Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
Ing. Jorge L Muniz INDICE QUE ENTENDEMOS POR PRESION…………………………………………………………………………… 1 EL CONTROL DE PRESION EN LOS EQUIPOS REPOSTADORES DE COMBUSTIBLE A LAS AERONAVES………………………………………………………………………………………………..…. 2 SISTEMA DE REGULACION DE PRESION EN PUNTA DE MANGUERA ……..4 Partes o componentes de esta válvula……………………………………………………… 5 FUNSIONES DE LA VALVULA CONTROLADORA EN PUNTA DE MANGUERA………………. ..6 COMO ES EL MECANISMO DE TRABAJO EN ESTA VALVULA………………………………………………7 COMO COMPROBAR EL TRABAJO DE LA VALVULA (HECPV)………………………………………………….9 Sistema de Regulación de la presión en línea o sistema secundario de regulación de presión (SPCV)………………………………………………….……………………….. 11 Sistema de control de presión secundario sin compensación de presión…………………… 11 Como trabaja el sistema ……………………………………………………………………………………………………….. 11 Regulación con compensación de presión (SPCV)..................................................... 13 El Venturi y como trabaja………………………………………………………………………………………….…14 VENTURIS AJUSTABLES……………………………………………………………………. 17 AJUSTE DE LA COMPENSACION CON DEL VENTURI ………………………………18 ACOPLE DE HIDRANTE……………………………………………………………………….20 VALVULADE REGULACION EN LINEA……………………………………………….23 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] 1era edicion 2004 Page 1 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] QUE ENTENDEMOS POR PRESION PRESION (P)es una magnitud física escalar que mide la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo es que se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie. En el Sistema Internacional la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado. En el Sistema Inglés la presión se mide en una unidad derivada que se denomina libra por pulgada cuadrada (pound per square inch) psi que es equivalente a una fuerza total de una libra actuando en una pulgada cuadrada La presión es la magnitud que relaciona una fuerza determinada con la superficie sobre la que actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la unidad de superficie. Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme, la presión P viene dada de la siguiente forma: = PRESION MANOMETRICA: Es la diferencia entre la presión absoluta o real y la presión atmosférica. Estas presión se aplica tan solo en aquellos casos en los que la presión es superior a la presión atmosférica, pues cuando esta cantidad es menor que la presión atmosférica (presión negativa) se llama vacío. Muchos de los equipos o utensilios empleados para la medida de presión utilizan la presión atmosférica como nivel de referencia y miden la diferencia entre la presión real o absoluta y la presión atmosférica, llamándose a este valor presión manométrica. Los aparatos utilizados para medir la presión manométrica reciben el nombre de manómetros y funcionan según los mismos principios en que se fundamentan los barómetros de mercurio y los aneroides. La presión manométrica se expresa bien sea por encima o por debajo de la presión atmosférica. Los manómetros que sirven para medir presiones inferiores a la atmosférica se llaman manómetros de vacío o vacuómetros http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsica http://es.wikipedia.org/wiki/Escalar_%28f%C3%ADsica%29 http://es.wikipedia.org/wiki/Perpendicular http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_de_superficie http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional http://es.wikipedia.org/wiki/Pascal_%28unidad_de_presi%C3%B3n%29 http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza http://es.wikipedia.org/wiki/Newton_%28unidad%29 http://es.wikipedia.org/wiki/Metro_cuadrado http://es.wikipedia.org/wiki/Metro_cuadrado http://es.wikipedia.org/wiki/Unidades_de_longitud http://es.wikipedia.org/wiki/Libra_por_pulgada_cuadrada http://es.wikipedia.org/wiki/Libra_por_pulgada_cuadrada http://es.wikipedia.org/wiki/Libra_por_pulgada_cuadrada http://es.wikipedia.org/wiki/Libra_%28unidad_de_fuerza%29 http://es.wikipedia.org/wiki/Pulgada_cuadrada http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81rea http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_normal http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_absoluta http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_atmosf%C3%A9rica http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_atmosf%C3%A9rica http://es.wikipedia.org/wiki/Man%C3%B3metro http://es.wikipedia.org/wiki/Bar%C3%B3metro http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Vacu%C3%B3metro&action=edit&redlink=1 jorge.muniz Stamp jorge.muniz Stamp 1era edicion 2004 Page 2 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] EL CONTROL DE PRESION EN LOS EQUIPOS REPOSTADORES DE COMBUSTIBLE A LAS AERONAVES En la mayoría de las operaciones de abastecimiento de combustible por debajo del plano( como se conoce comúnmente sistema cerrado), es necesario controlar la presión de entrega, producto de la configuración y las limitaciones del sistema de combustible de la aeronave la cual necesita una presión mínima de gaseo de 35 psi en la boquilla del avión y la Presión del tanque permitida = 0.5 bar (7 lbf/in2) mientras que la presión en el colector del avión con tasa de flujo CERO NO deberá superar 5.5 bar (80 lbf/in2) así soporta una presión máxima de llenado de 45- 55 psi (310264.1-379211.7 Pa). Debemos saber que la aeronave según se van completando los compartimientos de combustible va cerrando y abriendo las válvulas automáticamente