Gelo nos motores

INTRODUÇÃO: Este trabalho tem como objetivo proporcionar um "refreshment" sobre a operação do sistema de "Engine TAI (Thermo Anti Ice)", tirar certas dúvidas e prover aos leitores, informações decisivas sobre um macete freqüentemente utilizado para o acionamento do sistema e suas possíveis conseqüências. Para isso segue-se um texto sumário em tópicos, correspondência eletrônica trocada com entidades aeronáuticas internacionais e transcrições de passagens importantes selecionadas dos manuais e publicações do 737.

SUMÁRIO DA PROBLEMÁTICA: O exato processo de formação de gelo nos motores à reação, apesar de muito comum, é algo complexo do ponto de vista explicativo, envolvendo uma série de fatores contribuintes e grandezas físicas cuja combinação acarretará desde a completa inexistência de formação até os acúmulos perigosos. Entretanto, podemos considerar que a presença de água em um motor desprotegido, em temperatura propícia ao congelamento, define, basicamente, a formação de gelo.

COMO SE PROTEGER: Salvo sob condições meteorológicas extremas de engelamento severo quando manobras evasivas e procedimentos especiais serão requeridos, a solução é simples e sempre a mesma: Ativação do "Engine Anti Ice" antes de entrar na região de formação.

PROTEGER-SE EXATAMENTE DO QUE? O gelo, uma vez aderido ao motor, poderá ocasionar, entre outras coisas: - Leituras imprecisas de parâmetros, especialmente EPR.
- Vibrações
- "Engine Stall"
- Aumento excessivo de EGT
- FOD ("Foreign Object Damage"). Esse ,em grande ou ínfima escala, sempre se sucederá ao não acionamento dos "Engine TAI" no momento apropriado. Caso os "Engine TAI" sejam acionados tardiamente, o gelo acumulado, ao desprender-se, será ingerido pelo motor, acarretando FOD. Se os Engine TAI não forem acionados em momento algum, o gelo acumulado desprender-se-á durante a descida, ao atingir-se temperaturas mais altas, possivelmente até muitas milhas depois de já encontrar-se em condições visuais. Isso é particularmente perigoso pois a combinação de gelo desprendido e sendo ingerido pelo motor em "IDLE", com "Ignitions OFF" pode culminar em um "Flame Out" inesperado, voando VMC.

QUANDO SE PROTEGER: Os manuais fornecem um envelope muito simples e definitivamente seguro para a operação do "Engine Anti-Ice" transcrito mais adiante. Basicamente a presença de mistura visível sob qualquer forma, dentro do envelope de temperatura de +10°C TAT até -40°C SAT definem a necessidade de proteção.

QUANTO SE GASTA POR USAR O ANTI ICE: O uso do "Engine TAI" consome, em média 50 Kgh de querosene por motor (dependendo da ACFT). O não uso ou o uso incorreto pode, no mínimo, diminuir gradativamente a vida útil do motor, causando prejuízo maior.

O MACETE DO GELO NO PÁRA-BRISAS Ao contrário do gelo que possa vir a se formar nas asas, o gelo que se forma nos motores não pode e não deve ser associado à presença de gelo nos pára-brisas ou hastes dos limpadores, com a finalidade de ativação do "Engine TAI". A formação de gelo nos motores começa bem antes da formação de gelo nesses locais. O sistema de "Wing Anti Ice" pode ser utilizado como "De-ice" enquanto o "Engine TAI" não pode, devido as conseqüências da ingestão de pedaços de gelo pelos motores. Os principais motivos para a não utilização desse "macete" são os seguintes: Os pára-brisas são eletricamente aquecidos, estando os mesmos em uma temperatura maior do que a temperatura externa real. Além disso a temperatura do ar que entra nos motores é drasticamente reduzida pela aceleração do fluxo nos "Inlets". Aguardar sinais de gelo nesses locais para ativar o "Engine TAI" implica no acionamento tardio do sistema e conseqüente FOD.

O QUE DIZ A BOEING SOBRE GELO NO PÁRA-BRISAS (E-MAIL) "Our studies and operational experience have indicated that use of visual cues, such as ice appearing on the windshield wiper post or around the windshield edges is not a reliable indicator of engine inlet conditions. Using only visual airframe icing cues can result in engine ice accretion and subsequent engine damage due to ice shedding into the engine. In the Operation Manual Supplemental procedures section, we specifically advise not to rely on airframe visual icing cues before activating Engine Anti-Ice." Regards Lawrence A. Van Kirk

PERGUNTAS À PRATT & WHITNEY (E-MAIL) "Below you will find the questions you recently sent to P&W, along with a reply. Please contact me if you have further questions." Best Regards, Dave

Why we shall not rely in the ice that forms in the windshield, wipers and frames as an indication of ice buildup in the engines? "Because it is possible to accumulate ice on the engine nacelle/inlet with no accumulation on the aircraft. This is possible because the air accelerates into the engine nacelle/inlet which reduces the static air temperature. This can result in air temperature below freezing in the inlet but not below freezing around the aircraft."

