El motor de los aviones ultraligeros-ULM capt. 2

Tipos de motores en la Aviación ligera

Atendiendo a la posición de los cilindros existen varios tipos de motor de cuatro tiempos.

Motores horizontales
Cada cilindro está opuesto horizontalmente uno al otro. Lo componen 4 ó 6 cilindros.

Motores en línea
Los cilindros vienen colocados verticalmente uno detrás del otro.

Motores en V
Los cilindros están colocados en cada extremo de la “V”.

Motores radiales

Los cilindros vienen colocados en círculo alrededor del cigüeñal.

Lo componen entre 5 y 28 cilindros.

El Carburador del avión ultraligero-ULM

Características:

El carburador es el sistema encargado de proveer al cilindro de la mezcla de aire/combustible que necesita.

Un motor tendrá mezcla rica cuando la parte de combustible es superior a la normal y mezcla pobre cuando ocurra lo contrario.
El combustible llega al carburador por un conducto que lleva incorporado un filtro para evitar que entren impurezas al sistema y se obstruya. El combustible pasa entonces a una cámara que incorpora un flotador para nivel constante. El combustible es enviado por un tubo Venturi que lo absorbe y lo expulsa a través de una boquilla de salida donde se pulveriza y se mezcla con el aire.

Al final, el sistema lleva incorporada una válvula de mariposa accionada desde cabina con los mandos se gases dejado pasar más o menos mezcla. Ésta es conducida al colector de admisión y por último a los cilindros.

Cuando el pistón realiza su recorrido descendente provoca una depresión que es transmitida a través de la tubería de admisión al carburador provocando la entrada en funcionamiento de éste proporcionando combustible que se mezclará con el aire que entra debido a la depresión, formando la mezcla de aire/combustible que después se quemará en la cámara de combustión.

Básicamente existen dos tipos de carburadores atendiendo a la forma que el combustible se mezcla con el aire. Los carburadores de depresión o de inyección.

Carburadores de depresión

Son los más utilizados en aviación ligera por motores de pequeña potencia.

Carburadores de inyección

Envía el combustible a presión al interior de los cilindros o al tubo de admisión.
Debido a que los aviones pueden presentarse de muchas maneras, ya sea haciendo un vuelo recto, en un picado, etc… los carburadores para motores de aviación deben estar diseñados de manera que aseguren la alimentación del combustible en cualquier fase de vuelo.

Para el buen funcionamiento del motor, el carburador ha de cumplir los siguientes requisitos:

• – Mezclar el aire/combustible en las proporciones de peso necesarias para cualquier régimen de funcionamiento.
• – Pulverizar el combustible.
• – Controlar la potencia del motor con la válvula de mariposa, que la acciona la palanca de gases.
• – Distribuir la misma cantidad de mezcla en los cilindros del motor.

El resultado de lo dicho anteriormente será:

• – Mezcla rica para ralentí constante.
• – Mezcla muy pobre para cruceros económicos.
• – Mezcla rica para potencia máxima.
• – Mezcla muy rica para aceleración.

Hielo en el carburador

El hielo se produce por el enfriamiento del combustible vaporizado.

Éste se deposita principalmente en tres puntos, sobre el Venturi lo que disminuye la entrada de combustible al cilindro, sobre los surtidores empobreciendo la mezcla, y sobre la mariposa produciendo atascamiento.

La indicación inequívoca de la presencia de hielo en el carburador será la pérdida de potencia, ya que si el Venturi queda obstruido la masa de aire disminuye.

El error más común del piloto inexperto será adelantar la palanca de gases aportando, por tanto, más combustible innecesario y, como consecuencia de todo esto, el motor se ahogará.

Entonces, ¿Cómo podemos eliminar el hielo? Para esto, la aeronave incorpora una palanca que hace que le entre calor al carburador. Bastará con echar un vistazo al termómetro de la aeronave y si marca menos de 10º C aplicaremos un poco de calefacción al carburador. La calefacción al carburador deberá ponerse con tiempo frío en las aproximaciones antes de cortar motor.

Alimentación del motor

Para la alimentación de un motor de émbolo se utiliza presión atmosférica ya que a medida que el pistón se desplaza hacia abajo, la presión del aire lo empuja mezclado con combustible hacia el interior del cilindro para llenar el espacio producido.