lo que va ocasionando disminución o aumento de caudal que por ende influye en cambios de presión así como el cierre repentino de uno de sus tanques puede causar golpes de presión comúnmente llamados golpe de ariete o golpe hidráulico lo cual puede afectar la resistencia del colector de la aeronave cuyo límite de presión = máx. 8.3 bar(120 psi). jorge.muniz Stamp jorge.muniz Stamp 1era edicion 2004 Page 3 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] Otra cosa que debemos tener en cuenta es que cualquier suministro de combustible hacia una aeronave comienza con una presión relativamente alta pues como es lógico se necesita vencer las perdidas hidráulicas provocadas por válvulas , el rozamiento en las tuberías, los filtros y otros equipamientos, por ello como es lógico para que el combustible arribe con una presión de 45-55psi a los tanques de al aeronaves la presión de bombeo debe ser mucho mayor un ejemplo se muestra en la figura a continuación. Debido a que la pérdida de presión no es constante por las diferentes operaciones con distintas aeronaves y ya que la resistencia varia por la propia operación de apertura y cierre de válvulas y la tupición de los filtros así como los diferentes caudales y perdidas en los diferentes puntos de hidrantes( en el caso de los sistemas centralizados de suministro de combustible) es obligatorio controlar y limitar dicha presión durante esta operación de llenado o suministro por lo que para la seguridad del servicio se recomienda duplicar el tipo control con al menos dos variantes o método en caso que falle el control primario actué el secundario En la actualidad existen 2 métodos que son los mas difundidos para controlar o regular la presión que se entrega a la aeronave 1- Método o Sistema de regulación de presión en punta de manguera (HEPCV) 2- Método o Sistema de regulaciónpor válvula controladoras en línea .Dentro de este método existen varios lugares donde se aplica este principio,puede ser en las tomas de hidrantes de los dispensadores, en los propios hidrantes, en la línea de suministros o como by-pass los a cuales a su vez su vez tienen dos variantes : A) Sin compensación de presión(SCP) B) Con compensación de presión(CCP) 1era edicion 2004 Page 4 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] SISTEMA DE REGULACION DE PRESION EN PUNTA DE MANGUERA Sistema de regulación de presión en punta de manguera conocida por sus siglas en Ingles como HEPCV (Hose End Pressure Control Valve) es el sistema que se instala al final de sistema de distribución o entrega, justamente en la toma o pistola de presión que se conecta a la aeronave el cual tiene la ventaja de solo un peso adicional de aproximadamente 2,3 lbs. Este sistema se utiliza generalmente como sistema de seguridad primario es decir duplica el sistema de control en línea , si el sistema de control en línea falla esta válvula asegura que no pase la sobre presión el limite estipulado de seguridad. Este sistema es muy popular debido a su seguridad y a su bajo costo económico en comparación con otros sistemas además que es un sistema auto regulable de respuesta muy rápida . Este método por lo regular consiste es una válvula reguladora de presión diseñada acorde con el método llamado “ sistema de regulación anular” que por su principio constructivo, son las válvulas reguladoras de caudal y presión por excelencia, gracias a que evitan grandemente la cavitación donde El guiado del flujo también sirve para transformar la energía de presión del liquido en aumento de velocidad, y así enfocar las burbujas y la cavitación hacia el centro de la sección de salida, lejos de todo contacto con los componentes de la válvula o de la conducción aguas abajo. Por ende en estas válvulas, las pérdidas de carga, que son más elevadas por debajo de un 40% del grado de abertura, se reducen considerablemente al superarse el 50% de la abertura. jorge.muniz Stamp jorge.muniz Stamp 1era edicion 2004 Page 5 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] En los sistemas para el llenado de las aeronaves este tipo válvulas se ubican justamente antes del pico o toma de gaseo y se adquieren por el usuario ya pre- ajustadas de fabrica a una presión determinada como ,35 psi (2.4 bar), 45 psi ( 3.1 bar), 50 psi (0 3,4 bar) y 55 psi esta presión de está determinada por el tipo de muelle que este colocado en el interior de la válvula a en dependencia del grosor y del largo del muelle que empuja los pistones será la presión de ajuste predeterminada Partes o componentes de esta válvula Esta válvula esta compuesta por diferentes partes o accesorios Los pistones de trabajo y pistón mayor (#3)( juntos en una pieza monolítica) el pistón de trabajo es el que recibe la carga de las presiones de ajuste y del liquido y el que desplaza el pistón mayor el cual es hueco con una cruz guía central por donde pasa el flujo del liquido y a su vez este pistón mayor es el encargado de abrir o cerrar el paso de la válvula Sellos de hermeticidad (#1, #2,#6) su función es que hermetizan y aíslan los diferentes campos de la válvula. Puerto de venteo: Es el punto de contacto y y canal sensor de la válvula para la presión atmosférica Válvula de alivio de presión(#5), ayuda a facilitar la apertura de la válvula cuando esta se cierra totalmente Resorte previamente calibrado (#4), Establece la presión de ajuste de la válvula la cual que debe ser sostenida a la salida de la misma cuerpo de la válvula jorge.muniz Stamp 