Baixe Capitulo 14-Sistemas-Pneumaticos-de-Pressurização-de-Ar-Condicionado-e-de-Oxigenio e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Pneumática, somente na Docsity! CAPÍTULO 14 SISTEMA DE AR CONDICIONADO E PRESSURIZAÇÃO INTRODUÇÃO O oxigênio é necessário para a maioria dos processos vitais. Antes que a ausência de oxigê- nio leve um ser vivo à morte subitamente, uma redução no suprimento normal de oxigênio para os tecidos do corpo pode produzir importantes mudanças em suas funções, nos processos men- tais e graus de consciência. A condição de inatividade da mente e do corpo, causada pela deficiência ou perda de oxi- gênio é chamada hipoxia. Existem várias causas de hipoxia, mas uma, relacionada à operação de aeronaves, é o decréscimo na pressão parcial do oxigênio nos pulmões. A razão pela qual os pulmões absorvem oxigênio depende da pressão do oxigênio. Essa pressão exerce cerca de um quinto da pressão total do ar em qualquer nível. Ao nível do mar o valor desta pressão (3PSI) é suficiente para satu- rar o sangue. Todavia, se ela é reduzida por cau- sa da pressão atmosférica na altitude ou por causa do decréscimo da percentagem de oxigê- nio no ar respirado, a quantidade de oxigênio no sangue, deixando os pulmões, cai, e então, se- gue-se a hipoxia. Do nível do mar até 7.000 pés sobre o ní- vel do mar, o oxigênio contido e a pressão na atmosfera permanece suficientemente alta para manter quase total a saturação do sangue com oxigênio, e então assegurar as funções normais do corpo e da mente. A uma grande altitude ocorre uma queda na pressão barométrica, resultando em um de- créscimo do oxigênio contido no ar inalado. Conseqüentemente, o oxigênio contido no san- gue é reduzido. A 10.000 pés sobre o nível do mar, a satu- ração de oxigênio do sangue é cerca de 90%. Uma longa permanência nessa altitude resultará em dor de cabeça e fadiga. A saturação de oxi- gênio cai a 81% a 15.000 pés sobre o nível do mar. Este decréscimo resultará em sonolência, dor de cabeça, lábios e unhas azuladas, enfra- quecimento da visão e julgamento, acréscimo no ritmo cardíaco e respiratório, e algumas mudan- ças na personalidade. A 22.000 pés acima do nível do mar, a saturação do sangue é de 68% e convulsões são possíveis de ocorrer. Permanecer sem supri- mento de oxigênio a 25.000 pés por 5 minutos, quando a saturação do sangue cai para 55% - 50%, causará perda da consciência. COMPOSIÇÃO DA ATMOSFERA A mistura de gases comumente chamada ar, mas tecnicamente denominada atmosfera é composta principalmente de nitrogênio e oxi- gênio, existindo ainda pequenas quantidades de outros gases importantes, tais como dióxido de carbono, vapor d'água e ozônio. A figura 14-1 mostra a respectiva porcentagem da quantidade de cada gás em relação à mistura total. Figura 14-1 Os gases da atmosfera. Conforme a altitude aumenta, a quantidade total de todos os gases atmosféricos reduz rapi- damente, e, exceto para vapor d'água e ozônio, as proporções relativas da mistura gasosa per- manecem inalteradas acima de cerca de 50 mi- lhas de altitude. Acima de 50 milhas de altitude, modificações acontecem, e diferentes gases, assim como novas formas de gases, presentes nas altitudes mais baixas, aparecem. O nitrogênio é o gás mais comum e com- preende 78% da mistura total dos gases atmos- féricos. Todavia, até onde o homem conhece, o nitrogênio é um gás inerte, o que não pode ser usado diretamente para o seu próprio processo vital. Biologicamente ele é de importância imensa, porque muitos compostos contendo ni- trogênio são essenciais a toda matéria viva. O oxigênio e sua importância não pode ser subestimado. Sem oxigênio, a vida, como nós a 14-1 conhecemos, não pode existir. O oxigênio ocupa 21% da mistura total dos gases atmosféricos. O dióxido de carbono é de interesse bio- lógico. A pequena quantidade na atmosfera é usada pelas plantas para produzir as complexas substâncias, utilizadas pelos animais como ali- mento. O dióxido de carbono também auxilia no controle da respiração do homem e outros ani- mais. O vapor d'água na atmosfera é variável, entretanto, embora sob as condições de umidade ao nível do mar, ele raramente excede 5%; esse gás ainda absorve muito mais energia do sol que os outros gases. O vapor não é a única forma na qual a água ocorre na atmosfera; água e partícu- las de gelo estão quase sempre presentes. Essas partículas de gelo também absorvem energia e, com o vapor d'água, executam uma parte impor- tante na formação das condições atmosféricas. O ozônio é uma variedade de oxigênio, o qual contém três átomos de oxigênio por molé- cula, além dos dois usuais. A maior porção de ozônio na atmosfera é formada pela interação do oxigênio e dos raios solares, próximo ao topo da camada de ozônio. O ozônio é também produzido por descar- gas elétricas, daí o odor peculiar de ozônio, que é, de algum modo, semelhante ao cheiro da água clorada, e que pode ser detectado após os re- lâmpagos. As auroras e raios cósmicos também po- dem produzir ozônio. O ozônio é de grande im- portância para as criaturas vivas na terra e para a circulação da atmosfera superior, assim como para os organismos vivos devido à sua capaci- dade de filtragem da maior parte dos raios ultra- violeta da radiação solar. Pressão da atmosfera Os gases da atmosfera (ar), embora invisí- veis, têm peso exatamente como a matéria sóli- da. O peso de uma coluna de ar tomada da su- perfície da terra para o espaço é chamado de pressão atmosférica. Se esta coluna é de 1 sq.in, o peso do ar ao nível do mar é de aproximada- mente 14.7 lbs., e a pressão atmosférica, em conseqüência, pode ser definida como 14.7 P.S.I ao nível do mar. Outro modo comum de definição da pres- são atmosférica é dar o peso de uma coluna de mercúrio, que pesa o mesmo que uma coluna de atmosfera de mesma seção reta. Quando medida deste modo, a pressão atmosférica ao nível do mar é normalmente 1013.2 milibares, ou 29.92 polegadas de mercúrio. A pressão atmosférica decresce com o aumento da altitude. A razão para isso é muito simples: a coluna de ar que é pesada é menor. A figura 14-2 mostra como a pressão muda para uma dada altitude. A queda de pressão é rápida, e a 50.000 pés a pressão atmosférica cai a quase um décimo do valor ao nível do mar. A umas poucas centenas de milhas sobre a terra, o ar torna-se tão rarefeito que a atmosfera pode ser considerada não-existente. A linha de de- marcação com o espaço é muito vaga. Figura 14-2 Variação da pressão com a altitude Como a pressão atmosférica reduz com a altitude. Por exemplo, ao nível do mar a pressão é 14,7 P.S.I., enquanto que a 40.000 ft, como as linhas pontilhadas mostram, a pressão é de so- mente 2,72 P.S.I. Temperatura e altitude As variações na temperatura atmosférica próximo à terra são bem conhecidas, e não ne- cessita discussão. Todavia em altas altitudes a temperatura atmosférica não é tão variável, mas tende a ter um padrão. A meteorologia acha conveniente definir, um pouco arbitrariamente, a atmosfera como sendo feita em várias camadas. A mais baixa de- las é chamada troposfera. A temperatura do ar diminui com o aumento da altitude na troposfe- ra, encontrando um determinado mínimo no topo da camada. O topo da atmosfera é chamado de tropopausa. A tropopausa encontra sua maior altura sobre o Equador (cerca de 60.000 ft) e sua 14-2 ves. Talvez os problemas mais difíceis sejam com o projeto, fabricação e seleção de materi- ais estruturais, que irão suportar a grande pres- são diferencial existente entre o exterior e o interior de aeronaves pressurizadas, quando voando em altas altitudes. Se o peso da estrutu- ra da aeronave não fosse considerado, seria relativamente simples construir uma fuselagem que poderia suportar enormes pressões. É necessário construir uma fuselagem ca- paz de conter ar sobre pressão, sendo ainda leve o suficiente para permitir carregamentos lucrativos. Como regra geral, as aeronaves pressurizadas são construídas para proporcionar uma altitude de pressão de cabine de não mais que 8.000 pés, a uma altitude de operação má- xima. Se uma aeronave é projetada para opera- ção em altitudes acima de 25.000 pés, ela deve ser capaz de manter uma altitude de pressão de cabine de 15.000 pés, no caso de uma provável falha. A pressão atmosférica a 8.000 pés é apro- ximadamente 10.92 P.S.I., e a 40.000 pés ela é próxima a 2.72 P.S.I. Se uma altitude de cabine de 8.000 pés é mantida em uma aeronave vo- ando a 40.000 pés, a pressão diferencial que sua estrutura terá que suportar é de 8,20 P.S.I. (10,92 P.S.I. menos 2,72 P.S.I.). Se a área pressurizada dessa aeronave contém 10.000 sq.in., a estrutura dessa aerona- ve será submetida a uma força de explosão de 82.000 Lbs., ou aproximadamente 41 tonela- das. Em complemento ao projeto da fusela- gem para suportar essa força, um fator de segu- rança de 1,33 deve ser utilizado. A parte pres- surizada da fuselagem terá que ser construída para ter uma resistência final de 109.060 Lbs. (82.000 vezes 1,33), ou 54,5 toneladas. Do exemplo anterior não é difícil formar uma idéia das dificuldades encontradas na pro- jeção e construção da estrutura de uma fuse- lagem, que deverá ser leve e resistente o bas- tante ao mesmo tempo. SISTEMAS DE PRESSURIZAÇÃO E AR CONDICIONADO O sistema de pressurização e condiciona- mento de ar da cabine fornece ar condicionado para aquecimento e resfriamento dos espaços da cabine. Esse ar também proporciona pressuriza- ção para manter um ambiente seguro e confor- tável, em adição ao condicionamento de ar da cabine. Alguns equipamentos de bordo e compar- timentos de equipamentos requerem ar condi- cionado para a prevenção contra o super aque- cimento e o conseqüente dano ao equipamento. Alguns dos equipamentos de ar condicio- nado, instalados em modernas aeronaves, utili- zam unidades de refrigeração de ar turbinadas para fornecer ar refrigerado. Essas unidades são chamadas de sistemas de ciclo de ar. Outros modelos de aeronaves utilizam um sistema de refrigeração a gás comprimido. A unidade de refrigeração é do tipo gás freon, quase similar em operação aos refrigera- dores domésticos. Os sistemas utilizadores des- se princípio de refrigeração são chamados sis- temas de ciclo de vapor. Termos e definições O sistema que mantém as temperaturas do ar da cabine é o sistema de ar condicionado. As fontes de calor, que fazem com que o con- dicionamento do ar da cabine seja necessário, são: (1) Temperatura do ar do impacto; (2) Calor do motor; (3) Calor solar; (4) Calor elétrico; e (5) Calor do corpo. É necessário nos tornarmos familiariza- dos com alguns termos e definições para enten- der-mos os princípios de operação dos sistemas de pressurização e condicionamento de ar, co- mo seguem: (1) Pressão absoluta. É a pressão medida com uma escala que tem o valor zero no vácuo completo. (2) Temperatura absoluta. É a temperatura me- dida com uma escala que tem valor zero no ponto onde não existe movimento molecu- lar (-273.1º C ou -459.6º F). (3) Adiabático. Uma palavra significando a não transferência de calor. O processo 14-5 adiabático é aquele onde nenhum calor é transferido entre a substância, sendo trabalhada, e qualquer fonte externa. (4) Altitude da aeronave. É a altura real acima do nível do mar, na qual a aeronave está voando. (5) Temperatura ambiente. É a temperatura da área imediatamente em volta do objeto sob discussão. (6) Pressão ambiente. É a pressão da área ime- diatamente em volta do objeto sob discus- são. (7) Pressão barométrica padrão. É o peso dos gases na atmosfera, suficiente para manter uma coluna de mercúrio de 760 milímetros de altura (aproximadamente 30 IN.) ao ní- vel do mar (14.7 P.S.I.). Esta pressão di- minui com a altitude. (8) Altitude de cabine. É usado para expressar a pressão da cabine em termos da altitude equivalente acima do nível do mar. (9) Pressão diferencial. É a diferença entre a pressão atuando de um lado da parede e a pressão atuando do outro lado. Nos siste- mas de pressurização e condicionamento de ar de aeronaves, é a diferença entre a pressão da cabine e a pressão atmosférica. (10) Pressão manômetro. É uma medida de pressão em um vaso, “container”, ou linha, comparada com a pressão ambiente. (11) Aumento da temperatura devido ao ar de impacto. É o aumento da temperatura de- vido à compressão de impacto sobre a su- perfície de uma aeronave, viajando em alta velocidade através da atmosfera. A razão de incremento é proporcional ao quadrado da velocidade do objeto. (12) Escalas de temperatura. (a) Centígrada. É uma escala na qual 0º C representa o ponto de congelamento da á- gua, e 100ºC equivale ao ponto de ebulição da água ao nível do mar. (b) Fahrenheit. É uma escala na qual 32º F representam o ponto de congelamento da água, e 212º F equivale ao ponto de ebuli- ção da água ao nível do mar. REQUISITOS BÁSICOS Os cinco requisitos básicos para o bom funcionamento de um sistema de condiciona- mento de ar e pressurização de cabine são: (1) Uma fonte de ar comprimido para pressuri- zação e ventilação. As fontes de pressuri- zação da cabine podem ser, compressores acionados pelo motor da aeronave, super- carregadores independentes de cabine ou ar sangrado diretamente do motor da aeronave. (2) Um meio de controle da pressão da cabine pela regulagem do fluxo de saída do ar da cabine. Isto é conseguido por um regulador de pressão da cabine e uma válvula de flu- xo de saída. (3) Um método de limitação da pressão máxi- ma diferencial à qual a área pressurizada da cabine estará sujeita. Válvulas de alívio de pressão, válvulas de alívio negativo (vácuo) e válvulas de alijamento são utili- zadas com essa finalidade. (4) Um meio de regulagem da temperatura do ar (na maioria dos casos resfriamento) sen- do distribuído à seção pressurizada da ae- ronave. Isso é conseguido por um sistema de refrigeração, trocadores de calor, válvu- las de controle, elementos de aquecimento elétricos e um sistema de controle de aque- cimento da cabine. (5) As seções da aeronave que precisam ser pressurizadas, devem ser seladas para re- duzir o vazamento indesejável de ar ao mí- nimo. Essa área deve ser capaz de suportar seguramente a pressão diferencial máxima entre a cabine e a atmosfera, à qual ela es- tará sujeita. O projeto de cabine para suportar a pres- são diferencial e manter o vazamento de ar, dentro dos limites do sistema de pressurização, é basicamente um problema de engenharia es- trutural e fabricação. Além dos componentes já discutidos, várias válvulas, controles e unida- des associadas são necessárias para completar o sistema de condicionamento de ar e pressuriza- 14-6 ção da cabine. Quando sistemas auxiliares, tais como dispositivos limpadores de pára-brisa, tanques de combustível pressurizado e tanques hidráulicos pressurizados são requeridos, vál- vulas de corte adicionais e unidades de controle devem ser instaladas. A figura 14-4 mostra um diagrama de um sistema de condicionamento de ar e pressuriza- ção. Os detalhes exatos desse sistema são pecu- liares a somente um modelo de aeronave, mas o conceito geral é similar aquele encontrado na maioria das aeronaves. Figura 14-4 Típico sistema de ar condicionado e de pressurização. FONTES DE PRESSÃO DA CABINE Os supercarregadores internos de motores alternativos proporcionam o meio mais simples de pressurização de cabine. Isso é obtido pela canalização de ar de