Carburador | Alternativos

Principios de funcionamiento del carburador

El carburador debe ser capaz de medir la cantidad de aire que ingresa por el sistema de inducción y regular la cantidad de combustible que será entregado en la mezcla que empleará el motor. Para hacer esto, el carburador trabaja con un tubo venturi que mide la presión que existe del aire en un punto y de esa manera puede determinar cuanta es la cantidad de porción de aire que está ingresando.

Recordemos, como se vio en la materia Aerodinámica, que un aumento de velocidad del aire ocasionaba una disminución de presión y viceversa. Esta prueba se comprueba en un tubo venturi con estrechamiento. El principio básico de operación de un carburador depende de la diferencia de presión de la entrada y el estrechamiento.

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El carburador está montado en el motor de manera que el aire pase hacia los cilindros luego del venturi. El tamaño del estrechamiento dependerá de las características del motor, por ejemplo, para un motor de alta potencia se deberá emplear un venturi largo. Ahora bien, el aire puede circular hacia arriba o hacia abajo dependiendo del diseño del carburador. Si el aire circula hacia arriba el carburador es de flujo ascendente y descendente si el aire circula hacia abajo.

Cuando el pistón se mueve hacia abajo en la etapa de admisión, la presión en el cilindro es baja y el aire que se acelera a través del carburador ingresa al cilindro para compensar la baja de presión generada por el pistón.

Existe una biela que se encuentra en el venturi y está conectada al acelerador de manera de poder regular la cantidad de aire de admisión en base a los requerimientos de potencia. Si el ingreso de aire es mayor, el carburador inyectará más combustible para que la relación de mezcla sea adecuada. Esto es posible porque a medida que el volumen de aire es mayor, la velocidad será mayor y como la presión será menor se habilita a que mayor volumen de combustible ingrese a la corriente de aire que va hacia el motor (mezcla).

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Descarga de combustible

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Hay dos presiones que actúan en el combustible del carburador, una baja en la boca de descarga y otra alta (atmosférica) en la cámara de flotación. Al ser más alta la presión en la cámara de flotación el combustible circula hacia la boquilla de descarga para ser inyectada con el flujo de aire.

Como mencionamos anteriormente, en el caso de que a través del acelerador se abra más la válvula de acelerador, el aumento en el flujo de aire incrementará la velocidad y al disminuir la presión mayor porción de combustible se inyectará en proporción con el incremento de la masa de aire. En el caso de que se lleve el acelerador a la posición cerrado, tanto el flujo de aire como combustible disminuyen.

Para poder utilizar el motor en diferentes condiciones de vuelo y exigencias de carga, el carburador tiene seis sistemas que cumplen diferentes funciones y que pueden actuar solos o en forma combinada:

  • Medidor: es el que permite mantener el flujo de combustible para todas las RPM del motor. Esto se realiza por el fenómeno venturi que ya se ha descripto.
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  • Ralentí: como el sistema medidor puede ser errático a bajas velocidades y al estar el comando de potencia cerrado, la diferencia de presión que existe en el flujo de aire y la cámara de combustible no es suficiente para que el combustible circule. Es por ello que muchos carburadores tienen un sistema ralentí encargado de seguir inyectando combustible a pesar del poco flujo de aire y diferencia de presiones.
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  • Acelerador: cuando se necesita realizar un empleo de motor al máximo de forma instantánea, un sistema de aceleración inyecta combustible extra para que la velocidad de respuesta sea óptima. Cuando el comando de potencia se abre, la válvula permite mayor ingreso de aire y la diferencia de presiones aumentará la descarga de combustible en la corriente de aire, pero este fenómeno tiene un retardo hasta el flujo de aire y combustible mezclado sea el óptimo para que el motor entregue la potencia deseada. Es por ello que existe este sistema para compensar el tiempo de retardo y hacer una transición más suave ya que en el caso contrario la mezcla estaría empobrecida porque la porción de aire sería mayor que la de combustible.
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Control de mezcla: comando que está en la cabina y que permite modificar el flujo de combustible en relación a la densidad del aire. La mezcla tiende a enriquecerse con la altura a medida que la presión y densidad disminuyen. Algunas aeronaves poseen controles de mezcla automáticos y otras deben realizarse en forma manual y con los criterios establecidos en las lecciones anteriores.

