sábado, 23 de fevereiro de 2013

Sistema de Pressurização

Como sabemos nossa atmosfera é composta por 21% de Oxigênio 78% de Nitrogênio, e 2% referentes a soma dos demais gases, do total de nossa atmosfera, nos é vital o oxigênio,  ele é o combustível de nossas células e sem ele não é possível haver vida.

Além dos gases nossa atmosfera e caracterizada por suas variações de temperatura e pressão, é também dividida por camadas, sendo elas:


Vivemos na Troposfera, esta camada é caracterizada pela presença de Oxigênio e possui variações de temperatura e pressão, possuindo 15 km de altura, sendo que quanto mais baixo, maior a pressão e maior a temperatura, e quanto mais alto menor a temperatura e também menor será sua pressão.

Com a evolução da aviação foi necessário voar cada vez mais alto, com maior economia de combustível possível, afinal os novos motores a jato que possibilitavam voos a velocidades quase supersônicas,  eram econômicos e de melhor performance a alta altitude, sendo assim era necessário subir, ai surgiram os problemas, como lá em cima (acima de 10mil Pés) o oxigênio e a pressão são reduzidos, como seria possível respirar.

Depois de vários estudos chegaram a seguinte ideia, a solução era reunir o ar lá em cima, comprimi-lo é leva-lo para dentro da aeronave, recriando assim as condições aqui de baixo, ou seja alta pressão, temperatura media e boa quantidade de oxigênio, desta forma foi criado o sistema de pressurização.

Assim como as grandes novidades da aviação, esta foi muito bem aceita, e logo os fabricantes começaram a criar projetos de aeronaves PRESSURIZADAS, mas nem tudo são flores neste meio, afinal de contas os aviões passaram a ser bombas de ar sobe alta pressão, e controlar essa pressão não era algo fácil com a tecnologia da época, o primeiro avião comercial de passageiros a ser equipado com um sistema de pressurização de cabine foi o  De Havilland Comet, assim que lançado ele foi um sucesso de vendas, e todo mundo voava a jato, alto e veloz.

Porem como eu disse nem tudo são flores, em janeiro de 1954 um Comet que decolara de Roma, Itália se despedaçou quando sobrevoava o mar, isso fez com que seus voos fossem suspensos para averiguações., logo a noticia circundou o globo terrestre, e os olhos do mundo voltaram para aquele quadri-jato pressurizado; sem muitas respostas os voos foram retomados e dias depois outro Comet foi destruído por uma foça tão devastadora que nem mensagens de May Day foram enviadas ao solo. 


Apos vários estudos e testes, incluindo uma "traquitana" em que um Comet foi submerso em um tanque gigante e suas asas eram movimentas simulando os esforços estruturais; o Comet teve a fuselagem rompida revelando aos engenheiros uma descoberta histórica  o famoso ponto de fadiga das janelas quadradas; esses eram as quinas formadas por cortes quadrados na fuselagem, o que levava a trincas que partiam destes ângulos retos, a partir dai as janelas e cortes passaram a ser arredondados reduzindo os pontos de fadiga assim reduzindo o risco da descompressão explosiva por falha estrutural.
    
Apos compreender quais reforços estruturais eram necessários, novas aeronaves pressurizadas foram produzidas, e hoje voamos com segurança graças aos acidentes do Comet.

Voltando ao sistema de pressurização...

O sistema de pressurização é projetado para;
  1. Assegurar conforto e segurança para os passageiros 
  2. Ser capaz de manter uma altitude de pressão de cabine de aproximadamente 6.000 pés à máxima altitude de cruzeiro prevista para a aeronave
  3. Prevenir rápidas mudanças de altitude de cabine que possam ser desconfortáveis ou danosas aos passageiros e tripulantes
  4. Permitir uma troca rápida do ar da cabine. Isto é necessário para eliminar o odor e remover o ar viciado
  5. A cabine suportar grandes diferenças de pressão, entre o meio interno e o externo (lembrando que elas são projetadas para aguentar elevadas pressões internas, e não externas)
O sistema pressuriza o ar externo e insere este ar dentro da fuselagem selada, mantendo assim uma atmosfera semelhante a da crosta terrestre.