uma tubulação, que supre ar comprimido de um supercarregador aos pis- tões. Essa configuração pode ser usada somen- te quando o carburador do motor está após o 14-7 Figura 14-8 Vista pictorial de um supercare- gador de cabine do tipo centrífu- go. Os supercarregadores de cabine aciona- dos pelo motor são, geralmente, montados em sua nacele. O supercarregador é acoplado dire- tamente ao acessório acionador por um eixo adequado. Um mecanismo de desacoplamento mecânico normalmente é incorporado no sis- tema de acionamento para permitir a descone- xão do supercarregador, em caso de mal fun- cionamento. O mecanismo de desacoplamento pode ser operado da cabine de comando pelos tripulantes. Na maioria das aeronaves não é possível ou permissível o reacoplamento do supercarregador em vôo, uma vez que o mesmo tenha sido desconectado. Os supercarregadores acionados pelo mo- tor, usados em aeronaves com motor alternati- vo, necessitam de um mecanismo de aciona- mento de regime variável. A relação de engre- nagens desses supercarregadores é ajustada automaticamente, para compensar as mudanças de R.P.M. do motor ou da pressão atmosférica. Normalmente, a relação de engrenagens é 8 a 10 vezes a velocidade do motor, quando ope- rando em condições de cruzeiro. O regime de acionamento está no máximo quando operando em altas altitudes com o motor em baixa R.P.M. Os turbocompressores usados em aerona- ves turbo-jato podem ser localizados nas nace- les do motor ou na fuselagem. Pode haver até quatro turbocompressores em uma aeronave. Um turbocompressor consiste de uma turbina acionada por pressão de ar que, por sua vez, aciona uma ventoinha. O suprimento de ar comprimido usado para operar o turbocompres- sor é tomado do sistema pneumático da aero- nave. A velocidade do turbocompressor é con- trolada pela variação do suprimento de ar com- primido para sua turbina. Os supercarregadores de cabine de todos os tipos possuem seus próprios sistemas de lu- brificação. O lubrificante pode ser o mesmo tipo usado para lubrificação do motor, ou pode- rá ser um óleo especial similar ao fluido hi- dráulico. Os rolamentos e engrenagens do su- percarregador são lubrificados por pressão e por pulverização. O sistema de lubrificação típico incorpora uma bomba, válvula de alívio, cárter, sistema de resfriamento e, algumas ve- zes, um tanque de óleo separado. A alta velocidade em uma ventoinha é uma limitação importante em todos os super- carregadores. Quando a velocidade na extremi- dade externa da ventoinha atinge a velocidade do som, a ventoinha rapidamente perde a sua eficiência como uma bomba. Uma limitação, igualmente importante, envolve a pressão de descarga criada nas saídas dos dutos de ar. Se a pressão de descarga é excessiva, a ventoinha pode sofrer um estol ou vibração. Controle do supercarregador A função do sistema de controle do super- carregador é manter um volume regularmente constante de saída de ar do supercarregador. Isso é conseguido no sistema usado em aerona- ve com motor alternativo, pela variação do re- gime de acionamento do supercarregador. O regime de acionamento entre a ventoi- nha do supercarregador e o motor é variado, para compensar as mudanças na R.P.M. do motor ou pressão atmosférica. Isto é consegui- do por meio de um mecanismo automático que compara o fluxo de ar da saída do su- percarregador e, através de uma caixa de mu- dança de velocidade variável, ajusta a veloci- dade da ventoinha sempre que a saída do fluxo de ar varia do seu valor pré-fixado. A quantidade de F.H.P. (Friction Horse- Power) tirada do motor para acionar o super- carregador é dependente do regime de aciona- mento. As perdas são mínimas durante uma operação em baixo regime, quando a energia requerida para girar a ventoinha está no míni- mo. 14-10 As perdas são de aproximadamente 75 F.H.P. em alto regime e 25 F.H.P. em baixo regime. Essa perda ocorre em altas altitudes, onde, os motores que impulsionam os supercar- regadores de cabine podem requerer 3 a 4 pole- gadas de HG na linha de pressão para produzir o mesmo B.H.P. (Brake Horsepower) como o dos outros motores. A velocidade da ventoinha do supercarre- gador é, portanto, ajustada pelo sistema de con- trole, para manter uma massa constante de flu- xo de ar de saída. Se variáveis, tais como alti- tude, tendem a aumentar ou diminuir a saída, o mecanismo de controle provoca a correção do regime de acionamento. Mudanças do regime de acionamento são também amenizadas por vários requintados sistemas, para prevenir con- tra a aceleração ou desaceleração rápida, que podem resultar em desconfortáveis vibrações na pressurização. Sérias conseqüências podem ocorrer se a velocidade da ventoinha tornar-se mais alta que a sua velocidade máxima projetada. Para prote- ger o supercarregador contra tais ocorrências, um sistema típico tem um governador de so- brevelocidade. Essa unidade é similar a um governador de contrapeso de hélice. O governador de sobrevelocidade atua em uma válvula para posicionar o mecanismo de controle para a posição baixo regime. Ele trabalha automaticamente para reduzir a R.P.M. da ventoinha, quando ocorrer uma sobreveloci- dade. Algumas instalações também têm uma válvula operada eletricamente, que posicionam o mecanismo de controle para a posição de baixa velocidade. Essa válvula de velocidade mínima pode ser operada manualmente da ca- bine de comando, ou automaticamente por um interruptor no montante do trem de pouso. Ele é usado basicamente para reduzir o regime de acionamento do supercarregador quando a pressurização não estiver sendo usada, ou quando ocorrerem emergências. Instrumentos do supercarregador O principal instrumento associado ao su- percarregador é um medidor de fluxo de ar. Este instrumento normalmente mede a pressão diferencial entre a entrada e a saída do super- carregador. Em alguns casos existem dois pon- teiros para indicar as pressões de entrada e saída na mesma escala. O medidor de fluxo de ar (ou pressão de entrada e saída) indica a operação adequada do supercarregador. Leituras altas, leituras baixas ou leituras flutuantes indicam vários tipos de mal funcionamento. Indicações de pressão e temperatura do óleo estão também disponíveis em instrumen- tos apropriados na cabine de comando. Em alguns casos, luzes de aviso podem ser usadas, no lugar ou em complemento a esses instru- mentos. Compressores de cabine acionados pelo motor são usados em aeronaves turboélice. Esses compressores não têm uma variação de velocidade, devido a operação dos motores turboélice serem relativamente constante. A saída desse tipo de compressor é controlada pela variação automática do fluxo de ar de en- trada, através de um mecanismo sensor de flu- xo de ar e uma válvula de entrada adequada, que mantém uma saída de fluxo de ar constan- te. Ordinariamente uma válvula tipo "surge" e "dump" é usada na saída do compressor. Em alguns sistemas este é o único tipo de controle empregado para o compressor. A válvula tipo "surge" e "dump" previne contra a perturbação do fluxo de ar do compressor pela redução da pressão de saída, quando as demandas do sis- tema são intensas. A válvula também pode descarregar com- pletamente a pressão de saída, quando a saída do compressor não for mais necessária. Esta válvula pode ser operada da cabine de comando e, também, por vários sistemas automáticos de controle. Quando a válvula "surge" e "dump" é aberta, a saída do compressor de cabine aciona- da pelo motor é descarregada para fora de bordo através de dutos apropriados. Os instrumentos usados em conjunto, com os compressores acionados pelo motor, são similares àqueles usados com o supercarre- gador de velocidade variável. Um medidor de pressão de entrada e descarga mede as pressões do compressor. Alta temperatura e baixa pressão do óleo do compressor são normalmente indicadas por luzes de aviso. Os turbocompressores usados em aeronaves turbojato são similares em opera- ção aos turbocarregadores, movidos pelo esca- pe usados em alguns motores alternativos. A força derivada do sistema pneumático da aero- 14-11 nave é usada para a turbina da unidade. Desde que os turbocompressores não sejam apontados diretamente sobre eixos acio- nadores do motor, eles podem ser colocados na nacele do motor ou na fuselagem. Ordinaria- mente unidades turbocompressoras múltiplas são usadas para prover o alto fluxo de ar neces- sário as grandes aeronaves turbojato. A saída das unidades dos turbo compres- sores é usualmente controlada pela variação do suprimento pneumático da turbina. O suprimento de ar pneumático é obtido de uma seção do compressor do motor turboja- to. Este suprimento de ar é regulado para uma pressão constante de aproximadamente 45 P.S.I. a 75 P.S.I. O sistema pneumático de pres- são de ar é também usado para operar o sistema anti-gelo e outros sistemas da aeronave, assim sendo, várias válvulas de corte e unidirecionais são usadas para isolar unidades inoperantes do sistema turbocompressor. A saída do turbocompressor é controlada automaticamente por uma válvula de controle de fluxo de ar, e palhetas de entrada servo ope- radas. As palhetas de entrada controlam o su- primento de ar do sistema pneumático do com- pressor da turbina; elas abrem ou fecham de acordo com o sinal de pressão de ar captado pela válvula de controle de fluxo de ar. A velo- cidade do compressor é aumentada ou diminuí- da para manter um volume de ar na saída, rela- tivamente constante. A velocidade do turbo- compressor irá por conseguinte aumentar com a altitude. O principal controle do turbocompressor é uma simples válvula "liga-desliga". Essa vál- vula é localizada no duto de ar pneumático. Na posição desligada ela fecha completamente o suprimento pneumático para a turbina. Vários circuitos especiais também podem atuar junto a essa válvula de corte, quando a operação do turbocompressor não for desejada. A maioria das unidades de turbocompres- sores incorporam um controle de sobreveloci- dade. Uma unidade de controle de sobreveloci- dade típico é um simples governador com con- trapesos, que faz com que o turbocompressor seja completamente fechado quando uma certa R.P.M. limite é atingida. Normalmente, a válvula de corte do duto pneumático é fechada por um controle de so- brevelocidade. O sistema de turbocompressor também usa uma válvula do tipo "surge" e "dump", similar as usadas para compressores acionados pelo motor. Os instrumentos da cabine de comando são os mesmos que os usados em sistemas a- cionados pelo motor, com a adição de um ta- cômetro que mede a velocidade do turbocom- pressor. Essa velocidade, em uma aeronave típica, varia de aproximadamente 20.000 R.P.M. ao nível do mar a 50.000 R.P.M. a 40.000 pés O controle de sobrevelocidade deve ser ajustado para cerca de 55.000 R.P.M. VÁLVULAS DE PRESSURIZAÇÃO O controle principal do sistema de pres- surização é a válvula de saída de fluxo. Essa válvula é colocada em uma parte pressurizada da fuselagem, normalmente na parte inferior dos compartimentos. A finalidade da válvula é permitir a saída do excesso de ar, através de aberturas adequa- das na carenagem da asa, ou do revestimento da fuselagem. Pequenas aeronaves usam uma válvula de saída de fluxo; grandes aeronaves podem usar até três válvulas, as quais traba- lham em conjunto para prover o necessário volume de fluxo de saída. Um tipo de válvula de saída de fluxo é uma simples borboleta, que é aberta ou fechada por um motor elétrico. O motor recebe sinais elétricos amplificados de um controlador de pressurização para variar a posição da válvula para um vôo pressurizado. Algumas aeronaves usam uma válvula de saída de fluxo pneumática (figura 14-9). Essa válvula recebe sinais de um controle de pressu- rização na forma de pressões controladas de ar. As pressões de ar que operam a válvula são ob- tidas da alta pressão dentro da cabine, com as- sistência da pressão do sistema pneumático no motor da aeronave. Em muitas aeronaves, a válvula de saída de fluxo será mantida completamente aberta no solo por um “switch”, acionado pelo trem de pouso. Durante o vôo, conforme o ganho de altitude, a(s) válvula(s) fecha(m) gradualmente para produzir uma grande restrição ao fluxo de saída do ar da cabine. A razão de subida ou descida da cabine é determinada pela razão de abertura ou fechamento da(s) válvula(s) de saí- da de fluxo. 14-12 como as áreas de janelas e portas. O regulador da pressão da cabine é proje- tado para controlar a pressão, pela regulagem da posição da válvula de saída de fluxo. O re- gulador normalmente proporciona controle, totalmente automático ou manual, da pressão dentro da aeronave. A operação normal é automática, reque- rendo somente a seleção da altitude de cabine desejada e a razão de mudança da pressão da cabine. O regulador da pressão da cabine pode ser integralmente construído com a válvula de saí- da de fluxo, ou pode ser montado remotamente de uma válvula de saída de fluxo, e conectado a ela através de tubulação. Em qualquer caso, o princípio de operação é similar. Figura 14-12 Regulador de pressão do ar da cabine. O regulador ilustrado na figura 14-12 é integrante da válvula de saída de fluxo. Esse re- gulador é do tipo de pressão diferencial, nor- malmente fechado, controlado e operado pneumaticamente. Esse tipo de regulador con- siste de duas seções principais: (1) A seção da cabeça e da câmara de referência; e (2) A seção da válvula de saída de fluxo e diafragma. A seção da válvula de saída de fluxo e diafragma contém uma base, uma válvula de saída de fluxo atuada por mola, um diafragma atuador, um diafragma de equalização e um prato separador. O prato separador é fixado à extremidade da guia, a que se expande do centro da capa do conjunto. A válvula de saída de fluxo desliza na guia entre a tampa e o prato separador e, é forçada por ação de mola na posição fechada, de encontro à base. O diafragma de equalização estende-se além da área do prato separador até a válvula de descarga, criando uma câmara pneumática entre o prato separador fixo e a face interna da válvula de saída de fluxo. O ar da cabine flui para essa câmara atra- vés de orifícios no lado da válvula de saída de fluxo, para exercer uma força contra a face interna, opondo tensão de mola para abrir a válvula. O diafragma atuador expande-se além da válvula de descarga para a capa do conjunto, 14-15 criando uma câmara pneumática entre a capa e a face externa da válvula de descarga. O ar da seção da cabeça e câmara de refe- rência flui através de orifícios na capa, enchen- do essa câmara, e exercendo uma força contra a face externa da válvula de descarga para auxili- ar a tensão da mola na manutenção. A posição da válvula de descarga controla o fluxo do ar da cabine para a atmosfera, para controle da pressão da cabine. A ação dos com- ponentes na seção da cabeça e câmara de refe- rência controla os movimentos da válvula de descarga pela variação da pressão do ar da câmara de referência, sendo exercida contra a face externa da válvula. A cabeça e a seção da câmara de referên- cia encerram um sistema de controle isobárico, um sistema de controle diferencial, um filtro, uma válvula de teste no solo, uma conexão para a linha estática e uma válvula solenóide de ar. A área dentro da cabeça é chamada de câmara de referência. O sistema de controle isobárico incorpora um aneróide a vácuo, um balancim, uma