TEMA 14: ENGELAMIENTO 1
DEFINICIÓN E INTRODUCCIÓN El engelamiento sobre una aeronave se define como el depósito de hielo sobre la misma, que se produce cuando el agua líquida subfundida se congela al impactar con la aeronave. El hielo se adhiere principalmente a los elementos expuestos al viento relativo, y a aquellas partes que sobresalen de la célula del avión, pudiendo dar lugar a: Alteraciones en las propiedades aerodinámicas de la aeronave en vuelo. Reducción de la visibilidad. Interferencias en las ondas de radio. Errores en los instrumentos. Aumento del peso de la aeronave. Pérdida de potencia. Vibraciones que provocan fatiga estructural. El engelamiento sobre un avión puede producirse dentro de nubes, dentro de bruma o niebla, y en el seno de la precipitación (lluvia engelante). 2
PROTECCIÓN CONTRA EL ENGELAMIENTO a) METEOROLÓGICA: no se debe volar en aquellas zonas en las cuales las condiciones meteorológicas son favorables a la formación de engelamiento severo. b) TÉCNICA: los equipos de deshielo eliminan el hielo que se ha formado, y los equipos antihielo evitan la formación del mismo. Estos sistemas pueden ser de tres tipos: -Mecánicos, son revestimientos neumáticos que al inflarse con aire sangrado del motor rompen el hielo. Se utilizan en las alas y en el empenaje de cola. -Térmicos, son calentadores eléctricos que se emplean en el tubo de Pitot, o calentadores de aire que se utilizan en el borde de ataque del ala, en las hélices, en el carburador y en el empenaje de cola. - Químicos, son baños de sustancias que mantienen el agua subenfriada en estado líquido. Se usan sobre todo en las hélices y en los cristales del parabrisas. 3
FACTORES QUE AYUDAN AL ENGELAMIENTO 1. Para que se forme engelamiento sobre una aeronave se requiere contenido de agua líquida, temperatura ambiente bajo cero y temperatura superficial de la aeronave bajo cero. Puede haber gotas grandes (entre -2ºC y -15ºC) y gotas pequeñas (entre -15ºC y -40ºC) 2. La convergencia en niveles bajos e inestabilidad, que son favorables a fuertes ascensos 3. Los embolsamientos de aire frío en altura que favorecen los movimientos verticales y la inestabilidad. 4. El paso de sistemas frontales, que son origen de importantes movimientos verticales. 5. El terreno montañoso favorece los ascensos del aire, contribuyendo a aumentar la cantidad de gotitas de nube y la posibilidad de engelamiento, 6. El efecto de las costas es similar al orográfico. El aire húmedo procedente del mar, por efecto del ascenso, alcanza el nivel de condensación, aumentando el contenido de agua líquida en las nubes y la posibilidad de engelamiento. 4
FORMAS BÁSICAS DE ENGELAMIENTO 1. HIELO GRANULADO Blanco, opaco, poroso y se desprende con facilidad. Se forma normalmente a temperaturas entre -15ºC y -40ºC, sobre todo, a partir de gotas pequeñas. Proceso de congelación rápido. 5
2. HIELO TRANSPARENTE Claro, transparente, liso y se desprende con dificultad. Se forma normalmente a temperaturas entre -2ºC y -15ºC, mayoritariamente a partir de gotas grandes. Proceso de congelación lento. Las gotas pueden fluir un poco antes de congelarse, ampliándose la superficie de congelación. El flujo de la corriente en torno al perfil alar se perturba más que en el caso de hielo granulado. 6
3. LLUVIA ENGELANTE Es un engelamiento muy peligroso sobre aeronaves, pues a su cualidad de hielo transparente, se une el hecho de que la precipitación impacta uniformemente sobre el avión. Un perfil térmico con inversión en niveles medios es favorable a la formación de lluvia engelante. 7
NUBOSIDAD Y ENGELAMIENTO 1. En nubes cumuliformes, las gotas alcanzan mayor tamaño, de modo que, si se produce engelamiento, será más habitual el hielo transparente. Engelamiento de intensidad moderada o severa. 2. En nubes estratiformes, las gotas son de menor tamaño y, si se produce engelamiento, será más habitual el hielo granular. Engelamiento de intensidad ligera o moderada. Solamente en los nimboestratos, debido a su gran espesor, el engelamiento puede llegar a ser severo, cuando el avión permanece durante mucho tiempo dentro de dichas nubes. 8
ENGELAMIENTO ESTRUCTURAL Se produce por la acumulación de hielo en el exterior del avión, y su efecto más importante es la alteración en las propiedades aerodinámicas de la aeronave. 1. Bordes de ataque y cola: la acumulación de hielo modifica los perfiles aerodinámicos, de forma que el avión pierde sustentación y tiene que volar con mayor ángulo de ataque. Con el peso suplementario que se añade, aun siendo ligero, se pierde estabilidad debido a la distribución asimétrica. La resistencia aerodinámica también aumenta, con el consiguiente aumento de la velocidad de pérdida. 2. Hélices: el perfil de la hélice queda deformado si se produce engelamiento, lo que provoca su desequilibrio. 3. Tubos de Pitot y de Venturi: las entradas de aire para las medidas de presión y velocidad se obstruyen. La formación del hielo en la entrada del tubo Pitot da lugar a una falsa indicación de la velocidad. 4. Antenas: en ellas, la acumulación de hielo puede dar lugar a vibraciones, co peligro de interrumpirse las comunicaciones. 5. Cristales del parabrisas de la cabina: la acumulación de hielo en los mismos reduce la visibilidad. 6. Tren de aterrizaje y flaps: pueden perder eficacia e incluso llegar a bloquearse. 9
ENGELAMIENTO INTERNO Afecta a la operación de los motores, e incluye el engelamiento por impacto en las entradas de aire, y el engelamiento en el carburador. Su principal efecto es la pérdida de potencia. a) En las entradas de aire del motor, y en el núcleo del compresor puede formarse hielo por impacto, dando lugar a una seria reducción del flujo aerodinámico y, en consecuencia, de la potencia. b) En la entrada del carburador, si el aire es húmedo, se forma hielo, con el consiguiente bloqueo en la entrada de aire y pérdida de potencia. Para prevenirlo se utiliza el dispositivo de calefacción del carburador. Los reactores llevan un indicador que registra la relación de las presiones del aire en la salida, y en la entrada del motor. Al formarse hielo en el sensor de entrada, esta relación aumenta, momento en el que deben accionarse los sistemas antihielo. 10