La velocidad que alcanza el aire para llenar el cilindro, depende exclusivamente de la presión atmosférica.

Pero un motor también puede estar sobrealimentado. Esto se consigue elevando la presión de admisión aumentando por lo tanto la densidad del aire de admisión. Con esto conseguiremos un motor capaz de quemar más combustible, desarrollar más potencia y alcanzar mayores revoluciones.

Refrigeración del motor

Es necesario refrigerar el motor de dos y cuatro tiempos ya que a elevadas temperaturas provoca que los segmentos se adhieran al émbolo y éste termine por agarrotarse.

Si el motor presenta una temperatura excesiva, además de los daños internos, hará que perdamos potencia y que se consuma aceite en exceso. La refrigeración de los motores de aviones ultraligeros-ULM puede ser bien por aire o bien por agua.

Es necesario refrigerar las válvulas de admisión y escape, las guías de las válvulas, el alojamiento de las bujías, los cilindros, etc… en definitiva, todos aquellos componentes que estén en contacto directo con el calor en la combustión y por rozamiento.

Para refrigerar el motor de los aviones ultraligeros-ULM, los cilindros llevan unas aletas que evacuan el calor.

Estas aletas están hechas de aluminio en la zona de la culata y de acero en la del cilindro. Están en continuo contacto con el aire exterior a través de tabiques desviadores que canalizan el aire al interior del alojamiento del motor.

Los ultraligeros de primera generación llevan el motor en la parte exterior del fuselaje por lo que el motor se refrigera constantemente.

Los de tercera generación llevan alojados en la parte frontal y tapados aberturas frontales del capó del morro que permiten refrigerar el motor.

Una mal operación del motor conlleva, por altas temperaturas, a un consumo excesivo de aceite y a una posible parada de motor por sobrecalentamiento.

Para conocer la temperatura de nuestro motor lo haremos mediante un indicador de temperatura de cabeza de cilindros o en su defecto de la temperatura de aceite. Éste último indicador conlleva un cierto retraso con lo que tendremos que estar chequeando constantemente el indicador.

Una elevada temperatura en el termómetro de escape nos indica que el motor tiene problemas de refrigeración y que la mezcla de aire/combustible es demasiado pobre.

El medidor de temperatura de culata de los cilindros mide nos da información de la temperatura del cilindro más caliente.
No se deberá iniciar el despegue si el motor no alcanza unos niveles de temperatura normales.

Lubricación del motor

Las piezas del motor deben estar continuamente engrasadas para evitar calentamientos locales debido a la fricción y disminuir el desgaste de las piezas.

Si el caudal de aceite que engrasa a las piezas es muy pequeño, éste puede provocar una elevación grande de la temperatura hasta hacerse peligrosa.

El aceite debe estar, normalmente, a una temperatura que no exceda los 120 grados centígrados. El aceite se almacena en un radiador que es refrigerado por el aire que pasa a través de él.

El sistema de aceite que lubrica el motor de los aviones ultraligeros-ULM se puede dividir en dos partes. El sistema interior que lubrica los componentes del motor, y el sistema exterior que sirve de almacenamiento, control de temperatura y recuperación del aceite.

El depósito de aceite se encuentra en la parte más baja del motor. Una bomba de aceite movida por el motor toma el lubricante del depósito y lo envía a los distintos componentes del motor a través de unos conductos. Previamente, el aceite es filtrado por filtros de aceite que evitan que éste llegue a los componentes con impurezas. Una vez el aceite ha pasado por los componentes a lubricar vuelve de nuevo al depósito.

Para el chequeo del aceite disponemos de tres indicadores, dos de ellos alojados en cabina.

El primero de ellos, el de presión de aceite, chequea constantemente la presión del lubricante. Una baja presión conlleva a un defecto de lubricación de todos los elementos, además de un exceso en el consumo de aceite. Si después de poner en marcha el motor no vemos que la presión de aceite suba dentro de los valores normales, deberemos para el motor. Una alta presión denotaría una obturación en circuito o en los filtros.

El segundo indicador a tratar es el de temperatura de aceite.

Éste indica la temperatura del lubricante a la salida del motor.

