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Engelamiento y sistema antihielo de los aviones

por Actualidad Tma

Se conoce como engelamiento al fenómeno meteorológico que produce que se acumule hielo en las superficies de los aviones. El engelamiento se produce cada vez que un avión realiza un vuelo a gran altura.

Es un fenómeno muy peligroso que ha producido muchos problemas. Por ello, los aviones están dotados de sistemas de lucha contra el hielo y, además, la aeronáutica también se ha protegido contra los efectos adversos que produce la nieve y el hielo en tierra.

Contenido
1 ¿Qué es el engelamiento?
2 Consecuencias del engelamiento en los aviones
3 Sistema antihielo en aviones
 3.1 Calentamiento de ventanillas
 3.2 Calentamiento de superficies aerodinámicas
 3.3 Antihielo de los motores de avión
 3.4 Prevención del engelamiento en drenajes y sondas
4 Sistema de deshielo en aviones
 4.1 Deshielo neumático o por zapatas neumáticas
 4.2 Deshielo con productos químicos
 4.3 Deshielo eléctrico
5 Deshielo en aeropuertos: evitando el engelamiento de los aviones antes de despegar
6 Mantenimiento aeronáutico realizado en el sistema antihielo

¿Qué es el engelamiento?

El engelamiento es la acumulación de hielo en las superficies aerodinámicas del avión. Esta acumulación de hielo se produce cuando el avión atraviesas las capas altas de la atmósfera, aunque según la meteorología, este fenómeno puede darse también en vuelos a baja altitud.

engelamiento ala avión
Engelamiento producido en el ala de un avión

El agua en suspensión formada por gotas superfrías se convierte en hielo instantáneamente cuando choca contra el avión. Las zonas más propensas a acumular hielo son aquellas que encaran el aire: bordes de ataque, estabilizadores, morro, motores de avión

Debido a la altitud a la que vuelan los aviones, la aparición del engelamiento es completamente normal.

Consecuencias del engelamiento en los aviones

La acumulación de hielo en el avión tiene muchos efectos adversos. Entre ellos se pueden citar:

  • Deformación de las superficies aerodinámicas: la sustentación que producen las alas de los aviones depende directamente del perfil que tienen. El hielo deforma el perfil alar, por lo que puede llegar a producir el fenómeno de la pérdida (en inglés stall) por disminución de la sustentación.
  • Pérdida de potencia: el hielo ingerido por los motores de avión reduce la potencia producida al disminuir la temperatura de la combustión. También la potencia se ve disminuida ya que el agua ocupa volumen de aire necesario para la combustión, por lo que el combustible inyectado en la cámara de combustión es menor.
  • Pérdida de visibilidad: el agua que impacta contra las ventanillas de los aviones y que se convierte en hielo puede llegar a impedir la visibilidad a los pilotos si los elementos calefactores que llevan integradas no funcionan o están apagados.
  • Aumento de peso: como es lógico, la adhesión de hielo en las superficies del avión produce un aumento de peso. Este aumento de peso produce un aumento de combustible que reduce la distancia máxima a la que puede volar un avión.

Sistema antihielo en aviones

Como su nombre indica, el sistema antihielo del avión tiene la finalidad de no permitir la formación de hielo en determinadas partes de la aeronave, es decir, impide el engelamiento.

Este sistema proporciona protección contra el engelamiento en aquellas zonas más propensas a sufrir acumulaciones de hielo durante el vuelo. Estas zona son, como ya se ha explicado al principio, las que están enfrentadas directamente hacia el aire.

Calentamiento de ventanillas

Las ventanillas de avión de la cabina de pilotos se protegen contra el hielo y el vaho gracias a una resistencia eléctrica incorporada entre sus diferentes capas, de forma similar a la luna trasera de los coches.

Las ventanillas de los pilotos también reciben aire del sistema de aire acondicionado del avión. Combinando ambas soluciones, se evita que se dificulte la visión a los pilotos bien por el hielo o bien por el vaho.

Por seguridad, la alimentación de las resistencias eléctricas de las ventanillas de los pilotos procede de dos fuentes diferentes. Si el avión tiene dos motores, cada motor alimentará a una ventanilla a través de un sistema eléctrico completamente diferente al del otro motor.

Hay que señalar que las ventanillas de los pasajeros no llevan resistencias eléctricas que impidan su engelamiento. La razón principal se debe a que no están expuestas a una corriente directa de aire que las pueda congelar. Por ello, con hacer circular aire por dentro de las ventanillas es suficiente para que no se empañen e impidan la visión a los pasajeros.

Calentamiento de superficies aerodinámicas

Evitar el engelamiento en las superficies aerodinámicas del avión es vital para la seguridad en vuelo: cualquier modificación del perfil alar, aumento de peso, etc., modifica los valores seguros de aeronavegabilidad.

El sistema antihielo del ala de los aviones envía aire caliente por unos conductos hasta el borde de ataque de las alas y allí sale por unos agujeros que calientan el borde de ataque, los slats y flaps Krueger por dentro.

conducto piccolo antihielo avion
Conducto por el que sale aire caliente en el interior de un borde de ataque

Este aire caliente suele proceder de los motores del avión. Por seguridad, un único motor a reacción tiene que ser capaz de alimentar el sistema antihielo de ambas alas.

Este sistema, aunque muy sencillo y fiable, consume mucha energía. Comprimir aire en el motor del avión para luego extraerlo es una manera de aumentar el consumo de combustible para mantener el avión volando, por lo que no es eficiente.

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Esta misma protección se aplica a los bordes de ataque de los estabilizadores de los aviones. En esta parte del avión, el sistema antihielo es más sencillo ya que los bordes de ataque de los estabilizadores son fijos.

