Sistema de combustível de aeronaves

Todas as aeronaves com motor precisam de combustível a bordo para operar o motor ou motores.

Um sistema de combustível que é composto de tanques de armazenamento, bombas, filtros, válvulas, mangueiras de combustível, dispositivos de medição e monitoramento é projetado de acordo com certificações e padrões internacionais.

Cada sistema deve fornecer um fluxo contínuo de combustível sem contaminação, independentemente da atitude da aeronave.

Uma vez que o combustível pode resultar em uma grande carga ou peso ao avião, uma estrutura suficientemente forte deve ser projetada.

Como modelo escolhi o sistema de combustível do BOEING 737 classic.

SISTEMA DE COMBUSTÍVEL – DESCRIÇÃO E OPERAÇÃO

Introdução

O sistema de combustível armazena e entrega o combustível para os motores e a APU. Componentes adicionais e controles no sistema fornecem um rápido abasteci­mento e destanqueio.

Os tanques, linhas, adaptações e componentes são compatí­veis com todos os combustíveis que se enquadram nas especificações dos fabrican­tes de turbinas e AP U.

Descrição

A) Todo o combustível é armazenado dentro de áreas ventiladas nas asas e seção central da asa.

Estas áreas estão divididas em três tanques integrais de combustível: Um tanque central com três cavidades e dois tanques de asa (tanques número 1 e número 2).

B) O avião é abastecido com combustível de uma fonte externa através de um bocal de abastecimento localizado na estação de abastecimento por pressão

O sitema de abastecimento por pressão fornece um meio rápido de abastecimento dos tanques da aeronave.

Os tanques podem ser abastecidos simultaneamente ou separadamente e também através das portas de abastecimento localizadas sobre a asa.

C) Bombas de combustível operadas eletricamente e linhas de combustível entregam combustível de qualquer tanque para um ou ambos os motores.

Válvulas operadas eletricamente controlam o combustível de alimentação cruzada e o corte de combustível para os motores.

Os controles das bombas e válvulas, juntamente com instrumentos e luzes de indicação para monitorar o sistema, estão dispostos em um painel de controle localizado no painel superior dianteiro.

D) Combustível das bombas também pode ser direcionado para o manifold (Coletor, tubulação) de abaste­cimento, através da válvula de destanqueio, para a sua remoção do avião.

E) Bombas de scavenge (Bomba de recuperação) são energizadas quando o tanque central fica vazio, através das bombas principais, durante o destanqueio ou a alimentação dos motores.

Estas bombas de scavenge (Bomba de recuperação) reduzem o residual de combustível no tanque central e que não seria aproveitado.

F) Indicadores de quantidade de combustível, na cabine de comando, e indicadores de quantidade de abastecimento, na estação de abastecimento por pressão, indicam a quantidade de combustível no avião.

Réguas, instaladas na parte inferior dos tanques de asa, podem também ser utilizadas para determinar a quantidade de combustível no avião.

G) Luzes de indicação de baixa pressão de alimentação de combustível, no painel superior dianteiro, indicam baixa pressão na saída da bomba.

H) Um indicador de temperatura de combustível, no painel superior dianteiro, indica a temperatura do combustível no tanque número 1.

I) Combustível é entregue do tanque número 1 para APU através de uma linha independen­te ou de uma conexão do sistema de alimentação de combustível.

 As bombas de combustível podem ser usadas para pressurizar o sistema de alimentação de combustível da APU.

Uma válvula unidirecional em cada linha de entrada previne fluxo reverso através de uma linha de entrada inativa.

Uma válvula de corte operada eletricamente previne a pressurização da linha de combustível durante o corte da APU.

O sistema de combustível será subdividido em 5 subsistemas para facilitar o seu entendimento.

São eles:

• Tanques de combustível
• Sistema de abastecimento por pressão
• Sistema de alimentação de combustível do motor
• Destanqueio
• Sistema de indicação

SISTEMA DE ARMAZENAMENTO – DESCRIÇÃO E OPRAÇÃO

 Introdução (Fig.1)

A) O sistema de armazenamento de combustível da Boeing 737 (Boeing 737 300/500) é composto de 3 tanques integrais na área da asa; estas áreas são perfeitamente seladas contra vazamento; possuindo um sistema de ventilação.