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  • Corte de motor (idle cutoff): incorporado en el comando de mezcla, al llevarlo a la posición cortado (totalmente atrás) corta el flujo de combustible de ingreso y de esa manera el motor dejará de funcionar.
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  • Enriquecedor o Economizador: a altas demandas de potencia automáticamente se enriquece la mezcla. Es un sistema que opera con una válvula separada que se abre en el caso de que la demanda de potencia sea mayor a la empleada para vuelo crucero y se vuelve a cerrar cuando los valores de potencia se retoman nuevamente. En crucero es conveniente volar con una mezcla empobrecida que permita el ahorro de combustible y mantenga los niveles de temperatura del cilindro dentro de los márgenes de operación. Se dice que es un economizador porque en el caso de que quisiéramos operar a mayor potencia, deberíamos actuar el comando de mezcla rica, pero en este caso lo que ocurre es que la válvula se abre y cierra de manera que la transición sea con la menor pérdida posible de combustible.
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Engelamiento

Existen tres tipos de condiciones que generan engelamiento en el carburador:

  1. Hielo por vaporización de combustible
  2. Hielo por acelerador
  3. Hielo por impacto

Hielo por vaporización de combustible: se produce por la reducción de la temperatura del aire generada por la vaporización de combustible luego de que ingresa a la corriente de aire. A medida que el combustible se evapora, la temperatura desciende en el lugar en donde tiene lugar la vaporización y cuando se mezcla con humedad genera hielo. De hecho puede formarse en temperaturas ambiente que llegan hasta los 38°C y con valores de humedad relativa por debajo de 100%. Generalmente el hielo se acumula en el área de distribución de combustible del carburador reduciendo la temperatura de admisión, irrumpiendo el flujo de combustible y afectando la distribución de la mezcla.

Hielo del acelerador: se forma detrás de la válvula del acelerador cuando la misma se encuentra parcialmente cerrada. La diferencia de presiones que existe detrás (baja presión) y por delante de la válvula tiene un efecto enfriador en la mezcla aire-combustible. La humedad en el área de baja presión se congela y restringe el flujo de aire y presión de admisión, además puede llegar a ocasionar que el acelerador quede inoperativo o trabado. Este tipo de fenómenos rara vez ocurren por encima de 3°C.

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Hielo por impacto: el que se produce por condiciones atmosféricas propicias para el engelamiento (nieve, hielo, humedad y gotas de agua que hacen contacto con una superficie que se encuentra a 0°C, entre otros). Si se llegase a formar hielo será en la entrada la entrada del carburador pero esto es difícil que ocurra porque generalmente el hielo por impacto (claro, opaco o mixto) afecta en mayor medida a las grandes superficies del avión y que están más expuestas al aire tales como las alas. En algunas condiciones el hielo puede ingresar al carburador en estado seco y no se adherirá a las paredes ni afectará el flujo de aire-combustible.

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Al presentarse hielo en el carburador en hélices de paso fijo notaremos una disminución en las RPM del motor y en el caso de las hélices de paso variable las RPM se mantienen pero se pierde potencia. En ambos casos, se perderá velocidad y/o altitud.

Observar el indicar de presión de admisión (si se dispone) es otro indicador que nos alertará de la formación de hielo (baja de la temperatura por debajo de lo requerido para el vuelo).

Una de las formas de mitigar el riesgo es emplear aire alterno al carburador. Este comando debe utilizarse como prevención en forma de anti hielo y no como deshielador ya que una vez que se haya formado hielo en el carburador será muy difícil poder deshacerse de él. El comando de aire alterno, inyecta aire caliente del motor al carburador para aumentar la temperatura de aire y de esa manera evitar que se forma hielo.

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Al emplear aire alterno, las RPM del motor disminuirán porque el aire de ingreso al motor es menos denso (mayor temperatura). La prueba del aire alterno se realiza en tierra en donde se observa la variación de los parámetros de motor y se corrobora el correcto funcionamiento. Ahora bien, en vuelo no es necesario que las condiciones de vuelo sean favorables a la formación de engelamiento. Como observamos en el gráfico de temperatura sobre punto de roció, se puede producir hielo en el carburador a altas temperaturas. En el caso expresado 3.3 se podía presentar una condición de formación de hielo cuando el acelerador se encontraba prácticamente cerrado. Es por ello que en las operaciones normales de las aeronaves cuando se realizan descensos o utilización de regímenes de potencia bajos, se emplea el aire alterno para evitar la posible formación de hielo. Cuando se decide emplear la potencia al máximo, el aire alterno se deberá cerrar para que las RPM sean máximas.

Reflexiones finales

  • El carburador es el encargado de combinar el aire y combustible para que la mezcla sea óptima al momento de ingresar al motor.
  • El comando del acelerador, es el que modifica la posición de la mariposa para regular el flujo de combustible.
  • Con el control de mezcla se modifica el flujo de combustible en relación a la densidad del aire. La mezcla tiende a enriquecerse con la altura a medida que la presión y densidad disminuyen. Esto es importante para optimizar el uso del combustible y mejorar el rendimiento del motor.
  • Las causas que ocasionan engelamiento en el carburador son múltiples. Lo que el piloto tiene que saber es que esta condición no solo se da en climas fríos y húmedos, sino que como se mencionó en esta lección, puede presentarse también en temperaturas templadas con puntos de rocío cercanos a la saturación de la masa de aire. La aceleración de la masa de aire que produce el efecto venturi del carburador, potencian este fenómeno.
  • Cuando el carburador ha dejado de funcionar producto del engelamiento, es prácticamente imposible reestablecer su operación y por ende deberá esperarse la detención del motor.
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