¿Qué es la presión del colector? – Instituto Piloto

Cuando un piloto hace la transición de un avión con una hélice de paso fijo a uno con una hélice de velocidad constante, necesita familiarizarse con el manómetro del colector, qué hace y cómo usarlo. Cualquier búsqueda en línea le dará mucha información sobre múltiples presiones, mucha de ella difícil de entender y otra parte simplemente incorrecta.

En este artículo, pasaremos por múltiples presiones comenzando desde lo básico y avanzando hacia algunos conocimientos avanzados interesantes que pueden salvarle la vida algún día.

¿Qué es un múltiple?

Antes de hablar sobre la presión dentro de una variedad, podría ser útil para algunos comprender qué es una variedad. En un motor, un múltiple se refiere a un sistema de tuberías que transfiere líquido o gas desde una entrada a múltiples salidas o desde múltiples entradas a una salida.

La mayoría de los motores de aspiración normal tienen un colector de admisión que recoge la mezcla de aire y combustible del carburador y la transfiere a cada cilindro del motor. Los motores turboalimentados también utilizan un colector de admisión, pero por lo general solo transfiere aire y el combustible se inyecta en cada cilindro.

La foto a continuación muestra los colectores de admisión del motor Aston Martin V12; son los dos fundidos plateados en la parte superior del motor. Tenga en cuenta que el aire se alimenta a través del tubo de plástico negro cerca de la parte inferior de la imagen y pasa a través de una unidad de control. Luego ingresa al colector, donde el aire se distribuye a los seis cilindros más cercanos al camarógrafo. Puede ver las seis tuberías que se ramifican desde el colector más alejado y entran en los seis cilindros a los que da servicio.

Además de un colector de admisión, el motor de su avión también tendrá un colector de escape, que recoge el escape de cada cilindro y lo canaliza hacia el silenciador y el sistema de escape. Algunas aeronaves también tienen un colector de combustible que transfiere combustible desde el motor o la unidad de control de combustible a cada cilindro.

En esta discusión sobre la presión del colector, estamos hablando solo del colector de admisión. El dispositivo que suministra aire, o combustible y aire, a los cilindros del motor para permitir la combustión.

¿Qué es la presión del colector?

Las aeronaves con una hélice de velocidad constante tienen un manómetro de presión del múltiple, o manómetro MAP, que mide la presión del aire dentro del múltiple de admisión. La lectura será en pulgadas de mercurio (inHg) en los EE. UU. o en hectopascales (hPa) en otros lugares. La lectura del manómetro será cercana o exacta a la presión del aire ambiente cuando el motor no esté funcionando. Cuando el motor está en marcha, la presión en el colector cae por debajo de la temperatura ambiente.

Para entender por qué la presión del múltiple de admisión es más baja que la ambiental cuando el motor está funcionando, necesitamos entender el ciclo de combustión de cuatro tiempos. Los motores de cuatro tiempos se denominan así debido a los cuatro ciclos que realiza cada cilindro. Comienza con una carrera de admisión de aire donde el aire exterior es succionado hacia el interior del cilindro a través del múltiple de admisión de aire por el pistón que viaja hacia abajo.

La carrera ascendente de ese pistón se denomina carrera de compresión, ya que comprime la mezcla de combustible y aire lista para que la bujía la encienda. La ignición ocurre cerca de la parte superior de la carrera de compresión, calentando el aire y empujando el pistón hacia abajo en la tercera carrera de expansión. La cuarta carrera del ciclo es la carrera ascendente que expulsa los gases quemados del cilindro, conocida como carrera de escape.

Por lo general, hay dos, cuatro, seis u ocho cilindros que realizan estos cuatro tiempos, cada uno ligeramente desincronizado con los demás. Eso significa que siempre hay al menos un cilindro extrayendo aire del colector de admisión. Debido a que tenemos filtros de aire, pérdidas por fricción en el sistema de admisión y una placa o mariposa del acelerador que restringe aún más el flujo de aire, se crea una presión reducida en el colector de admisión cuando los pistones intentan extraer aire, pero se les impide parcialmente hacerlo.

Si el acelerador está cerrado y el motor está al ralentí, la presión que se muestra en el manómetro del múltiple es la más baja, generalmente alrededor de 12 a 15” Hg. Cuando el acelerador está completamente abierto y a las rpm máximas, la presión que se muestra es la más alta, aunque todavía ligeramente más baja que la presión del aire circundante.

Tenga en cuenta que el uso del término presión del múltiple provoca mucho debate en los círculos de aviación porque la presión del aire dentro del múltiple de admisión será más baja que la del aire exterior. Por esta razón, la gente argumenta que el manómetro debería llamarse manómetro de vacío múltiple. Sin embargo, aunque la presión es inferior a la ambiental, no es inferior a cero y, por lo tanto, cuando se ve en términos absolutos, la presión es el término de ingeniería correcto.

¿Por qué necesitamos saber las presiones del colector de admisión?

La razón principal de un manómetro de presión múltiple es ayudarnos a calcular la potencia que produce su motor. Este conocimiento es importante en un avión equipado con hélices de velocidad constante.

Considere por un momento un avión con una hélice de paso fijo. La presión del múltiple aumenta cuando abres el acelerador, y cuando lo cierras, disminuye. En esta circunstancia, la presión del múltiple nos dice cuándo el acelerador está completamente abierto y cuándo está cerrado, y cada ajuste intermedio. Sin embargo, tenemos un indicador de RPM para ayudarnos a medir la configuración de potencia, lo que hace que el indicador de presión del colector sea levemente superfluo. Digo suavemente, ya que hay otros usos para un manómetro múltiple en un avión con una hélice de paso fijo, que discutiremos más adelante.

