APU de aviones comerciales – Por que sale humo de la cola de los aviones

Publicado el 6 diciembre, 2021 En la categoría Aviación Civil, Aviación Militar, Curiosidades de la Aviación, Escuela de vuelo, Vídeos 0 Comentarios

Aunque muchas personas suelen viajar en avión con frecuencia, desconocen por completo la función que cumplen las APU de aviones comerciales, y es común que se mal interprete la finalidad de algunas de ellas. Tal es el caso de este agujero que se encuentra en la cola de los aviones que son utilizados en la aviación comercial. Muchos pasajeros piensan que aquí se encuentra la cocina del avión porque por este agujero suele salir humo. Otros piensan que aquí se encuentra un motor de emergencia para propulsar el avión si se presenta alguna falla técnica en vuelo. Y otros asumen que en esta sección de la cola se almacena el combustible.

La cuestión es que ninguna de las anteriores es verdadera, nada más lejos de la verdad. Realmente aquí se encuentra la APU (Auxiliary Power Unit) o lo que sería en español Unidad de Potencia Auxiliar.
La APU de un avión es una pequeña turbina de gas relativamente pequeña y consiste en un generador eléctrico que se suele emplear para proporcionar electricidad, presión hidráulica, aire acondicionado y también proporciona aire comprimido para utilizarlo directamente o para almacenarlo en un compresor de carga mientras los motores de la aeronave están apagados.

El primer avión comercial en incorporar una APU fue el Boeing 727 de 1963, esto le permitió ser más versátil especialmente durante las operaciones en tierra porque le permitía operar en pequeños aeropuertos independientemente de las instalaciones con las que éstos contasen.

Los diseños más recientes comienzan a explorar posibles soluciones mediante el uso del motor Wankel, ya que ofrece mayor potencia específica que los motores de pistón clásicos y mejores tasas de consumo que las turbinas.

Las APU de aviones comerciales montadas en aviones ETOPS son dispositivos críticos en términos de seguridad, ya que suponen una reserva de electricidad y aire comprimido en caso de fallo motor. Mientras que algunas APU no son utilizables en vuelo, las adaptadas para aviones ETOPS deben serlo hasta el techo de vuelo. Actualmente existen unidades utilizables hasta a una altitud máxima de 43.000 pies (unos 13 000 m) donde las bajas temperaturas son extremas. Si la APU o su generador eléctrico no funcionan en estas condiciones, el avión no será certificado como ETOPS y deberá ser dedicado a rutas más cortas.

El acrónimo ETOPS es utilizado para identificar la certificación que poseen aquellos aviones que no tienen restricciones para operar sobre agua, zonas desérticas y áreas polares que antiguamente estaban prohibidas para los bimotores. Esto les permite volar sin la necesidad de que existan aeropuertos alternativos donde puedan aterrizar en caso de que falle alguno de los motores. El acrónimo ETOPS significa (Extended-range Twin-engine Operational Performance Standards o lo que sería en español (Estándares de desempeño operacional de rango extendido para aviones bimotores).

Las APU son aún más críticas en las operaciones de vuelo de los transbordadores espaciales. A diferencia de los aviones, en los transbordadores las APU proporcionan presión hidráulica y no energía eléctrica. Estas naves cuentan con tres APU redundantes alimentadas con hidracina. Únicamente funcionan durante el ascenso propulsado y la reentrada en la atmósfera y posterior aterrizaje, proporcionando fuerza hidráulica para controlar los motores de los cohetes y las superficies de vuelo. Durante el aterrizaje además sirven para controlar los frenos, y este debe poder realizarse con una sola APU

Veamos ahora como está conformada la APU. Una APU de turbina de gas típica de un avión comercial se divide en tres secciones:

  • 1- Sección de potencia
  • 2- Compresor de carga
  • 3- La caja de cambios

La sección de potencia consiste en un generador a gas que proporciona energía a la APU.