Os tanques são denominados Nº 1, localizado na asa esquerda, tanque Nº 2 localizado na asa direita e tanque central, localizado na área da seção central da fuselagem.

A capacidade de cada tanque é a seguinte:

TANQUES DE COMBUSTÍVEL – DESCRIÇÃO E OPERAÇÃO

1. Introdução

A. Tanques de combustível integrais, Nº. 1, Nº. 2 e central, mantêm o combustível que é necessário para operar os motores e a APU.

2. Descrição

A) Estrutura de asa primária é usada na construção dos tanques.

Os tanques estão localizados entre as longarinas dianteira e traseira e entre os revestimentos superior e inferior da asa.

Nervuras sólidas fecham as extremidades dos tanques, enquanto outras nervuras agem como obstáculos para o movimento do combustível no interior do tanque.

Tanques Nº. 1 e Nº. 2

O tanque Nº. 1 e o tanque Nº. 2 (asa direita) estão localizados na área entre as longarinas da cada asa.

Duas nervuras em cada asa contêm válvulas unidire­cionais (baffie check valves) para evitar que o combustível se desloque da área das bombas.

Painéis de acesso na superfície inferior da asa fornecem acesso para cada tanque.

Um port de abastecimento sobre a asa, localizado na superfície da asa, permite um abastecimento por gravidade no caso de indisponibilidade de equipamento de abastecimento por pressão.

3. Tanque Central

A) O tanque central está localizado no interior da fuselagem e está dividido em 3 cavidades, através de vigas de mesma direção das longarinas.

Estas cavidades são numeradas de 1 à 3, começando com a cavidade dianteira. As vigas contém furos de equalização que permitem o fluxo de combustível entre as cavidades.

B) Uma tampa de acesso na superfície interior da cavidade Nº. 1 fornece acesso para o tanque central. Aberturas nas vigas permitem o acesso entre as cavidades.

C) O tanque central tem um revestimento externo no painel superior e longarina dianteira que serve como uma barreira secundária à entrada de vapores de combus­tível na seção pressurizada da fuselagem.

4. Tanque de Ventilação (Surge Tank)

A) Está localizado na parte mais alta do tanque, ou seja, na ponta da asa. Sua finalidade é armazenar combustível proveniente das linhas de ventilação que acumulam combustível devido certas altitudes.

Possui uma válvula unidirecional que deixa o combustível drenar de volta para o tanque central, mas evita o fluxo do tanque central para o de ventilação.

5. Componentes do Subsistema

A) Painéis de Acesso do Tanque (Fig. 2)

Função

Prover acesso para o equipamento localizado no interior dos tanques de combustível.

Localização

Estão localizados no revestimento inferior da asa. O painel do tanque
central é alcançado através da baia de ar condicionado esquerda.

B. Válvulas Unidirecionais “Baffle” (fig. 3)

Função

Prevenir o fluxo de combustível da parte interna do tanque para a parte mais externa, em direção à ponta da asa.

Porém, permite o fluxo no sentido contrário, da porta da asa para a parte mais baixa do tanque. Portanto, evita que a entrada da bomba fique descoberta e melhora a estabilidade da aeronave.

Localização

As válvulas estão localizadas na parte inferior das nervuras de asa.

Cinco válvulas estão localizadas na nervura da WBL157, seis na WBL227 e uma na WBL557.

6. Válvula Dreno dos Tanques de Asa (Fig. 4)

Função

São usadas para drenar a água/umidade depositada no fundo do tanque e o combustível remanescente após o tanque ser destanqueado.

Localização

Uma válvula está instalada no revestimento inferior e na parte mais baixa de cada tanque.

7. Válvula Dreno do Tanque Central (Fig 4)

Função

É usada para drenar água/umidade depositada no fundo do tanque e o combus­tível remanescente do destanqueio.

Pode ser substituída sem que haja necessi­dade de destanqueio e entrada no interior do tanque.

Localização

Está localizada no revestimento inferior da seção central da asa.

8. Válvula Dreno do Tanque de Ventilação (Fig 4)

Função

São usadas para drenar a umidade/água acumulada em cada tanque. Pode ser removida sem que haja necessidade de destanqueio.

Localização

Uma está instalada no ponto mais baixo do revestimento inferior de cada tanque de ventilação.

SISTEMA DE ABASTECIMENTO POR PRESSÃO – DESCRIÇÃO E OPERAÇÃO

 Introdução

O sistema de abastecimento por pressão fornece um rápido procedimento para abastecer os tanques do avião.

