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:

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.

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

E com muito prazer que apresento a todos os nossos leitores, nosso ultimo trabalho do curso, este foi feito em grupo, e apresentado ao professor Yuri (GMP), se trata de uma simulação de pane de motor, a aeronave escolhida foi o 737, e utilizamos o FS2004 para fazer a simulação, para ficar mais próximo possível da realidade, utilizamos o QRH do 737 alem dos Check lists, o vídeo apresenta o voo desde o acionamento até o corte, incluindo fonia, callout's etc, alem do vídeo, fizemos uma parte escrita, e um power point ondem explicamos todo o procedimento por parte da tripulação e manutenção, desde: a pesquisa de pane, até a resolução do defeito. 


mapblog.sac@gmail.com

Sabemos que os profissionais da aviação são pressionados de vários lados, sejam eles pilotos, comissários  despachantes, ou técnicos da manutenção, esta pressão vem por parte da companhia, dos prazos, do trafego, das situações meteorológicas, porem estas pressões são visíveis, e nos afeta no momento do nosso trabalho, porem existem as pressões que se acumulam e somam as pressões do ambiente de trabalho, se trata dos problemas particulares, aqueles que deveriam ficar em nossa casa, mas nem sempre, são deixados la, e volta e meia povoa nossos pensamentos, nos desconcentra por segundos, segundos que podem ser fatais, ainda mais se somarmos todos os problemas, ou seja, trabalho mais casa, estes são ingredientes para, um acidente,

Este vídeo foi uma encenação de uma novela, porem mostra os stress que um piloto recebe, para liberação de um voo de transporte de  cargas em uma pequena empresa, e por pressão, falta de atenção, a aeronave é abastecida de forma errada, o que leva a queda após a decolagem. da mesma forma que o piloto errou todos os outros profissionais da aviação, podem errar!!

Este próximo vídeo nos mostra como a falta de tempo se mostra critica na manutenção de aeronaves, o vídeo apresenta o acidente do voo Continental Express 2574 onde um Embraer Brasilia cai por falha na manutenção.

Este mostra como fatores emocionais podem levar a medidas extremas, todo stress devem ser levado em conta e deve ser tratado, com tal importância.

Por fim neste podemos ver alguns erros da manutenção que contribuíram para falhas estruturais que levaram a acidentes com descompressão explosiva.


Em fim todos os videos apresentam erros pequenos que levaram a grandes acidentes, erros que poderiam ser evitados, se o fator stress fosse identificado e isolado a tempo, não distante da nosso realidade temos acidentes ocorridos aqui no Brasil, alguns recentes e outros históricos, onde a falha humana ocorreu por pressão seja ela profissional ou particular.

E muito importante sempre lembrar da tríade que da equilíbrio a esta relação, O Homem A Maquina O Meio, mantendo este tripe a segurança de voo é mantida.

Carlos Henrique Peroni Junior
mapblog.sac@gmail.com.br

E complicado e difícil separar o sistema de ar condicionado do sistema de pressurização, mas vamos tentar não tocar no assunto pressurização, depois de explicar sobre ar condicionado, explico sobre pressurização assim acho mais fácil entender.

A função do sistema de ar condicionado, e prover  ventilação, refrigeração ou aquecimento para o ar contido na cabine, compartimento de aviônicos, e compartimento de bagagem (em algumas aeronaves).

O sistema é necessário, pois durante o voo a aeronave é exposta a fontes de calor, e estas contribuem para o aquecimento do ar no interior da cabine, sendo elas:

(1) Temperatura do ar de impacto;

(2) Calor do motor;  

(3) Calor solar;  

(4) Calor elétrico;   

(5) Calor do corpo.  

Estas fontes energéticas, podem transformar a temperatura do ar no interior da cabine para temperaturas insuportáveis, nos dois extremos.

Exemplo.

Imagine um 737 lacrado parado na taxiway esperando autorização para decolagem, com 155 passageiros a bordo, que receberão ar sangrado do motor.

imagine agora se este sistema de condicionamento parar de funcionar... 

Somando a temperatura do ar sangrado do motor mais o calor humano em seu interior, mais a temperatura da superfície da fuselagem aquecida pelo sol, poderíamos chamar-lo de sauna ou Autoforno.