1era edicion 2004 Page 6 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] Sello del piston mayor (1) Sello inferior Del piston Mayor(2) Piston mayor (3) Resorte Calibrado (4) Valvula de alivio (5) Sellos del piston de trabajo(6) FUNSIONES DE LA VALVULA CONTROLADORA EN PUNTA DE MANGUERA A) Control primario de la presión de abastecimiento Esta válvula es conocida como válvula de control primario de la presión durante el abastecimiento pues es la válvula que más cerca esta de la aeronave y la que primero actúa como se conoce La presión admisible típica en el tanque de la aeronave es de 0,5 bares (7 lb./pulg.2). Si la válvula de cierre automático para alto nivel del tanque no cumple su función o falla, el combustible que entre en el sistema de respiración/rebose podría causar una restricción que originaría una sobrepresión capaz de averiar el tanque. ¿Cómo actúa y regula la presión? Estas HEPVC trabajan de una forma sencilla, el pistón de cierre de la válvula se desplazas según aumenta o disminuye la presión en el colector de llenado limitando o aumentando la resistencia al fluido de esta manera la HEPCV mediante monitoreo constante establece la presión y caudal máximo que podría pasar al sistema de combustible y de respiración de la aeronave . Normalmente, esta presión no debe ser superior a 3,5 bares (50 lb./pulg.2) jorge.muniz Stamp 1era edicion 2004 Page 7 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] COMO ES SU MECANISMO DE TRABAJO EN ESTA VALVULA? Lo primero que debemos tener en cuenta para comprender como es su trabajo, es lo que explicamos al inicio la presión que estamos controlando es la presión manométrica es decir la presión que está por encima de la presión atmosférica a 35, 45 o 50 psi por lo tanto para que trabaje correctamente debemos asegurarnos de lograr que una parte del pistón está en contacto directo con la atmosfera la cual será la parte o lado donde la válvula recibirá la acción de la presión atmosférica esta parte o canal es conocida como puerto u orificio de venteo a esta cavidad o parte se le adiciona el muelle con el ajuste de fuerza de 35,45 o 50 psi ( según se elija o necesite)así queda la presión ajustada a esa magnitudes predeterminada , ahora bien sobre el otro lado del pistón actúa la presión del combustible circulante , como indica el diagrama Conociendo esta configuración y aplicando las leyes físicas de pascal ocurre lo siguiente: Mientras la presión manométrica del combustible sea menor o igual a la (del muelle(35, 45,o 50 psi) + atmosférica) el pistón no se desplazara, es decir se quedara estático sin moverse , y por ende la abertura de paso que está regulada por la válvula para el paso del liquido al interior de la aeronave quedara totalmente abierta ( fig. A) en cuanto la presión del liquido empieza a superar esa presión prefijada de muelle el pistón comienza desplazarse obligando a la válvula a disminuir la apertura del canal de paso obstruyendo flujo del liquido ( fig. B y C) logrando así una presión constante del liquido a la salida ( debido al aumento o disminución de resistencia hidráulica originas por el tamaño del canal de paso ) de 35, 45 o 50 psi en el lado de salida de la válvula, es así como con la ayuda del desplazamiento del pistón la válvula reduce o aumenta el canal de flujo en dependencia de las fluctuaciones de presión en el sistema logrando siempre a la salida la presión deseada. presion atmosfera + presion de muelle(35,45,55 PSI) P= Constante (35,45 o 55 psi P= liquido >=(35,45 o 55 psi) IN OUT jorge.muniz Stamp 1era edicion 2004 Page 8 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] B) Control primario del golpe de Ariete. GOLPE DE ARIETE (El golpe de ariete o pulso de Zhukowski, llamado así por el ingeniero ruso Nikolái Zhukovski, es junto al fenómeno de la cavitación, el principal causante de averías en hidráulicas. El golpe de ariete se origina debido a que el fluido es ligeramente elástico (aunque en diversas situaciones físicas se puede considerar como un fluido no compresible). En consecuencia, cuando se cierra bruscamente una válvula o un grifo instalado en el extremo de una tubería de cierta longitud, las partículas de fluido que se han detenido son empujadas por las que vienen inmediatamente detrás (como fichas de dómino)y que siguen aún en movimiento. Este efecto origina una sobrepresión que se desplaza por la tubería a una velocidad que puede llegar a superar la velocidad del sonido en el fluido. Esta sobrepresión tiene dos efectos: comprime ligeramente el fluido, reduciendo su volumen, y dilata ligeramente la tubería. Cuando todo el fluido que circulaba en la tubería se ha detenido, cesa el impulso que la comprimía y, por tanto, ésta tiende a expandirse. Por otro lado, la tubería que se había ensanchado ligeramente tiende a retomar su dimensión normal. Conjuntamente, estos efectos provocan otra onda de presión en el sentido contrario. El fluido se desplaza en dirección contraria pero, al estar la válvula cerrada, se produce una depresión con respecto a la presión normal de la tubería. Al reducirse la presión, el fluido puede pasar a estado gaseoso formando una burbuja mientras que la tubería se contrae. Al alcanzar el otro extremo de la tubería, si la onda no se ve disipada, por ejemplo, en un depósito a presión atmosférica, se reflejará siendo mitigada progresivamente por la propia resistencia a la compresión del fluido y la dilatación de la tubería La presión del líquido en