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FORMACIÓN DE HIELO EN MOTORES DE PISTÓNPARA PILOTOS DE AVIACIÓN GENERAL FOLLETO PROMOCIONAL DE SEGURIDAD

GA 5

Traducción:

Real Aero Clubde España

2 >> Formación de hielo en motores de pistón

CONTENIDOS / ÍNDICE

1. NTRODUCCIÓN _____________________________ 4

2. TIPOS DE HIELO _____________________________ 5

3. FACTORES QUE AFECTAN AL MOTOR____________ 7

4. CONDICIONES ATMOSFÉRICAS _________________ 8

5. COMO RECONOCERLO ______________________ 11

6. TECNICAS GENERALES _______________________ 12

7. PROCEDIMIENTOS PARA EL PILOTO ____________ 15

8. RESUMEN ________________________________ 21

Formación de hielo en motores de pistón >> 3


a. Este folleto está destinado a ayudar a pilotos de motores de aeronaves con motor de pistón y carburador que operan a menos de 10.000 pies. A pesar de que se refiere principalmente a las operaciones con aviones, casi todo es de aplicación a otros tipos de aeronaves de pistón, como los helicópteros.

b. El engelamiento del sistema de alimentación en motores de pistón se denomina frecuentemente «formación de hielo en el carburador». Aunque eso es sólo una de sus formas, tal formación de hielo puede ocurrir en cualquier momento, incluso en días calurosos, especialmente en atmósferas con mucha humedad. Si no se toman las medidas adecuadaa, el motor puede detenerse, especialmente en regímenes de baja potencia, durante el descenso o la aproximación o en helicópteros en autorotación.

c. El engelamiento del sistema de alimentación en el motor se constata como un factor que ha contribuido en gran manera en varios accidentes aéreos. Desafortunadamente, las evidencias desaparecen rápidamente.

d. Ciertas combinaciones de aeronaves y motores son más propensas a la formación de hielo que otras.

e. El manual de vuelo de la aeronave o el manual de operación constituyen la fuente principal de información para cada aeronave en particular. Las recomendaciones de este folleto sólo deben aplicarse siempre que no contradigan esos manuales propios de la aeronave.

1. INTRODUCCIÓN

Anticiparse a la meteo >> 5

Hay tres tipos principales de engelamiento del sistema de alimentación:

ESqUEMA DE ENGELAMIENTO EN EL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN

a.Hielo en el carburadorEl hielo en el carburador es el más común, el primero en aparecer y el más peligroso. Cuando el combustible se vaporiza en el aire se produce un decenso repentino de la temperatura, seguido de otro descenso cuando se reduce la presión conforme la mezcla fluye a través del venturi del carburador y de la mariposa del acelerador

Si la bajada de temperatura enfría el aire por debajo de su punto de rocío, el agua se condensa. Si la temperatura de la mezcla cae por debajo del punto de congelación, esta condensación de agua provocará la formación de hielo en la superficie del carburador.

2. TIPOS DE HIELO

Aire

Hielo en el venturi del carburador

Hielo en el combustible (menos común)

Hacia el motorMariposa

acelerador

Combustible


Este hielo va bloqueando gradualmente el venturi, cambiando la proporción aire/ combustible y causando una pérdida progresiva de potencia.

b) Congelación del combustibleEl agua que hay en suspensión en el combustible puede precipitarse y congelarse en las tuberías de alimentación, especialmente en los codos que se forman entre tramos.

c) Hielo de impactoEn presencia de nieve, agua nieve, o nubes a temperaturas por debajo de cero, el hielo puede acumularse en las tomas de aire, filtros, tomas de aire alternativas, etc…incluso puede formarse cuando llueve si la temperatura de la lluvia o la propia del avión es inferior a cero grados centígrados.

