INTEGRACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS FUNCIONALES SISTEMA HIDRÁULICO

Transcripción

1 SISTEMA HIDRÁULICO Prof. Antonio Corrales SISTEMA HIDRÁULICO 1 Pag. 1 / 60

2 Introducción Aplicaciones del Sistema Hidráulico Elementos básicos del sistema Tipos de sistemas hidráulicos Fluidos hidráulicos Elementos de la sección de Potencia. Elementos de la sección Actuadora. Instalación y Operación del Sistema Hidraúlico. Diseño. Requisitos y normas Pruebas SISTEMA HIDRÁULICO 2 Pag. 2 / 60

3 INTRODUCCIÓN Bibliografía FAR / JAR / CS Conocimientos del Avión. Antonio Esteban Oñate. Manual de Mantenimiento C295/CN235. EADS-CASA. Manual de Operaciones C295/CN235. EADS-CASA. Airbus 340 Maintenance Course. Airbus Co. Fluid Power with Applications. Esposito. Aircraft Hydraulic Systems. Krieger. Design of Hydraulic Control Systems. E. Lewis & H. Stern. Pilot s Handbook of Aeronautical Knowledge. FAA. SISTEMA HIDRÁULICO 3 Pag. 3 / 60

4 INTRODUCCIÓN Sistema de Transporte de Potencia. Principio de Pascal: La presión ejercida en un punto sobre un líquido en equilibrio se transmite integramente en todas direcciones Potencia Hidráulica: W = p S t d = p Q Presiones de trabajo 3000 psi (211 Kg/cm 2 ) Antecedentes Históricos ( Watios ó HP) A380 => 5000 psi (352 Kg/cm 2 )!!!!! SISTEMA HIDRÁULICO 4 Pag. 4 / 60

5 APLICACIONES DEL SISTEMA HIDRÁULICO Mandos de Vuelo Alerones Timón de profundidad Estabilizador horizontal Timón de dirección Dispositivos de B.A/S Frenos aerodinámicos Inversores de Empuje Tren de Aterrizaje Extensión/Retracción Control de dirección Frenos Puertas y Escaleras Puertas de Cabina Puertas de Bodega Rampas y Portalones Escaleras SISTEMA HIDRÁULICO 5 Pag. 5 / 60

6 Depósito Bomba Actuador Válvula selectora SISTEMA HIDRÁULICO 6 Pag. 6 / 60

7 Depósito Válvula de alivio Bomba Actuador Válvula selectora SISTEMA HIDRÁULICO 7 Pag. 7 / 60

8 Regulador de presión Depósito Válvula de alivio Bomba Actuador Válvula antirretorno Válvula selectora SISTEMA HIDRÁULICO 8 Pag. 8 / 60

9 Regulador de presión Depósito Válvula de alivio Bomba Actuador Válvula antirretorno Acumulador Válvula selectora SISTEMA HIDRÁULICO 9 Pag. 9 / 60

10 TIPOS DE SISTEMAS HIDRÁULICOS Según su sección de potencia: Sistemas Abiertos Sistemas Cerrados Según su sección Actuadora: Sistemas de control manual Sistemas de control automático Otras denominaciones, según características propias: Sistemas hidráulicos secuenciales Sistemas compactos SISTEMA HIDRÁULICO 10 Pag. 10 / 60

11 TIPOS DE SISTEMAS HIDRÁULICOS Esquema de Sistema Abierto SISTEMA HIDRÁULICO 11 Pag. 11 / 60

12 TIPOS DE SISTEMAS HIDRÁULICOS Esquema de Sistema Abierto SISTEMA HIDRÁULICO 12 Pag. 12 / 60

13 TIPOS DE SISTEMAS HIDRÁULICOS Esquema de Sistema Cerrado SISTEMA HIDRÁULICO 13 Pag. 13 / 60

14 FLUIDOS HIDRÁULICOS MISIÓN 1. Transmitir potencia 2. Lubricar partes móviles 3. Sellar juntas y holguras 4. Evacuar calor PROPIEDADES REQUERIDAS Baja compresibilidad Estabilidad físico-química Compatible con materiales Baja presión de vapor Incombustible Buena lubricidad Difícil de contaminar No forme espuma Baja volatilidad No Toxico Facil de adquirir SISTEMA HIDRÁULICO 14 Pag. 14 / 60

15 FLUIDOS HIDRÁULICOS TIPOS DE FLUIDOS HIDRÁULICOS Soluciones Agua-Glicol Emulsión de agua en aceite De origen Mineral (MIL-H-5606) Sintéticos (Skydrol 500B, Chevron Hyjet W, ) SISTEMA HIDRÁULICO 15 Pag. 15 / 60

16 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA Bombas hidráulicas Válvulas Fusibles Depósitos Acumuladores Tuberías y filtros SISTEMA HIDRÁULICO 16 Pag. 16 / 60

