, escapando através dos suspiros do tanque. Uma vez que a bomba do tipo centrífugo não é uma bomba de deslocamento positivo, nenhuma válvula de alívio é necessária. Apesar da bomba centrífuga ser o tipo mais comum de bomba de recalque, ainda exis- tem em serviço algumas bombas do tipo de alei- ta deslizante. Este tipo, também é acionado por um motor elétrico. Ao contrário do tipo centrí- fugo, ela não tem a vantagem da ação centrífuga para separar o vapor do combustível. Uma vez que é uma bomba de deslocamento positivo, ela 4-15 deverá ter uma válvula de alívio para evitar a pressão excessiva. Sua construção e operação são idênticas ao da bomba acionada pelo motor. Bomba manual A bomba manual é freqüentemente usa- da em aviões leves. Ela geralmente está locali- zada próximo a um outro componente do siste- ma de combustível, e é operada da cabine de comando por meio de controles adequados. Um diagrama de bomba manual é mostrado na figu- ra 4-12. Quando a alavanca fixada na lâmina central é operada, a baixa pressão criada na câ- mara abaixo da lâmina que está se deslocando para cima, permite que a pressão de entrada do combustível levante a válvula de aleita inferior, fazendo com que o combustível flua para o inte- rior desta câmara. Ao mesmo tempo o combus- tível flui através de uma passagem perfurada para encher a câmara situada na parte superior da lâmina que está se deslocando para baixo. A medida que a lâmina se desloca para baixo, a válvula aleta fecha-se evitando que o combustí- vel saia pela linha de entrada. O combustível existente abaixo da lâmi- na que está se deslocando para baixo flui através da passagem para uma outra câmara e é descar- regado através da válvula de aleta de saída para o carburador. O ciclo é repetido cada vez que a alavanca é movimentada em qualquer uma das direções. Figura4-12 Diagrama esquemático de uma bomba manual. Bomba de combustível acionada pelo motor A finalidade da bomba de combustível acionada pelo motor, é a de fornecer um com- bustível na pressão adequada durante o tempo de operação do motor. A bomba mais usada atualmente, é a do tipo de aleitas rotativas e de deslocamento positivo. Um diagrama esquemá- tico de uma bomba (tipo-aleta) acionado pelo motor é mostrado na figura 4-13. Independente das variações de projetos, o princípio de operação de todas as bombas de combustível tipo aleta é o mesmo. Figura 4-13 Bomba acionada pelo motor (pres- são). Figura 4-14 Bomba acionada pelo motor (desvio). 4-16 A bomba acionada pelo motor normal- mente é instalada na seção de acessórios do mo- tor. O rotor com as aletas deslizantes é acio- nado pelo eixo de manivelas através das engre- nagens de acionamento dos acessórios. Notamos como as aletas levam o combustível da entrada para a saída quando o rotor gira na direção indi- cada. Um selo evita o vazamento no ponto onde o eixo de acionamento entra no corpo da bomba, e um dreno leva para fora qualquer combustível que vazar através do selo. Uma vez que o combustível fornece uma lubrificação suficiente para a bomba, nenhuma lubrificação especial é necessária. Quando a bomba de combustível aciona- da pelo motor normalmente descarrega mais combustível que o requerido pelo motor, haverá um meio de aliviar o excesso de combustível para evitar pressões na entrada de combustível do carburador. Isto é conseguido através do uso de uma válvula de alívio sob tensão de mola, que pode ser ajustada para fornecer o combustí- vel na pressão recomendada para um carburador em particular. A figura 4-13, mostra a válvula de alívio em operação, derivando o excesso de combustí- vel para o lado de entrada da bomba. O ajuste de pressão é feito aumentando ou diminuindo a tensão da mola. A válvula de alívio de uma bomba acionada pelo motor é projetada para abrir a uma pressão ajustada, independente da pressão de combustível que esteja entrando na bomba. Para manter a relação apropriada entre a pressão do combustível e a pressão de ar na en- trada do carburador, a câmara