Descrição

A estação de abastecimento, localizada no bordo de ataque da asa direita, é composto por um painel de abastecimento, um manifold, urna chave de controle de força elétrica e um bocal de abastecimento.

Válvulas de corte estão instaladas entre o manifold e as linhas de distribuição. As linhas de distribuição direcionam o combustível para cada tanque.

As válvulas de corte controlam o fluxo de combustível do manifold para as linhas. Uma válvula de destanqueio conecta o marlifold dè-alirnentação de combustível do motor com o manifold de abastecimento.

Um painel de reabastecimento (P15) controla o sistema de abastecimento através de chaves e indicadores necessários para fazer a operação.

Cada tanque de combustível tem um flutuador de tanque cheio (float switch) que disponibiliza um corte automático de abastecimento quando os tanques atingirem o nível máximo.

Indicações na Cabine de Comando

Não hà indicações na cabine de comando.

Componentes do Sistema

A. Vàlvula de Corte de Abastecimento (Fig.1)

Função

Controlar o fluxo de combustível do manifold de abastecimento para os tanques. São mantidas na posição fechada por pressão de mola.

São atuadas para a posição aberta através de um solenóide. Um botão de override manual (para sobrepujar manualmente) no solenóide da válvula fornece um procedimento manual para abrir a válvula quando o solenóide não estiver energizado.

A válvula é operada com 28VDC e controlada pelo float switch (Suite do flutuador) quando é acusado tanque cheio ou através das chaves individuais localizadas no painel de reabastecimento para abastecimento em qualquer nível.

Luzes de indicação da posição da válvula instaladas no painel de reabaste­cimento acendem quando o solenóide da válvula é energizado.

Localização

No painel de abastecimento.

B. Bocal de Abastecimento (Fig. 1)

Função

Conectar a mangueira de abastecimento ao manifold do sistema de abaste­cimento.

Localização

Estação de abastecimento.

C. Painel de Abastecimento (Fig.1)

Função

(a) Possui todos os controles necessários para a operação do sistema de abastecimento, como indicadores de quantidade chaves das válvulas de corte, luzes de indicação de válvula aberta, um indicador de abastecimento e chave de teste de corte de abastecimento.

Localização

Estação de abastecimento.

D. Chave de Controle de Força Elétrica de Abastecimento (Fig.1)

Função

A chave de controle automaticamente fornece força elétrica 28VDC para as chaves das válvulas de corte quando a tampa de acesso da estação de abastecimento é aberta.

Quando a tampa é fechada as chaves das válvulas são desenergizadas, deixando as válvulas fechadas, mesmo que suas chaves de controle tenham sido acidentalmente deixadas em aberto.

Localização

Parte frontal da Estação de abastecimento.

E. Manifold de Abastecimento (Fig. 1)

Função

É o centro de coleta e distribuição do sistema de abastecimento.

Localização

  Superfície da longarina dianteira da asa no bordo de ataque.

F. Float Switch (Fig.1)

Função

Evitar que os tanques sejam abastecidos além da capacidade.

Quando o combustível atingir o nível máximo do tanque o Float Switch (chave comandada pelo flutuador) irá remover força elétrica das válvulas de corte.

A válvula irá fechar e as luzes de válvula aberta irão apagar.

Localização

Há um no interior de cada tanque.

*Fonte: Manual original Boeing 737 Classic. (AMM)

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GLOSSÁRIO — Sistema de Combustível do Boeing 737

Abastecimento por pressão
Procedimento de reabastecimento usando uma conexão no solo que pressuriza as linhas para encher os tanques rapidamente. Permite abastecer todos os tanques ao mesmo tempo ou individualmente, sem abrir tampas sobre as asas.

APU (Unidade Auxiliar de Potência)
Pequeno grupo gerador instalado na aeronave que recebe combustível do tanque nº 1 por uma linha dedicada ou pela conexão do sistema de alimentação. Possui válvula de corte e válvulas unidirecionais para evitar fluxo reverso.

Baffle (válvula unidirecional de nervura)
Válvula instalada nas nervuras das asas que permite o fluxo do combustível para a região mais baixa do tanque e impede o retorno para as pontas. Ajuda a manter a captação das bombas coberta e a estabilidade da aeronave.