17 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. BOMBAS Las bombas hidráulicas son las encargadas de generar la presión necesaria que, transmitida a través del líquido hidráulico, mueve los elementos requeridos (actuadores, motores hidráulicos). La energía necesaria para impulsar las bombas hidráulicas se obtiene a partir de: Motores eléctricos Motor del avión Turbina de aire RAT (Ram Air Turbine) SISTEMA HIDRÁULICO 17 Pag. 17 / 60

18 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. BOMBAS Ram Air Turbine Mecanismo de extensión Mástil Bomba Hidráulica Hélice SISTEMA HIDRÁULICO 18 Pag. 18 / 60

19 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. BOMBAS Dinámicas Centrífugas Axiales Mixtas SISTEMA HIDRÁULICO 19 Pag. 19 / 60

20 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. BOMBAS Dinámicas Centrífugas Axiales Mixtas Volumétricas Desplazamiento fijo Desplazamiento Variable Engranajes Paletas Pistones Otras Paletas Pistones SISTEMA HIDRÁULICO 20 Pag. 20 / 60

21 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. BOMBAS Bomba de engranajes SISTEMA HIDRÁULICO 21 Pag. 21 / 60

22 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. BOMBAS Bomba de paletas SISTEMA HIDRÁULICO 22 Pag. 22 / 60

23 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. BOMBAS Bomba de Pistones SISTEMA HIDRÁULICO 23 Pag. 23 / 60

24 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. BOMBAS Bomba de Pistones SISTEMA HIDRÁULICO 24 Pag. 24 / 60

25 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. VÁLVULAS Accionamiento Mecánico Electro-válvulas Servo-válvulas Control Direccional Selectoras Antirretorno Lanzadera Función Control de presión De alivio Reductora De descarga De contrapresión De secuencia De prioridad SISTEMA HIDRÁULICO 25 Pag. 25 / 60

26 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. VÁLVULAS Válvulas Selectoras De corredera Radiales SISTEMA HIDRÁULICO 26 Pag. 26 / 60

27 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. VÁLVULAS Válvulas Antirretorno Normales Restrictoras Con linea piloto SISTEMA HIDRÁULICO 27 Pag. 27 / 60

28 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. VÁLVULAS Válvula de lanzadera SISTEMA HIDRÁULICO 28 Pag. 28 / 60

29 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. VÁLVULAS Válvulas de alivio SISTEMA HIDRÁULICO 29 Pag. 29 / 60

30 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. VÁLVULAS Válvula Reductora o Regulador SISTEMA HIDRÁULICO 30 Pag. 30 / 60

31 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. VÁLVULAS Válvula de descarga Válvula de contrapresión Válvula de secuencia SISTEMA HIDRÁULICO 31 Pag. 31 / 60

32 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. VÁLVULAS Válvula de Prioridad SISTEMA HIDRÁULICO 32 Pag. 32 / 60

33 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. FUSIBLES Los fusibles hidráulicos cortan el paso de fluido hidráulico al detectar fugas en la instalación: -- Por caudal excesivo -- Por caída de presión SISTEMA HIDRÁULICO 33 Pag. 33 / 60

34 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. DEPÓSITOS Funciones: Almacenar el liquido hidráulico Compensar perdidas por fugas Actuar de regulador térmico Permitir de desemulsión del líquido Tipos: No Presurizados Presurizados (0.25 kg/cm 2-4kg/cm 2 ): Por efecto venturi Por aire a presión Por émbolo SISTEMA HIDRÁULICO 34 Pag. 34 / 60

35 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. ACUMULADOR Funciones: Prevenir ciclos de carga/descarga en la bomba. Amortiguar oscilaciones de presión Fuente de potencia de emergencia Permite la expansión térmica del líquido. SISTEMA HIDRÁULICO 35 Pag. 35 / 60

36 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. ACUMULADOR Tipos: Fluidos no separados. Fluidos separados: Pistón (Gas, Peso muerto, muelle) Diafragma Bolsa elástica SISTEMA HIDRÁULICO 36 Pag. 36 / 60

37 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. ACUMULADOR Acumuladores de pistón SISTEMA HIDRÁULICO 37 Pag. 37 / 60

38 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. ACUMULADOR Acumuladores de diafragma SISTEMA HIDRÁULICO 38 Pag. 38 / 60

39 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN DE POTENCIA. TUBERÍAS Y FILTROS Tuberías: Rígidas (metálicas) Flexibles (elastómero o caucho sintético) Filtros: De alimentación De prealimentación Micronic o de derivación De presión Contaminación del sistema hidráulico: Grados 0,I,II y III SISTEMA HIDRÁULICO 39 Pag. 39 / 60

40 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN ACTUADORA Cilindros y martinetes hidráulicos De efecto simple De efecto doble De vástago simple De vástago pasante De camisa móvil y vástago fijo De amortiguación interna De blocaje interno Actuadores Electro-Hidráulicos (EHA y EBHA) Motores y Turbinas hidráulicos SISTEMA HIDRÁULICO 40 Pag. 40 / 60