La formación de hielo de impacto puede afectar tanto a los sistemas de inyección como a los de carburador, y es el principal peligro para los motores turboalimentados. Es poco probable que se elimine utilizando la calefacción del carburador, aunque aplicando calefacción de carburador, o seleccionando la toma de aire alternativa en un motor de inyección, reconduce la entrada de aire estándar y puede permitir que el motor funcione normalmente, aunque posiblemente con la potencia reducida.


a. La presencia de hielo en el carburador es más probable cuando se utiliza combustible de automoción (MOGAS), debido a su diferencia en volatilidad y contenido de agua.

b. Regímenes de potencia reducida hacen los motores más propensos al engelamiento. Las temperaturas de alimentación son menores, y la mariposa parcialmente cerrada puede verse más bloquearse más fácilmente por la acumulación de hielo. Este es un problema endémico si se trata de un motor limitado, como es el caso en muchos helicópteros de pistón y algunos aviones.

c. Un carburador con la superficie del venturi no completamente lisa es más propenso a incrementar la gravedad del engelamiento.

d. Los bloques de motores refrigerados por agua tienden a enfriarse más despacio cuando se reduce la potencia, lo cual reduce la gravedad de hielo en el carburador, Si el refrigerante se aplica directamente alrededor del cuerpo del carburador la temperatura del venturi puede permanecer por encima del punto de congelación.

3. FACTORES qUE AFECTAN AL MOTOR

a. La formación de hielo en el carburador no está asociada únicamente a tiempo frio. Puede ocurrir en días cálidos con una humedad relativa elevada, especialmente con ajustes bajos de potencia. En vuelos de prueba se han registrado engelamientos severos con la potencia ajustada para descenso cuando la temperatura del aire estaba por encima de 25º , incluso con una humedad relativa tan baja como del 30%. En potencia de crucero, el engelamiento se producía a 20º con humedad relativa del 60% o por encima. (Los días claros y fríos de invierno son menos peligrosos que los días húmedos de verano, porque el aire frio contiene menos humedad que el aire caliente). En aquellas áreas de Europa donde es común una humedad relativa alta, los pilotos deben estar constantemente

8 >> Anticiparse a la meteo

4. CONDICIONES ATMOSFÉRICAS

Engelamiento severo: a cualquier ajuste de potencia

Engelamiento moderado: a potencia de cruceroEngelamiento severo: a potencia de descenso

Engelamiento severo: a potencia de descenso

Engelamiento ligero: a potencia de crucero o descenso Global

Noroeste de Europa

Punto de rocío en ºC

Temperatura del aire en ºC

Niebla / Nubosid

ad

100% de Humedad relativ

a


alerta frente a la posible presencia de hielo en el carburador y tomar las acciones correctivas necesarias antes de que la situación se vuelva irreversible. Si el motor falla durante una congelación del carburador, puede no volver a arrancar (incluso si lo hace, el retraso puede ser crítico).

a. La presencia de hielo puede ocurrir en cielos despejados y sin ninguna advertencia visual. Con nubosidad el riesgo es más alto, pero el piloto en este caso es menos probable que sea cogido por sorpresa.

b. Las previsiones meteorológicas aeronáuticas normalmente no informan de modo específico de la posibilidad de formación de hielo en la admisión. Por esto los pilotos deben aplicar su conocimiento y experiencia. Valores del punto de rocio próximos al de la temperatura quieren decir que la humedad relativa del aire es elevada. Sin embargo la información sobre la humedad relativa en el aeródromo puede no tener nada que ver con las condiciones existentes en las altitudes de vuelo. Cuando la información sobre punto de rocío no esté disponible, asuma que existen condiciones de humedad alta especialmente cuando encuentre:

– Nubosidad y niebla, eso son gotas de agua y la humedad relativa se entiende que es del 100%.

– En cielos despejados, justo después de haberse dispersado las nubes o la niebla, o justo por debajo de la parte superior de una capa de neblina,

– Justo por debajo de la base de nubes o entre capas de las nubes (los contenidos más grandes de agua se encuentran en la parte superior de las nubes).


– Con lluvia u otra precipitación, especialmente si es persistente.

– Si la visibilidad es reducida tanto en la superficie como a baja altitud, especialmente al amanecer o última hora de la tarde, y particularmente cerca de superficies grandes de agua.

– Cuando el suelo está húmedo (incluso con rocío) y el viento es suave.

Sin embargo la carencia de señales no garantiza una humedad baja.

d. El gráfico muestra la amplia gama de condiciones ambientales bajo las cuales la formación de hielo en el carburador es más probable. Muestra que el riesgo se incrementa de manera muy significativa a potencia de descenso.