sobre a válvula de alívio da bomba de combustível é ventilada para a atmosfera ou através de uma linha de balance- amento para a pressão de entrada de ar do car- burador. As pressões combinadas da tensão da mola, da atmosfera ou da pressão da entrada de ar do carburador, determinam a pressão absoluta na qual a válvula de alívio do tipo balanceada abre. Essas válvulas possuem certas característi- cas censuráveis que deverão ser investigadas quando falhas no sistema de combustível são encontradas. Uma falha do fole ou do diafragma permitirá que o ar entre no combustível, no lado de entrada da bomba, se a pressão da entrada do combustível for menor do que a atmosférica. Inversamente, se a pressão de entrada da bomba for maior que a pressão atmosférica, o combus- tível será descarregado pelo suspiro. Para uma apropriada compensação de altitude, o suspiro deverá estar aberto. Caso ele seja obstruído por gelo ou material estranho, enquanto estiver em altitude, a pressão de com- bustível diminuirá durante a descida. Se o suspi- ro for obstruído durante a subida, a pressão de combustível aumentará com o aumento de alti- tude. Além da válvula de alívio, a bomba de combustível possui uma válvula de derivação (by-pass), que permite ao combustível fluir ao redor do rotor da bomba, sempre que a bomba estiver inoperante. A válvula mostrada na figura 4-14, con- siste de um disco que está levemente mantido por uma tensão de mola, contra uma série de portas na cabeça da válvula de alívio. Quando o combustível é necessário para a partida do motor, ou no caso de falha da bom- ba acionada pelo motor, o combustível sob pres- são da bomba de recalque é entregue na entrada da bomba de combustível. Quando a pressão for suficientemente alta para deslocar o disco de derivação de sua sede, o combustível será admi- tido no carburador para escorva ou medição. Quando a bomba acionada pelo motor está em operação, a pressão eleva-se na saída da bomba, juntamente com a pressão da mola de derivação, mantendo o disco em sua sede, e evitando que o combustível flua através das portas. Válvulas As válvulas seletoras são instaladas no sistema de combustível, para prover um meio de cortar o fluxo de combustível na seleção do tan- que e motor, na alimentação cruzada, e na trans- ferência de combustível. O tamanho e número de portas (abertu- ras) varia com o tipo de instalação. Por exem- plo, uma aeronave monomotora com dois tan- ques de combustível e uma reserva de alimenta- ção de combustível, requer uma válvula com quatro portas, três entradas dos tanques e uma saída comum. A válvula deverá acomodar a capacidade total de fluxo da linha de combustí- vel, não deverá vazar e deverá operar livremente com um definido encaixe, quando na posição correta. 4-17 no tanque, e é conhecido como um indicador de leitura direta. Ele possui um indicador conecta- do a uma bóia flutuando na superfície do com- bustível. Com as trocas de nível de combustível, a bóia mecanicamente opera o indicador, mos- trando assim, o nível de combustível no tanque. Um tipo de indicador de combustível mecânico é ilustrado na figura 4-17. O indicador de quantidade tipo elétrico, consiste de um indicador na cabine de comando e um transmissor operando por bóia, instalado no tanque. Com as trocas de nível de combustí- vel, o transmissor envia um sinal elétrico para o indicador, que mostra as trocas do nível de combustível. Duas vantagens deste indicador de quantidade de combustível (e também do tipo eletrônico discutido no próximo parágrafo), são de que o indicador pode estar localizado em qualquer distância do tanque, e os níveis de combustível de vários tanques podem ser lidos em um único indicador. O indicador de quantidade de combustí- vel do tipo eletrônico (capacitância) difere do outro tipo por não possuir dispositivos móveis no tanque de combustível. Ao invés de bóia e unidades mecânicas para o desempenho, as qualidades dielétricas do combustível e do ar fornecem uma medição da quantidade de