Antihielo de los motores de avión

La aparición de hielo en la entrada del motor del avión es muy peligrosa por dos motivos: la pérdida de potencia que produce la disminución de presión de aire y la posibilidad de ingesta y posterior producción de un FOD.

El sistema antihielo de los motores de los aviones es muy similar al de las superficies aerodinámicas. El aire caliente se extrae del compresor del motor a reacción y se conduce hacia el carenado de entrada del motor y hacia el spinner.

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Otro elemento que se calienta dentro de un motor de avión son los álabes fijos. Los álabes fijos pueden llegar a congelarse si la temperatura del aire que entra el motor es muy baja.

Este engelamiento puede producir una pérdida de compresión y una combustión más fría, dos factores a evitar ya que disminuyen el rendimiento del motor y un aumento del consumo de combustible del avión.

Prevención del engelamiento en drenajes y sondas

El calentamiento de estos elementos evita su engelamiento. Recordemos que las sondas permiten obtener datos del exterior del avión imprescindibles para la navegación aérea y los drenajes son los lugares por donde se expulsan algunos líquidos a la atmósfera exterior.

Estos elementos llevan una resistencia eléctrica interna que se calienta al pasar electricidad. El calentamiento de las sondas y drenajes evita que se congelen, evitando cualquier lectura errónea en los instrumentos de la cabina o una obstrucción en los drenajes.

La resistencia de las sondas y drenajes tiene una protección dependiente del relé tierra / vuelo. Esta dependencia hace que la resistencia eléctrica se alimente de más o menos voltaje dependiendo de la fase de vuelo, evitando que se pueda llegar a quemar si se calentase demasiado. También es dependiente de la temperatura exterior ya que, si es elevada, no hará falta calentar las sondas ni los drenajes.

Sistema de deshielo en aviones

El sistema de deshielo del avión permite una cierta acumulación de hielo en las superficies del avión para luego desprenderla. Este sistema es más económico que el sistema de antihielo ya que no funciona constantemente, por lo que no gasta tanta energía ni tanto combustible.

Deshielo neumático o por zapatas neumáticas

El deshielo neumático de los aviones consiste en unas zapatas que se inflan y deforman el borde de ataque de las alas. Esta deformación suelta el hielo formado en el borde de ataque.

Vídeo del funcionamiento de las zapatas antihielo en un avión de hélice

Las zapatas están fabricadas con caucho e incorporan un material conductor que disipa la electricidad estática generada por el roce del aire con las zapatas.

El modo de funcionamiento es muy sencillo: las zapatas se mantienen desinfladas varios segundos para permitir que se forme hielo. Pasados unos segundos se inflan, desprendiendo el hielo formado en el borde de ataque. Tras desprender el hielo, se vuelven a desinflar.

La capa de hielo máxima que se suele formar antes de activar las zapatas suele ser como máximo de 1 centímetro de grosor. Grosores mayores pueden provocar que las zapatas no sean capaces de desprender el hielo acumulado.

Estas zapatas neumáticas se pueden encontrar tanto en las alas del avión como en los estabilizadores.

Deshielo con productos químicos

Otra manera de eliminar el hielo es usando productos químicos como el alcohol. Esta técnica se suele usar en superficies mucho más pequeñas que las alas, ya que la cantidad de líquido a usar sería muy grande.

Se suele usar alcohol en partes del motor como el carburador en aviones de hélice o en las ventanillas de la cabina de pilotos, pero poco a poco se ha sustituido este elemento químico por otros eléctricos más ecológicos.

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Deshielo eléctrico

El deshielo eléctrico se usa mayoritariamente en zonas muy pequeñas como las hélices. Una resistencia eléctrica insertada entre las capas del material de la hélice se calienta y la fuerza centrífuga de la rotación de la hélice desprende el hielo.

Deshielo en aeropuertos: evitando el engelamiento de los aviones antes de despegar

En época invernal, es habitual ver un acontecimiento un tanto extraño a la par que interesante en los aeropuertos: el deshielo de los aviones. El deshielo de los aviones es un procedimiento por el cual se rocía una mezcla de líquidos que deshace el hielo acumulado en el avión y evita su aparición antes de que el avión despegue.

deshielo avión aeropuerto antes despegue evitar engelamiento
Deshielo de un avión en el aeropuerto antes de despegar para evitar el engelamiento

El líquido que se utiliza para el deshielo está formados generalmente por glicoles. Existen 4 tipos de líquidos antihielo (o de deshielo) para el deshielo de los aviones, siendo el tipo I menos denso y los II al IV más densos y por tanto más duraderos.

Las zonas del avión que son rociadas para impedir su engelamiento son varias, entre ellas: la parte superior e inferior de las alas y los bordes de ataque, fuselaje (excepto las ventanillas del avión) y estabilizador horizontal y vertical.

Por seguridad, hay que evitar rociar con el líquido antihielo algunas zonas del avión tales como el tren de aterrizaje, los motores, la APU y sensores de los instrumentos de navegación, lugares donde podría producirse un incendio o producir lecturas erróneas.

Mantenimiento aeronáutico realizado en el sistema antihielo

Los técnicos de mantenimiento aeronáutico pueden realizar diversos trabajos en el sistema antihielo de los aviones. Estos trabajos van desde pruebas operaciones para comprobar el correcto estado de los componentes del sistema antihielo así como la reparación y recambio de elementos del sistema como válvulas, conductos o cableado.

zapata neumatica ala avion
Técnicos de mantenimiento aeronáutico instalando una zapata neumática en el ala de un avión

Otras tareas de mantenimiento aeronáutico realizadas pueden ser inspecciones visuales de los elementos del sistema o el restablecimiento de la capa hidrofóbica de las ventanillas de la cabina de pilotos o la instalación de las zapatas antihielo en el borde de ataque del ala.

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