Os cinco requisitos básicos para o bom funcionamento de um sistema de condicionamento de ar e pressurização de cabine são:
  1. Uma fonte de ar comprimido para pressurização e ventilação. As fontes de pressurização 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 fluxo de saída.
  3. Um método de limitação da pressão máxima 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 utilizadas com essa finalidade.
  4. Um meio de regulagem da temperatura do ar (na maioria dos casos resfriamento) sendo distribuído à seção pressurizada da aeronave. Isso é conseguido por um sistema de refrigeração, trocadores de calor, válvulas de controle, elementos de aquecimento elétricos e um sistema de controle de aquecimento da cabine.
  5. As seções da aeronave que precisam ser pressurizadas, devem ser seladas para reduzir o vazamento indesejável de ar ao mínimo. Essa área deve ser capaz de suportar seguramente a pressão diferencial máxima entre a cabine e a atmosfera, à qual ela estará sujeita.
Fontes de ar comprimido

Compressores centrífugos
O princípio de operação de um compressor centrífugo é baseado no aumento da energia cinética do ar, passando através da ventoinha. Com a rotação da ventoinha do compressor, o ar produzido não somente é acelerado, mas é também comprimido devido à ação da força centrífuga.

Compressores de deslocamento positivo (super carregadores)

Incluído neste grupo estão os compressores alternativos, compressores tipo turbina e os “Roots”.

Os rotores são montados em um alojamento com dois eixos paralelos. Os lóbulos não se tocam e nem no alojamento, e ambos os rotores giram à mesma velocidade. O ar penetra nos espaços entre os lóbulos, é comprimido e entregue ao duto de ar da cabine.

Ar Sangrado dos motores ou APU

Motores a reação possuem grande quantidade de ar em seu interior, e durante seu funcionamento é possível extrair parte deste ar e utiliza-lo para vários fins, desde partida de um outro motor a alimentar a cabine com ar; sangrar este ar e leva-lo ao sistema de condicionamento é função do sistema pneumático, falaremos rapidamente sobre seu funcionamento.


O ar é sangrado do 5º e/ou 9º estagio de compressores lá no motor, ele é entregue ao sistema através da Engine Bleed Air Valve, e através dos Bleed Air Duct, alimenta os sistemas que utilizam ar pressurizado como Starter, Ant-Ice e Pack (Sistema de condicionamento do ar), lá o ar é resfriado e levado a cabine, onde será pressurizado. A alimentação pelo APU ocorre da mesma forma; o ar é sangrado do APU pela APU Bleed Air Valve, é levado pelos Bleed Air Duct para a PACK.


OUT FLOW VALVE - Válvula de Fluxo de Saída

Válvula instalada em um 737
Porta por onde o ar é liberado

A finalidade da válvula é permitir a saída do excesso de ar, através de aberturas adequadas 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 trabalham 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 voo pressurizado. Algumas aeronaves usam uma válvula de saída de fluxo pneumática, logo teremos válvulas, eletricamente comandadas e operadas e as eletricamente comandas e pneumaticamente operadas.

Válvulas de segurança

Três válvulas podem ser utilizadas para controle da pressão da cabine, e principalmente back-up em caso de falha no sistema, são elas:

Válvulas de alívio de pressão, válvulas de alívio negativo (vácuo) e válvulas de alijamento.



Válvula de alivio de pressão - Pressure Relief Valve,

Esta alivia a pressão da cabine ao ser ultrapassado um limite estabelecido pelo fabricante, EX: 737 NG elas abrem a partir de 9.1 PSI, estas válvulas não possuem controle, elas abrem, e assim que a pressão cai abaixo de 9.1 PSI elas se fecham.

Válvula de alivio negativo - Negative Pressure Relief Valve

Como disse no começo as aeronaves são fabricadas para suportar grandes pressões de dentro para fora e não de fora pra dentro, em alguns casos, como em despressurização, pode criar uma pressão interna  menor que a externa, isto é potencialmente perigoso para a aeronave, a fuselagem pode ser destruída.

Estas válvulas trabalham de forma inversa a Válvula de Alivio, ela na verdade não libera a saída do ar e sim a entrada do ar para equalizar a pressão interna x externa.

Válvula de Alijamento

Esta faz a liberação da pressão interna de forma controlada, é utilizada para despressurizar a aeronave. seja em emergência ou no pouso, é comum as aeronaves utilizarem a Outflow Valve para esta função.

Sistema de Controle


Claro para todo este sistema funcionar é necessário um sistema para controle: da altitude de cabine, rate da altitude de cabine e comando automático e  manual das válvulas.

Antes de tudo vamos explicar alguns termos :
Altitude de Cabine - Altitude em que a cabine sera pressurizada, como disse antes quanto mais alto menor a pressão, a ideia é pressurizar a cabine, com uma pressão que seja parecida com a que vivemos, a 37mil ft por ex o mais próximo que podemos alcançar são os 8000ft, sendo assim esta seria a altitude de cabine selecionada pela tripulação.