combustível. Essencialmente, o transmissor do tanque é um simples condensa- dor elétrico. O dielétrico (ou material não con- dutor) do condensador, é o combustível e o ar (vapor) acima do combustível. A capacitância da unidade do tanque, a qualquer momento, dependerá da proporção de combustível existente e vapor no tanque. A ca- pacitância do transmissor é comparada com um capacitor de referência com um circuito de reba- lanceamento tipo ponte. O sinal de desbalanceamento é amplifi- cado pelos amplificadores de voltagem, que acionam a fase discriminativa do estágio de po- tência. O estágio de saída supre força para uma das fases do motor A.C. de duas fases que, me- canicamente, aciona um potenciômetro de reba- lanceamento e o ponteiro indicador. O sistema de medição de quantidade de combustível do tipo eletrônico, é mais preciso na medição do nível pelo fato de medir o com- bustível em peso, em vez de galões. O volume de combustível variará com a temperatura (a gasolina pesa mais quando está fria do que quando está quente), desse modo, se a gasolina for medida em libras, em vez de ga- lões, a medição será mais precisa. Figura 4-17 Indicador de nível do combustível tipo bóia. Em adição ao sistema de indicação para a cabine de comando, algumas aeronaves são providas de um meio para determinar a quanti- dade de combustível em cada tanque quando ela está no solo. Isto é conseguido por vários méto- dos diferentes. Alguns fabricantes usam indica- dores operados por bóia, de leitura direta, mon- tados na superfície inferior da asa. Outros meios de indicação são por uso de baioneta (vareta) pela parte inferior da asa. Existem dois (2) tipos em uso, o de indicação por tubo ou vareta com escoamento (DRIP) e o de indicação por visor. Quando é usada a indicação por tubo com escoamento (DRIP) é necessário proceder lentamente, usando o método por tentativa, para achar o nível exato de combustível. Em tanques de áreas grandes, uma quan- tidade proporcional de combustível é represen- tada por uma variação de fração de polegada no nível de combustível. Uma vareta de tubo longo requer algum tempo para drenar, uma vez que elas estão chei- as de combustível. Um substancial erro na leitura pode ser feito se a drenagem do tubo for diminuindo, o que é errado em comparação com uma drena- gem constante, que significa que o tubo está na posição correta. Quando a tampa e o tubo de drenagem são projetados para serem distendidos na parte inferior da superfície da asa, o combustível en- tra pelo topo aberto do tubo, quando ele atinge o nível. 4-20 Figura 4-18 Visor sob a asa. Como mencionado anteriormente, se a drenagem proveniente do furo do tubo for cons- tante, significa que o tubo está corretamente posicionado com o nível de combustível numa porção insignificante acima da abertura do tubo. O tubo medidor, do tipo escoa- mento, pode ser calibrado em libras ou polega- das. Quando calibrado em polegadas, a leitu- ra é comparada com uma carta especial, que dá a leitura da quantidade de combustível em ga- lões. O indicador do tipo visor é de algum modo mais simples em construção do que o tipo tubo de escoamento, e oferece uma evidente leitura visual quando estiver corretamente posi- cionado. Como mostra a figura 4-18, o indicador do tipo é basicamente uma haste longa de plás- tico "LUCITE" , protegida por um tubo calibra- do, o qual termina em seu topo com uma ponta de quartzo exposta. Quando a ponta estiver aci- ma do combustível, ela atua como um refletor. A transmissão de raios de luz para a par- te de cima da haste de "LUCITE" são deflexio- nados em ângulos retos por uma superfície de 45º em um lado da ponta, e deflexionado 90º novamente pela superfície de 45º no lado opos- to, retornando para baixo da haste de "LUCI- TE". Qualquer porção da ponta, submergida no combustível, não atuará como refletor. Con- sequentemente, quando uma parte do nível de combustível estiver acima do cone, um facho de luz é criado, sendo visível na extremidade infe- rior da