41 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN ACTUADORA. CILINDROS Y MARTINETES De efecto simple De efecto doble De vástago pasante SISTEMA HIDRÁULICO 41 Pag. 41 / 60

42 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN ACTUADORA. CILINDROS Y MARTINETES De amortiguación interna SISTEMA HIDRÁULICO 42 Pag. 42 / 60

43 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN ACTUADORA. CILINDROS Y MARTINETES SISTEMA HIDRÁULICO 43 Pag. 43 / 60

44 ELEMENTOS DE LA SECCIÓN ACTUADORA. EHA y EBHA Servo-Válvula Acumulador Bloque Hid. Señal de Control Servo-Válvula Acumulador Señal de Control Primaria Bomba Señal de Control Secundaria Bomba Señal de Control Bloque Hid. Motor Eléctrico Acumulador Motor Eléctrico Bloque Hid. SISTEMA HIDRÁULICO 44 Pag. 44 / 60

45 INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO CASA 295 SISTEMA HIDRÁULICO 45 Pag. 45 / 60

46 INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO Bombas CASA 295 Depósito Unidades Modular (Sistema compacto) SISTEMA HIDRÁULICO 46 Pag. 46 / 60

47 INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO CASA 295 SISTEMA HIDRÁULICO 47 Pag. 47 / 60

48 INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO Airbus 340 SISTEMA HIDRÁULICO 48 Pag. 48 / 60

49 INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO Airbus 340 SISTEMA HIDRÁULICO 49 Pag. 49 / 60

50 INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO Airbus 340 SISTEMA HIDRÁULICO 50 Pag. 50 / 60

51 INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO Airbus 340 SISTEMA HIDRÁULICO 51 Pag. 51 / 60

52 INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO Airbus 340 SISTEMA HIDRÁULICO 52 Pag. 52 / 60

53 INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO Airbus 340 SISTEMA HIDRÁULICO 53 Pag. 53 / 60

54 INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO Airbus 340 SISTEMA HIDRÁULICO 54 Pag. 54 / 60

55 DISEÑO. REQUISITOS Y NORMAS La normativa civil (FAR/JAR/CS-25) hace mención expresamente al sistema hidráulico en la Subparte F, Equipamiento, Artículo SISTEMA HIDRÁULICO 55 Pag. 55 / 60

56 DISEÑO. REQUISITOS Y NORMAS FAR/JAR/CS-25 Requisitos de proyecto: No deformación con P max, más carga estructural No rotura con 1.5*P max, más carga estructural. Instrumentación: Cantidad y Presión de líquido. Medios de aseguramiento de valores de Presión. Requisitos de ensayo: No deformación antes de 1.5*Pmax. Posicionamiento (holguras durante el funcionamiento) Compatibilidad y funcionalidad con otros sistemas Requisitos de protección contra incendios SISTEMA HIDRÁULICO 56 Pag. 56 / 60

57 DISEÑO. REQUISITOS Y NORMAS Parámetros de diseño Potencia hidráulica requerida Sistema abierto/cerrado Metodología secuencial? Tipo de fluido hidráulico Selección de la/s bomba/s Depósito (Presurizado?) Tipo de actuadores Análisis del circuito hidráulico Sistema manual/automático Sistemas compactos? Selección de fuente de potencia Válvulas (Tipo de accionamiento) Acumulador (Dimensionado) Sistema de control e indicación Número de circuitos hidráulicos SISTEMA HIDRÁULICO 57 Pag. 57 / 60

58 PRUEBAS PRUEBAS DEL SISTEMA HIDRÁULICO Limpieza (Flushing) de conductos previa a la instalación de los elementos definitivos. ( Instalación general o en subconjuntos) Elementos: Mula/Instalación Hidráulica externa Manómetros Simuladores/Bypass/Elementos de bloqueo Análisis del fluidos SISTEMA HIDRÁULICO 58 Pag. 58 / 60

59 PRUEBAS Pruebas de estanqueidad bajo presiones de trabajo => 3000/5000 psi (Instalación general o en subconjuntos) Elementos: Mula/Instalación Hidráulica externa Manómetros Elementos de bloqueo Pruebas de los subsistemas asociados (clientes) al sistema hidráulico por separado. (Instalación general o en subconjuntos) SISTEMA HIDRÁULICO 59 Pag. 59 / 60

60 PRUEBAS Comprobación de presión de Acumuladores. Elementos: Instalación de Aire/N2(Manómetros, regulador, válvulas, ) Pruebas eléctricas, de control y de indicación. Elementos: Simuladores Pruebas del sistema hidráulico de forma autónoma. (Utilizando bombas de la aeronave) Elementos: Rodaje de Motores SISTEMA HIDRÁULICO 60 Pag. 60 / 60