miércoles, 15 de junio de 2011

EFECTO DE LAS CENIZAS VOLCÁNICAS EN LAS AERONAVES

Las cenizas volcánicas en su mayoría están constituidas por cascos vítreos y roca pulverizada, muy abrasivos y en gran parte compuestos de materiales silíceos, cuya temperatura de fusión está por debajo de la temperatura de funcionamiento de los motores de reacción al empuje de crucero. Las cenizas están acompañadas de soluciones gaseosas de dióxido de azufre (ácido sulfúrico) y de cloro (ácido clorhídrico).

Dado este hecho es fácil imaginar el peligro serio que las cenizas volcánicas plantean a las aeronaves con las que se encuentren en la atmósfera. Las cenizas volcánicas causan daños a los motores de turbina de reacción, abrasión en las ventanillas, célula y superficies aerodinámicas del puesto de pilotaje, taponan el sistema de pitot estático, penetran en los sistemas de aire acondicionado y de enfriamiento del equipo y contaminan los equipos eléctricos y de aviónica, los sistemas de combustible e hidráulico y los sistemas de detección de humo en las bodegas de carga.
Además, los dos o tres primeros días después de una erupción explosiva son especialmente críticos por las elevadas concentraciones de cenizas constituidas por partículas de un diámetro de hasta ~10 µm que pudieran encontrarse a niveles de crucero a considerable distancia del volcán. Pasados tres días, se supone que si las cenizas son todavía visibles a simple vista o a partir de datos de satélites presentarían todavía un peligro para las aeronaves. La amenaza más seria para las aeronaves de reacción de transporte es el efecto dañino que las cenizas volcánicas tienen en los motores y por ello será considerado en primer lugar.

EFECTO EN LOS MOTORES DE REACCIÓN

El efecto de las cenizas volcánicas en los motores de reacción es ahora conocido con algunos detalles, tanto por resultados de la inspección de los motores de reacción que han sido expuestos a cenizas volcánicas durante el vuelo como por ensayos en tierra de motores de reacción en los que se introdujeron por los ventiladores mezclas de cenizas volcánicas. Básicamente son tres los efectos que contribuyen al daño general de los motores. El primero y más crítico es el hecho de que las cenizas volcánicas tienen un punto de fusión por debajo de las temperaturas de funcionamiento de los motores de reacción con reglajes de potencia por encima de la marcha lenta. Las cenizas están predominantemente constituidas por silicatos con una temperatura de fusión de 1 100º C mientras que al empuje normal la temperatura de funcionamiento de los motores de reacción es de 1 400º C. Las cenizas se funden en la sección caliente de los motores y se fusionan en los álabes de las toberas de alta presión y en las palas de la turbina, según se muestra en la Figura 4-1. Esto reduce drásticamente la zona de la garganta de los álabes de guía a la entrada de la turbina de alta presión provocando un aumento rápido de la presión estática del quemador y de la presión de descarga del compresor, lo que a su vez causa una pulsación del motor. Este efecto por sí solo puede llevar a una pérdida inmediata del empuje y posiblemente a que se apague el motor.

Las generaciones anteriores de motores de reacción que funcionaban a temperaturas más bajas eran probablemente menos susceptibles a este efecto. Sin embargo, la tendencia general es la de aumentar la temperatura de funcionamiento de los motores a medida que se introduce sucesivamente una nueva familia de motores de reacción, por lo que se aumenta la potencia y al mismo tiempo se mejora el consumo específico de combustible. El efecto de que las cenizas volcánicas se fundan y se fusionen en los motores de reacción continuará, por consiguiente, siendo un peligro en el futuro.

Durante las inspecciones con desmontaje de los motores, se encontraron depósitos de cenizas volcánicas fundidas en los álabes guía de las toberas de alta presión, muy quebradizos a la temperatura ordinaria y que se rompían fácilmente y se desprendían de los álabes guía de las toberas. Parece claro que esto puede también suceder cuando se apagan los motores por contaminación en vuelo y es necesario volver a ponerlos en marcha. Los choques repentinos, térmicos y de presión, del aire de entrada durante el proceso de puesta en marcha, junto con el enfriamiento de los depósitos de cenizas fundidas cuando la potencia del motor se reduce a marcha lenta parecen quebrar gran parte de los depósitos. Además, el funcionamiento subsiguiente de los motores después de la nueva puesta en marcha, en el aire más limpio fuera de las nubes de cenizas parece que desaloja aún más y evacua parte de los depósitos de cenizas fundidas.

Las cenizas volcánicas, por ser abrasivas, causan también erosión en el paso del rotor del compresor y en los extremos de las palas del rotor (sección en gran parte de alta presión), causando la pérdida de rendimiento de las turbinas de alta presión y del empuje de los motores. La erosión lleva también a una disminución en el margen de entrada en pérdida de los motores. Los factores principales que influyen en la amplitud de la erosión de las palas del compresor son la dureza de las cenizas volcánicas, el tamaño y la concentración de las partículas, la velocidad de impacto de las partículas de cenizas y el reglaje del empuje y protección del núcleo. Aunque este efecto de abrasión requiere más tiempo para parar un motor que la fusión de las cenizas volcánicas, los daños por abrasión son permanentes e irreversibles. Si se reduce el empuje del motor a marcha lenta se atenúa el régimen de erosión de las palas del compresor pero no puede eliminarse por completo, mientras el motor está todavía ingeriendo aire contaminado por cenizas volcánicas.