La vida ya no es tan simple cuando se traslada a un avión con una hélice de velocidad constante. Ahora tenemos una relación más compleja entre la configuración del acelerador y el paso de la hélice. Si el gobernador de la hélice mantiene constantes las RPM (dentro de ciertos límites), necesitamos una forma de comprender qué potencia está produciendo nuestro motor en lugar de depender de las RPM.

El indicador de presión del múltiple puede brindarnos esa información cuando se usa con nuestra altitud de presión, la configuración del acelerador y las RPM del motor. La interrelación entre estas variables indicará la potencia del motor, por lo que necesitamos las tablas de rendimiento de los fabricantes de motores.

Considere que está en su Bonanza C35 y navega a 6000 pies en un día ISA estándar. Está al 75 % de potencia, con 2150 rpm y 23 pulgadas de presión del colector. Su flujo de combustible muestra 11,2 galones por hora y su crucero es de 148 nudos. El siguiente cuadro es del Bonanza POH para ajustes de potencia del 75 %.

Ahora decide reducir su potencia al 65% para ahorrar combustible y tener un vuelo más tranquilo. Aflojas el acelerador hacia atrás (restringiendo ligeramente el flujo de aire y reduciendo el flujo de combustible) hasta que el indicador de presión del múltiple cae a 20.7 pulgadas. Gracias al regulador de hélice, sus RPM permanecen sin cambios a 2150 rpm, pero ahora su flujo de combustible ha vuelto a caer a 9,7 galones por hora y su velocidad de crucero se ha reducido en diez nudos a 138. La siguiente tabla de Bonanza indica ajustes de potencia del 65 %.

Ahora desea reducir la potencia al 55 %, por lo que tira ligeramente del acelerador hacia atrás para reducir la presión del colector a 19,6 pulgadas y afloja el control de inclinación para reducir las RPM a 1950. Su flujo de combustible se reducirá a 8,4 galones por hora y su crucero a 128 nudos.

Puede ver la importancia del manómetro del colector a través de estos tres escenarios. Dado el gobernador de la hélice, ya no podemos confiar únicamente en las RPM como indicador de la potencia del motor; Necesitamos otro método. El manómetro del múltiple nos dice el volumen de aire que pasa al motor, y una vez que conocemos la altitud de presión y las RPM del motor, podemos calcular la potencia que produce nuestro motor.

¿De qué otra manera es importante la presión del colector?

Ahora entendemos que la presión del colector es una función de los pistones del motor que intentan extraer aire a través de una entrada parcialmente obstruida por un filtro, conductos torcidos y doblados, y una placa del acelerador. Los pistones quieren más aire, y estamos impidiendo, o estrangulando eso, provocando una caída en la presión en el múltiple.

Una vez que comprendamos las presiones normales de los múltiples para los niveles de presión en los que volamos, podremos obtener información sobre el estado de nuestro avión. Supongamos que notamos que las múltiples presiones tienen una tendencia a la baja; podría indicar una obstrucción mayor de lo normal en el sistema de admisión de aire. ¿El filtro de aire necesita limpieza o cambio? ¿Hay una obstrucción parcial en el sistema de admisión? ¿Está experimentando formación de hielo en el carburador? Si el motor no recibe el aire que necesita, está funcionando a una potencia más baja, lo que podría ser peligroso al despegar de aeródromos de longitud marginal.

¿Qué pasa si las presiones comienzan a tener una tendencia más alta de lo normal? Podría indicar que el motor se está cansando, con anillos de pistón desgastados que permiten el desvío y reducen su eficiencia volumétrica. También podría indicar una fuga en el sistema de admisión. El primer problema resultará en una pérdida de energía gradual; el segundo puede introducir aire sin filtrar al motor e interferir con la mezcla de aire/combustible cuidadosamente dosificada.

¿Usar en una emergencia?

Si vuela un avión con motores de aspiración normal, puede usar su manómetro de presión múltiple como altímetro. Hemos hablado de la presión del colector que muestra una presión cercana a la ambiental cuando se detiene o se acelera a fondo. Esta función hace que el indicador sea útil como altímetro de emergencia, tanto en tierra como en vuelo.

El manómetro de presión del colector estará bastante cerca de la temperatura ambiente con el motor parado y puede compararse con el altímetro en el suelo. A toda velocidad, la presión del múltiple probablemente sea hasta 1″ Hg más baja que la ambiente debido a las restricciones mencionadas anteriormente. Sin embargo, esto podría sacarte de un apuro si tu altímetro fallara en vuelo.

Sabemos que perdemos aproximadamente 1” Hg por cada 1000 pies de altitud ganada, por lo que si el QNH local es de 29″ Hg, podemos esperar que nuestra presión a 7000 pies sea de 22″ Hg. A toda velocidad en un avión de aspiración normal, puede leer 21 ″ Hg, pero si su altímetro no funciona, ese conocimiento puede ser suficiente para mantenerlo fuera de problemas y alejado de terreno elevado.

Conclusión

La presión del múltiple es un conocimiento esencial cuando se vuela un avión con hélices de velocidad constante. Sin embargo, es útil saber cómo funcionan los manómetros de presión y qué significan las lecturas, incluso si se vuela un avión con una hélice de paso fijo.

Cuando se usan junto con otra información, le brindan una buena comprensión de la potencia que producen sus motores. También le brindan información útil sobre el estado de sus motores, e incluso pueden sacarlo de un apuro en una noche oscura y tormentosa.