el colector de la aeronave no debe ser superior a una presión máxima transitoria (pico), de 8,3 bar (120 lib./pulg.2). El golpe de ariete es algo que no se puede descartar que ocurra pues puede ser causado por el cierre automático de las válvulas de los tanques de la http://es.wikipedia.org/wiki/Nikol%C3%A1i_Zhukovski http://es.wikipedia.org/wiki/Cavitaci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%B3dulo_de_elasticidad http://es.wikipedia.org/wiki/Fluido http://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvula http://es.wikipedia.org/wiki/Tuber%C3%ADa http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_del_sonido http://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_%28f%C3%ADsica%29 http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_de_presi%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Gaseoso http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_%28f%C3%ADsica%29 http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_atmosf%C3%A9rica 1era edicion 2004 Page 9 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] aeronave al llenarse los tanques, o por un accionamiento manual de válvulas, o por una avería del equipo eléctrico de abordo. Esto causa que la fuerza viva con al que el combustible es empujado se convertirá en trabajo determinando en las paredes de los conductos presiones muy superiores a la presión de llenado llegando teóricamente a una presión de infinito si no se detiene a tiempo por medio de al absorción de esa energía Este caso es cuando entra a jugar el segundo rol del HEPCV ¿Cómo lo hace? Si se produce un rápido aumento de la presión pasada la válvula HEPCV,( es decir en el pico o pistola de llenado ) indicara una subida excesiva de la presión del liquido y el pistón se desplazara suave y linear estrangulando completamente el canal de paso cortando el flujo completamente(fig. D) de esta manera evita el golpe hidráulico suavizando la onda sinusoidal de trasmisión de presión y amortiguando según los cambios de presión hasta llevarla a un estado estable. COMO COMPROBAR EL TRABAJO DE LA VALVULA Como es recomendado en la aviación todos los mecanismos de control se deben comprobar periódicamente para tener la seguridad que está funcionando bien. Para este tipo de válvula la comprobación es sencilla , solo tiene que colocar la boquilla de suministro a un banco de prueba que contenga un medidor de presión en la tubería después de la conexión de la boquilla y comience a simular un llenado de aeronave comprobando la presión en el dispositivo indicador aumente y disminuya el caudal con las válvulas del banco de prueba al igual que lo harían las válvulas de la aeronave compruebe si el indicador de presión colocado en la línea mantiene la presión a la que está programada la válvula, si el manómetro indica la presión correcta con los diferentes regímenes de trabajo entonces la válvula no tiene problemas. Otra forma sencilla de comprobar si la válvula trabaja correctamente es igualando las presiones en ambas caras del pistos es decir conectando el puerto sensor que va a la atmosfera con la línea de presión del combustible a través de un tubo con des conectivos rápidos o bloquear el pistón con un dispositivo de bloqueo que suministran algunos fabricantes verificar cual es la presión sin que la válvula actué y cuál es la presión con la válvula trabajando es decir antes de bloqueo y después de bloqueo Si de lo contrario la presión no se estabiliza la válvula tiene problemas por lo que debe comprobar entonces los motivos ( puede ser el muelle o los sellos internos) y reparar o sustituir las piezas necesarias para realizar esta comprobación se debe hacer la prueba de hermeticidad a la válvula para ello es recomendable utilizar un bomba manual de pistón. Las compañías productoras de estas válvulas por ejemplo Eaton Carter suministran los muelles como repuesto en diferentes colores acorde con la presión a que responden .Aunque debido a la dudable durabilidad del recubrimiento y el hecho de que una variedad de diferentes colores se han jorge.muniz Stamp 1era edicion 2004 Page 10 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] utilizado en los últimos años , la forma más fácil de identificar los muelles es por su longitud . Cada uno tiene una longitud específica que se correlaciona con el requisito de regulación de la presión de la de la válvula de control final. Para garantizar la correcta selección del muelles que se utiliza durante la revisión y / o reparación, sólo tiene que medir la longitud del mismo para confirmar su identidad. Por favor, comprenda que los muelles tienen pequeñas variaciones debido a la tolerancia permitida, de aproximadamente más o menos 1/8 de una pulgada (0.125 "o 3.2 mm) LITERATURA 1-Capacitación TSA técnica y en operaciones (sep. 2006 shell aviation ). 2- Gamgram # 33 (Jan 2004 gammon Technical products) 3- Gamgram # 32 (Jan 1998 gammon Technical products). 