mola auxiliar e uma válvula de calibração isobárica. Um dos extremos do balancim liga-se a cabeça pelo aneróide a vácuo. O outro extremo do bra- ço do balancim posiciona a válvula de calibra- ção numa posição normalmente fechada, de encontro a um orifício de passagem na cabeça. A mola auxiliar, entre a sede da válvula calibradora e o retentor da mola, faz a válvula mover-se da sua sede, o quanto for permitido pelo braço do balancim. O sistema de controle diferencial inclui um diafragma, balancim, válvula de calibração e mola auxiliar. Um dos extremos do braço do balancim fica ligado a um diafragma na cabeça. O diafragma forma uma face sensitiva entre a câmara de referência e uma pequena câmara na cabeça. Essa câmara é aberta para a atmosfera pela passagem ligada à linha estática. A pressão atmosférica atua de um lado do diafragma, e a pressão da câmara de referência do outro. O extremo oposto do balancim posiciona a válvu- la calibradora na posição normalmente fechada contra a passagem na cabeça. A mola auxiliar, entre a sede da válvula e o retentor, faz com que esta afaste-se da sede o quanto for permitido pelo balancim. Sempre que a pressão do ar da câmara de referência for suficiente para comprimir o ane- róide, o balancim pivoteia sobre o seu ponto de apoio. Isso permite à válvula de calibração mo- ver-se de sua sede o equivalente à compressão no aneróide. Quando a válvula de calibração é aberta, o ar da câmara de referência flui para a atmosfera através de uma conexão com a linha estática. Pela regulagem da pressão do ar da câmara de referência, os sistemas de controle isobárico e diferencial comandam os braços da válvula de saída de fluxo, proporcionando três meios de operação chamados despressurização, isobárica e diferencial. Durante a operação de despressurização, figura 14-13, a pressão da câmara de referência é suficiente para comprimir o aneróide isobári- co e abrir a válvula de calibração. O ar da cabi- ne, entrando na câmara de referência através do orifício de ar, flui para a atmosfera através da válvula de calibração isobárica. Figura 14-13 Regulador da pressão da cabine durante a despressurização. Considerando que o orifício de ar da cabi- ne é menor que o orifício formado pela válvula de calibração, a pressão na válvula de referên- cia é mantida em um valor ligeiramente menor que a pressão da cabine. À medida que a pres- são aumenta na cabine, a pressão diferencial entre a face interna e a externa da válvula de saída de fluxo aumenta. Isso desaloja a válvula de saída de fluxo e propicia a saída do ar da cabine para a atmosfera. À medida que a faixa isobárica (figura 14- 14) é alcançada, a pressão da câmara de refe- 14-16 rência, que está diminuindo na mesma razão da pressão atmosférica, terá diminuído o bastante para permitir que o aneróide isobárico se ex- panda, e mova a válvula de calibração em dire- ção à sua sede. Como resultado, o fluxo de ar da câmara de referência através da válvula de calibração é reduzido, evitando reduções posteriores na pressão de referência. Em resposta às ligeiras modificações na pressão da câmara de referên- cia, o sistema de controle isobárico ajusta a pressão de referência para mantê-la substanci- almente constante na câmara, através da faixa isobárica de operação. Respondendo ao dife- rencial entre a pressão constante da câmara de referência, e a pressão variável da cabine, a válvula de saída de fluxo abre ou fecha, regu- lando o ar da cabine, conforme necessário, para manter constante a pressão. Figura 14-14 Regulador da pressão da cabine no alcance isobárico. À medida que a faixa diferencial é alcan- çada, a pressão diferencial entre a constante pressão de referência e a diminuição da pressão atmosférica torna-se suficiente para mover o diafragma, e abrir a válvula de calibração dife- rencial. Como resultado, o ar da câmara de refe- rência flui para a atmosfera através da válvula de calibração diferencial, reduzindo a pressão de referência. Respondendo ao decaimento da pressão de referência, o aneróide isobárico expande e fecha a válvula de calibração isobárica comple- tamente. A pressão da câmara de referência é agora controlada, através da válvula de calibra- ção diferencial, pela pressão atmosférica inci- dindo contra a o diafragma diferencial. À me- dida que a pressão atmosférica diminui, a vál- vula de calibração abre mais, permitindo `a pressão de referência diminuir proporcional- mente. Respondendo à pressão diferencial entre a pressão da cabine e a pressão de referência, a válvula de saída de fluxo abre ou fecha para calibrar o ar da cabine, e manter um valor de pressão diferencial pré-determinado. Em adição às características de controle automático descritas, o regulador incorpora uma válvula de teste no solo e uma válvula solenóide de ar, ambas localizadas na cabeça e seção da câmara de referência. A válvula solenóide de ar é uma válvula, eletricamente ativada, mantida em uma posição normalmente fechada, contra uma passagem através da cabeça, que abre a câmara de refe- rência à atmosfera. Quando a chave de pressão da cabine é posicionada em "RAM" o solenói- de do regulador abre, fazendo com que o regu- lador drene o ar da cabine para a atmosfera. A válvula de teste no solo (ver figura 14- 12) é um controle manualmente operado, com três posições, que permitem verificações de performance do regulador e do sistema de pres- surização da cabine. Na posição "Teste only-all off" a válvula faz com que o regulador fique completamente inoperante. Na posição "test only-differential on", a válvula faz com que o sistema de controle iso- bárico fique inoperante, de tal forma que a ope- ração do sistema de controle diferencial possa ser verificado. Na posição "Flight", a válvula permite que o regulador funcione normalmente. A vál- vula de teste no solo deverá ser sempre frenada na posição "Flight", exceto quando em teste. Válvula de segurança da pressão de ar da cabine A válvula de segurança da pressão de ar da cabine (figura 14-15) é uma combinação de válvula de alívio de pressão positiva, de pres- são negativa e válvula de alijamento. 14-17 Figura 14-16 Típico sistema de distribuição de ar. O ar entra na cabine do supercompressor através de uma abertura, com tela na tomada de ar do radiador de óleo do motor esquerdo. Se a tela da entrada de ar estiver obstruída por gelo, uma porta sob pressão de mola ao lado da tela abre, permitindo ao ar desviar-se da tela. Do supercarregador da cabine, o ar passa através de uma válvula de corte na parede de fogo, uma válvula de alívio de pressão e um silenciador, que abafa o barulho e as pulsações do supercarregador. O ar então passa através de uma válvula de controle de fluxo, que controla a razão do fluxo de ar, para manter o máximo de libras de fluxo de ar por minuto. Dutos de ar Dutos com seção retangular ou circular são os mais usados nos sistemas de distribuição de ar. Os dutos de seção circular são usados sempre que for possível; os retangulares são geralmente usados onde os dutos circulares não podem ser empregados, devido às limitações de espaço ou da instalação. Os dutos retangulares podem ser utiliza- dos na cabine, onde uma aparência mais agra- dável é desejada. Os dutos de distribuição para várias zonas da cabine, saídas de ar individuais para passa- geiros, e desembaçador de janelas, podem ter várias formas. Exemplos de duto circular, re- tangular, elípitico e perfilado são ilustrados na figura 14-17. . Figura 14-17 Secção em corte dos dutos de distribuição de ar. Os dutos de suprimento de ar da cabine são usualmente feitos de ligas de alumínio, aço inoxidável ou plástico. Tubos condutores para ar com temperatu- ras acima de 200º C são feitos de aço inoxidá- vel. As partes da tubulação, onde a tem- peratura do ar não excede 100 º C, são construí- das de alumínio macio. Dutos plásticos, rígidos ou flexíveis são usados como dutos de saída para a distribuição de ar condicionado 14-20 Figura 14-18 Suportes de dutos e foles de expansão. Desde que ar quente seja canalizado atra- vés do sistema de dutos, é importante que seja permitido ao duto expandir-se (expansão devi- do ao calor), e retrair-se novamente quando o ar resfria. Essa expansão e contração deve o- correr sem perda da integridade do duto. Foles de expansão (figura 14-18) são incorporados em várias posições ao longo do sistema de du- tos, para permitir que estes se expandam ou contraiam. Em geral, são necessários apoios em am- bos os lados das conexões com foles, um apoio fixo em lado para impedir o movimento do duto e um apoio corrediço com um suporte fixo no outro lado. O apoio corrediço permite o mo- vimento do aneróide, enquanto a seção do duto estiver sob pressão. Sistemas típicos de apoio de duto são mostrados na figura 14-18. Sempre que um duto for angulado, dispo- sitivos são providenciados para prevenir quanto às forças nas extremidades, as quais tendem a empurrar as seções dos dutos separadamente. Isso pode ser conseguido com um suporte ex- terno oscilante, o qual fixa o duto à estrutura rígida da aeronave (figura 14-19). Em alguns casos, uma conexão articulada é incorporada dentro do próprio duto para transmitir as cargas nas extremidades. O elo de tração dentro do fole assemelha-se a um único elo de corrente que junta dois segmentos de dutos. A figura 14-20 ilustra uma conexão des- se tipo. Figura 14-19 Suportes típicos para dutos em ângulo. Figura 14-20 Conexão interna de um fole de expansão. 14-21 Filtros O ar entregue a uma cabine pressurizada de um supercarregador ou compressor de turbi- na pode conter partículas de sujeira, vapor de óleo ou outras impurezas. Ar não filtrado, o qual contém uma considerável quantidade de impurezas, usualmente tem um odor desagra- dável, causando dor de cabeça e náusea. Filtros são geralmente incorporados na tubulação para purificação do ar. SISTEMAS DE AR CONDICIONADO A função de um sistema de ar condiciona- do é manter uma temperatura confortável den- tro da fuselagem da aeronave. O sistema irá elevar ou abaixar a temperatura do ar conforme necessário, para se obter a temperatura deseja- da. A maioria dos sistemas é capaz de manter a temperatura de saída do ar entre 70º e 80º F, com temperaturas de saída do ar normalmente programadas. Este ar com a temperatura condi- cionada é então distribuído para que haja um mínimo de estratificação (camadas quentes e frias). O sistema, em adição, deve possuir con- trole de umidade, prevenir contra o embaça- mento das janelas, e deve manter a temperatura dos painéis de parede e piso sob nível confor- tável. Em um sistema típico, a temperatura do ar é comparada à desejada, selecionado nos con- troles de temperatura. Então, se a temperatura não está correta, aquecedores ou resfriadores são colocados em operação para mudar a tem- peratura do ar, que é misturado, produzindo uma temperatura uniforme na cabine. Em re- sumo, um sistema de condicionamento de ar é projetado para desenvolver uma ou todas das seguintes funções: (1) ventilação; (2) aqueci- mento; e (3) resfriamento. Ventilação A ventilação é obtida através de dutos de ar pressurizado, instalados nas superfícies dian- teiras, inferiores ou superiores da aeronave, ou através de outras tomadas de ventilação nas pa- redes da aeronave. O ar entrando nestas aberturas usualmen- te passa dentro do mesmo sistema de duto, usa- do para aquecimento e resfriamento. Em algumas aeronaves, ventiladores e as- sopradores de reciclagem estão presentes no sistema para auxiliar na reciclagem do ar. Mui- tas aeronaves tem conexão de solo para receber aquecimento, resfriamento ou ventilação de equipamentos de apoio de solo, quando esta- cionados. SISTEMA DE AQUECIMENTO A maior parte das necessidades de aqueci- mento para ar condicionado é conseguida auto- maticamente quando o ar é comprimido pelos supercarregadores de cabine. Em muitos casos, o calor não necessita ser adicionado. A compressão do ar freqüentemente pro- porciona mais aquecimento que o necessário. Consequentemente, resfriamento em alguns graus é necessário, mesmo quando a temperatu- ra do ar de saída não é alta. Quando um grau de aquecimento, em adi- ção àquele obtido do "calor da compressão" é necessário, um dos seguintes tipos de sistemas é colocado em operação: (1) aquecedores a combustão de gasolina; (2) aquecedores elétri- cos; (3) reciclagem de ar comprimido; e (4) trocador de calor ar-para-ar dos gases de exaus- tão. Aquecedor à combustão Os aquecedores a combustão operam si- milarmente à seção do queimador dos motores turbojato. A gasolina é injetada em uma área do queimador sob uma pressão a qual transforma o combustível em uma fina névoa. O ar para a combustão é suprido ao quei- mador por meio de um vertedouro de ar com- primido ou uma ventoinha elétrica. A ignição é suprida por centelhamento contínuo de uma vela de ignição especial. A combustão do combustível e ar ocorre continuamente. A temperatura de saída do a- quecedor é controlada por um processo de ci- clagem por meio do qual a combustão é ativada ou desativada por pequenos períodos de tempo, dependendo do aquecimento requerido. O ar, o qual eventualmente mistura com o ar da cabine é direcionado em torno da seção do queimador em uma passagem de ar separada. Esta ventila- ção retira o calor do queimador por convecção, através das paredes metálicas do queimador. 14-22 Sistemas de combustível do aquecedor O combustível usado nos aquecedores é suprido, na maioria dos casos, pelos mesmos tanques de combustível que suprem os motores. O combustível flui do tanque para os aquecedo- res por gravidade, ou é bombeado até lá por bombas de combustível. O combustível para o aquecedor deve pri- meiramente passar através de um filtro, do mes- mo modo do combustível, que flui para os motores da aeronave para remover suas impure- zas. Se partículas estranhas não forem removi- das, elas podem eventualmente entupir as uni- dades do sistema de aquecimento e impedir a operação do aquecedor. Após a filtragem, o combustível flui atra- vés de uma válvula solenóide de combustível e bicos medidores. Independente do tipo, eles normalmente têm a mesma função, que é a de manter um vo- lume constante à saída do combustível para a câmara de combustão. Este volume uniforme, em combinação com o fluxo de combustão fixa- do, assegura uma razão relativamente constante de combustível/ar para o aquecedor. O resultado é uma saída estável do aquecedor. Para aumentar ou diminuir a temperatura da cabine, os aquecedores poderão operar mais ou menos tempo, conforme mais ou menos calor for desejado. Na maioria dos sistemas de aquecimento isso é executado automaticamente por um am- plificador, conectado ao dispositivo sensor de temperatura, ou pelos comutadores que abrem e fecham o circuito da válvula solenóide de com- bustível. O aquecedor oscila então entre ligado e desligado, para manter a temperatura se- lecionada no reostato localizado na cabine. A maioria dos sistemas de aquecimento também incluem comutadores de sobreaqueci- mento em cada saída do aquecedor, para cortar automaticamente o suprimento de combustível quando a temperatura atingir cerca de 350º F. Pode-se observar que o controle do suprimento de combustível do aquecedor é necessário, não somente para a sua operação normal, mas tam- bém para desligá-lo quando superaquecido. Outra unidade essencial para o sistema de combustível do aquecedor é a “alimentação” no interior da câmara de combustão. Dependendo da instalação, ele poderá ser um bico injetor ou um vaporizador de pavio. O bico injetor (figura 14-23) é projetado para injetar uma nuvem fina e uniforme na corrente de ar da combustão, onde ela é inflamada pela vela de ignição. Figura 14-23 Bico injetor de aquecedor. Figura 14-24 Vaporizador de pavio de aço ino- xidável. O vaporizador de pavio é feito de asbestos, contido em um tubo flangeado fundido ou em aço inoxidável, contido em uma coluna vertical. Este último tipo é mostrado na figura 14-24. Um pré-aquecedor, na forma de uma bobi- na em torno da linha de combustível é usada em alguns aquecedores que utilizam vaporizador de pavio. Ele aquece o combustível para acelerar a vaporização e auxiliar a ignição quando a tem- peratura externa estiver abaixo de zero. O seu uso é limitado em dois minutos devido aos da- nos à resistência, em um longo período de ope- ração. 