When flying in temperatures below -40 deg C, with visible moisture, we don't need or we cannot activate Engine Anti Ice? Why? "Engine anti-ice can be activated with SAT less than -40 deg C, but Boeing states that moisture below that temperature will be in the form of ice crystals which do not adhere to the airplane or nacelle."

Why we must activate Engine TAI prior to descent even in temperatures below -40 deg C? "Boeing's philosophy is that anti-ice should be used for all takeoffs, descents and landings, when icing conditions exist. Boeing suggests keeping anti-ice off in climb and cruise, when SAT is less than -40deg C, to save fuel. In descent anti-ice should be on, in icing conditions even with SAT less than -40 deg C, probably in anticipation of increasing outside air temperatures, and to simplify the procedure."

If flying into temperature & moisture envelope without protection for short periods, how long the engine could run without experience any problem? E.G.: Flying through scattered clouds. Even without engine parameters change this situation could shorten the engine life? "Defining how long an engine will operate in icing without anti-ice protection is impossible because the answer depends on so many variables, for example, the intensity of the icing in the clouds, the frequency of the clouds, the flight conditions, and the thrust setting, etc. The engine nacelle, inlet, fan, etc. can be accumulating enough ice to do damage with no apparent change in engine parameters. The damage could be caused when the ice breaks off and enters the engine." David M. Levanto Pratt & Whitney Flight Operations

O QUE DIZ O FCTM "Engine Icing may form when not expected and may occur when there is no evidence of icing on the windshield or others parts of the airplane. Once ice starts to form, accumulation can build very rapidly. Although one bank of clouds may not cause icing, another bank, which is similar, may cause icing. Therefore, the engine anti-icing system should be turned on whenever icing conditions exist or are antecipated". Note: Failure to follow the recommended anti-ice procedures can result in engine stall, over temperature or engine damage." (FCTM 737 3.2)

ALGUMAS PASSAGENS IMPORTANTES DOS MANUAIS BOEING: "For information regarding the mandatory use of the engine anti-icing system in icing conditions, refer to Supplementary Procedures, section 3A-7 Ice and Rain Protection, Engine Anti-Ice Operation." (Vol 3, 23.30.37) "Crews should be alert when operating in areas of possible icing to activate engine anti-icing system prior to entering icing conditions. Late selection of engine anti-icing may allow inlet ice buildup and ice shedding into the engine" (Vol 1, 02.04.19) "Engine anti-ice must be ON during all ground and flight operations when Icing Conditions exist or are antecipated, except during climb and cruise when the temperature is below -40 degrees Centigrade SAT. Engine anti-ice must be ON prior to, and during, descent in all Icing Conditions, including temperatures below -40 degrees Centigrade SAT." (Vol 1, 02.17.01) "During ground operation and takeoff, engine and wing icing conditions exist when the OAT is 10 degrees Centigrade or below and inflight TAT of 10 degrees Centigrade or below and visible moisture in any form is present, such as clouds or fog with visibility of less than one mile, rain, snow, sleet, and ice crystals." (Vol 1, 02.17.01) "WARNING: DO NOT RELY ON AIRFRAME VISUAL CUES TO ACTIVATE ENGINE ANTI-ICE. USE THE TEMPERATURE AND VISIBLE MOISTURE CRITERIA SPECIFIED IN THIS PROCEDURE." (Vol 1, 02.17.01) O que a Boeing quer dizer com "WARNING": "An operating procedure, technique, etc., which may result in personal injury or loss of life if not carefully followed." (Vol 1, 00.01.04) "CAUTION: DO NOT OPERATE ENGINE OR WING ANTI-ICE WHEN THE TOTAL AIR TEMPERATURE (TAT) IS ABOVE 10° C." (Vol 1, 02.17.01) O que a Boeing quer dizer com "CAUTION": "An operating procedure, technique, etc., which may result in damage to equipment if not carefully folowed." (Vol 1, 00.01.04) "Engine TAI must be on when icing conditions exist or are antecipated, except during climb and cruise below -40° C SAT." (Vol 1, 01.10.03)

UMA FRASE DE EFEITO: "When ice is encountered, immediately start working to get out of it... Unless the condition is freezing rain, it rarely requires fast action and certanly never panic action; but it does call for positive action." Capt. Robert Buck - AOPA Freezing Rain: "Supercooled raindrops freezing on impact" 