4- SPRING MEASUREMENT GUIDE ( carter –Eaton September 7, 2012) 1era edicion 2004 Page 11 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] Sistema de Regulación de la presión en línea o sistema secundario de regulación de presión (SPCV) El sistema de regulación de presión en línea como dijimos anteriormente tiene dos modalidades sin compensación y con compensación ambas modalidades utilizan una válvula reguladora de presión conocida por sus siglasen Ingles como PCV( Pressure Control Valve)colocada en la línea la cual regula la presión y el caudal en dependencia de la apertura de la misma como aparece en el siguiente dibujo (CCP) Sistema de control de presión secundario sin compensación de presión Este sistema controla la presión a través de la válvula CPV ( meggit, Zenith, daniel etc)garantizando una entrega en la manquera con la presión requerida ej 50 psi, según demande el flujo de combustible este sistema regula la presión y el caudal según los accesorios que se utilicen ¿Como trabaja? La Válvula se colocan en la línea de distribución de la cual recibe una señal con la presión del sistema esta presión actúa sobre el pistón y este a su vez acciona la valvula y mediante la apertura de la válvula regula, la presión de suministro para los sistemas de recarga de combuatible a las aeronaves este sistema se conjuga también con el sistema de seguridad llamado deadman De un lado el pistón actúa la presión de referencia (el aire) y del otro lado del pistón actúa la presión del muelle más la presión del combustible en el sistema como aparece en el esquema a continuación LA presión de aire y la del muelle o resorte son constantes por lo tanto el pistón se mueve en dependencia de la presión del combustible de la línea de aguas abajo para un lado o para el otro y se jorge.muniz Stamp jorge.muniz Stamp 1era edicion 2004 Page 12 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] queda estable cuando esta presión se estabiliza manteniendo la presión de suministro automáticamente Válvula reguladora de presión en línea con regulación automática de caudal Otros de los accesorios que se utilizan conjuntamente con estas válvulas es para regular o limitar el caudal como ejemplo tenemos el regulador de caudal Parker principalmente en los carros cisternas con equipo de bombeo propio 1era edicion 2004 Page 13 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] La desventaja de los sistemas de regulación sin compensación es que tiene limitado la presión pre- establecida de 5.5 bar (80 lbf/in2) en el ingreso de mangueras de entrega y Caudal máx. limitado debido a pérdidas de presión corriente abajo .Cuando la aeronave esta casi llena no hay casi flujo y esta válvula no tiene en cuenta la caída de presión entre ella y la aeronave como podemos ver esta caída de presión en dependencia del largo de la manguera y la toma utilizar puede llegar hasta 30 psi y se perdería mucho, estos dos problemas se resuelven con la introducción de venturi ( la compensación de la presión) Regulación con compensación de presión (SPCV) Esquema para un carro tanque o Cisterna Regulación con compensación de presión (SPCV) para un servisor Valvula PCV ( COMO BY-PASS) jorge.muniz Stamp 1era edicion 2004 Page 14 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] V-1 VENTURI valvula de aguja Baja presion del venturiAlta presion del venturi VALVULA REGULADORA (acople de hidrante) manilla del deadman linea sensora de combustible Linea de aire El sistema de regulación de presión en línea o sistema secundario de regulación de presión conocido por sus siglas en ingles como SPCV con compensación de presión es un método que se utiliza en todos los carros tanques para suministrar combustible a la aeronaves a presión o bajo ala el cual regula la presión a través de una válvula llamada válvula de regulación en la línea que ofrece una resistencia variable en dependencia del caudal y, este método se como método con compensación pues se simula la presión exacta que está actuando sobre la aeronave pues esta señal sensitiva es enviada hacia la válvula reguladora a través de un venturi que tiene en cuenta las perdida de presión que existe ente este y la aeronave Este es el sistema esencial para controlar el parámetro de la presión y a su vez se utiliza en conjunto para el cierre de seguridad del suministro( deadman),es un sistema mucho más complejo que el sistema llamado primario(HEPCV) pero con principio de funcionamiento parecido pero es algo más costoso . El sistema está compuesto por el venturi que es el que detecta y envía la señal de presión , la válvula de regulación en línea o válvula de regulación en la toma de hidrante y un sistema de aire o combustible que es el encargado de enviar la presión de referencia Para poder entender cómo funciona este sistema y como regularlo comenzaremos por explicar que cosa es un Venturi y como trabaja El Venturi debe su nombre al sacerdote italiano Giovanni Battista Venturi quien lo descubrió y al desarrollo posterior desarrollo del ingeniero Clemens Herschel .El efecto Venturi es un efecto de chorro; como en un embudo donde la velocidad del fluido aumenta al encontrarse que el área de la sección transversal por donde circula disminuye considerablemente, con la decreciente presión estática correspondientemente a esa velocidad de flujo. De acuerdo con las leyes que rigen la dinámica de fluidos, la velocidad de un fluido debe aumentar a medida que pasa a través de una reducción de sección transversal por lo que para satisfacer el principio de continuidad, mientras que su presión decrece para cumplir con el principio de conservación de la energía mecánica. Por lo tanto cualquier jorge.muniz Stamp 1era edicion 2004 Page 15 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] aumento en la energía cinética de un fluido puede acumularse debido a su mayor velocidad a través de una constricción es negada por una caída en la presión .Cuando un fluido tal como el combustible fluye a través de un tubo que se