5. CÓMO RECONOCERLO

a. Los párrafos 5, 6 y 7 deberían ayudarle a evitar el engelamiento, pero debe referirse siempre a las secciones pertinentes del manual de vuelo para conocer procedimientos específicos relativos a las combinaciones de fuselaje / motor propias de cada aeronave. Pueden varíar para un modelo diferente del mismo tipo de aeronave.

b. Si la aeronave tiene una hélice de paso fijo, los síntomas más probables de la presencia de hielo en el carburador son una ligera merma de revoluciones y rendimiento (velocidad y/o altitud). Puede que el piloto acelere ligeramente para compensar así esta pérdida suave y gradual de rpm, y no advierta la disminución del rendimiento. A medida que el hielo aumente se producirán funcionamiento brusco, vibración, mayor pérdida de rendimiento y, en última instancia detención del motor. Los pilotos deben comparar regularmente el indicador de revoluciones con el indicador de velocidad y el altímetro.

c. Con una hélice de velocidad constante (paso variable), o en un helicóptero, una reducción en rpm sólo ocurriría después de una gran pérdida de potencia. La percepción del engelamiento es más complicada, pero la reducción de rendimiento se mostrará a través de una caída en la presión de admisión.

d. En vuelo recto y nivelado, si se dispone de un indicador de temperatura de gases de escape, puede mostrar una disminución en la temperatura antes de que se produzca cualquier disminución significativa en el rendimiento del motor y de la aeronave.


a. Algunos motores poseen sistemas de calefacción eléctrica que incrementan directamente la temperatura del cuerpo del carburador, favoreciendo la desaparición de hielo. Un efecto similar se puede obtener en un motor refrigerado por líquido, utilizando el propio flujo del refrigerante.

b. En otros motores enfriados por aire, el engelamiento normalmente se combate a través de la selección por parte del piloto de una fuente de aire alternativa que proporciona aire que ha sido directamente calentado a través de su paso por un intercambiador de calor en el escape, para de este modo derretir la obstrucción de hielo. Esta fuente desvia el flujo (by-pass) del aire por fuera del filtro de aire.

c. Los motores de inyección de combustible generalmente poseen una toma alternativa de aire dentro del compartimento del motor. Este aire no pasa normalmente por un intercambiador de calor sino que se calienta con el propio calor del motor.

d. Siempre que aplique calefacción de carburador, hágalo de modo máximo; aplicaciones parciales solo deben ser usadas si se indica de modo específico el manual de vuelo o de operaciones.

e. Aplique el calentador del cuerpo del carburador siempre que el engelamiento sea probable. La calefacción de carburador por aire debe ser seleccionada:

– De manera rutinaria, a intervalos regulares para prevenir la formación de hielo,

6. TÉCNICAS GENERALES


– Cuando experimente una caída de revoluciones o de presión de admisión, o el motor funcione de modo irregular.

– Cuando sospeche de condiciones favorables a la presencia de hielo.

– Cuando esté volando en dentro de los valores de probabilidad alta de engelamiento indicados en el gráfico.

Sin embargo, la aplicación de calefacción de carburador reduce el rendimiento del motor (al igual que la aplicación del calentador de cuerpo, pero en mucha menor medida). Esta pérdida de potencia puede ser crítica en ciertas fases del vuelo, por ejemplo durante un go-around.

f- En vuelo de crucero, aplique calor a intervalos regulares para prevenir la formación de hielo. Aplíquelo durante 15 segundos como mínimo (considerablemente más en determinados aviones) para prevenir la pérdida de potencia, o para recuperarla.

g. Si el aire caliente ha deshecho el hielo que había causado la pérdida de potencia, al cerrar la calefacción y volver a introducir aire frio se debería producir un aumento de las revoluciones o de la presión de admisión respecto a la lectura producida antes de aplicar la calefacción. Esto demuestra que había hielo, ¡pero no demuestra que se haya derretido todo! Haga más chequeos hasta que asegure que no hay un incremento resultante. Vigile los instrumentos del motor, e incremente la frecuencia de los chequeos. Si no hay hielo en el carburador, no debería haber incremento en las revoluciones o presión de admisión respecto a las lecturas producidas antes de seleccionar la calefacción.