14-25 Sistema de ignição A alta voltagem para aquecedores usando velas de ignição como ignitores é suprida por uma unidade de ignição de alta potência; ope- rando com fonte de 28 VCC da aeronave ou por transformadores de ignição operando com 115 VCA da aeronave. A unidade de 28 VCC consiste principal- mente de um vibrador e bobina elevadora, a qual produz uma centelha de alta-voltagem em alta freqüência. Um terminal blindado é usado para conectar a bobina à vela de ignição. A cen- telha é produzida entre o eletrodo central da vela e o seu eletrodo terra. Praticamente o mes- mo resultado é obtido onde os transformadores de ignição são usados. Aqui, todavia, a energia é suprida por um sistema de inversor CA principal de 115 V 400Hz. Essa energia é levada aos transformadores, onde se eleva a uma voltagem muito alta, neces- sária para fazer a centelha saltar entre o espaço dos eletrodos da vela de ignição. Mas se uma fonte CA ou CC é usada para centelhar a vela de ignição, a ignição é contínua durante a operação do aquecedor. Esta operação contínua impede que os eletrodos se sujem. É a disposição dos eletrodos que fazem a diferença entre os tipos de velas de ignição usa- dos nos aquecedores à combustão das aerona- ves. Um tipo de vela de ignição é mostrado na figura 14-25A. Esse tipo é conhecido como de dois eletrodos. O outro tipo de vela a ser encontrado nos aquecedores à combustão é a de eletrodo blin- dado (figura 14-25B). Nesta vela, o eletrodo terra forma uma blindagem em volta do eletrodo central. Embora os ignitores à vela sejam diferen- tes, de alguma forma, na aparência, a maioria dos ignitores com espiral incandescentes são similares ao mostrado na figura 14-25C. Eles consistem de um fio resistivo enrolado em uma espiral em volta de um pino, que se estende do corpo do ignitor. A extremidade externa da espiral é conec- tada ao pino; proporcionando suporte e continu- idade elétrica. O corpo do ignitor é provido de dois termi- nais, os quais são conectados através da espiral, e roscados para permitir a sua instalação. A es- piral incandescente opera com fonte elétrica de 24 ou 28 VCC da aeronave. Figura 14-25 Velas de ignição de aquecedores. A corrente direta faz com que a espiral se torne quente ao rubro e, assim, inflamando a mistura ar/combustível até que o aquecedor es- teja operando a uma temperatura suficiente para manter a chama após o desligamento da espiral incandescente. Um disjuntor térmico corta o circuito para a espiral incandescente, quando essa temperatura é alcançada. Isto prolonga a vida do ignitor. Um outro tipo de vela usado é a do tipo de eletrodo único (não mostrado). O eletrodo terra usado neste tipo de vela é uma instalação sepa- rada, fixada ao aquecedor, em um ângulo que irá proporcionar um espaçamento entre o eletro- do da vela e o terra. Sistema de ar para a combustão O ar para a combustão de cada aquecedor de cabine é recebido da tomada principal de ar ou através de uma tomada em separado. Nas aeronaves pressurizadas e não pressu- rizadas isto é proporcionado por uma pressão dinâmica durante o vôo, e por um turbocom- pressor de solo quando em operação no solo. Para evitar que muito ar entre no aquecedor à medida que a pressão dinâmica aumenta, este é dotado de uma válvula de alívio do ar da com- bustão, ou um regulador de pressão diferencial. A válvula de alívio de ar é localizada na linha frontal do duto de tomada dinâmica de ar, e a- cionada por mola para alijar o excesso de ar na corrente de exaustão de gás do aquecedor. O regulador de pressão diferencial está localizado também na linha de tomada de ar da 14-26 combustão, mas ele controla a quantidade de ar chegando à câmara de combustão de uma ma- neira ligeiramente diferente. Enquanto a válvula de alívio recebe uma grande quantidade de ar e desvia a quantia não necessária, o regulador de pressão permite que somente a quantidade necessária entre em sua tomada, logo de início. Ele faz isso através de um mecanismo de controle do tipo mola e dia- fragma. Um lado do diafragma é voltado para a linha de entrada de ar do aquecedor, e o outro lado para a linha de exaustão de gás. Qualquer mudança na pressão ocorrida entre esses pontos é corrigida no regulador, que deixará passar mais ou menos ar, conforme ne- cessário. Então uma pressão de ar da combustão constante é fornecida ao aquecedor. Associado à um fluxo regular de combustível, essa pressão constante de ar torna possível um fluxo regulado de gases para combustão através da câmara de combustão e o radiador conectado. Se uma chama surgir próximo ao aquecedor, uma válvu- la contra fogo automaticamente corta o supri- mento de ar para a combustão, para evitar que o fogo se espalhe pelo sistema de aquecimento. Uma válvula de contra fogo do ar da com- bustão do tipo-alijamento (figura 14-26) é loca- lizada na entrada de ar de combustão de alguns aquecedores. Essa válvula tem dois segmentos semi-circulares, soldados juntos e acionados por mola, para permitir um fluxo máximo de ar a- través do duto de ar de combustão. Os segmentos irão se soltar para vedar o duto, quando o material soldante se fundir a aproximadamente 400º F. Figura 14-26 Válvula contra fogo de aquecedor à combustão. Ventilação A ventilação poderá vir de uma das três fontes: (1) um ventilador para circulação de ar e operação do aquecedor no solo; (2) uma tomada de ar pressurizado dinâmico; ou (3) um com- pressor de cabine nas aeronaves pressurizadas. O ar da ventilação, pressão dinâmica ou ventilador, entra na extremidade da cabeça do aquecedor e, passando sobre as superfícies do radiador do aquecedor, torna-se aquecido e pas- sa através do terminal de saída para o espaço total do conjunto e para os dutos do sistema de distribuição. MANUTENÇÃO DOS SISTEMAS DO A- QUECEDOR À COMBUSTÃO Os componentes do aquecedor à combus- tão estão sujeitos ao desgaste e danos, que po- dem resultar na falha do sistema. Quando isto ocorre, os procedimentos de pesquisa de panes devem ser seguidos para isolar o componente. Todos os componentes em pane ou com desgas- te excessivo devem ser substituídos. Durante a substituição dos componentes, ajustes devem ser feitos para assegurar a operação apropriada do sistema do aquecedor à combustão. As instruções do fabricante devem ser se- guidas sempre que se fizer qualquer ajuste no aquecedor ou no sistema de aquecimento. Nesta seção, são discutidos os ajustes do sistema aquecedor típico, desenvolvido para aeronaves. Têm-se em mente que os componen- tes do sistema variam com os tipos de aeronaves e, igualmente, os procedimentos para ajuste. Em algumas aeronaves, um cuidadoso a- juste das saídas de aquecimento é necessário para se obter uma distribuição uniforme de ca- lor. Alguns dos fatores que podem causar varia- ção na distribuição são: (1) a distância entre a saída e a fonte de ar aquecido; (2) a área de se- ção reta da saída; (3) do espaço servido pela saída; e (4) qualquer restrição ao fluxo de ar causada pelo tamanho do duto e do percurso. Válvulas de mixagem de ar são instaladas nos sistemas de aquecimento de cabine, para que o ar quente e o ar frio possam ser mistura- dos nas proporções necessárias a manter o aque- cimento adequado. Algumas válvulas de mixa- gem de ar são pré-ajustadas no solo e não po- dem ser atuadas durante o vôo. 14-27 O sistema é composto de um trocador de calor primário, uma válvula de desvio do troca- dor, limitadores de fluxo, unidade de refrigera- ção, válvulas de corte principal, trocador de calor secundário, válvula de desvio da unidade de refrigeração, válvula de corte do ar de impac- to, e um sistema de controle de temperatura. Um regulador de pressão da cabine e uma válvula de alijamento são incluídas no sistema de pressuri- zação. O ar, para o condicionamento do ar da ca- bine e do sistema de pressurização, é sangrado dos compressores de ambos os motores. As li- nhas de sangria do motor são cruzadas, e equi- padas com válvulas unidirecionais para assegu- rar o suprimento de ar de qualquer motor. Um bico limitador de fluxo é incorporado em cada linha, para evitar a completa perda de pressão no sistema remanescente, caso ocorra ruptura na linha, e para evitar que excessiva quantidade de ar quente sangre através da ruptu- ra. Na leitura do esquema, na figura 14-27, a entrada inicial de ar quente é indicada no lado direito. O fluxo é descrito na página, através de cada unidade, e voltando para o quadro; no can- to inferior direito que representa a cabine de comando e a dos passageiros. O ar procedente da tubulação do motor é canalizado através de um limitador de fluxo ao trocador de calor primário e, simultaneamente, para a sua válvula de desvio. O ar frio para o trocador de calor é obtido de um duto de entrada e, após passar pelo trocador, é eliminado para a atmosfera. O suprimento de ar proveniente do troca- dor de calor primário é controlado para manter uma temperatura constante de 300ºF pela válvu- la de desvio do trocador de calor. A válvula de desvio é automaticamente controlada pela pres- são de ar na sua entrada, e por um elemento sensor de temperatura na saída. Esses elementos proporcionam dados de temperatura, que fazem com que a válvula mantenha uma temperatura constante pela mixagem do ar quente sangrado do motor, com o ar refrigerado procedente do trocador de calor. O ar da cabine é, em seguida, direcionado para outro limitador de fluxo e uma válvula de corte. Esta é a válvula de corte principal para o sistema, e é controlada da cabine de comando. Da válvula de corte, o ar é direcionado para a válvula de desvio da unidade de refrige- ração, para a seção do compressor da unidade de refrigeração, e para o trocador de calor secundá- rio. A válvula de desvio, automaticamente man- tém o compartimento de ar em qualquer tempe- ratura pré-selecionada entre 60ºF e 125ºF. pelo controle da quantidade de ar quente, desviado da unidade de refrigeração, e misturado com o da saída da unidade de refrigeração. O ar refrigerado para o núcleo do trocador de calor secundário é obtido de um duto de en- trada. Algumas instalações usam um ventilador acionado à turbina para injetar ar através do trocador de calor; outros usam um assoprador acionado hidraulicamente. Após o resfriamento do ar da cabine, o ar refrigerado é expelido para a atmosfera. À medida que o ar da cabine deixa o troca- dor de calor secundário, ele é dirigido para a turbina de expansão, que é movimentada pela pressão do ar exercida sobre ela. No desenvol- vimento dessa função, o ar é então resfriado, antes de entrar no separador de água, onde a umidade contida no ar é reduzida. Do separador de água, o ar é dirigido através do sensor de temperatura para a cabine. O ar entra nos espaços da cabine através de uma malha de dutos e difusores, sendo distribu- ído igualmente por todos os espaços. Alguns sistemas incorporam tomadas direcionadas, que podem ser giradas pelos ocupantes da cabine para proporcionar um conforto adicional. Um sistema alternativo de ar de impacto é fornecido para suprir a cabine com ar ventilado, caso o sistema normal esteja inoperante, ou para livrar áreas da cabine de fumaça, odores indesejáveis ou vapores que possam ameaçar o conforto, a visibilidade ou a segurança. Os sistemas de ar condicionado e ar de impacto são controlados de um único interruptor na cabine de comando. Esse interruptor é de três posições “OFF”, “NORMAL” e “RAM”. Na posição “OFF” (desligado), sob condições nor- mais, todo o equipamento de condicionamento de ar, pressurização e ventilação da cabine esta- rá desligado. Na posição “NORMAL” (ligado) sob condições normais, o equipamento de pres- surização e condicionamento de ar está funcio- nando normalmente e o ar de impacto estará desligado. Na posição “RAM” (ar de impacto), sob condições normais, a válvula de corte prin- cipal fecha, e o regulador da pressão de ar da cabine e a válvula de alijamento de segurança estarão abertos. Isso permite que o ar de impac- 14-30 to, procedente do duto de calor, seja direcionado para o duto de suprimento de ar da cabine para resfriamento e ventilação. Com o regulador de pressão do ar e a válvula de alijamento de segu- rança energizada aberta, o ar existente na cabine e o ar de impacto que entra, estão constantemen- te sendo alijados para a atmosfera, assegurando um pronto fluxo de ar fresco para a cabine. Um duto incorporado no sistema de ar condicionado, entre a linha de temperatura cons- tante, procedente da válvula de desvio do troca- dor de calor primário e o compartimento da ca- bine, supre com ar quente para o aquecimento suplementar. O controle desse ar é feito por uma válvula auxiliar de controle de calor, do tipo borboleta. A válvula de controle de calor é con- trolada por uma alavanca operada manualmente, que é conectada por um cabo a um braço de controle da válvula. O sistema de controle de temperatura con- siste de um controlador de temperatura, um bo- tão seletor; um interruptor de controle de duas posições, uma válvula de desvio reguladora e uma rede de controle. Quando o interruptor de controle de tem- peratura estiver na posição “auto”; a válvula de desvio irá procurar uma posição de passagem, que resultará em uma temperatura no duto, cor- respondente à temperatura ajustada no contro- lador. Isso é conseguido através de uma rede de controle, que transmite sinais dos elementos de sensoreamento para o controlador de temperatu- ra da cabine, que então, eletricamente, posiciona a válvula em relação aos ajustes do botão de controle de temperatura. Com o interruptor de controle de tempera- tura na posição “MAN”, o controlador irá con- trolar a válvula de desvio diretamente, sem refe- rência da temperatura do duto. Nesse modo de operação, as temperaturas desejadas são manti- das pelo monitoramento do botão de temperatu- ra do ar, à medida que as condições de tempera- tura da cabine são alteradas. OPERAÇÃO DOS COMPONENTES DO SISTEMA DE CICLO DE AR. Trocador de calor primário Essa unidade, ilustrada na fig 14-28, reduz a temperatura do ar sangrado do motor, ou do ar descarregado pelo supercarregador, introduzin- do-o através das tubulações no núcleo do troca- dor. Durante o vôo, o núcleo é resfriado pelo ar de impacto. A quantidade de ar a ser resfriada no trocador de calor primário é controlada pela válvula de desvio do mesmo. Figura 14-28 Trocador de calor primário. Válvula de desvio do trocador de calor pri- mário A válvula de desvio do trocador de calor primário (figura 14-29) está localizada no duto de alta pressão, na saída do trocador de calor primário. Como mencionado anteriormente, ela regula e controla o fluxo de ar e o ar desviado do trocador de calor primário, para manter a temperatura do ar na saída, constante a 300ºF. A unidade consiste, essencialmente, de um conjunto regulador que possui um regulador de pressão, um atuador do controle de temperatura, uma válvula solenóide e um termostato pneumá- tico. O conjunto possui duas entradas marcadas com “HOT” e “COLD” e uma saída. As duas entradas incorporam válvulas borboletas, que são montadas em eixos serrilhados que se proje- tam através da extensão do alojamento do con- junto, e são fixados a um braço atuador de con- trole comum. As borboletas estão posicionadas a 90º uma da outra e operam, de tal maneira, que quando uma se move para a posição aberta, a outra se move para a posição fechada. O eixo atuador contém um parafuso batente ajustável que limita o curso do atuador, e indica a posição das borboletas. O atuador de controle de temperatura está montado sobre o corpo de uma válvula de des- vio, e consiste de um alojamento e uma capa contendo um conjunto diafragma sob pressão de mola. O conjunto diafragma está afixado ao braço de controle da borboleta, e divide o atua- dor em uma câmara sensora ambiente. A câmara ambiente contém a mola do diafragma e a haste atuadora. 