estrecha hasta un diámetro menor, la restricción parcial provoca una presión estática más alta en la entrada que en el extremo donde se estrecha. Esta diferencia de presión hace que el fluido pasa a acelerar su velocidad hacia la sección estrecha( sección de de baja presión), en la que por lo tanto mantiene una velocidad más alta. El medidor de Venturi utiliza la relación directa entre la diferencia de presión y velocidades del fluido para determinar la tasa de flujo volumétrico. La relación entre la presión y la velocidad de flujo en una ecuación para la caída de la presión debido al efecto Venturi se puede derivar de una combinación de principio de Bernoulli y la ecuación de continuidad. Con referencia al diagrama de la izquierda, utilizando la ecuación de Bernoulli en el caso especial de los flujos incompresibles (tales como el flujo de combustible u otro líquido), la caída de presión teórica en la constricción está dada por: P1-P2 = ρ/2(V2²-V1²) ρ- Densidad P- presión V- velocidad h+∆h- Presión de compensación Conociendo esto lo primero que podemos entender es el principio de la energía. En una tubería con un flujo de combustible constante la energía de este fluido se conserva en cualquier punto y depende de la velocidad y la presión del fluido, el nivel de energía seguira siendo el mismo a todo lo largo del venturi a excepción de las disminuciones graduales causadas por la fricción. . En otras palabras el nivel de energía en el combustible que fluye a través del venturi no cambia solo disminuye algo en dpeendencia de las perdidas localescausada por la fricción como cuando el fluido pasa a través de válvulas, accesorios y tuberías. Ejemplo de esto lo mostramos en la Figura de la izquierda con las presiones en la entrada(P1) , la garganta(P2) y la salida del venturi (P3) , serán exactamente la misma si no en caso de no haber flujo alguno, ahora bien si ocurre un flujo X a través del venturi , la presión en la salida ( 67 PSI) será casi la misma que en la entrada(70 PSI) un poquito menos debido a una pérdida de fricción es por ello que disminuye en 3 psi ,sin embargo, la presión en la garganta (30 PSI) será mucho más baja que en la salida y la entrada pero la velocidad 1era edicion 2004 Page 16 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] enesa garganta aumentara . La razón de esto es, que parte de la energía de presión se transformo y paso a energía de velocidad para lograr saltar la resistencia y asegurar el paso del fluido a través de la pequeña abertura. Después que pasa dicha restricción, y vuelve al diámetro inicial la energía de velocidad se transforma nuevamente en energía de presión la cual debe aumentar en consecuencia. Es por eso que cuando el fluido fluye a través de un venturi la expansión y la compresión de los fluidos causan cambio de la presión en el interior del venturi . Este principio puede ser utilizado en la metrología de los indicadores calibrados para presiones diferenciales. Este tipo de medición de la presión puede ser más conveniente, por ejemplo, para medir presiones de combustión de combustible o en motores a reacción o cohetes Ahora bien El propósito de un venturi en un sistema de combustible no es para medir la tasa de flujo pero para proporcionar una simulación de presión P2 de la garganta y usar que la presión censora como la señal de control para el trabajo de la válvula de control de presión ya está ubicada en línea o en el conector del hidrante. Utilizando el venturi se resuelve el problema que causa la regulación de presión en línea sin compensación de presión explicada en el capitulo anterior , pues el venturi al ser colocado justo antes del carrete de la manguera de distribución o antes de las tomas de plataforma, la caída de presión que puede ocurrir a través del filtro y el medidor o cantador de combustible es ignorada por la válvula del regulador de presión y el sistema entregaras la presión justa en el venturi donde tiene en cuenta la perdida de presión hasta la aeronave es por ello que el trabajo del venturi es compensar la caída de presión entre este y la aeronave e( el carrete de la manguera, la manguera y la boquilla). Al aumentar el flujo, el Venturi le ordena a la válvula de control de presión para que entregue la presión suficiente para que haya la presión en el punto de baja presión (garganta). El Venturi ajusta o sintoniza a través de la presión sensitiva a la válvula reguladora en línea para que la presión en la garganta del Venturi y en la boca del avión sean la misma (50 psi ) . en condiciones de máximo caudal o llenado, la presión de alimentación proporcionada por la bomba del equipo o el sistema de hidrante puede ser de 90 psi y la presión en el punto de entrada puede ser de 70 psi, pero la presión en la boquilla de la aeronave y en el punto de la garganta del Venturi serán de de 50 psi si se ajusta a esta presión ( recuerde que debemos tener en cuanta la perdida hasta la aeronave de 20 psi). ahora bien cuando la aeronave se encuentre llena y haya cerrado todos su compartimentos de combustible y el caudal se 1era edicion 2004 Page 17 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] reduce a cero entonces debido al ajuste de la válvula reguladora las presiones en la entrada del Venturi en la garganta y la boquilla de llenado no pasara de 50 psi. VENTURIS AJUSTABLES Los Venturis para la aviación son diseñados por los fabricante( wittaker, Alfon Haar , etc)para abarcar un rango de compensación neta