haste de "LUCITE", e que tem as dimen- sões e a forma produzidas pela interseção da ponta e o combustível. Quando a luz refletida é reduzida ao me- nor ponto perceptível, no caso dos indicadores tipo cone ou de fio capilar com ponta cônica esculpida, a haste estará devidamente posicio- nada. A quantidade de combustível no tanque pode ser lida no tubo, onde ele sai da guia de seu alojamento. As leituras dos indicadores do tipo de escoamento são feitas, também, nesta localização. Medidores de fluxo de combustível Os medidores de fluxo de combustível são, normalmente, usados somente em aerona- ves multimotoras. O sistema consiste de um transmissor e um indicador. O transmissor é instalado na linha de entrada de combustível para o motor, onde é medida a razão do fluxo de combustível. O transmissor é elétricamente conectado ao indi- cador, localizado na cabine de comando. Figura 4-19 Sistema medidor de fluxo tipo pa- lheta. Este instrumento mostra a razão de consumo de combustível, em libras por hora. O sinal do transmissor, pode ser produzido por uma aleta móvel, montada na linha de fluxo do combustível. O impacto do combustível faz a aleta mover-se contra a força de restrição de uma mola calibrada. A posição final assumida pela aleta re- presenta a medida da razão, na qual o combustí- vel está passando através do medidor de fluxo e o sinal correspondente que será enviado ao indi- cador. Um sistema medidor de fluxo do tipo aleta é ilustrado na figura 4-19. 4-21 Figura 4-20 Esquema de um sistema indicador de fluxo de motor a turbina. O transmissor usado nos motores à tur- bina é do tipo fluxo de massa, tendo uma faixa de 500 a 2500 libras por hora. Ele consiste de dois (2) cilindros colocados na corrente de com- bustível, de maneira que a direção do fluxo de combustível fique paralela aos eixos dos cilin- dros (ver figura 4-20). Os cilindros possuem pequenas aletas na periferia externa. O cilindro contra a corrente chamado de "impelidor", é comandado a uma velocidade angular constante, pelo suprimento de força. Esta velocidade impõe um momento angular ao combustível. O combustível, por sua vez, transmite esta velocidade angular para a turbina (cilindro a favor da corrente), ocasionando a rotação da turbina até que a força da mola de restrição ba- lanceie a força, devido o movimento angular do combustível. A deflexão da turbina posiciona um magneto no segundo transmissor harmônico, para a posição correspondente ao fluxo de com- bustível. A posição da turbina é transmiti- da para o indicador na estação de vôo, por meio de um sistema "selsyn". Indicador de pressão do combustível É um instrumento que indica a pressão do combustível que entra no carburador. Este indicador pode ser incluído com o indicador de pressão de óleo e o indicador de temperatura de óleo, em uma caixa chamada de unidade indica- dora do motor. A maioria das aeronaves, atualmente, possuem indicadores separados para estas fun- ções. Uma unidade de indicação do motor, é mostrada na figura 4-21. Figura 4-21 Indicador do motor. O indicador de pressão do combustível, é um indicador de pressão diferencial, com duas (2) conexões na parte traseira do alojamento do indicador. 4-22 Sistemas de combustível para um motor individual, poderá ser interconectado, de tal modo que o combustível possa ser alimentado de vários tanques à qualquer motor. Em caso de falha do motor, o combustível nor- malmente fornecido ao motor inoperante, poderá ficar disponível para os outros. Figura 4-24 Sistema de alimentação cruzada de um bimotor. Sistema de alimentação cruzada O sistema de combustível para um bimo- tor ilustrado na figura 4-24 é do tipo simples de alimentação cruzada. Como é mostrado, as válvulas seletoras do tanque são as que suprem alimentação do combustível dos tanques principais aos motores. Essas válvulas também podem ser posicionadas para alimentar combustível dos tanques auxilia- res. A válvula de alimentação cruzada (cross feed) é mostrada na posição fechada. Ela tam- bém