h. Si selecciona calefacción de carburador cuando el hielo está presente, la situación puede parecer peor en un principio, porque el motor funcionará irregularmente hasta que se derrita el hielo y pase a través del mismo. No tenga la tentación de volver al aire frio. Deje al aire caliente tiempo suficiente para derretir el hielo. Este tiempo puede superar los 15 segundos, y le parecerá que se hace eterno.

i. A menos que sea necesario, evite utilizar la calefacción de modo continuo con ajustes de potencia altos. Sin embargo, la calefacción debe aplicarse con antelación suficiente antes de iniciar un descenso para templar el conducto de admisión, y debe permanecer aplicada de modo continuo durante el descenso, ya que a baja potencia el motor es más susceptible de que se forme hielo en el carburador.


a. Mantenimiento Compruebe periódicamente el estado y el correcto funcionamiento del sistema de calefacción del carburador. Preste especial atención al sellado y estanqueidad del mismo, que si se deteriora permitirá que el aire frío se mezcle con el aire caliente.

b. Puesta en marcha Arranque siempre con la calefacción del carburador no aplicada, en la posición COLD.

c. RodajeAunque el sistema que caldea el cuerpo del carburador debe estar normalmente ENCENDIDO, el uso de la calefacción del carburador no se recomienda durante la fase de rodaje: Cuando está aplicada la calefacción lo normal es que el aire circule a través del filtro. Sin embargo, puede producirse engelamiento se se rueda con una potencia de rodaje baja, y si no se elimina ese hielo puede causar un fallo de motor tras del despegue. Si es necesaria la aplicación de la calefacción del carburador – USELA.

d. Prueba de motor previa al despegueSeleccione calefacción del carburador al completo durante al menos 15 segundos. Compruebe que la potencia disminuye notablemente cuando se selecciona aire caliente (Típicamente entre 75 - 100 rpm o 3-5 pulgadas de presión de admisión) y que la potencia se recupera (pero no por encima del nivel inicial) cuando se cierra la calefacción. Si la potencia retorna a un valor más alto que el inicial es la indicación de que el hielo estaba presente y se deberían realizar más controles hasta asegurar que el hielo esté completamente derretido.

7. PROCEDIMIENTOS PARA EL PILOTO


e. Inmediatamente antes del despegue.Dado que puede haberse acumulado hielo durante el rodaje por la configuración de baja potencia, o por el motor al ralentí, seleccione Calefacción de carburador ON durante un mínimo de 15 segundos y luego APAGUE inmediatamente antes del despegue, para eliminar cualquier acumulación producida. Si la aeronave se mantiene esperando bastante tiempo en el punto de espera bajo condiciones de alta humedad, puede ser necesario llevar a cabo este proceso más de una vez para limpiar el hielo que pueda haberse formado.

f. DespegueAsegúrese de que el motor esté lo suficientemente caliente para proporcionar calor al carburador. Sólo comience el despegue cuando esté seguro de que el motor está desarrollando toda su potencia. A medida que aumenta la velocidad aerodinámica, compruebe que la tanto las RPM como la presión de admisión (en su caso) son las esperadas. La calefacción del carburador NO se debe utilizar durante el despegue a menos que específicamente lo haya autorizado el manual de vuelo o de operación.

g. AscensoEsté alerta a los síntomas de formación de hielo en el carburador, especialmente cuando la humedad es visible o si las condiciones están en los valores de alto riesgo en el gráfico. Asegúrese de si su manual de vuelo restringe el uso de la calefacción del carburador a máxima potencia.


h. Crucero

Evite las nubes en la medida de lo posible. Monitorice los instrumentos de motor para advertir cambios que podrían significar presencia de hielo. Si dispone de calefacción de cuerpo del carburador, compruebe que está APLICADO siempre que la presencia de hielo sea posible. Si dispone de calefacción del carburador por aire caliente, haga una comprobación rutinaria de hielo al menos cada 10 minutos o más a menudo si hay probabilidad de hielo. Si el hielo ha provocado una reducción de potencia, aplique la calefacción a tope (no parcialmente) y tenga en cuenta la advertencia del párrafo 6h. Puede tardarse 15 segundos o más en derretir el hielo, y el motor seguirá funcionando de modo irregular mientras el hielo se derrite y pasa a través del mismo. Si el hielo es tan severo que el motor se ha detenido, mantenga la calefacción aplicada, el calor remanente en el escape puede ser efectivo (abrir el acelerador completamente y cerrar el control de la mezcla durante un tiempo también puede ayudar).


i.Chequeo rutinario de la calefacción del carburador – Tenga en cuenta las revoluciones / presión de admisión (considere un

ligero incremento de potencia antes para prevenir una reducción en el rendimiento durante el chequeo).