Bocal de abastecimento
Conexão na estação de abastecimento onde a mangueira do caminhão de combustível é acoplada ao manifold do sistema de reabastecimento.

Bordo de ataque
Borda frontal da asa. No 737, abriga a estação de abastecimento por pressão no lado direito.

Botão de override manual
Dispositivo no atuador da válvula de corte que permite abrir a válvula manualmente quando o solenóide não está energizado, garantindo operação em pane elétrica local.

Capacidade do tanque
Volume máximo de combustível que cada tanque comporta. O 737 possui tanques com capacidades definidas de projeto e sensores que interrompem o abastecimento ao atingir o nível máximo.

Chave de controle de força elétrica de abastecimento
Chave que libera automaticamente 28 VDC para as válvulas de corte quando a tampa da estação de abastecimento é aberta, desenergizando-as ao fechar a tampa para evitar operação inadvertida.

Chave do flutuador (float switch)
Interruptor acionado por flutuador dentro de cada tanque. Quando o nível máximo é atingido, remove energia elétrica das válvulas de corte e interrompe o abastecimento para evitar transbordo.

Coletor (manifold) de abastecimento
Tubulação principal do sistema de reabastecimento que distribui combustível para as linhas de cada tanque por meio de válvulas de corte.

Coletor de alimentação (manifold do motor)
Tubulação do sistema de alimentação que leva combustível pressurizado das bombas aos motores. Pode ser interligada ao manifold de abastecimento para operações de destanqueio.

Destanqueio
Procedimento de retirada de combustível da aeronave. É feito direcionando o fluxo das bombas para o manifold de abastecimento por meio de uma válvula específica.

Indicador de abastecimento
Mostrador localizado no painel da estação de abastecimento que auxilia a operação durante o reabastecimento por pressão.

Indicadores de quantidade de combustível
Instrumentos na cabine que mostram a quantidade de combustível em cada tanque. Complementam a medição feita na estação de abastecimento e por réguas.

Indicador de temperatura do combustível
Instrumento no painel superior que monitora a temperatura do combustível (no tanque nº 1), importante para evitar formação de gelo e limitações operacionais.

Luz de baixa pressão
Lâmpada de aviso no painel superior que indica baixa pressão na saída de uma bomba de combustível, alertando para checagem do sistema de alimentação.

Manifold (ver “Coletor”)
Termo técnico em inglês para “coletor”, a tubulação principal de distribuição ou coleta do sistema.

Nervura
Elemento estrutural interno da asa que, além de dar forma e resistência, recebe válvulas baffle e ajuda a controlar o movimento do combustível dentro do tanque.

Painel de abastecimento
Painel na estação de abastecimento com chaves, indicadores e luzes para operar o reabastecimento por pressão e monitorar o status das válvulas de corte.

Painel superior dianteiro
Painel de comandos na cabine (overhead) onde ficam chaves das bombas, luzes de baixa pressão e instrumentos de monitoramento do sistema de combustível.

Painéis de acesso do tanque
Tampas no revestimento inferior das asas e na seção central que permitem acesso aos componentes internos dos tanques para inspeção e manutenção.

Porta de abastecimento sobre a asa
Abertura no intradorso da asa que permite abastecimento por gravidade quando o reabastecimento por pressão não está disponível.

Réguas de medição
Dispositivos mecânicos montados na parte inferior dos tanques das asas, usados para verificar manualmente a quantidade de combustível quando necessário.

Scavenge pump (bomba de recuperação)
Bomba que entra em ação quando o tanque central está vazio em operação normal ou no destanqueio, reduzindo o residual de combustível que ficaria inutilizado no tanque central.

Sistema de alimentação de combustível do motor
Conjunto de bombas, linhas e válvulas que entrega combustível pressurizado dos tanques aos motores. Pode cruzar alimentação entre tanques por meio de válvulas controladas eletricamente.

Sistema de armazenamento de combustível
Parte do sistema que armazena o combustível em tanques integrais (nº 1, nº 2 e central) com ventilação adequada e divisões internas para controle de movimento do líquido.

Sistema de indicação
Instrumentos, sensores e luzes que informam quantidade, temperatura e condições de pressão no sistema de combustível, na cabine e na estação de abastecimento.

Sistema de ventilação (tanque de ventilação / surge tank)
Volume na ponta de cada asa que recolhe combustível que migra pelas linhas de ventilação em certas condições. Possui válvula unidirecional que drena de volta sem permitir retorno ao surge tank.

