La dinámica de fluidos es clave para los túneles de viento gigantes

Fuerza Aérea de EE. UU. Complejo de desarrollo de ingeniería Arnold Es el complejo de instalaciones de pruebas de vuelo más avanzado y más grande del mundo. Puede simular altitudes desde el nivel del mar hasta 300 millas, velocidades del viento desde subsónicas hasta Mach 20 y temperaturas extremas desde –85° a 1440° F. La misión del centro es «en las condiciones de vuelo que experimentarán durante su misión». Naturalmente, AEDC se actualiza constantemente para aplicar la última tecnología.reciente, Potencia de fluido hidráulico Completó un proyecto de diseño, construcción e instalación de un sistema hidráulico automatizado de más de $1,5 millones para AEDC.

Por ejemplo, el túnel de viento de propulsión de AEDC utiliza cuatro motores eléctricos para impulsar cinco compresores de aire para generar las velocidades de viento necesarias para simular las condiciones de vuelo reales. Los dos motores tienen una potencia nominal de 83 000 hp cada uno, y los dos motores tienen una potencia nominal de 60 000 hp, un total de 286 000 hp. La demanda de electricidad es así. Autoridad del Valle de Tennessee , las centrales eléctricas regionales, deben hacer sonar la alarma cuando se programen las pruebas. Además, las pruebas diurnas no son posibles durante los meses de verano debido a la electricidad adicional que requieren los acondicionadores de aire en esta parte del estado. Este es probablemente el sistema neumático más potente del mundo.

Las servoválvulas hidráulicas grandes se utilizan para configurar los sistemas de túnel de viento para cumplir con los requisitos de prueba específicos. Estas válvulas también proporcionan aceleración dinámica para simular diferentes condiciones de vuelo durante secuencias de prueba predefinidas. Para aumentar las capacidades del túnel de viento de prueba de motores de aviones AEDC, se requería un nuevo sistema hidráulico.

Mira el nuevo sistema

El nuevo sistema está diseñado para su instalación en exteriores y tiene una vida útil de 25 años. La mayoría de los componentes del sistema, incluidas todas las tuberías, están hechos de acero inoxidable y el depósito del sistema hidráulico debe proteger el fluido de la contaminación.

La unidad de potencia hidráulica (HPU) consta de cuatro bombas de desplazamiento fijo de 120 gpm conectadas a un cabezal de salida común, cada una impulsada por un motor eléctrico de 150 hp. La línea de succión de la bomba extrae fluido de un depósito superior de acero inoxidable de 1000 galones a través de una válvula de bola de puerto completo. El motor también contiene un circuito de filtración fuera de línea (circulación renal) de 20 gpm. Todas las válvulas de bola tienen manijas bloqueables e interruptores de límite para indicar posiciones completamente abiertas y completamente cerradas. Las bandejas de goteo de contenedores de 1,000 galones están disponibles para cumplir con los requisitos ambientales.

Los cabezales de suministro y retorno de la HPU están conectados a varios actuadores de válvulas, así como a dos deslizadores de acumuladores que contienen un total de 23 acumuladores de vejiga Parker Hannifin de 10 galones. La energía almacenada en el acumulador se combina con el flujo de la bomba para adaptarse a las demandas instantáneas de flujo máximo. La válvula se usa para el lavado de flujo completo de la tubería del patín del acumulador a través del filtro de retorno durante el arranque del sistema y el mantenimiento preventivo. Este procedimiento de lavado evita que se acumulen contaminantes en conjuntos de plomería cerrados durante muchos años.

mantener la integridad de los fluidos

El fluido que regresa del actuador de la servoválvula pasa a través de una corredera de intercambiador de calor que consta de dos intercambiadores de calor de aire a aceite, cada uno con un motor de ventilador de 7½ hp. Luego, el aceite fluye a través de un filtro de retorno montado en la parte superior del tanque. El patín del intercambiador de calor contiene válvulas de aislamiento para el mantenimiento del intercambiador de calor, una válvula de alivio de presión y una válvula de derivación, y dos transmisores de temperatura para monitorear la temperatura del aceite en la entrada y salida de los cabezales del intercambiador de calor en paralelo. El intercambiador de calor está dimensionado para mantener el fluido a una temperatura máxima de 120 °F en todas las condiciones de funcionamiento del sistema. Además, un calentador de inmersión y un termostato instalados en el tanque mantienen la temperatura del fluido a 70 °F durante el invierno.