14-31 Figura 14-29 Válvula de desvio do trocador de calor primário. Como mostrado na figura esquemática 14- 29, a pressão proveniente do trocador de calor primário é dirigida através do filtro e, em segui- da, através do regulador de pressão para a câma- ra de controle de pressão do atuador de controle de temperatura. Essa pressão interna é chamada pressão de referência, que aplicada contra o diafragma atu- ador controla a posição das borboletas, que por sua vez controlam a proporção de ar quente da linha de desvio e de ar refrigerado do trocador de calor. A operação completa da válvula de desvio está centrada sobre a proporção da pres- são de ar de referência para aquecer. Quanto maior a pressão de referência suprida para o atuador de controle, mais alta será a temperatura do ar na saída. Um regulador de pressão está instalado na válvula de desvio, para assegurar um suprimen- to de pressão de ar de referência para o atuador de controle, baseado em uma tabela sobre a temperatura controlada. À medida que a altitude da aeronave au- menta, a pressão de referência constante, no atuador de controle, tende a movimentar o dia- fragma do atuador, ainda mais em direção ao lado ambiente. Isso move as borboletas na dire- ção onde aumenta a temperatura de saída. O regulador de pressão compensa essa condição com a ajuda de um termostato pneu- mático. O termostato do tipo de orifício variável consiste de uma válvula de esfera, sob ação de mola e uma sede no conjunto do núcleo. O con- junto do núcleo é composto de um elemento de alta expansão (alumínio) e de um elemento de baixa expansão (INVAR). Como pode ser visto no diagrama (figura 14-29), o alojamento de alumínio e a extremidade do núcleo de INVAR estende-se para a saída do núcleo. A expansão linear do alojamento de alu- mínio move o conjunto do núcleo de INVAR e a válvula de esfera da sua sede. Esse movimento libera a pressão de ar de referência para a at- mosfera. A pressão resultante aplicada contra o diafragma do atuador de controle de temperatu- ra controla a posição das borboletas. O mecanismo de regulagem da válvula de desvio pode ser ajustado para entregar ar frio somente pela energização da válvula eletromag- nética (válvula solenóide de ultrapassagem). A válvula eletromagnética alivia toda a pressão de ar de referência para a atmosfera, quando ener- gizada. 14-32 Unidade de refrigeração A unidade de refrigeração, ou turbina, é usada no sistema de condicionamento de ar para resfriar o ar pressurizado para a cabine. A ope- ração da unidade é inteiramente automática, é a energia sendo derivada da pressão e temperatura do ar comprimido, passando através da roda da turbina. O ciclo de refrigeração está ajustado para atender a variação de demanda de refrige- ração da cabine, por uma válvula de desvio, que proporciona a refrigeração completa da unidade. Desse modo, a temperatura da cabine é regulada pela mistura do ar desviado, com o que passou pela unidade de refrigeração. A turbina de refrigeração (figura 14-32) consiste de três seções principais: (1) o conjunto da carcaça principal; (2) conjunto da câmara da turbina; e (3) conjunto da câmara do compres- sor. Figura 14-32 Esquema de uma turbina de refrigeração. O conjunto da carcaça principal proporcio- na a estrutura para os dois conjuntos de câma- ras, e fornece o apoio para os dois eixos. Ele serve também como reservatório de óleo, que é suprido aos rolamentos por pavios. Uma vareta para verificação do nível de óleo está fixada no tampão do bocal de enchimento. O conjunto de câmara da turbina é composto de duas metades que encerram o alojamento da turbina, dentro do qual a roda da turbina gira. O conjunto da câma- ra do compressor é composto de duas metades que contêm o difusor, dentro do qual a roda do compressor gira. Um eixo comum suporta ambos os conjun- tos, sendo apoiado por rolamentos no conjunto da carcaça. Um borrifador de óleo está montado externamente próximo a cada um dos rolamen- tos que apoiam o eixo. Uma névoa de ar/óleo é borrifada, diretamente nos rolamentos para lu- brificá-los. Selos de ar/óleo são instalados entre cada borrifador e a roda adjacente. O suprimento de ar que está sendo resfria- do movimenta a turbina de refrigeração. Um rotor acionado por essa turbina, força o ar refri- gerado através da unidade de refrigeração. O processo de refrigeração ocorre quando o ar quente comprimido expande através da roda da turbina de expansão do ar. Isso resulta em uma redução na temperatura e pressão do ar. À medida que esse ar quente comprimido se ex- 14-35 pande, ele fornece energia para a roda da turbi- na, fazendo com que ela gire em alta velocida- de. Desde que a roda da turbina e a roda do compressor estejam nas extremidades opostas de um eixo comum, a rotação da roda da turbina resulta em uma rotação correspondente da roda do compressor. Dessa forma, a energia liberada do ar comprimido em alta temperatura para a roda da turbina, fornece a energia necessária pela rotação do compressor para promover a compressão do ar admitido. A carga imposta à turbina, pelo compres- sor, mantêm a velocidade de rotação dentro da faixa de máxima eficiência. A redução da tem- peratura do ar auxilia na manutenção da tempe- ratura da cabine dentro dos limites desejados. Separadores de água Os separadores de água (figura 14-33) são usados no sistema de condicionamento de ar da cabine, para remover a umidade excessiva do ar. Na maioria dos sistemas de refrigeração, um separador de água está instalado no duto de descarga da turbina de resfriamento. Figura 14-33 Separador de água. O separador de água remove o excesso de umidade do ar condicionado pela passagem do ar, através de um saco aglutinador ou condensa- dor. As partículas de água muito pequenas na forma de névoa ou vapor, contidas no ar, são transformadas em grandes partículas quando passam através do condensador. À medida que o ar carregado de umidade passa pelas palhetas do suporte aglutinador, as partículas de água são transportadas pelo turbi- lhão de ar e jogadas para fora contra as paredes do coletor. A água, então, escorre para um cárter coletor, sendo drenada para a atmosfera. Alguns separadores de água também pos- suem uma válvula de desvio sensível à altitude e que aliviam a pressão, desde que pouca umidade esteja presente no ar em grandes altitudes. A válvula de desvio no separador de água abre a uma altitude predeterminada, geralmente 20.000 pés, para permitir que o ar frio passe diretamen- te através do separador de água, desviando-se do saco aglutinador, e reduzindo a pressão de retorno no sistema. A válvula de desvio abrirá também se, por algum motivo, o saco aglutinador tornar-se obs- truído. Um indicador da condição do saco agluti- nador é instalado em alguns separadores de água para indicar quando o saco está sujo. O indica- dor sente a queda de pressão através do saco, e indica quando essa queda está excessiva. Desde que o indicador seja sensível à pressão, a condi- ção do saco é determinada somente enquanto o sistema está em operação. Válvula de ar de impacto A válvula de ar de impacto está sempre fechada durante operações normais. Ela é ener- gizada para abrir quando o interruptor da cabine de comando é colocado na posição “RAM”. Com a válvula de ar de impacto aberta, o ar do duto de entrada é admitido através da válvula, e encaminhado para o duto de suprimento de ar da cabine. SISTEMA ELETRÔNICO DE CONTROLE DA TEMPERATURA DA CABINE A operação do sistema eletrônico de con- trole da temperatura da cabine é baseado no princípio do circuito de ponte em equilíbrio. Quando qualquer das unidades que compõe as “pernas” do circuito da ponte muda o valor da resistência devido à mudança de temperatura, o circuito da ponte torna-se desbalanceada. Um regulador eletrônico recebe um sinal elétrico como um resultado desse desequilíbrio e ampli- fica esse sinal, para controlar o atuador da vál- vula de mixagem. Em uma aplicação típica do sistema ele- trônico de controle de temperatura, são utiliza- das três unidades: (1) um sensor de temperatura 14-36 (termistor); (2) um seletor manual de temperatu- ra; e (3) um regulador eletrônico. A figura 14-34 mostra um diagrama es- quemático simplificado de um sistema eletrôni- co de controle de temperatura. Figura 14-34 Sistema eletrônico (simplificado) de controle da temperatura do ar da cabine. Unidade sensora de temperatura da cabine A unidade sensora de temperatura da cabi- ne consiste de um resistor, que é altamente sen- sível a mudanças de temperatura. A unidade sensora de temperatura está normalmente localizada na cabine ou no duto de suprimento de ar para a cabine. À medida que a temperatura do ar forneci- do muda, o valor da resistência da unidade sen- sora também muda, desse modo, fazendo com que a voltagem caia através do sensor. O sensor de temperatura da cabine é uma unidade do tipo termistor (figura 14-35). À medida que a temperatura ambiente do bulbo resistivo aumenta, a resistência do bulbo diminui. Figura 14-35 Termistor. Seletor de temperatura do ar da cabine O seletor de temperatura do ar (ver figura 14-34) é um reostato localizado na cabine. Ele permite a seleção da temperatura, pela variação do controle da unidade sensora de temperatura do ar da cabine. O reostato faz com que a uni- dade sensora exija uma temperatura específica do suprimento de ar. Regulador do controle de temperatura do ar da cabine O regulador do controle de temperatura do ar da cabine, em conjunto com o reostato seletor e a unidade sensora do duto de ar, automatica- mente mantém a temperatura do ar admitido na cabine em um valor pré-selecionado. O regulador de temperatura é um disposi- tivo eletrônico com uma faixa ajustável de tem- peratura. Em algumas instalações, essa faixa pode se estender tão baixa quanto 32ºF, e tão alta como 117ºF. A saída do regulador controla a posição da borboleta na válvula de mixagem, dessa forma controlando a temperatura do ar admitido para a cabine. Operação de um sistema típico A figura 14-36 mostra um esquema elétri- co de um sistema típico de controle de tempera- tura de ar. Na maioria desses sistemas, existe uma chave para selecionar o modo do controle de temperatura. Normalmente, essa chave terá quatro posições: “OFF”, “AUTO”, “MAN. HOT” e “MAN. COLD”. Na posição “OFF”, o sistema está inoperante. Com a chave seleciosis- tema está inoperante. Com achave selecionada em “AUTO”, o siste- ma de controle de temperatura do ar está no modo automático. Nas posições “MAN. COLD” e “MAN. HOT”. O sistema está no modo manu- al. O reostato seletor da cabine e a unidade sensora do ar da cabine (termistor) determinam a direção e quantidade de rotação do motor da válvula de mixagem. Essa função é controlada no regulador de temperatura do ar da cabine. O reostato e a unidade sensora (ver figura 14-36) são conectados a um circuito de ponte, que tam- bém possui dois termistores que estão localiza- dos no regulador. 14-37 O vapor frio do evaporador entra no com- pressor, onde sua pressão é elevada, dessa forma elevando o ponto de ebulição. O refrigerante em alta temperatura e alta pressão flui para o condensador. Aqui o calor flui do refrigerante para a saída de ar, conden- sando o vapor em um líquido. O ciclo é repetido para manter o espaço refrigerado à temperatura selecionada. Os líquidos que entram em ebulição, em baixas temperaturas, são os mais adequados para uso como refrigerantes. Comparativamen- te, largas quantidades de calor são absorvidas quando os líquidos são transformados para va- por. Por essa razão, o Freon líquido é usado na maioria das unidades de refrigeradores e condi- cionadores de ar domésticos ou de aeronaves. O Freon é um fluido que ferve a uma tem- peratura de aproximadamente 39ºF à pressão atmosférica. Similar a outros fluidos, o ponto de ebulição pode ser elevado a aproximadamente 150ºF à pressão de 96 P.S.I.G. Essas pressões e temperaturas são repre- sentantes de um tipo de valores reais que irão variar ligeiramente com diferentes tipos de Fre- on. O tipo de Freon selecionado para uma de- terminada aeronave dependerá do projeto dos componentes do sistema instalado. O Freon, similar aos outros fluidos; tem a característica de absorver calor quando ele mu- da de líquido para vapor. Contrariamente, o fluido libera calor quando ele muda de vapor para líquido. No sistema de resfriamento a Freon, a mu- dança de líquido para vapor (evaporação ou ebulição) ocorre em um local onde o calor pode ser absorvido do ar da cabine; a mudança de vapor para líquido (condensação) ocorre em um ponto onde a liberação de calor pode ser dissi- pado para fora da aeronave. A pressão do vapor é elevada antes do processo de condensação, de tal forma que a temperatura de condensação é relativamente alta. Por essa razão, o Freon, con- densado a aproximadamente 150ºF., perderá calor para o ar exterior que poderá estar tão quente quanto 100ºF. A quantidade de calor que cada libra de líquido refrigerante absorve, enquanto fluindo através do evaporador, é conhecido como o “e- feito refrigeração”. Cada libra fluindo através do evaporador é capaz de absorver somente o calor necessário para vaporizá-lo, se não ocorrer superaqueci- mento (elevação da temperatura de um gás aci- ma daquela estabelecida para o seu ponto de ebulição de estado líquido). Se o líquido atingindo a válvula de expan- são estivesse exatamente na temperatura à qual ele estava vaporizando, a quantidade que o eva- porador poderia absorver seria igual ao seu calor latente. Essa é a quantidade de calor requerida pa- ra mudar o estado de um líquido, no ponto de ebulição, para um gás na mesma temperatura. Quando um líquido refrigerante é admitido no evaporador, ele é completamente vaporizado antes de alcançar a saída. Desde que o líquido é vaporizado a uma baixa temperatura, o vapor está ainda frio após o líquido ter evaporado completamente. À medida que o vapor frio flui através do evaporador, ele continua a absorver calor, tor- nando-se superaquecido. O vapor absorve o calor perceptível (calor que provoca uma mudança de temperatura quando adicionado ou removido do meio) no evaporador à medida que ele se torna supera- quecido. Isso, com efeito, aumenta o efeito de cada libra de refrigerante. Isso significa que cada libra absorve não somente o calor requeri- do para vaporizá-lo, mas também uma quanti- dade adicional de calor perceptível que o supe- raquece. COMPONENTES DE UM SISTEMA A FREON Os principais componentes de um sistema a Freon típico, são: o evaporador, o compressor, o condensador e a válvula de expansão (figura 14-38). Outros itens secundários podem incluir o ventilador do condensador, o depósito (depó- sito de Freon), o secador, a válvula de oscilação e os controles de temperatura. Esses itens são interligados por uma tubu- lação apropriada para formar um “Loop” fecha- do, no qual o Freon circula durante a operação. Compressor ciclo operacional do sistema a Freon O princípio de operação do sistema pode ser explicado iniciando-se com as funções do compressor. O compressor aumenta a pressão do Freon quando ele está em forma de vapor.. 