Un exceso de temperatura el aceite se vuelve demasiado fluido con lo que no lubrica suficientemente las piezas, si la temperatura de aceite es baja el lubricante no tiene la suficiente fluidez como para engrasar las piezas y éstas se agarrotan.

El tercer y último indicador de aceite es el que operamos en tierra mediante una varilla indicadora con marcas a lo largo de ella que nos indica la cantidad de aceite que tenemos en el depósito.

Cuando el motor está frío el aceite estará más viscoso, por lo tanto la indicación de la varilla será ligeramente inferior a la real, si por el contrario el aceite está muy fluido y la varilla indicará por encima de lo real. En aviones ultraligeros-ULMs los indicadores de aceite vienen expresados en litros.

Para que el sistema esté bien limpio de impurezas el sistema incorpora un filtro de aceite que como normal general debe ser cambiado cada 50 horas de vuelo o cada 25 si se vuela en lugares de mucho polvo o frío extremo.

Los contaminantes sólidos más importantes son:

• – El carbón, debido a una incompleta combustión.
• – Las gomas, debido a la poca utilización del motor o mala relación de mezcla.
• – Las impurezas del aceite, que provocan que la temperatura del aceite aumente.
• – La arenilla, cuyos efectos son los mismos que el anterior.
• – Las partículas metálicas, procedentes del aceite muy usado.

Si alguna mancha de aceite cayera en el recubrimiento de tela de nuestro avión deberemos limpiarla lo antes posible para evitar que ésta se pudra.

Encendido del motor

El sistema de encendido empleado en motores de aviación es el sistema de magnetos de alta tensión. Es el sistema más importante de los motores alternativos, pues sin éste no se produciría el calor necesario que hace estallar la mezcla en la combustión.

Las magnetos modernas proporcionan corriente eléctrica cuya tensión puede llegar a los 20.000 voltios. La magneto es un generador transformador eléctrico cuya misión es hacer saltar la chispa en el interior de los cilindros a través de la bujía que provoca la combustión en el motor. Cada magneto proporciona encendido a una sola bujía.

Una magneto está compuesta por un rotor imantado, una armadura enrollada con hilo de cobre y un secundario arrollamiento más amplio, un ruptor y un capacitador. Cuando el rotor magnético, accionado por el movimiento del motor, gira, induce en el primario una corriente que carga el capacitador; el ruptor interrumpe el circuito del primario cuando la corriente inducida alcanza su máximo valor, y el campo magnético alrededor del primario colapsa. El capacitador descarga la corriente almacenada en el primario induciendo un campo magnético inverso.

Este colapso y la reversión del campo magnético producen una corriente de alto voltaje en el secundario que es distribuido a las bujías para la ignición de la mezcla.

Es necesario el buen mantenimiento de ambas magnetos, pues de no hacerlo perderíamos ventajas del doble encendido.
Por ello, disponemos de una llave conmutadora para comprobar separadamente ambas magnetos.

Cuando el interruptor está puesto en la magneto derecha, salta la chispa en todas las bujías delanteras mientras que si la llave está seleccionando la magneto izquierda, son en las bujías posteriores las que se produce la chispa. Si la llave está señalando “both” (ambas) la alimentación de energía es a todas las bujías. Y por último, si la llave está puesta en OFF, ésta está en masa, por lo tanto ninguna de las bujías queda alimentada. La comprobación de magnetos debe hacerse en cada vuelo antes del despegue.

En el encendido las bujías tienen un papel primordial, pues sin ellas no habría calor suficiente para producir la combustión.
Se hace necesaria la buena conservación de éstas y evitar que se forme carbonilla ya que son las bujías las que la producen cuando se encuentran trabajando entre unos valores por debajo de 400 grados centígrados.

La única forma de que desaparezcan es aumentar la temperatura mencionada anteriormente en 60 grados centígrados.

Para evitar la formación de carbonilla deberemos:

• – Mantener las revoluciones de “ralentí”.
• – Evitar cerrar excesivamente la mariposa de los mandos de gases
• – Después de un vuelo, mantener los gases a ralentí por lo menos hasta dos minutos.
• – Los mandos de gases no deberían moverse bruscamente.

Combustible de aviación ultraligera-ULM

Podríamos definir combustible como aquella sustancia cuyos principales componentes son el hidrógeno y el carbono.
Éstos al combinarse con el oxígeno crean una enorme cantidad de calor.