La limpieza del fluido del sistema especificado satisface Norma ISO 4406 Categoría 13/15/2011.esto es usar Filtro de alta presión Parker Hannifin 50P La salida de cada bomba tiene un elemento 02Q (conectado antes de la válvula de descarga) y dos Filtro de retorno Parker BGT con elementos 02Q. La conexión de un filtro de alta presión aguas arriba de la válvula de descarga garantiza que el flujo de la bomba siempre se filtre, independientemente de si el acumulador se está cargando o si la válvula de descarga desvía el flujo de la bomba de regreso al tanque. Después de lavar el sistema, las pruebas de análisis de fluidos mostraron una clase de limpieza ISO 3/3/2.

El depósito es un sistema cerrado que contiene cuatro parker clintvent Un aislador de depósito de 80 galones evita que el aire ambiente entre en el depósito. Los aisladores utilizan bolsas de aire elásticas como pulmones para proporcionar un sello positivo con la atmósfera exterior. Cuando el nivel de aceite hidráulico desciende, el aire de reposición se introduce en el aislador desde la atmósfera. Sin embargo, el aire ambiental está contenido dentro de la vejiga elástica del aislador, por lo que no puede mezclarse con el aire sobre el fluido en el depósito. Esto evita que los contaminantes transportados por el aire y la humedad entren en el fluido hidráulico. Se usa junto con un filtro de eliminación de agua en el circuito de circulación para eliminar el agua de la lluvia, la nieve o la condensación interna.

control flexible

El control y monitoreo automático del sistema se realiza mediante PLC y una computadora industrial montada en panel con pantalla táctil. La computadora y el PLC están conectados a través de Ethernet para interactuar con la sala de control del túnel de viento, lo que permite el control remoto y el monitoreo del sistema. El operador puede monitorear el nivel de aceite, la temperatura del aceite del depósito, las temperaturas de entrada y salida del intercambiador de calor, la presión de suministro, las horas de bombeo acumuladas y la corriente para cada fase del motor de 150 hp desde una pantalla.

Las bombas no pueden arrancar a menos que sus respectivas válvulas de succión y descarga estén completamente abiertas, y un interruptor de bloqueo con llave deshabilita el arranque del motor mientras la bomba está en mantenimiento. Todos los filtros tienen indicadores electrónicos que monitorean la presión diferencial (ΔP) de cada filtro y muestran el estado del filtro en la pantalla. Debido a que el indicador ∆P solo muestra elementos sucios cuando el aceite fluye, la pantalla se bloquea en un indicador rojo intermitente. Después de cambiar el elemento del filtro, el operador debe confirmar el cambio presionando el botón de reinicio de alarma en la pantalla.

Las tuberías de acero inoxidable según ASTM A312 TP 304 utilizan conexiones de soldadura a tope en todo el sistema. El sistema heredado de AEDC usaba accesorios de soldadura por encastre;Sin embargo, se ha encontrado a lo largo de los años que la contaminación tiende a hundirse en los espacios entre las tuberías y los accesorios. NDT incluye inspección radiográfica de soldaduras y prueba de presión de nitrógeno de 2200 psi de todas las tuberías de alta presión.

Robert A. Nasca es Potencia de fluido hidráulico Tampa Tampa, sucursal de FL y autor de este libro, Prueba de componentes de potencia de fluidos . Está disponible en Amazon.com a través de haga clic aquí .

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