Además de los problemas de fundición y fusión de las cenizas volcánicas y de la erosión de las palas mencionados anteriormente, las cenizas pueden taponar orificios de circulación en los sistemas de combustible y de enfriamiento, aunque estos efectos particulares parecen ser más bien variables. En ensayos realizados en tierra de motores de reacción sometidos a una ingestión forzada de cenizas volcánicas, se encontró en las toberas de combustible un depósito de material negro parecido al carbón.


Los análisis confirmaron que el material contaminado era predominantemente carbón y aunque la tobera principal de combustible parecía todavía incontaminada, el deflector ciclónico que atomiza el combustible estaba taponado. Tal condición haría difícil, si no imposible, poner de nuevo en marcha los motores, pues no parecía que los materiales tendieran a quebrarse durante nuevas tentativas de puesta en marcha.

Al desmontarse los motores implicados en dos incidentes en que se pararon o fallaron los motores (British Airways B747, 1982 y KLM B747, 1989) no se observó sin embargo tal taponado extremo de las toberas de combustible y de los sistemas de enfriamiento, posiblemente debido a que el tiempo de exposición fue insuficiente para producir este efecto.

EFECTO EN LA CÉLULA Y EN EL EQUIPO

Además de la abrasión de los motores, las cenizas volcánicas producen también abrasión en las ventanillas del puesto de pilotaje, en los bordes delanteros de las superficies aerodinámicas y en la aleta de cola y pueden hacer que la pintura de la célula parezca haber sido tratada con “chorros de arena”.

Cualquiera de las piezas que sobresalga de la célula tales como antenas, sondas, detectores de hielo y álabes del ángulo de ataque pueden ser dañados y pueden dejar de funcionar. Desde el punto de vista de la seguridad operacional, la abrasión de las ventanillas del puesto de pilotaje hace que disminuya la visibilidad hacia adelante del piloto y puede presentar un problema serio durante el aterrizaje como fue el caso del B747 de British Airways que hizo un aterrizaje de emergencia en Jakarta en 1982 después de su encuentro con cenizas volcánicas. Los daños a las antenas pueden llevar a una pérdida completa de las comunicaciones de alta frecuencia (HF) y a un deterioro de las comunicaciones de muy alta frecuencia (VHF)

Los daños a los diversos sensores pueden deteriorar seriamente la información de que el piloto dispone por conducto de los instrumentos en el puesto de pilotaje por lo que se dificulta el mando de la aeronave.

Una de las más importantes sondas que sobresalen de la célula es el sistema de pitot estático que además de sufrir abrasión, sufre un taponado por cenizas volcánicas. Esto hace que este instrumento necesario para la velocidad aerodinámica no sea fiable y puede llevar a que se pierda por completo la información sobre velocidad aerodinámica en el puesto de pilotaje. El taponado de los orificios de los sistemas de combustible y de enfriamiento es posible pero nunca se ha notificado que ocurra en realidad después en encuentros con cenizas volcánicas.

En realidad, los sistemas de combustible y de fluidos y de enfriamiento pueden estar muy contaminados por cenizas volcánicas exigiendo una limpieza completa y una sustitución de fluidos y de filtros. Después de un encuentro con cenizas volcánicas, prácticamente puede estar contaminada la totalidad del fuselaje, exigiendo una limpieza a fondo del panel de instrumentos en el puesto de pilotaje, de los paneles del disyuntor, de los compartimientos de pasajeros y de equipaje, etc. Los equipos eléctricos y de aviónica pueden estar tan gravemente contaminados que sea necesario sustituirlos por completo, principalmente por la gran posibilidad de que todos los equipos hayan sufrido por sobrecalentamiento.

Esto podría suponerse que es de mayor importancia en el caso de vuelo de conexión por hilos, en la aeronave, respecto al filtraje del aire utilizado en los sistemas de enfriamiento de los equipos electrónicos. Las cenizas contaminan también el sistema de avisos contra incendios en la bodega de carga y pueden generar avisos de incendios molestos que son debidos a las cenizas volcánicas en el aire y no a humo de un incendio.


Fuente: DOC9691 OACI

3 comentarios:

  1. todo bien pero ¿no pueden poner la info al principio luego las fotos en una columna al lado los avisos yal final los comentarios? digo , porque la mayoria nesesita la info no ls fotos ni los avisos

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  2. Hola, Se tarda unos segundos y abajo la información está, que creo es lo importante. Los avisos son de mi libro que a su vez soy el creador y admistrador del blog. La foto del principio es la portada del blog. La primera parte son las distintas paginas que integran el blog, donde se puede descargar en forma gratuita muchos documentos y manuales. A comparación de otros lugares donde te bombardean con publicidad cada dos segundos aqui no hay publicidad de pago. Solo mi libro. Saludos. Roberto Julio Gómez

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