14-40 Figura 14-38 Fluxo esquemático de um sistema de ciclo de vapor. Essa alta pressão eleva a temperatura de condensação do Freon, e produz a força neces- sária para circular o Freon através do sistema. O compressor é acionado por um motor elétrico, ou por um mecanismo acionado pelo ar da turbina. O compressor pode ser do tipo centrífugo ou tipo a pistão. O compressor é projetado para atuar sobre o Freon no estado gasoso e, em conjunção com a válvula de expansão, mantém a diferença de pressão entre o evaporador e o condensador. Se o líquido refrigerante entrasse no com- pressor, uma operação inadequada poderia ocor- rer. Esse tipo de mal funcionamento é chamado lentidão (“SLUGGING”). Controles automáti- cos e procedimentos adequados de operação podem ser usados para prevenir essa lentidão (“SLUGGING”). Condensador O gás Freon é bombeado para o condensa- dor para o próximo passo no ciclo. No condensador, o gás passa através de um trocador de calor onde o ar exterior (ambiente) remove o calor do Freon. Quando o calor é removido do gás Freon a alta pressão, a mudança de estado ocorre e o Freon condensa para líquido. É este processo de condensação que libera o calor que o Freon re- cebe do ar da cabine. O fluxo de ar ambiente através do condensador é ordinariamente modu- lado por uma entrada controlada ou uma porta de saída, de acordo com as necessidades de re- frigeração. Um ventilador de resfriamento de ar do condensador, ou ejetor de ar, é freqüentemente usado para auxiliar a força do ar ambiente atra- vés do condensador. Este item é importante para a operação do sistema no solo. Reservatório Do condensador, o Freon líquido flui para um recipiente que funciona como um reservató- rio para o líquido refrigerante. 14-41 O nível de fluido no reservatório varia com a demanda do sistema. Durante os períodos de pico de resfriamento, haverá menos líquido do que quando a carga está leve. A função principal do recipiente é garantir que a válvula de expansão termostática não seja fracamente alimentada de refrigerante sob pesa- das condições de carga de resfriamento. Resfriador secundário Alguns sistemas de ciclo de vapor usam um resfriador secundário, para reduzir a tempe- ratura do líquido refrigerante após ele deixar o reservatório. Pelo resfriamento, a vaporização prematura do refrigerante (flash-off) pode ser evitada. A refrigeração máxima ocorre quando o refrigerante muda do estado líquido para o gaso- so. Para uma operação eficiente do sistema, isto deve ocorrer no evaporador. Se o refrigerante vaporiza antes de alcançar o evaporador, a efici- ência do resfriamento do sistema é reduzido. O resfriador secundário é um trocador de calor com passagens para o Freon em estado líquido, vindo do reservatório com destino ao evaporador e o gás de Freon refrigerado deixan- do o evaporador, a caminho do compressor. O líquido a caminho do evaporador é rela- tivamente morno, em comparação com o gás frio saindo do evaporador. Embora o gás frio saindo do evaporador tenha absorvido calor, do ar que está circulando através do evaporador, sua temperatura no entanto, está nas proximida- des de 40ºF. Esse gás frio é alimentado através do resfriador secundário, onde ele recebe calor adicional do Freon líquido, relativamente mor- no, que está fluindo do reservatório. Esta troca de calor resfria o Freon líquido, para um nível que assegura uma pequena, ou nenhuma vaporização prematura no seu trajeto para o vaporizador. Resfriamento secundário é um termo usado para descrever o resfriamento de um líquido refrigerante, sob pressão constante, para um ponto abaixo da temperatura na qual ele foi con- densado. A 117 p.s.i.g. o vapor de Freon se conden- sa a uma temperatura de 100ºF. Se após o vapor ter sido completamente condensado, o líquido é resfriado para uma temperatura de 76ºF, ele foi sub resfriado em 24ºF. Através do sub resfria- mento, o líquido liberado para a válvula de ex- pansão é frio o suficiente para evitar a maior parte da vaporização prematura, que normal- mente resultaria, tornando por isso, o sistema mais eficiente. Filtro/secador O sistema ilustrado na figura 14-38 possui um filtro/secador, que é uma unidade instalada entre o resfriador secundário e o visor. O filtro/secador é essencialmente um invó- lucro de chapa de metal com conexões de entra- da e de saída, e contendo “alumina” dissecante, um filtro de tela e uma base de filtro. A “alumi- na” dissecante atua como um absorvente de u- midade para secar o fluxo de Freon para a vál- vula de expansão. Uma tela cônica em uma base de fibra de vidro atua como um dispositivo de filtragem, removendo os contaminantes. O refrigerante tem que estar escrupulosa- mente limpo na válvula de expansão devido às folgas críticas envolvidas. A umidade pode con- gelar na válvula de expansão, causando inter- rupção e, consequentemente, falta de alimenta- ção do sistema ou transbordamento do evapora- dor. Visor Para auxiliar, quando alguns reabasteci- mentos da unidade de refrigeração se tornam necessários, um visor na linha do líquido ou um indicador de nível é instalado na linha, entre o filtro/secador e o termostato da válvula de ex- pansão. O visor consiste de uma conexão com ja- nelas em ambos os lados, permitindo a visão da passagem do fluido através da linha. Em alguns sistemas, o visor é construído como parte inte- grante do filtro/secador. Durante a operação da unidade de refrige- ração, um fluxo constante do refrigerador Freon observado através do visor, indica que existe carga suficiente. Se a unidade necessitar de adi- ção de refrigerante, serão vistas bolhas no vidro do visor. Válvula de expansão O Freon líquido flui para a válvula de ex- pansão, próxima a unidade da operação. O Fre- on saindo do condensador é um líquido refrige- rante sob alta pressão. A válvula de expansão diminui essa pressão e, dessa forma, baixa a temperatura do Freon líquido. 14-42 Os principais componentes do sistema de condicionamento de ar, a ciclo de vapor são: (1) compressores centrífugos da turbina de ar; (2) trocadores de calor primários; (3) unidades de refrigeração; (4) aquecedores; e (4) válvulas necessárias para controlar o flu- xo de ar. O sistema de ciclo de vapor mostrado es- quematicamente na figura 14-40 está dividido em instalação do lado esquerdo e lado direito. Ambas as instalações são funcionalmente idên- ticas. Compressor da turbina de ar Os compartimentos de vôo e de passagei- ros são pressurizados pela utilização de dois compressores centrífugos da turbina de ar (tur- bo-compressor). Cada compressor consiste de uma seção da turbina e uma seção do compres- sor, como mostrado na figura 14-41. O duto de entrada, da seção da turbina, está conectado na tubulação de ar sangrado do motor no décimo sexto estágio de ar comprimi- do da tubulação de ar sangrado do motor. O ar sangrado está sob uma pressão de aproximadamente 170 P.S.I. Essa alta pressão e alta-velocidade do ar é reduzida para aproxima- damente 76 P.S.I. por um regulador de pressão diferencial, localizado no duto condutor de ar para a entrada da turbina. Essa pressão de ar regulada, gira a turbina a cerca de 49.000 R.P.M. Como o compressor está conectado dire- tamente à turbina, ele também gira à mesma R.P.M.. A saida do compressor é de aproximada- mente 1.070 pés cúbicos de ar por minuto a um máximo de 50 P.S.I. - Figura 14-41 Esquema de um compressor centrífugo de uma turbina a ar. A entrada da seção do compressor está conectada à tomada de ar de impacto e a saída está conectada através de dutos ao sistema de condicionamento de ar. O ar flui através dos dutos, através de uma válvula de isolamento da asa, passa pela válvula de corte (Shutoff), e a- través do trocador primário de calor. Trocadores primários de calor Os dois trocadores primários de calor (ar para ar) estão localizados nas instalações do lado direito e do lado esquerdo do sistema de ciclo de vapor, como mostrado na figura 14-40. Cada trocador primário de calor consiste de um conjunto de dutos, um conjunto de nú- cleos e um conjunto recipiente. O conjunto de dutos soldados contêm ambas as passagens, de entrada e de saída. O conjunto do núcleo, tipo- tubular, forma a porção central da unidade. O conjunto é completado por um recipien- te que envolve os tubos. 14-45 O ar de impacto é forçado em torno e en- tre o lado externo dos tubos. A figura 14-42 mostra o diagrama esquemático do trocador primário de calor. Os trocadores primários de calor removem cerca de 10% do calor da compressão do ar de ventilação da cabine, à medida que ele chega dos turbo compressores, resfriando, dessa for- ma, o ar em cerca de 10º a 25º acima da tempe- ratura do ar exterior. Figura 14-42 Esquema do trocador primário de calor. Unidades de refrigeração Dos trocadores primários de calor, o ar para ventilação é conduzido para as unidades de refrigeração. As duas unidades de refrigeração estão localizadas nas instalações do lado es- querdo e do lado direito do sistema de ciclo de vapor, como é mostrado na figura 14-40. Cada unidade de refrigeração consiste de um compressor de Freon acionado por um mo- tor elétrico, um condensador de refrigerante, resfriado a ar, um reservatório (reservatório de Freon), um evaporador trocador de calor, uma válvula de controle de dois elementos; um tro- cador de calor (líquido para gás) e os compo- nentes elétricos necessários para assegurar a operação adequada da unidade. O refrigerante usado no sistema é o Freon 114. Óleo lubrificante é adicionado ao Freon cada vez que a unidade de refrigeração é carre- gada, para proporcionar a lubrificação dos rola- mentos do compressor. Após o ar ser resfriado para a temperatura desejada, ele é canalizado para dentro das cabi- nes, de comando e de passageiros, ou carga. Aquecedores elétricos O ar para ventilação da cabine principal, e ar para ventilação do compartimento de vôo, são aquecidos separadamente e independentemente por dois aquecedores elétricos, sendo um para cada compartimento. O aquecedor do compartimento de carga consiste de um núcleo, que é feito com nove elementos aquecedores elétricos, montados em um conjunto de estrutura de alumínio retangu- lar, três protetores, conexão de força C.A. para os elementos, e um circuito de controle para os protetores térmicos. O aquecedor da cabine principal é similar, mas tem uma capacidade de saída maior, consi- derando que fornece calor para um comparti- mento maior e com um volume de ar maior. Válvulas de regulagem do fluxo de ar As setas pretas cheias, na figura 14-40, indicam a rota do fluxo do ar de ventilação do turbocompressor, através das unidades de refri- geração até a cabine de passageiros, ou carga e cabine de comando. Uma válvula tripla (three- port gang valve) regula o fluxo de ar quente à temperatura selecionada. MANUTENÇÃO DO SISTEMA DE PRES- SURIZAÇÃO E AR CONDICIONADO A manutenção requerida nos sistemas de pressurização e ar condicionado, varia com cada modelo. Essa manutenção, segue os procedi- mentos fornecidos nos apropriados manuais de manutenção do fabricante do equipamento ou da aeronave. Ela consiste normalmente de inspe- ções, serviços, remoção e instalação de compo- nentes, desenvolvimento de verificações opera- cionais e pesquisa de defeitos para a isolação e correção dos defeitos do sistema. Inspeções Periodicamente, inspeciona-se o sistema quanto à segurança dos componentes e defeitos visíveis. Uma atenção especial deve ser dada aos trocadores de calor quanto à sinais de fadiga estrutural, adjacente às soldas. A tubulação deve estar fixada, e adequadamente apoiada. As man- tas de isolação devem estar em bom estado e firmes em volta da tubulação. 14-46 Reabastecimento Cada unidade de refrigeração contém Fre- on para absorção de calor, e óleo misturado com o Freon para lubrificação dos rolamentos do motor do compressor. Se existir Freon insufici- ente na unidade, ela será incapaz de absorver calor do ar que está indo para a cabine. Se hou- ver óleo insuficiente, os rolamentos do motor irão superaquecer, provocando uma operação insatisfatória do compressor. É importante que quantidades suficientes de Freon e óleo estejam na unidade durante todo o tempo. Em comparação com o sistema hidráulico, onde há circuitos fechados, contendo fluido o tempo todo, um circuito de Freon contém quan- tidades de ambos, líquido e vapor. Isso, em adi- ção ao fato de que é imprevisível saber onde, num sistema, o líquido estará em um determina- do momento, tornando difícil verificar a quanti- dade de Freon no sistema. Descuidando-se da quantidade de Freon no sistema completo, o nível do líquido poderá variar significativamente, dependendo das con- dições de operação. Por essa razão, um conjunto padronizado de condições deve ser obtido quando se verifica o nível de Freon. Essas condições são especifi- cadas pelo fabricante e, como mencionado ante- riormente, variam de aeronave para aeronave. Para verificar o nível de Freon, é necessá- rio operar a unidade de refrigeração por aproxi- madamente 5 minutos, para se alcançar a condi- ção de estabilidade. Se o sistema utiliza um visor, observa-se o fluxo do Freon através dele. Um fluxo constan- te, indica que uma carga suficiente está presen- te. Se a carga de Freon estiver baixa, bolhas irão aparecer no visor. Quando se adiciona Freon a um sistema, adiciona-se o óleo que foi perdido com o Freon que está sendo reposto. É impossível determinar com precisão a quantidade de óleo remanescen- te em um sistema a Freon, após uma perda total ou parcial de uma carga de Freon. Todavia, ba- seado na experiência, a maioria dos fabricantes estabeleceram procedimentos para adição de óleo. A quantidade de óleo a ser adicionada é regulada por: (1) a quantidade de Freon a ser adicionada; (2) se o sistema tiver perdido toda a sua carga e tiver sido limpo e esvaziado; (3) quando a carga máxima é para ser adicionada; ou (4) se os componentes principais do sistema tiverem sido trocados. Normalmente, um quarto de onça de óleo é adicionado para cada libra de Freon adicionada ao sistema. Quando substituindo um componen- te, uma quantidade de óleo é adicionada. Para repor a que foi escoada na substituição do com- ponente. O óleo para