pode ser ajustada para alimentar combustí- vel do tanque da fuselagem a um ou outro, ou a ambos os motores em alimentação cruzada. Um número pequeno de combinações, na qual as três (3) válvulas podem ser ajustadas, também está ilustrado. Sistema de distribuição de combustível A principal característica de um sistema para quadrimotor, mostrado na figura 4-25 é a distribuição de combustível. Este sistema de distribuição de combustível é uma variação do sistema de alimentação cruzada. Como é mostrado na figura, o combustí- vel está sendo alimentado dos tanques principais diretamente aos motores. As válvulas de distri- buição também podem ser ajustadas, de modo que todos os tanques alimentem a linha distribu- idora e cada motor receba o combustível desta linha. A alimentação auxiliar de combustível pode ser entregue aos motores somente através da linha distribuidora. A principal vantagem deste sistema, é sua flexibilidade de seleção. Se um motor falhar, o combustível destinado a ele estará imediatamente disponível para os outros motores. Um tanque, se é danificado, o motor cor- respondente pode ser alimentado com combus- tível proveniente da linha distribuidora. Outra vantagem deste sistema, é que to- dos os tanques de combustível podem ser rea- bastecidos ao mesmo tempo, através de uma conexão simples da linha de distribuição. Este método de reabastecimento de combustível, tem reduzido grandemente o tempo de reabasteci- mento em aeronaves de grande porte, porque o combustível pode ser introduzido na linha dis- tribuidora, sob alta pressão. 4-25 Figura 4-25 Sistema típico de alimentação cruzada. Sistemas de alijamento de combustível Um sistema de alijamento de combustí- vel, é necessário para aviões da categoria de transporte, quando o peso máximo de decola- gem for maior do que o peso máximo de pouso. Esse sistema é de emergência, permitin- do que a tripulação de vôo reduza rapidamente o peso do avião ao peso máximo de pouso. O sistema de alijamento de combustível é usual- mente dividido em dois sistemas separados e independentes, um para cada asa, para que a estabilidade lateral possa ser mantida pelo ali- jamento de combustível da asa pesada, se for necessário fazê-lo. Normalmente, se uma carga desbalance- ada de combustível existir, o combustível será usado da asa pesada para alimentar os motores na asa oposta. O sistema consiste de linhas, válvulas, bocal de alijamento, e mecanismo de operação dos bocais. Cada asa contém um bocal de alijamen- to, fixa ou extensível, dependendo do sistema projetado. Em um ou outro caso, o combustível deverá ser descarregado livremente da aeronave. ANÁLISES E PESQUISA DE FALHAS DO SISTEMA DE COMBUSTÍVEL No sentido de nos tornar-mos eficiente na arte de analisar e pesquisarmos devemos es- tar familiarizados com o sistema completo. Para fazê-lo nos familiarizamos com os esquemas das várias partes do sistema, a no- menclatura das unidades e sua particular função dentro do sistema, estudando os manuais de manutenção da aeronave e motor. Localização de vazamentos e defeitos A localização de vazamentos e defeitos das partes internas do sistema de combustível, usualmente, depende da observação do indica- dor de pressão e operação de válvulas seletoras para determinar onde a pane existe. Análises e pesquisas de falhas internas do sistema de com- bustível podem ser auxiliados pela visualização das vias de fluxo de combustível, do tanque ao dispositivo medidor de quantidade notando a localização da(s) bomba(s), válvulas seletoras, válvulas de corte de emergência, etc. A localização de vazamentos ou defeitos nas partes externas do sistema de combustível, requer muito pouco tempo em comparação com a localização de vazamentos internos do siste- ma. Usualmente vazamentos de combustível são evidenciados por manchas ou pontos molhados (se eles forem recentemente desenvolvidos) e pela presença do odor de combustível. As tubulações, braçadeiras, juntas, su- portes, etc., deverão ser examinados cuidado- samente