Necessidades de um sistema condicionador de ar, pressurizado e não pressurizado

(1) Uma fonte de ar para o interior da cabine.

Esta pode ser uma entrada de ar forçado no caso de aeronaves não pressurizadas, e no caso de aeronaves pressurizadas, um super-carregador, um compressor de cabine tocado pelo motor da aeronave, ou ar sangrado do motor ou APU.

(2) (Para Aeronaves Pressurizadas) Um meio de controle da pressão da cabine é 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 OUTFLOW.

(3) (Para Aeronaves Pressurizadas) 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 sendo distribuído a cabine 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) (Para Aeronaves Pressurizadas) 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.

Sistema Aquecedores de ar

O ar utilizado pelos sistemas de condicionamento, é utilizado, de diversas formas, seu uso varia assim como sua temperatura, desta forma este sistema tem que aquecer ou refrigerar o ar. 
Alguns sistemas utilizam aquecedores, para aquecer o ar que entra na cabine, se trata de aquecedores, vários tipos são utilizados.
(1) Aquecedores a combustão, aquece o ar através de combustão de um combustível.
(2) Painéis Radiantes, estes formam as paredes e piso da aeronave, possuem fios em meio seu material, com a passagem da energia elétrica estes formam resistências que aquecem os painéis e o ar a sua volta. este tipo de sistema é também utilizado em para brisas para desembaçamento
(3) Aquecedores a ar comprimido, neste aquecedor o ar que e pressurizado para a cabine, e novamente pressurizado no compressor o que eleva sua temperatura.
(4) Aquecedores a gás da exaustão, através dos gases de exaustão do motor um duto contendo ar e aquecido por convecção, este ar e levado a um trocador de calor Ar para Ar assim o ar que vai para aeronave e aquecido.

Sistema de Refrigeração

Sistema responsável por refrigerar o ar, basicamente dois tipos são utilizados. 
Sistema "CICLO AR" , e Sistema "CICLO DE VAPOR A FREON"



"Sistema CICLO AR"

Um sistema de resfriamento do tipo ciclo de ar consiste de uma turbina de expansão (turbina de resfriamento), um ou mais trocadores de calor ar-para-ar, e válvulas que controlam o fluxo de ar através do sistema.  
A turbina de expansão incorpora um compressor e uma turbina em um eixo comum. O ar sob alta pressão do compressor da cabine é direcionado para a seção da turbina. À medida que o ar passa, ele gira a turbina e o compressor.  
Quando o ar comprimido desenvolve o trabalho de girar a turbina, ele sofre uma queda de pressão e de temperatura. É essa queda de pressão e de temperatura que produz o ar frio usado para o condicionamento do ar.

Trocador de calor

Trocadores de calor são equipamentos capazes de trocar calor entre fluidos, no caso do sistema de condicionamento de ar este fluido é o ar e os trocadores utilizados são os do tipos Ar-para Ar.

Separador de aguá
Os separadores de água 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. 
O separador de água remove o excesso de umidade do ar condicionado pela passagem do ar, através de um saco aglutinador ou condensador. 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.  
Á medida que o ar carregado de umidade passa pelas palhetas do suporte aglutinador, as partículas de água são transportadas pelo turbilhão de ar e jogadas para fora contra as paredes do coletor. A água, então, escorre para um cárter coletor, sendo drenada para a atmosfera. 



Abaixo podemos ver o sistema de condicionamento de ar de um 737
Abaixo podemos ver o diagrama deste sistema.

Neste sistema o ar sangrado do motor passa pela Pack valve entra no trocador de calor primário la e resfriado e segue para a Air Mix Valve, onde é dosado o fluxo de ar que vai para o compressor da ACM, no compressor este ar é comprimido ganhando temperatura e pressão, depois é levado ao trocador de calor secundário onde é resfriado, e levado a turbina de expansão, onde e expandido perdendo pressão e temperatura, após a turbina é levado ao separador onde é retirada a umidade, levado a câmara de mixagem, onde encontra o ar quente liberado pela Air Mix Valve através do Bypass do ar sangrado, sendo temperado e levado a cabine com a temperatura solicitada pela tripulação no painel de controle de temperatura.