Rete da altitude de cabine - este é a velocidade vertical desta altitude de cabine, ou seja a velocidade com que ela vai subir ou descer.

Comando manual das válvulas

No caso do 737, ele não possui um válvula de alijamento, sua Outflow valve é comandada manualmente em emergência e automaticamente no pouso, durante uma emergência em que a aeronave tenha que ser despressurizada, a tripulação selecionara opção MAN na chave seletora e depois através do Switch OPEN CLOSE abre ou fecha a válvula, dentro das necessidades.

Este painel ainda possui dois instrumentos analógicos, onde são lidos:
altitude de cabine, pressão diferencial, e climb de cabine (RETE)

Um sistema de avisos luminosos onde são indicados modo em operação do sistema e anomalias.



Selagem da fuselagem


Toda a estrutura da aeronave a ser pressurizada deve ser projetada para tal fim, deve possuir diversos reforços que garanta a sua integridade, durante os esforços sofridos pela pressurização, a fuselagem não deve ser "rígida" ela deve se adaptar as mudanças de pressão, estas áreas devem ser sempre inspecionadas em busca de trincas fissuras ou vazamentos de pressurização, alem da fuselagem os vidros e portas também possuem sistemas de fixação que contem a pressão no interior da aeronave, vários acidentes já ocorreram por causa da perda de pressurização ou mesmo por despressurização explosiva, desta forma cabe, a todos os envolvidos na operação de aeronaves pressurizadas ficar atento ao minimo sinal de fadiga de metal, vazamentos de pressurização ou avarias em janelas e para brisas, afinal e sempre melhor evitar do que remediar. assim decolamos seguros....


Carlos H Peroni Jr
mapblog.sac@gmail.com
Manutenção de Aeronaves no Facebook

4 comentários:

  1. Excelente explicação. Eu gostaria de saber, as Empresas Aéreas, ou melhor, os funcionários, realmente realizam a inspeção correta, necessária e constantemente?

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    1. Bom Dia Anônimo kkk
      É chato chama-lo assim, mas sem assinatura... mas vamos lá, Primeiramente obrigado pela participação, ela é muito bem vinda, e respondendo sua pergunta:
      A manutenção das aeronaves seguem cronogramas especificados pelo seu fabricante, temos um manual só para nos dizer com quantas horas ou com quantos ciclos tal componente deve ser verificado trocado, ou "remanufaturado", e isso é seguido na risca, pois diferente dos carros os aviões trabalham no extremo de seu desempenho e se algo não vai bem à chance de se ter problemas e muito grande, quanto ao aspecto da execução destes serviços, temos varias inspeções que nos obriga a executá-los, primeiro podemos dizer, por força de lei, a lei obriga as empresas a efetuar a manutenção necessária as aeronaves, e em caso de acidente ela é responsabilizada se faltou com esta manutenção, como tudo é caro as empresas não ariscam, e alem disso tem empresas que quase faliram depois de acidentes envolvendo falta de manutenção, em segundo temos a fiscalização da ANAC que de forma aleatória escolhe algumas aeronaves da frota e solicita todo o registro de manutenção e se algo tiver errado a empresa e punida de multa a casacão da autorização de operação, o terceiro aspecto, é a responsabilidade do mecânico do inspetor de manutenção e da empresa prestadora de serviço ou proprietária da aeronave, todos tem um nome a zelar, todos precisam trabalhar, e se assinarem liberando uma aeronave para voo sem que ela esteja pronta pra tal, eles serão responsabilizados, essa é o tipo de ação que determina o rumo de uma carreira ou de uma empresa, toda manutenção é assinada por mecânicos e inspetores e esta passa a ser responsabilidade sua, e um erro, negligencia ou omissão pode ser fatal, e no final da investigação é atribuída a culpa e cabe a justiça apenar o responsável ou seja empresas, inspetores, e mecânicos e até fabricantes, vale lembrar que, picaretas existem, empresas burlando a manutenção existem, porem quanto mais profissional e quanto mais forte for sua marca no mercado menor a chance de cometerem essas faltas, e quanto a nos mecânicos, nos estudamos muito dedicamos anos na nossa formação comemos o pão que o diabo amassou para entrar na aviação, e matamos um leão por dia para não sair dela, eu não perderia minha fonte de renda por economia nenhuma muito menos por distração, preguiça ou negligencia.

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