em cada período de inspeção. Qualquer vazamento ou defeito interno ou externo do sis- tema de combustível é um potencial de perigo. Reposição de juntas, selos e gaxetas No sentido de prevenir vazamentos de combustível, é da maior importância que todas 4-26 as juntas, selos e gaxetas sejam apropriadamente instaladas. Os itens a seguir são algumas das pre- cauções gerais que deverão ser sempre observa- das. Quando substituindo unidades do siste- ma de combustível, é necessário verificar cada parte, quanto a limpeza, assegurar-se que todo o material da junta velha seja removido, e assegu- rar-se de que nada do selo velho permaneça na cavidade adequada. Substituímos sempre as juntas e selos velhos por outros novos, e verifi- camos as juntas e selos novos quanto a limpeza e estado, assegurando uma área em ordem para o trabalho. As superfícies de contato deverão estar perfeitamente planas, para que a junta possa cumprir a função para qual foi projetada. Para- fusos, porcas e prisioneiros que mantêm as uni- dades juntas, deverão estar plenamente aperta- dos ou ajustados para prevenir vazamentos atra- vés das juntas ou selos. REPAROS NOS TANQUES DE COMBUS- TÍVEL Existem três tipos básicos de tanques de combustível: de chapa de metal soldada, o inte- gral e a célula de borracha. A inspeção do alojamento dos tanques de combustível, ou a estrutura da aeronave quanto a evidência de vazamentos de combustí- vel, é uma das mais importantes partes da inspe- ção antes do vôo. Tanques de aço soldado Os tanques soldados são mais comuns nas pequenas aeronaves monomotoras ou bimo- toras. Se os painéis de acesso ao compartimento do tanque estiverem descoloridos, o tanque de- verá ser inspecionado quanto a vazamentos. Quando os vazamentos fore encontrados, o tan- que deverá ser drenado e neutralizado. O com- bustível deve ser drenado de acordo com as ins- truções locais e as recomendações do fabricante. A neutralização do tanque pode ser exe- cutada pela descarga lenta de uma garrafa de extintor de fogo de CO2 (no mínimo, 5 lbs de tamanho) dentro do tanque. Nitrogênio seco pode ser usado se estiver dispo- nível. Caso o tanque tenha que ser soldado, é necessário removê-lo. Antes da soldagem, o tanque deverá ser ventilado por um mínimo de oito horas. Isto é para remover todos os vestígios de combustível. A pressão de ar para detectar a área do vaza- mento, não deve ser superior a ½ libra por pole- gada quadrada. Sabão líquido ou uma solução de espu- ma pincelada sobre a área suspeita, poderá iden- tificar o vazamento. Os tanques de alumínio são fabricados de ligas soldáveis. Após a rebitagem dos re- mendos, os rebites podem ser soldados para nos assegurarmos de que não haverá vazamento naquela área. Uma checagem de pressão deverá ser executada após feito o reparo, para nos certifi- carmos de que todos os vazamentos foram cor- rigidos. Tanques de células de borracha Os vazamentos nas células de combustí- vel, normalmente aparecem na parte inferior do revestimento das aeronaves. Uma mancha de combustível em qualquer área deverá ser imedi- atamente investigada. As células suspeitas de vazamentos de- vem ser drenadas, removidas da aeronave e che- cadas por pressão. Quando executando uma checagem de pressão, ¼ ou ½ p.s.i será o mais adequado. Toda a manutenção das células deve ser executada, de acordo com as especificações do fabricante. Tanques integrais O tanque integral é uma parte fixa da aeronave. Devido a natureza do tanque integral, alguns vazamentos permitem que o combustível escape diretamente para a atmosfera. Isto torna possível considerar desprezível um pequeno vazamento que não represente perigo de fogo nem uma grande perda de combustível. Para padronizar os procedimentos na manutenção dos tanques integrais, são classifi- cados vários tipos de vazamentos de combustí- vel. Classificação dos vazamentos de combustível A medida da área, que um vazamento de combustível umedece em um período de 30 mi- nutos, é usada como classificação padrão. 4-27