acorde a un rango de caudal determinado pues si lo diseñaríamos para casos de compensación específicos serian muy caros y solo nos servirían para una pérdida determinada constante y no sería adecuado cuando cambiáramos la longitud de la manguera o utilizamos otro tipo de toma bajo ala, es por ellos que hacemos su regulación es a través de válvulas de aguja colocadas en los puerto de de baja presión (garganta) y alta presión ( entrada ) por eso para cada sistema debemos escoger el venturi con el rango de compensación y la pérdida de presión adecuados acorde con el caudal máximo y medio que utilizaremos para el llenado de la aeronave y las pérdidas que se orijinan después del mismo hasta llegar a la aeronave ( del carrete, tubería. Mangueras, pistola de gaseo etc.) Por ejemplo: En el diagrama de la izquierda proporcionado por el fabricante podemos ver las presiones de compensación para los Venturis de Meggit y escogeremos el F505(4”) para un caudal de 600gpm la presión de compensación máxima( con los dos puertos PA( alta presión) y PB (baja presión) totalmente abiertos que ofrece este venturi ( h+ ∆h) seria 34 psi . Entonces si nuestra perdida en el tramo desde el venturi al avión ( carrete + manquera + toma internacional) es 22 psi tendríamos que quitar 12 psi para lograr una depresión igual a esa magnitud de perdida en el tramo entre el venturi y el avión y entonces la línea censora envié la señal correcta de la presión que deseamos que llegue al venturi y asi lograr en punta de manguera los 50 psi , para hacer eso tendríamos que ajustar la presión de compensación usando la válvula de a aguja situada en las líneas censoras de presión en el caso del esquema la tenemos colocada en el puerto de alta presión (Pa) y mediante la apertura adecuada lo que sucede es que como la garganta del venturi es una zona de baja presión(Pb) parte del liquido que sale del puerto de alta presión (Pa) pasaría al puerto de jorge.muniz Stamp 1era edicion 2004 Page 18 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] baja presión y por lo tanto la presión resultante que pasa al tubo de la línea censora enviaría una presión sensitiva de 50 PSI en caso que llegue a la línea una presión de 72 psi . Esta presión resultante es la que el venturi le enviara a la válvula de control para que esta regule el caudal y presión de gaseo o llenado de la aeronave. Linea sensora 50 psi hacia la valvula reguladora Perdida de presion hidraulica 22 psi caudal 600 GPM (72 psi) caudal 600 GPM (50 psi) VENTURI F505 compensacion max a 600 gpm es 34 psi (h+DH) Pa Pb ajustar con la valvula la compensacion de 34 psi a 22Psi para lograr 50 psi AJUSTE DE LA COMPENSACION DEL VENTURI EL venturi solo se ajusta cuando el equipo se inicia en explotación o cuando se hace un cambio de manguera ( diámetro o longitud o un cambio de toma internacional) una vez realizado el ajuste se debe sellar la válvula .Ahora bien, aunque el ajuste se haga una sola vez es recomendable chequear el trabajo del venturi una vez al mes Para ello debemos realizar la siguiente metodología 1- Coloque la toma internacional del equipo al banco de prueba o sistema para estos jorge.muniz Stamp 1era edicion 2004 Page 19 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimientode combustible de Aviación 2014 )] V2 Valvula para regular caudal P2 V 1 VALVULA DE AGUJA P1 Toma internacional para el suministro hacia los tanques Manometro del venturi (Panel de control) 2- Bloquee la válvula de que regula la presión en punta de manguera (HEPCV) 3- Coloque un manómetro (P2) en la toma internacional o después de la misma en la línea de entrega. 4- Accione el deadman para comenzar la circulación del combustible. 5- Con la ayuda de la válvula V2 del banco de prueba ajuste el caudal a un 60- 70% del caudal máximo de operaciones 6- Asegúrese que la válvula V1 está cerrada totalmente y comience el ajuste de la compensación de venturi , abriéndola poco a poco, los dos manómetros P1 y P2 deben marcar la misma presión (+/- 2psi).( es la presión deseada 35,45,50 o 55 psi) 7- Una vez ajustado la presión de compensación bloquee al válvula con un sello de seguridad para que no pueda ser movida de esa posición NOTA En dependencia de donde este colocada la válvula de aguja utilizada para el ajuste del venturi es el diapasón y la magnitud de la compensación se comportara como se refleja en los siguientes gráficos. si el venturi cuenta con dos válvulas de regulación una en cada puerto asegúrese que una de las dos esté completamente abierta y la otra cerrada comience por abrir la del puerto de baja presión y ajustar con la del puerto de alta presión si de esta forma no logra compensar el venturi entonces haga la operación inversa , Ajuste de la compensación del Venturi con La válvula de aguja colocada en el Puertoo de alta presión V AP Ajuste de la compensación del Venturi con la válvula colocada en el Puerto de baja presión V BP 1era edicion 2004 Page 20 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] EL componente principal de sistema para regular presión en línea es la válvula reguladora que recibe la señal del venturi este componente puede encontrarse en el acople o toma de hidrante ( Meggitt, carter, etc), también la encontramos en los propios hidrantes, en la línea de suministro y como bypass el principio de funcionamiento de estas válvulas es basado en las leyes físicas de pascal de presión y área y vasos comunicantes a continuación les mostraremos algunas y