lubrificação da válvula de ex- pansão do compressor e selos associados, deve estar selado no sistema. O óleo usado é um óleo mineral especial, altamente refinado, livre de cera, água e enxofre. Sempre é usado o óleo especificado no manual de manutenção do fa- bricante para o sistema específico. Freon - 12 O Freon - 12 é o refrigerante mais comu- mente usado. Ele é um hidrocarboneto fluoreta- do, similar ao tetracloreto de carbono com 2 átomos de cloro substituídos por 2 átomos de fluor. Ele é estável em altas ou baixas tempera- turas; não reage com qualquer dos materiais ou selos usados em um sistema de ar condicionado, e não é inflamável. O Freon - 12 entrará em ebulição a - 21,6ºF ao nível do mar. Se o Freon - 12 cair na pele, resultará em uma queimadura. Mesmo um leve traço nos olhos pode causar danos. Se isso ocorrer, PROCURE UM MÉDICO OU VÁ A UM HOSPITAL TÃO LOGO SEJA POSSÍVEL. O Freon é incolor, inodoro e não tóxico; todavia, sendo mais pesado que o ar, ele irá des- locar o oxigênio e poderá causar sufocação. Quando aquecido sobre uma chama aber- ta, ele converte-se em gás fosgênio, que é fatal. Conjunto de distribuição Sempre que um sistema a Freon é aberto para manutenção, uma porção do Freon e do óleo é perdida. O recompletamento do Freon e do óleo deve ser uma das mais eficientes opera- ções do sistema. Isso requer o uso de um con- junto especial de medidores e mangueiras inter- ligadas. O conjunto de distribuição (figura 14-43) consiste de uma tubulação com: três conectores, nos quais as mangueiras de abastecimento de 14-47 dica que a função de alívio das válvulas é satis- fatória. O teste de pressão estática da cabine veri- fica a fuselagem, quanto a integridade estrutu- ral. Para executá-lo, conecta-se o teste de ar, pressurizando a fuselagem até 10,20 pol. de Hg (5,0 p.s.i.). Verifica-se o revestimento externo da fuselagem quanto a trincas, distorções, mos- sas e condições dos rebites. A verificação quanto a vazamento da fuse- lagem é chamada de teste de pressão dinâmica da cabine. Essa verificação consiste da pressuri- zação a uma pressão específica, usando um teste de ar. Então, com um manômetro, determina-se a taxa de perda de pressão de ar dentro de um limite de tempo especificado no manual de ma- nutenção da aeronave. Se a perda for excessiva, grandes vazamentos podem ser localizados pelo som ou pelo tato. Pequenas perdas podem ser detectadas usando uma solução para formação de bolha ou um testador de vazamento da cabi- ne. Uma observação cuidadosa do exterior da fuselagem, antes de sua lavagem, pode revelar pequenas perdas em torno dos rebites, junções ou diminutas rachaduras no revestimento. Uma mancha indicadora será visível, na área do va- zamento. PESQUISA DE PANES NA PRESSURIZA- ÇÃO DA CABINE A pesquisa de panes consiste de três pas- sos: (1) determinação da existência da pane; (2) determinação de todas as causas possíveis de panes; e (3) identificação ou isolamento da cau- sa específica da pane. As cartas de pesquisa de panes são fre- qüentemente fornecidas nos manuais de manu- tenção da aeronave, para uso na determinação da causa, do procedimento de isolamento, e so- lução para os defeitos mais comuns, que tornam os sistemas de pressurização e condicionamento de ar da cabine inoperantes ou incontroláveis. Essas cartas normalmente listam a maioria das falhas do sistema. As cartas de pesquisa de pane são organi- zadas em uma seqüência clara para cada defeito, e de acordo com a probabilidade de falha e faci- lidade de investigação. Para obter o máximo rendimento, os se- guintes passos são recomendados, quando apli- cando-se uma carta de pesquisa de panes para falhas do sistema: (1) PANE: Temperatura da cabine muito alta ou muito baixa (não atende ao controle, durante a opera- ção automática (em “AUTO”). CAUSA PROVÁVEL PROCEDIMENTO DE ISOLAÇÃO CORREÇÃO Defeito no sensor de temperatura. Coloca-se o sistema em operação manual, girando o botão de controle de temperatu- ra do ar manualmente. Se o sistema opera corretamente, substitua o sensor de temperatura, por um em bom estado e verifi- que o sistema novamente na ope- ração “AUTO”. (2) PANE: Temperatura da cabine muito alta ou muito baixa (não atende ao controle durante a opera- ção automática ou manual). CAUSA PROVÁVEL PROCEDIMENTO DE ISOLAÇÃO CORREÇÃO Defeito no controlador de temperatura ou válvula de desvio de refrigeração inoperan- te. Com o sistema sendo operado na posição manual e o botão de controle da tempera- tura do ar da cabine alternando entre “COLD”e “HOT”, observe o indicador de posição da válvula (localizado sobre a válvula). Se a válvula não estiver abrindo e fechando de acordo com os ajus- tes do controle, desconecte o plu- gue elétrico do solenoide da vál- vula e verifique a fonte de força. Se a posição da válvula indica que ela está abrindo e fechando de acordo com os ajustes do con- trole, continue com o próximo ítem da pesquisa de panes. Figura 14-44 Pesquisa de panes em um sistema de ciclo de ar. 14-50 (1) Determinar qual pane ou falha listada na tabela, com a semelhança mais próxima da falha atual, detectada no sistema. (2) Eliminar as causas prováveis listadas sob a pane selecionada, na ordem em que elas es- tão listadas, executando o procedimento de isolamento para cada uma , até que o defei- to seja descoberto (3) Corrigir o defeito, seguindo as instruções listadas na coluna de correção da tabela de soluções de panes. A figura 14-44 é um exemplo do tipo de tabela de pesquisa de panes, fornecido no ma- nual de manutenção para uma aeronave que use um sistema de ciclo de ar. SISTEMA DE OXIGÊNIO A atmosfera é constituída por cerca de 21% de oxigênio, 78% de nitrogênio, e 1% de outros gases por volume. Desses gases, o oxigênio é o mais impor- tante. Com o aumento da altitude, o ar se torna rarefeito e a pressão do ar diminui. Como resul- tado, a quantidade de oxigênio disponível para sustentar as funções humanas diminui. Os sistemas de oxigênio das aeronaves estão equipados para suprir uma quantidade requerida de oxigênio nos pulmões, para permi- tir uma atividade normal, até em indicadas alti- tudes em torno de 40.000 pés. Aeronaves de transporte modernas cruzam altitudes, nas quais a pressurização da cabine é necessária para manter a pressão de altitude na cabine entre 8.000 e 15.000 pés, indiferente da altitude atual da aeronave. Sob tais condições, o oxigênio não é preciso para o conforto dos pas- sageiros e da tripulação. Entretanto, como pre- caução, o equipamento de oxigênio está instala- do para uso, no caso de falha na pressurização. Equipamento portátil de oxigênio poderá tam- bém estar a bordo para primeiros socorros. Como algumas das aeronaves de médio e pequeno porte são previstas sem pressurização de cabine, o equipamento de oxigênio poderá ser instalado para uso dos passageiros e da tri- pulação, quando a aeronave estiver em grande altitude. Em outros casos, quando o sistema de oxi- gênio não estiver instalado, passageiros e tripu- lantes dependerão do equipamento portátil de oxigênio, acondicionado em posições conveni- entes. O projeto dos vários sistemas de oxigênio, usados na aviação, dependem largamente do tipo de aeronave, quer por exigências operacio- nais ou quando aplicável, do sistema de pressu- rização. Em algumas aeronaves, um sistema de fluxo contínuo de oxigênio é instalado, tanto para passageiros como tripulantes. O sistema de pressão de demanda é amplamente usado como um sistema para tripulação, especialmente nas grandes aeronaves de transporte. Muitas aeronaves têm uma combinação de ambos os sistemas, os quais poderão ser aumen- tados pelo equipamento portátil. Sistema de fluxo contínuo Numa forma simples, um sistema básico de fluxo contínuo de oxigênio, é ilustrado na figura 14-45. Figura 14-45 Sistema de oxigênio de fluxo contínuo. Como mostrado na ilustração, com a linha da válvula ligada, o oxigênio fluirá do cilindro carregado até a linha de alta pressão para a vál- vula redutora, a qual reduz a pressão para aquela requerida na saída das máscaras. Um orifício de calibragem nas saídas irão controlar a quantida- de de oxigênio liberada para as máscaras. O sistema dos passageiros poderá consistir de uma série de tomadas de suprimento, instala- das nas paredes adjacentes da cabine, até o as- sento dos passageiros aos quais as máscaras de oxigênio poderão ser conectadas, ou poderá ser um arranjo de máscaras, que cairão automati- camente para cada passageiro se a pressurização falhar. Em ambos os casos o oxigênio é suprido, 14-51 freqüentemente de forma automática através de uma tubulação. Qualquer controle automático (por exem- plo válvula de controle barométrico) no sistema, poderá ser substituído por um controle manual- mente operado, por um membro da tripulação. Sistema de pressão por demanda Um sistema simples de pressão por de- manda é ilustrado na figura 14-46. Nota-se que há um regulador de pressão por demanda para cada membro da tripulação, o qual poderá ajus- tar o regulador de acordo com a sua necessida- de. Figura 14-46 Típico sistema de oxigênio de pressão por demanda. Equipamento portátil de oxigênio O equipamento portátil de oxigênio típico consiste de um cilindro de liga leve, de aço, provido com uma válvula controladora/redutora de fluxo combinado e um medidor de presssão. Uma máscara para respiração, com tubulações flexíveis conectadas, e um suporte com as alças necessárias para utilização do usuário, comple- tam o conjunto. A pressão de um cilindro carregado é usu- almente de 1.800 PSI; entretanto, a capacidade do cilindro varia. Um equipamento portátil, de tamanho popular, tem um cilindro com a capa- cidade de 120 litros. Dependendo do tipo de equipamento usa- do, é normalmente possível selecionar no míni- mo 2 tipos de fluxos, normal ou alto. Em outro equipamento, 3 tipos de fluxo poderão ser sele- cionados, por exemplo: normal, alto e emergên- cia, aos quais correspondem 2, 4 e 10 litros por minuto. Com esses tipos de fluxo, um cilindro de 120 litros durará por 60 , 30 e 12 minutos. EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO CON- TRA FUMAÇA Em alguns casos existem exigências para transportar o equipamento de proteção contra fumaça, ou atmosfera carregada de gases. Esse equipamento consiste de uma másca- ra de proteção facial especial contra fumaça, com proteção para os olhos no formato de visor transparente, junto com o suprimento necessário de oxigênio através de traquéias e prendedores. Alguns são projetados para uso com oxigênio, proveniente do sistema de oxigênio da aeronave, e outros são acondicionados em equipamentos portáteis. CILINDROS DE OXIGÊNIO O suprimento de oxigênio é acondicionado em cilindros de alta ou baixa pressão. O cilindro de alta pressão é fabricado por uma liga de tra- tamento a quente, ou são enrolados com arame na superfície externa para prover resistência contra batidas. Todos os cilindros de alta pressão são identificados pela coloração verde, e têm as pa- lavras “oxigênio para consumo dos aviadores” em letras brancas de 1 polegada, gravadas longi- tudinalmente. Os cilindros de alta pressão são fabricados numa variedade de formatos e capacidades. Es- ses cilindros poderão conter uma carga máxima de 2.000 P.S.I., mas são normalmente abasteci- dos com 1.800 a 1.850 P.S.I. Existem dois tipos básicos de cilindros de baixa pressão de oxigênio. Um é feito de aço inoxidável; o outro, de liga de aço, baixo carbo- no, tratado a quente. Os cilindros de aço inoxidável se tornam não fragmentáveis pela adição de camadas es- treitas de aço inoxidável soldadas ao corpo do cilindro. Os cilindros de liga leve de aço não têm as bandas de reforço, mas estão sujeitos ao processo de tratamento a quente para torná-los não fragmentáveis. Eles têm um corpo fino com os dizeres “não fragmentáveis” gravados. Ambos os tipos de cilindros de baixa pres- são vem com tamanhos diferentes, e são pinta- dos na cor amarela clara. Esta cor indica que eles são usados somente em linhas de baixa pressão de oxigênio. Os cilindros poderão conter no máximo 450 P.S.I. de carga, mas são normalmente abas- 14-52 O cilindro contém o gerador, iniciador, sal, filtro de fumaça, bastante isolação para manter a superfície do cilindro abaixo de 250ºF e, durante a queima, um plug de alívio da pressão e uma faixa pintada de indicação da temperatura, para inspeção visual das condições do gerador. Os bicos contêm orifícios pequenos, o bas- tante para assegurar o fluxo essencialmente e- qualizado para as três máscaras. Os geradores são inertes abaixo de 400ºF, mesmo sob um severo impacto. Enquanto a temperatura da reação for alta e um considerável calor for produzido, os geradores são isolados para que a superfície externa do cilindro fique fria o bastante, a fim de evitar qualquer perigo de fogo. As unidades portáteis poderão ser segura- das confortavelmente durante toda a operação, até que a geração de calor seja dissipada durante um logo período de tempo. O mesmo isolamen- to trabalha ao inverso; para adiar a iniciação, deverá uma unidade estar sujeita a um fogo ex- terno. Se algum fogo for suficientemente prolon- gado para acender o gerador de clorato a produ- ção de oxigênio, será a uma relativamente baixa e contínua razão. Nos sistemas de fluxo contínuo, simples, nenhuma pressão será gerada, quando todas as saídas permitirem um livre fluxo de oxigênio, eliminando o intenso efeito de jato do oxigênio pressurizado sobre o fogo. Estado sólido contra oxigênio gasoso sob alta pressão • Eliminação da alta pressão em recipientes de armazenagem - alivia o peso. • Eliminação da distribuição e regulamentação dos componentes - alivia o peso e a manu- tenção. • Simplificação da linha de distribuição indivi- dual e retirada de mecanismos, pelo uso das unidades modulares de velas de clorato. • Melhoria da confiança e, por conseguinte, a segurança pelo projeto do circuito de inicia- ção, no qual, um mal funcionamento indivi- dual não tornará outras unidades inoperantes (a comparação aqui, refere-se a rompimento de linhas, ou grandes vazamentos no sistema de distribuição de gases). • Simples vigilância visual de cada unidade poderá mostrar qualquer sinal de deteriora- ção, pela instalação dos cartuchos, pela rela- tiva inexperiência dos serviços da tripulação; facilmente checado quanto a instalação e de- sembaraço para o funcionamento pelo co- mando da cabine. • Programada liberação proporcional de oxigê- nio, independente do tipo de emergência. TUBULAÇÕES DO SISTEMA DE OXIGÊ- NIO Tubos e acessórios são feitos para a maio- ria das linhas do sistema de oxigênio, e cone- xões com os vários componentes. Todas as li- nhas são de metal, exceto onde as flexíveis são requeridas. Onde a flexibilidade é necessária, mangueiras de borracha são usadas. Existem vários tipos e diferentes tamanhos de tubos para oxigênio. O mais usado em sistema de baixa pressão de gás é o feito de liga de alumínio. Tubos feitos desse material resistem a corrosão e a fadiga, são leves em peso e facilmente moldados. Para suprir gases de alta pressão, as linhas são feitas de liga de cobre. As tubulações de oxigênio instaladas são usualmente identificadas com fitas com código de coloração, aplicado em cada extremidade dos tubos, e a intervalos específicos ao longo do comprimento. A fita com código, consiste de uma faixa verde pintada com as palavras “oxigênio para consumo”, e um símbolo retangular preto so- brepintado num fundo branco. Conexões do sistema de oxigênio Tubos segmentados são interconectados, ou conectados aos componentes do sistema por conexões. As conexões tubo-a-tubo são projeta- das com roscas retas para receber conexões tu- bulares cônicas. As conexões para ligações dos tubos aos componentes (cilindro, reguladores e indicado- res) têm numa das pontas roscas retas, e a parte externa do tubo rosqueado na outra ponta para fixação, como mostra a figura 14-50. 