El combustible utilizado en nuestros aviones es la gasolina, normalmente gasolina de 95 octanos. En caso de no disponer de la gasolina con el octanaje necesario se deberá escoger una gasolina con un índice de octanaje mayor ya que si hiciéramos lo contrario, provocaría detonaciones en el motor.

El color que tienen estas gasolinas es nada más y nada menor que un colorante cuya misión es distinguir unas de otras. Este colorante no afecta al poder calorífico de la gasolina ni al octanaje. Este colorante es quemado al completo durante la combustión.

En los depósitos de combustible de nuestros ultraligeros utilizaremos combustible de automoción, ya que los motores están preparados para trabajar con este combustible. Un avión ultraligero-ULM puede llevar un depósito que transporte hasta 20 litros de combustible en los modelos más sencillos.

Para conocer la cantidad de combustible que llevamos a bordo existen unos instrumentos llamados aforadores que nos indican la cantidad de combustible que llevamos a bordo en todo momento. Un consumo correcto de combustible debería ser equitativo para cada ala, es decir, no se debería gastar primero el de un ala y después el de la otra (en el caso de los aviones ultraligeros-ULM con los depósitos en las alas). Para ello, en este tipo de aeronaves, disponemos de un selector de combustible para consumir de un depósito u otro.

Los requisitos necesarios para que un combustible sea capaz de proporcionar la suficiente cantidad de calor en un motor de explosión son los siguientes:

• -Debe quemarse fácilmente
• -Una vez iniciada la combustión, ésta debe continuar espontáneamente.Es decir, al producirse la chispa ésta se propaga por toda la cámara de combustión para quemar todo el combustible, sin necesidad de que ésta esté presente.
• -La combustión debe ser regulable. Controlando el régimen del motor.
• -Ha de desarrollar una gran cantidad de calor.
• -No se producen elementos tóxicos durante la combustión.

Pero las gasolinas pueden contener impurezas en pequeñas cantidades. Estas impurezas son el oxígeno, azufre, nitrógeno, compuestos inorgánicos y agua. La causa principal de contaminación del combustible son los depósitos de agua que se forman por la condensación en los tanques de combustible. Por ello es conveniente dejar repostado avión después del vuelo, para llenar los espacios vacíos evitando la condensación de combustible.

La gasolina tiene también ciertas características físicas.

Éstas son:

• -Curva de destilación. Se refleja en tantos por ciento y define la dificultad-facilidad de arranque en frío (entorno al 10%), la homogeneidad (entorno al 50%) y los productos pesados y la aptitud para arder completamente (entorno al 90%).
• -Densidad. Su valor es del 0,72 g/cm³ y 0,76 g/cm³ medido a 15º C.
• -Tensión superficial. La definiremos como la propiedad del combustible a no dejarse penetrar por su superficie. Su valor es de 0,24 a 0ºC.
• -Poder calorífico. Es la cantidad de calor desarrollado al arder un kilogramo del combustible. Para gasolinas es de 10.500 Kcal/Kg.
• -Punto de congelación. Es la temperatura a la que la gasolina empieza a formar cristales de hielo. Suele ser muy baja, entorno a los -60ºC. Hay que tener en cuenta que si la gasolina es sometida a bajas temperaturas y además las hacemos pasar por un Venturi (el del carburador) todavía se enfría más.
• -Índice de octanaje. Es el número que define la igualdad de otras condiciones que también intervienen en el fenómeno de la detonación o explosión, para soportar la compresión sin perjudicar al motor. Es el poder antidetonante del combustible.
• -Autoencendido. Es la consecuencia de puntos calientes en el motor.
• -Detonación. Si el motor soporta relaciones de compresión elevadas se produce una combustión más rápida que llega a ser instantánea. Se advierte por humo negro en el escape y golpes metálicos.
• Esto disminuirá el rendimiento del motor.
• -Antidetonantes. Son sustancias que se añaden a las gasolinas para que sean capaces de resistir grandes relaciones de compresión.

En cuanto a las características químicas (azufre, resinas y acidez) podemos mencionar las siguientes:

• -Neutralidad.
• -Estabilidad.
• -Pureza.

El motor de los aviones ultraligeros-ULM capt. 1

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