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UNIVERSIDADE TUIUTI DO PARAN Aramis Cardoso Machado Sandro Ferreira Moraes

INSPEO BOROSCPICA EM MOTORES CFM56-7B

CUTITIBA 2009


CUTITIBA 2009

ARAMIS CARDOSO MACHADO SANDRO FERREIRA MORAES


Trabalho de Concluso de Curso apresentado ao Curso Superior de Tecnologia em Manuteno de Aeronaves, da Universidade Tuiuti do Paran Faculdade de Cincias Aeronuticas, como requisito parcial para a obteno do ttulo de Tecnlogo Superior.

Orientador: Jos Marcos Pinto

CUTITIBA 2009

TERMO DE APROVAO

Aramis Cardoso Machado Sandro Ferreira Moraes


Este trabalho de concluso de curso foi Julgado e aprovado para a obteno do ttulo de Tecnlogo no curso de Tecnologia em Manuteno de Aeronaves da Universidade Tuiuti do Paran.

Curitiba, 01 de junho de 2009

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Tecnologia em manuteno de Aeronaves Universidade Tuiuti do Paran

Orientador: Prof. Dr. Jos Marcos Pinto Universidade Tuiuti do Paran

RESUMO O objetivo deste trabalho explanar e justificar a importncia da inspeo boroscpica nas aeronaves, que tem como finalidade detectar reas danificadas no

interior do motor. Estes danos podem ser ocasionados por diversos fatores externos

ou internos, tais como ingesto de pssaro, ingesto de materiais estranhos, granizo

entre outros ou at mesmo desprendimento de alguma pea interna. So divididas

em dois tipos: inspeo programada e no programada que fazem parte do

programa de manuteno do motor da aeronave. Ambas as inspees monitoram

reas especficas e tm seus intervalos regulares de tempo pr-determinado. Assim

possvel detectar falhas e prevenir maiores danos.

Em se tratando de um assunto estritamente tcnico na rea aeronutica, faz-

se necessrio o uso de termos exclusivos e, como o motor escolhido o modelo

CFM 56-7B, marca General Eletric, de origem americana, a lngua inglesa estar

constantemente em evidncia, no tendo uma traduo para a lngua portuguesa,

com uma exatido gramatical perfeita, e sim aquilo que as unidades e partes do

motor representam.

As inspees boroscpicas (boroscopia) esto para o motor assim como a

endoscopia/ecografia esto para o ser humano, onde ambas podem diagnosticar

problemas internos que somente sero visualizados com auxlio de equipamentos

especiais.

PALAVRAS-CHAVE: Manuteno, inspeo programada e no programada.

ABSTRACT

The objective of this project is to explain and to justify the importance of

borescope inspection on the aircraft, which function is to detect damaged areas

within the engine that could be caused by external and internal factors, such as: bird

ingestions, unfamiliar materials, hail, even the release of some inner part from the

engine and so on.

The inspection is divided in two categories: scheduled and unscheduled

inspection which is part of engine aircraft maintenance program. Both inspections

monitor specific engine areas that have their regular predetermined time intervals.

Therefore, it is possible to detect failure and to prevent major damages.

Dealing with an issue strictly technical in the aeronautical area, it is necessary

the use of specific terms and, since the chosen engine is an American CFM 56-7B

model which brand is from General Electric, the English language plays an important

role. Thus, most of the terms do not have an exact and grammatical translation to

Portuguese. Consequently the engine parts / units will be represented by their

specific and original names.

The borescope inspections is for the engine just as the endoscopy and the

ultrasound are for human beings, both used to diagnose internal problems that can

be only visualized with the help of special equipments.

Key words: maintenance, schedule and unscheduled inspection

LISTA DE SIGLAS

LPC - Low Pressure Compressor HPC - High Pressure Compressor LPT - Low Pressure Turbine HPT - High Pressute Turbine SAC - Single Annular Combustor DAC - Dual Annular Combustor FOD - Foreing Object Damage ANAC - Agencia Nacional Da Aviao Civil CHT - Certificado De Habilitao Tcnica GMP - Grupo Moto propulsor MMA - Mecnico De Manuteno Aeronutica S0 S20 - Identificao Dos Pontos De Inspeo N1 - Eixo Do Compressor De Baixa Presso N2 - Eixo Do Compressor De Alta Presso

SUMRIO

1. INSPEO BOROSCPICA...................................................................................7 1.1 INSPEO BOROSCPICA NO BOOSTER .....................................................13 1.2 INSPEO BOROSCPICA NO HPC BLADE...................................................14