– Aplique calefacción del carburador al máximo durante al menos 15 segundos.

– Cierre la calefacción del carburador. Las RPM/presión de admisión volverán aproximadamente a los valores de antes si no había hielo. Si son más altos, es que había hielo presente, y puede no estar completamente derretido, así que repita el chequeo hasta que no se produzca un incremento en los resultados.


j. Descenso y aproximación El hielo en el carburador es mucho más probable con potencia reducida, por lo que aplique la calefacción del carburador antes de que se reduzca la potencia para el descenso, y especialmente durante la práctica de aterrizajes forzosos o autorotación de helicóptero. (Es aconsejable una comprobación de la calefacción del carburador antes de aplicarla para afrontar un descenso). Mantenga la calefacción COMPLETAMENTE aplicada durante períodos de vuelo largos con una configuración de potencia reducida. Cada 500 pies aproximadamente, o más frecuentemente si las condiciones lo requieren, incremente la potencia a potencia de crucero para calentar el motor y proporcionar suficiente calor para eliminar/derretir cualquier indicio de hielo.

k. Viento en colaLa lista de preaterrizaje debe incluir la comprobación de la calefacción del carburador que se indicaba previamente en el punto 6 (i). Es posible que prefiera mantener la calefacción durante toda la maniobra, en ese caso tenga en cuenta que la velocidad o la altitud pueden reducirse por la pérdida de rendimiento, salvo que compense con un poco más de potencia con antelación.


L Base y final

A menos que se indique lo contrario en el manual de operación del piloto o manual de vuelo, aplique CALEFACCIÖN con antelación a la reducción de potencia y manténgalo aplicado hasta estar en el suelo. En algunos motores, para garantizar una mejor respuesta del motor en caso de motor y al aire, puede recomendarse retornar a la posición de FRIO aproximadamente a unos 200/300 pies de altura en final.

m. Motor y al aire o Tomas y despeguesAsegúrese de que la posición está en FRIO en el momento de, o inmediatamente después, aplicar potencia para realizar un motor y al aire.

n. Post aterrizajeCierre la calefacción del carburador antes del rodaje, en caso de que no estuviese ya cerrada.


>> El hielo se forma a sin previo aviso ni advertencia.

>> Algunas combinaciones avión / motor son más susceptibles que otras.

>> El engelamiento puede manifestarse en condiciones cálidas húmedas y en cualquier momento del año.

>> La gasolina de automoción (MOGAS) hace más probable la formación de hielo en el carburador.

>> Configuraciones de baja potencia, como durante un descenso o en el circuito, favorecen la formación de hielo en el carburador.

>> El calentamiento del motor previo al despegue mejora la eficacia de cualquier sistema de calefacción del carburador.

>> Aplique calefacción del carburador al máximo frecuentemente siempre que vuele en condiciones en las que es probable que se produzca hielo. Recuerde que el indicador de RPM es la indicación primaria para aeronaves con hélice de paso fijo; y el indicador de la presión de admisión para aquellas con paso variable.

>> Maneje la calefacción del carburador como un sistema “ON / OFF” – totalmente abierto o totalmente cerrado, nunca parcialmente.

>> Se necesita tiempo para que el calor haga su efecto, y el motor pueda funcionar de modo irregular mientras el hielo está derritiendo.

>> El uso de los procedimientos apropiados puede PREVENIR ESTE PROBLEMA.

8. RESUMEN


FINALMENTESi la calefacción del carburador falla durante el vuelo:

• Evite las condiciones con más probabilidad de engelamiento del carburador.

• Mantenga ajustes de potencia altos - aceleración a fondo si es posible.

• Debilite la mezcla ligeramente.

• Aterrice tan pronto como sea razonablemente posible.

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Picture credits:Jürgen Mies, Clement Audard, David Cockburn and Jan Fridrich

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June 2013

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