como funciona. ACOPLE DE HIDRANTE (con regulación de presión) En los sistemas de llenado de aeronaves a través de sistemas centralizado por tuberías conocidos como sistemas de hidrantes se suele regular la presión secundaria por medio de las tomas que unen estos carros a los hidrantes que se encuentran en plataforma Este tipo de acople o toma como se puede observar en la figura regularmente cuenta con dos puertos de entrada ( sensores), un puerto para la presión de referencia (generalmente es con aire a través de un regulador que proporciona una presión exacta ) que es el que se utiliza abrir o cerrar el sistema y recibe la señal o lo controla el sistema de Deadman o sistema de seguridad , y el segundo puerto que es el puerto sensor de presión que recibe la señal y es controlado por el venturi el cual hace la apertura de la válvula sea la adecuada para lograr la presión deseada según el caudal , también cuenta con un mecanismo para regular la velocidad de reacción de ambas señales como es el tornillo jorge.muniz Stamp 1era edicion 2004 Page 21 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] de ajuste de velocidad de cierre. Para comprender como trabaja este sistema lo detallaremos en es siguiente esquema Los equipos( carros cisternas y carros de hidrante)de recarga de combustible a las aeronaves utilizan la presión de aire como referencia ( también los hay con el propio combustible) utilizando un regulador de presión) para evitar presiones indeseadas o "accidental".. La presión de aire de referencia está en un lado de un pistón piloto(1) de detección (la presión del campo A = constante ) a su vez este pistón tiene la presión del muelle( Constante) del otro lado más la presión de la línea del combustible del Venturi la cual varia con el caudal requerido ( campo B). Si el total de la fuerza resultante del muelle + la señal de presión del Venturi es mayor que la presión de referencia del aire, el pistón (1) se mueve ligeramente hacia el lado del aire; llevando consigo a la válvula (2) la cual regula la apertura de paso del combustible este movimiento se detiene hasta que el sistema retorne a una posición de equilibrio y esto se traduce en un cierre ligero de la válvula de control (2) , Ahora bien en caso contrario que el sistema necesite una mayor presión, disminuirá la señal de presión del combustible en el campo B y por la acción del aire y el muelle el pistón 1 se desplazara para el lado el capo B logrando una apertura de la válvula 2 y así aumentara la presión aguas abajo. 1A V-1 B AIRE Manilla Deadman Combustible Venturi VALVULA REGULADORA DE PRESION 2 1era edicion 2004 Page 22 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] En resumen La presión de Aire y la fuerza del Resorte son constantes y la señal de venturi es variable de modo que las válvula estará en movimiento siempre que exista demanda o reducción de caudal y la válvula no tendrá una abertura estable hasta tanto las tres fuerzas no sean constantes La presión de referencia en este caso de aire tiene doble acción pues es utilizada como presión de referencia en sí misma y también como sistema de seguridad gobernada por el sistema de deadman (hombre muerto) a través del cual se produce el cierre total del sistema de suministro por supuesto al no haber presión de aire en el lado A la presión en el lado B es mucho mayor debido a la presión recibida de la línea del Venturi + la presión mecánica del muelle debido a esto el pistón(1) se desplazará hacia la derecha o campo A arrastrando consigo la válvula(2) hasta tanto esta válvula este completamente cerrada obstruyendo así el paso del combustible aguas arriba . La velocidad con que abre esa válvula se ajusta mediante un tornillo que regula el caudal del sistema de presión de referencia (aire) que sale y entra en válvula y por ende esa será la velocidad de desplazamiento del pistón. 1A V-1 B AIRE Manilla Deadman Combustible Venturi VALVULA REGULADORA DE PRESION Cerrada 2 1A V-1 B AIRE Manilla Deadman Combustible Venturi VALVULA REGULADORA DE PRESION 2 1era edicion 2004 Page 23 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] VALVULADE REGULACION EN LINEA (hidrante control, Bypass. control, resorte control regulación automática en línea) El principio de funcionamiento de estas válvulas es parecido al explicado con la válvula de conexión de hidrante con una presión de referencia de aire y la presión del muelle mas la del venturi o de la líneas de combustible, además debemos reflejar que estas válvulas tienes regulación para los tiempo respuesta en cuanto apertura y cierre de las misma debido a que si cierra muy rápido puede contribuir al golpe hidráulico y si cierra muy lento en caso de averías puede causar un gran derrame de combustible antes de ser cortado el flujototalmente esta velocidad de cierre está 2 s estipulada por la normas de la aviación jorge.muniz Stamp 1era edicion 2004 Page 24 Control de la Presión en los Sistemas De abastecimiento de combustible de Aviación 2014 )] jorge.muniz Text Box LITERATURA 1-Capacitación TSA técnica y en operaciones (sep. 2006 shell aviation ). 2- Gamgram # 33 (Jan 2004 gammon Technical products) 3- Gamgram # 32 (Jan 1998 gammon Technical products). 4- SPRING MEASUREMENT GUIDE ( carter -Eaton September 7, 2012) cover 1 sitema de regualr presion en al aviacion INDICE de regulacion de presion SI original STEMAS PARA EL CONTROL DE PRESION EN LOS EQUIPOS REPOSTADORES DE COMBUSTIBLE A LAS AERONAVES
Compartir