14-55 Figura 14-50 Vista em corte de uma conexão típica do sistema de oxigênio. As conexões do sistema de oxigênio po- dem ser feitas de liga de alumínio, aço ou latão. Essas conexões podem ser de dois tipos: com flange ou sem flange. Um tubo com flange típico é mostrado na figura 14-50, e um sem flange é mostrado na figura 14-51. A luva na tubulação sem flange deverá estar prefixada, antes da instalação final, no assentamento previsto para ela. O prefixamento causa o corte da borda da luva, para apertar o tubo suficientemente, e for- mar um selo entre a luva e a tubulação. A ponta da tubulação no assentamento da conexão sem flane, é para proporcionar um su- porte para o tubo, depois da instalação. Figura 14-51 Conexão típica sem flange. Para vedar o sistema de oxigênio nas co- nexões com rosqueados cônicos, e para evitar engripamentos da rosca, usa-se somente um composto para roscas aprovado. Nunca se usa uma mistura contendo óleo, graxa ou qualquer outro hidrocarbono nas conexões usadas no sis- tema de oxigênio. Linhas de reposição Os mesmos métodos de cortes e dobras descritos no capítulo 5 “Linhas de fluidos e tu- bulações” do C.A. 65-9A, Manual de Matérias Básicas e Grupo motopropulsor, também são aplicáveis às linhas de oxigênio. Como regra geral as linhas de oxigênio são de duplo flange, este torna a conexão forte e hábil para suportar mais torque. Quando instalando uma linha, tenha certe- za que existe espaço apropriado. A folga míni- ma entre as tubulações de oxigênio, e todas as partes móveis, deverá ser de 2 polegadas. A folga entre tubulações de oxigênio e fiações elétricas deve ser de 6 polegadas. Quando não é possível, amarra-se toda fiação elétrica com braçadeiras, para que elas não possam estar mais próximas que 2 polega- das da tubulação de oxigênio. VÁLVULAS DE OXIGÊNIO São usados 5 tipos de válvulas nos siste- mas de oxigênio gasoso de alta pressão. Existem válvulas de abastecimento, válvulas unidirecio- nais, válvulas de corte, válvulas de redução de pressão e válvulas de alívio de pressão. Um sistema de baixa pressão, normalmen- te contém somente uma válvula de abastecimen- to e válvulas unidirecionais. Válvula de abastecimento Na maioria das aeronaves, a válvula de abastecimento do sistema de oxigênio localiza- se junto à borda de uma janela de acesso, ou diretamente abaixo de uma cobertura no reves- timento. Em qualquer localização, a válvula é rapi- damente acessível ao abastecimento. Normal- mente há um letreiro na parte externa, onde se lê: “OXIGEN FILLER VALVE”. Há dois tipos de válvulas de abastecimento de oxigênio em 14-56 uso, uma válvula de abastecimento de baixa pressão e uma de alta pressão. A válvula de abastecimento de baixa pres- são, figura 14-52, é usada nos sistemas equipa- dos com cilindros de baixa pressão. Quando reabastecendo um sistema de oxigênio de baixa pressão, empurra-se o adaptador de carregamen- to para dentro do corpo da válvula de abasteci- mento. Isso desloca a válvula, e permite ao oxi- gênio fluir da carreta de abastecimento para os cilindros de oxigênio da aeronave. Figura 14-52 Válvula de abastecimento de oxi- gênio gasoso de baixa pressão. A válvula de abastecimento contém um dispositivo de travamento sob tensão de molas, que mantém o adaptador de carregamento no lugar, até que ele seja aliviado. Quando o adap- tador é removido da válvula de abastecimento, o fluxo reverso de oxigênio é, automaticamente, interrompido por uma válvula unidirecional. Uma tampa proporciona a cobertura do bocal de abastecimento, evitando a contaminação. A válvula de alta pressão possui uma parte com fios de rosca, para receber o conector de suprimento de oxigênio; e uma válvula manual para controlar o fluxo de oxigênio. Para fazer o abastecimento de um sistema de oxigênio, que usa uma válvula de abasteci- mento de alta pressão, atarracha-se o adaptador de carregamento na válvula de abastecimento da aeronave. A válvula manual é aberta na válvula de abastecimento e, também, a garrafa abaste- cedora. Quando o abastecimento estiver pronto, fecham-se as válvulas, remove-se o adaptador de carregamento, e atarracha-se a tampa da vál- vula para evitar contaminação. Válvulas unidirecionais Válvulas unidirecionais estão instaladas nas linhas entre as garrafas de oxigênio, e em todas as aeronaves que têm mais de uma garra- fa. Essas válvulas evitam um fluxo reverso do oxigênio, ou a perda de todo o oxigênio do sis- tema, no caso de um vazamento em uma das garrafas de estocagem. As válvulas unidirecionais permitem um fluxo rápido de oxigênio em apenas uma dire- ção. A direção do fluxo livre é indicada por uma seta nas válvulas. Dos dois tipos básicos de válvulas unidire- cionais comumente usados. Um tipo consiste de um alojamento contendo uma esfera sob ação de mola. Quando é aplicada pressão no lado de entrada, a esfera é forçada de encontro a mola, sendo assim, retirada de sua sede e permitindo a passagem do fluxo de oxigênio. Quando a pressão se estabiliza, a mola recoloca a esfera em sua sede, evitando qual- quer fluxo reverso de oxigênio. O outro tipo é um cilindro em forma de sino, com uma a esfera cativa na sua abertura. Quando é aplicada pressão na aba do sino (en- trada), a esfera permitirá o fluxo de oxigênio. Qualquer tendência de um fluxo reverso ocasio- na o movimento da esfera de encontro a sua sede, vedando a entrada, e evitando um fluxo reverso. Válvulas de corte As válvulas de corte, manualmente contro- ladas em duas posições, “ON” e “OFF”, são instaladas para controlar o fluxo de oxigênio fornecido por uma garrafa ou um conjunto de garrafas. Para operação normal, os botões que controlam as válvulas são frenados na posição “ON”(aberta). Quando necessário, como para a troca do componente, a válvula apropriada pode ser fechada (posição “OFF”). Como precaução ao abrir a válvula, após a troca do componente, o botão deverá ser girado 14-57 Figura 14-56 Regulador de oxigênio com pai- nel estreito. Uma alavanca de emergência é usada para se obter oxigênio sob pressão. Uma alavanca seletora de oxigênio é usa- da para selecionar uma mistura ar/oxigênio, ou somente oxigênio. A Figura 14-57 ilustra como operar o regu- lador desse tipo. Com a alavanca de suprimento na posição “ON”, a alavanca de seleção de oxi- gênio na posição “normal”; e a alavanca de e- mergência na posição “OFF”, o oxigênio pene- tra pela entrada do regulador. Figura 14-57 Esquema de um regulador de oxigênio com painel estreito. Quando houver suficiente pressão diferen- cial sobre o diafragma de demanda, a válvula se abre para fornecer oxigênio à máscara. Esta pressão diferencial existe durante o ciclo de inalação do usuário. Após passar pela válvula de demanda, o oxigênio se mistura com o ar que entra através do dispositivo de entrada. A proporção da mis- tura é determinada por uma válvula de medição de ar tipo aneróide. Uma alta proporção de oxi- gênio é fornecida em grandes altitudes e uma alta razão de ar nas baixas altitudes. A válvula de entrada de ar é disposta para permitir que o fluxo de ar se inicie ao mesmo tempo que o flu- xo de oxigênio. A adição de ar pode ser cortada, girando a alavanca de seleção de oxigênio para a posição “100%”. Quando esta alavanca estiver em “normal”, o ar penetra pelo dipositivo de oxigê- nio, para formar a mistura correta ar/oxigênio. A pressão positiva na saída do regulador pode ser obtida girando-se a alavanca de emer- gência para “on”. Isto faz com que, mecanica- mente, se carregue o diafragma de demanda para proporcionar uma pressão positiva na saí- da. Regulador de fluxo contínuo Os reguladores de fluxos contínuos, dos tipos ajuste manual e automático, são instalados para suprir oxigênio para a tripulação e passa- geiros, respectivamente. O regulador ajustável manualmente, de fluxo contínuo, fornece à máscara do usuário um fluxo de oxigênio numa proporção que pode ser controlada. Usualmente, o sistema contém um indicador de pressão, um indicador de fluxo e um botão de controle manual para ajustar o fluxo de oxigênio. O indicador de pressão indica as P.S.I. de oxigênio na garrafa ou cilindro. O indicador de fluxo é calibrado em termos de altitude. O botão de controle manual ajusta o fluxo de oxigênio. O usuário ajusta o botão de controle manual até que a altitude do indicador de fluxo corresponda à leitura do altímetro da cabine. O regulador automático de fluxo contínuo é usado em aeronaves de transporte para suprir automaticamente oxigênio para cada passageiro, quando a pressão da cabine for equivalente a uma altitude de aproximadamente 15.000 pés. A operação do sistema se inicia automati- camente, através de um dispositivo atuado por eletricidade. O sistema também pode ser atuado manualmente, caso o regulador automático a- presente defeitos. Após a atuação, o oxigênio flui das garra- fas de suprimento para as unidades de serviço. 14-60 Uma unidade típica de serviço para passageiros é mostrada na fig. 14-58. Durante os primeiros segundos do fluxo de oxigênio, uma pressão de 50 a 100 P.S.I. faz com que as portas das caixas com as máscaras de oxigênio se abram. Figura 14-58 Unidade típica para servir aos passageiros. Então, cada conjunto de máscara cai e fica suspenso pelo suporte de atuação no tubo flexí- vel. A ação de puxar a máscara para uma posi- ção de uso retira o pino de atuação na saída da válvula, abrindo-se a válvula giratória e permi- tindo que o oxigênio flua até a máscara. INDICADORES DE FLUXO DO SISTEMA DE OXIGÊNIO Os indicadores de fluxo são usados nos sistemas de oxigênio, para se obter uma indica- ção visual de que o oxigênio está fluindo através do regulador. Eles não mostram a quantidade de oxigênio que está fluindo. Em conseqüência, esta operação não indica que o usuário esteja obtendo oxigênio suficiente. Figura 14-59 Indicador de fluxo de oxigênio. No indicador do tipo piscador (blinker) (figura 14-59) o olho abre e fecha cada vez que o usuário inala ou exala. Para se testar o indica- dor de fluxo, coloca-se a alavanca do diluidor na posição “100% oxigen”, diversas respirações normais são feitas através da traquéia, que liga o regulador à máscara. Se o indicador abrir e fe- char facilmente em cada respiração, indicará que está em condições de operação. INDICADORES DE PRESSÃO Os indicadores de pressão são normalmen- te do tipo de tubo de Bourdon. A figura 14-60 apresenta os mostradores de dois indicadores de oxigênio: 1) um indicador de baixa pressão; e 2) um indicador de alta pressão. Devido a sua conexão em um sistema, os indicadores não mostram a pressão em cada garrafa de oxigênio. Se o sistema tem somente uma garrafa de suprimento, o indicador de pres- são indicará a pressão da garrafa. Nos sistemas onde diversas garrafas estão interconectadas através de válvulas unidirecio- nais, os indicadores mostrarão a garrafa que tem a maior pressão. Figura 14-60 Manômetros do Sistema de Oxi- gênio. Imediatamente após o sistema ter sido rea- bastecido, a precisão do indicador de pressão pode ser verificada pela comparação do indica- dor de pressão da aeronave com o indicador da carreta de abastecimento. Nos sistemas de baixa pressão, o indicador da aeronave deve indicar 35 p.s.i. a 425 p.s.i., de pressão da carreta. A mesma verificação pode ser feita nos sistemas de alta pressão, mas a pressão de abastecimento é de 1.850 p.s.i., e a tolerância permitida é de 100 p.s.i. As tolerâncias para a verificação da preci- são dos indicadores são típicas, e não devem ser 14-61 aplicadas indistintamente a todos os sistemas de oxigênio. Consulta-se o manual de manutenção aplicável da aeronave, no que se refere a tole- râncias de um particular sistema. MÁSCARAS DE OXIGÊNIO Existem numerosos tipos de máscaras de oxigênio em uso, que variam amplamente nos detalhes de projeto. Nessas instruções torna-se impraticável discutir todos os modelos. O im- portante é que as máscaras a serem usadas se- jam compatíveis com o sistema de oxigênio envolvido. Em geral, as máscaras da tripulação são escolhidas para se conseguir o mínimo de va- zamento quando usadas. As máscaras da tripu- lação normalmente possuem um microfone, e a maioria é do tipo que cobre somente a boca e o nariz. As grandes aeronaves de transporte são comumente equipadas com máscaras de gases para cada posição da equipagem. As máscaras de gases são instaladas em compartimentos de fácil acesso. Essas máscaras protegem a tripulação nu- ma emergência, entretanto não são usadas com freqüência como as máscaras de demanda e de fluxo contínuo. O equipamento de uma máscara de gases consiste de máscaras que cobrem toda a face, um tubo flexível para a respiração e um acoplamento. O acoplamento é conectado ao regulador de demanda. Um microfone está per- manentemente instalado na máscara. As máscaras dos passageiros (figura 14- 61) podem ser uma simples moldagem de borra- cha em forma de taça, suficientemente flexível para proporcionar um encaixe individual. Elas podem ter uma simples tira elástica ao redor da cabeça ou serem seguras contra o rosto pelo passageiro. Todas as máscaras precisam ser mantidas limpas. Isto reduz os perigos de infecção e pro- longa a vida das máscaras. Limpa-se as máscaras com água e sabão, a seguir, enxagüando com água limpa. Se um mi- crofone estiver instalado, usa-se um esfregão limpo, em vez de água corrente para limpar a solução de sabão. A máscara precisa também ser desinfecta- da. Uma almofada de gaze ensopada em uma solução de água com mertiolate pode ser usada para esfregar a máscara por fora. Essa solução deverá conter 1/5 (um quinto) de uma colher de chá de mertiolate por uma litro de água. Limpa-se a máscara com um pano e ar secos. Figura 14-61 Máscara de oxigênio de passagei- ro. ABASTECIMENTO DO SISTEMA DE OXIGÊNIO GASOSO Os procedimentos para o abastecimento do sistema de oxigênio gasoso depende do tipo de sistema. Antes do carregamento do sistema da ae- ronave, consulta-se o manual do fabricante. Precauções, tais como, limpar a conexão da mangueira antes do acoplamento à válvula de enchimento da aeronave, evitar o sobre- aquecimento causado pelo carregamento rápido, abrindo vagarosamente as válvulas do cilindro, e checando freqüentemente as pressões, durante o carregamento, devem ser consideradas. O tipo de oxigênio a ser usado, as precau- ções de segurança, os equipamentos a serem usados, e os procedimentos para o enchimento e teste do sistema precisam ser observados. O oxigênio gasoso usado nas aeronaves é um tipo especial de oxigênio, praticamente não contém vapor d’água e tem no mínimo 99,5% de pureza. Enquanto outros tipos de oxigênio (hospitalar e soldagem), podem ser suficiente- mente puros, eles normalmente possuem água, que poderá congelar e bloquear o sistema de tubulação de oxigênio, especialmente em gran- des altitudes. O oxigênio gasoso é geralmente apresenta- do em garrafas de alta pressão com 220 a 250 14-62