Sistema de distribuição

O ar que é refrigerado pelo sistema de condicionamento, e levado a cabine através de uma rede de tubos, com válvulas unidirecionais, sensores  e ventiladores de circulação. o sistema começa na câmara de mixagem e termina no difusor de ar na cabine da aeronave, e sua função levar ar para cockpit, para-brisas, cabine de passageiros, e compartimentos que serão refrigerados
Abaixo vemos um esquema com apresentação do sistema.

Sistema eletrônico de controle da cabine


Este sistema é o responsável por controlar as válvulas do sistema, e através destas válvulas controlar a temperatura, selecionada pela tripulação, ele e composto por sensores, cabos elétricos, e acionadores das válvulas dos sistema de condicionamento.

"CICLO VAPOR DE FREON"

Os sistemas de resfriamento, por ciclo de vapor, são usados em várias aeronaves de transporte, de variados tamanhos. 
Esse sistema normalmente tem uma capacidade de resfriamento maior que um sistema de ciclo de ar e, além disso, pode ser usado para resfriamento no solo quando os motores não estão operando.
Um sistema a Freon para aeronave é basicamente similar em princípio, a um refrigerador ou condicionador de ar caseiros. Ele usa componentes e princípios de operação similares, e na maioria dos casos depende de um sistema elétrico para alimentá-lo.
O sistema de ciclo de vapor faz uso do fato científico de que um líquido pode ser vaporizado a qualquer temperatura, com a mudança da pressão atuando sobre ele. 
o sistema e composto por compressor, condensador, reservatório, evaporador, filtro secativo, linhas para o gás freon circular, e dutos de ar para alimentar o condensador e evaporador, com ar externo e ar quente da cabine.

Compressor


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. 
Essa alta pressão eleva a temperatura de condensação do Freon, e produz a força necessária para circular o Freon através do sistema. O compressor é acionado por um motor elétrico, ou como em alguns aviões menores pelo motor. 
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 compressor, uma operação inadequada poderia ocorrer. Esse tipo de mal funcionamento é chamado lentidão (“SLUGGING”). Controles automáticos e procedimentos adequados de operação podem ser usados para prevenir o efeito.

Condensador
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 recebe do ar da cabine. O fluxo de ar ambiente através do condensador é ordinariamente modulado por uma entrada controlada ou uma porta de saída, de acordo com as necessidades de refrigeração.  
Um ventilador de resfriamento de ar do condensador, ou ejetor de ar, é freqüentemente usado para auxiliar a força do ar ambiente através do condensador. Este item é importante para a operação do sistema no solo. 

Reservatório
o freon liquido proveniente do condensador é armazenado no reservatório.

Válvula de expansão
A válvula de expansão 

Evaporador 
Assim como o condensador o evaporador e uma especie de trocador de calor porem passa por ele o ar quente da cabine, este  ar para ser resfriado flui através do evaporador. O Freon muda de líquido para gás no evaporador. Com efeito, o Freon ferve no evaporador, e a pressão do Freon é controlada para o ponto onde a ebulição ocorre (evaporação) a uma temperatura que é menor que a temperatura do ar da cabine. A pressão necessária (pressão saturada) para produzir a temperatura correta de ebulição não deve ser muito baixa; caso contrário, o congelamento da umidade do ar da cabine bloqueará as passagens de ar do evaporador. 
À medida que o Freon passa através do evaporador, ele é inteiramente convertido ao estado gasoso. Isso é essencial para se obter o máximo de refrigeração e, também, para impedir que o Freon líquido alcance o compressor. O evaporador é projetado para que o calor seja retirado do ar da cabine; dessa forma, o ar da cabine é refrigerado. 

Abaixo podemos ver um esquema básico de sistema de refrigeração a freon, sem pressurização de cabine
O sistema de distribuição do sistema Ciclo de vapor, não diferencia da sistema de ciclo ar, ele contem dutos difusores, válvulas unidirecionais, e sensores de temperatura.

Fonte:
Apostila: de Celula MMA capitulo de Sistema de pressurização e ar condicionado
Apostila: Airframe vol 2 FAA
Manual de sistemas Boeing 737, Sistema Pneumatico

Espero que tenham gostado! no próximo explico o sistema de pressurização.

Carlos Henrique Peroni Junior.
mapblog.sac@gmail.com