El compresor de carga suele ser un compresor que suministra presión neumática al avión, aunque algunas APU de aviones comerciales reutilizan parte del aire expelido por el compresor de la sección de potencia. Hay dos dispositivos accionables, el regulador de entrada de aire al compresor de carga y la válvula de control que mantiene constante el trabajo de la turbina.

La tercera parte es una caja de cambios que transmite la fuerza a un generador eléctrico refrigerado mediante aceite, el cual está encargado de suministrar electricidad al avión. Dentro de la caja de cambios también se transmite energía a ciertos accesorios tales como la unidad de control de combustible, el módulo de lubricación o el ventilador de refrigeración. Además, existe un motor conectado a la caja que asegura el arranque de la APU.

Algunos diseños de estas unidades combinan motor de arranque y generador para arrancar la APU y suministrar electricidad para reducir la complejidad.

Por ejemplo, en el caso del Boeing 787 Dreamliner, al ser un avión totalmente controlado de forma eléctrica, monta una APU que funciona exclusivamente como generador eléctrico. La ausencia de sistemas neumáticos simplifica el diseño, pero incrementa a cientos de kilovatios (kW) las necesidades de electricidad, requiriendo así generadores más pesados y potentes.

La APU también proporciona electricidad durante el encendido de los motores, tanto en tierra como en vuelo en caso de que sea necesario un reencendido de motores mientras la aeronave se encuentre volando. Además de que también suministra energía neumática hasta que la aeronave adquiere cierto nivel de vuelo.

La APU es vital durante pérdidas de potencia cuando se presenta una avería en los motores, en estos casos la APU proporciona la energía necesaria para mantener los sistemas críticos funcionando, tales como el sistema hidráulico, las luces, los instrumentos de cabina, entre otros. La APU es un sistema que opera completamente independiente.

Las APU normalmente se encuentran ubicadas en la cola de la mayoría de los aviones comerciales modernos. Pero también se pueden instalar en diferentes lugares de los aviones civiles y militares.
El pequeño tubo que sale de la cola es realmente la salida de gases que está conectada directamente al generador. Cuando la APU se encuentra encendida es común ver gases contaminantes saliendo por el tubo de escape.

Las APU proporcionan muchos beneficios a las aerolíneas, debido a que contribuye para reducir costes. Por ejemplo, cuando el avión se encuentra estacionado en la zona de embarque los motores permanecen apagados y la APU se encarga de generar la energía necesaria para hacer funcionar el aire acondicionado, las luces de la cabina, los instrumentos y dispositivos electrónicos del avión.

En algunos aeropuertos suelen haber normativas que impiden el uso de la APU cuando la aeronave se encuentra estacionada en la zona de embarque, de esta manera se reducen los ruidos y la emisión de gases contaminantes. Además de que cada aerolínea tiene sus propios procedimientos y directrices que deben seguirse por parte de los pilotos para iniciar la APU y los motores.

La APU es de gran ayuda para operar en aeropuertos donde no se cuenta con servicios de suministro de energía utilizando una Ground Power Unit (GPU) o lo que sería en español Unidad de Potencia de Tierra.

Si aún no lo has visto te invito a ver uno de mis vídeos dónde explico el funcionamiento de la GPU utilizada para suministrar energía a las aeronaves mientras se encuentran en tierra. Aquí te dejo el enlace.

Otra de las ventajas de la APU es que puede suministrar energía durante una emergencia en pleno vuelo. Por ejemplo, si durante un vuelo se apaga uno de los motores, la energía que estaba generando ese motor será provista por la APU, es decir, que todos los sistemas eléctricos del avión seguirán operando sin interrupción.

Como acabamos de ver, la APU de aviones comerciales es un componente muy importante en los aviones, tanto así que de ella depende que los aviones puedan realizar ciertas rutas.

Hemos llegado al final del vídeo, pero en mi canal hay mucho contenido con el que puedes seguir aprendiendo cosas interesantes del fascinante mundo de la aviación. No olvides ver el vídeo donde hablo acerca de la GPU.

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