Tanque central
Tanque localizado na seção central da fuselagem, dividido em três cavidades interligadas por furos de equalização. Tem barreiras secundárias para evitar entrada de vapores em áreas pressurizadas.

Tanques de asa (nº 1 e nº 2)
Tanques integrais localizados entre longarinas e revestimentos das asas. Abastecem os motores e a APU e dispõem de painéis de acesso e portas de abastecimento por gravidade.

Válvula de corte (abastecimento)
Válvula que controla o fluxo do manifold de abastecimento para cada tanque. Opera energizada por solenóide (28 VDC), com indicação luminosa e possibilidade de override manual.

Válvula de corte da APU
Válvula operada eletricamente que impede pressurização da linha de combustível da APU quando esta está cortada, aumentando a segurança do sistema.

Válvula dreno
Válvula instalada no ponto mais baixo de cada tanque (asa, central e ventilação) para drenar água/umidade acumulada e combustível remanescente após destanqueio.

Válvula unidirecional (check valve)
Componente que permite fluxo em um único sentido, evitando refluxo em linhas de alimentação, APU e retorno de combustível para áreas indesejadas.

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FAQ — Perguntas de Estudantes

P: Por que o 737 usa abastecimento por pressão em vez de apenas abastecer pela abertura sobre a asa?
R: O abastecimento por pressão é mais rápido, controlado e permite encher todos os tanques pelas linhas e válvulas da estação, sem abrir tampas na asa. Além disso, há corte automático por flutuador quando o nível máximo é atingido, reduzindo risco de transbordo.

P: Qual a função das válvulas “baffle” instaladas nas nervuras das asas?
R: Elas deixam o combustível escoar para a região mais baixa do tanque e impedem que ele volte para as pontas. Assim, mantêm as entradas das bombas cobertas e ajudam na estabilidade da aeronave em manobras.

P: O que é o “surge tank” e por que fica na ponta da asa?
R: É o tanque de ventilação, posicionado na parte mais alta do sistema. Ele recebe combustível que chega pelas linhas de ventilação e o armazena temporariamente, drenando de volta por válvula unidirecional sem permitir retorno ao surge tank.

P: Como o sistema evita encher demais um tanque durante o reabastecimento?
R: Cada tanque possui um float switch (chave de flutuador) que corta a energia das válvulas de corte quando o nível máximo é atingido, interrompendo o fluxo pelo manifold.

P: Para que servem as “réguas” se já existem indicadores na cabine?
R: As réguas são um método mecânico de conferência direta no tanque das asas. São úteis para verificação, calibração e quando se deseja confirmar a indicação eletrônica.

P: Onde fica a estação de abastecimento do 737?
R: No bordo de ataque da asa direita. Lá estão o painel de abastecimento, o bocal para conexão da mangueira, o manifold e as chaves de controle necessárias.

P: O que significa a luz de baixa pressão no painel superior?
R: Indica que a pressão de saída de uma bomba está abaixo do valor esperado. O tripulante deve verificar a bomba, o estado das válvulas e a configuração do sistema antes de prosseguir.

P: Como o combustível chega à APU?
R: Pelo tanque nº 1, por linha dedicada ou por conexão com o sistema de alimentação. Há válvulas unidirecionais e uma válvula de corte que evitam pressurização indevida da linha durante o corte da APU.

P: Por que o tanque central é dividido em cavidades?
R: Para controlar o movimento do combustível e distribuir cargas. As cavidades têm furos de equalização para permitir fluxo entre elas sem gerar bolsões isolados.

P: O que é o destanqueio e quando é usado?
R: É a retirada de combustível da aeronave. Usa-se uma válvula que liga o manifold de alimentação ao manifold de abastecimento, direcionando o combustível para fora com auxílio das bombas.

P: Quando é preciso drenar água dos tanques?
R: A água/umidade se acumula no ponto mais baixo. As válvulas de dreno dos tanques (asa, central e ventilação) são usadas para remover essa água durante inspeções e procedimentos de manutenção.

P: Qual a diferença entre manifold de abastecimento e de alimentação?
R: O de abastecimento distribui combustível para encher os tanques durante o reabastecimento; o de alimentação conduz combustível pressurizado das bombas para os motores (e pode ser interligado para destanqueio).