1.3 INSPEO BOROSCPICA NA CMARA DE COMBUSTO...........................15

1.4 INSPEO BOROSCOPICA NA HPT NOZZLE..................................................16 1.5 INSPEO BOROSCOPICA NA HPT BLADE....................................................17 1.6 INSPEO BOROSCOPICA NA LPT BLADE.....................................................18 2. RESULTADOS DA DISCUSSO..........................................................................20 3. CONCLUSO........................................................................................................21 REFERENCIAS..........................................................................................................23

LISTAS DE FIGURAS

FIGURA 1 FOTO FAN DO MOTOR CFM56-7B........................................................9 FIGURA 2 FOTO DO BOOSTER OU LPC..............................................................9 FIGURA 3 FOTO CFM56-7B DESCARENADO......................................................10 FIGURA 4 FOTO 737-700 COM MOTOR CARENADO CFM56-7B.......................10 FIGURA 5 FOTO DE INGESTO DE PASSRO..................................................12 FIGURA 6 FOTO DE INSPEO NO BOOSTER................................................13 FIGURA 7 FOTO EM CORTE HPC........................................................................14 FIGURA 4 FOTO CAMARA DE COMBUSTO......................................................15 FIGURA 5 FOTO HPT NOZZLE..............................................................................16 FIGURA 6 FOTO HPT BLADE................................................................................18 FIGURA 7 FOTO LPT BLADE.................................................................................19 FIGURA 8 FOTO EQUIPAMENTO BOROSCPIO OLYMPUS FLEXVEL...........20

1. INSPEO BOROSCPICA

Em um contexto geral a inspeo boroscpica (boroscopia) pode ser

comparada a exames comumente utilizados na medicina, onde profissionais

utilizando equipamentos especiais detectam, analisam e acompanham diversas

situaes, podendo ser feita a seguinte analogia:

- Endoscopia - Inspeo boroscpica no programada: feita a fim de

verificar possveis danos no interior do motor provocados por ingesto de objetos

estranhos sendo esses: areia, pedra, pedaos de pneu, parafuso, porca e outros

fragmentos de metal encontrados nos ptios de estacionamento e pistas dos

aeroportos e ainda gelo, sal, insetos e pssaros, esses ltimos de origem natural.

Tambm se faz necessrio a execuo quando o motor apresenta baixa-

eficincia prematura, sinalizada pelo aumento da temperatura do motor, uma das

indicaes primrias do motor.

- Ecografia - Inspeo boroscpica programada: executada a um

determinado nmero de horas de funcionamento do motor, conforme o programa de

manuteno do fabricante, para o acompanhamento e monitoramento da

degradao causada pelo funcionamento normal do motor. Exemplo: um motor fica

instalado no avio durante 10.000 horas de funcionamento,sem monitorao por

inspees boroscpicas regular, mesmo que no apresente problema algum,

substitudo, ao passo que se esse mesmo motor, se fosse monitorado e tivesse

realizando inspeo boroscpica a cada 1.000 horas, poderia atingir 20.000 horas

com plena capacidade de operao normal, proporcionando segurana total ao voo.

Os valores so fictcios, pois o motor pode ser aplicado em diversos modelos

de aeronaves e usado em diferentes partes do mundo com diferenas de clima

sendo algumas extremamente severas como o Alaska e o deserto do Saara. Ento

os valores reais podero sofrer alteraes, sendo assim a referncia absoluta est

no programa de manuteno do fabricante do motor da aeronave.

A inspeo boroscpica realizada atravs de 21 pontos especficos

distribudos ao redor do motor, sendo que, se necessrio, unidades podem ser

removidas para inspees especiais onde permitir a introduo da sonda,

ocorrendo transmisso dessas imagens para a tela do equipamento. Assim o

tcnico visualizar os danos, podendo grav-las e analisar quais medidas cabveis

sero tomadas, se for o caso.

Um aspecto relevante e facilitador para que o leitor entenda sem dificuldades

o trabalho apresenta uma lista de siglas e a traduo tcnica das unidades e partes

que formam o motor.

Podemos dividir o motor em duas situaes quanto admisso de ar: um para

o FAN (ventilador) e outro para o BOOSTER (reforo). Os processos ocorrem

simultaneamente e, embora tenham funes especficas, um depende do outro para

funcionamento, sendo as seguintes suas definies:

FAN: formado por um conjunto de 24 blades (palhetas). uma hlice carenada

onde a massa de ar admitida com a finalidade de gerar fora tratora causando a

propulso, capaz de deslocar a aeronave.

BOOSTER: formado pelos 4 primeiros estgios do LPC Low Pressure

Compressor (compressor de baixa presso) onde o ar admitido com a finalidade

de suprir o funcionamento propriamente dito do motor / da mquina. Obviamente, o

ar e o combustvel so elementos fundamentais para a partida do motor a reao.

As fotos a seguir ilustram o FAN com clareza e a entrada do BOOSTER logo atrs

do FAN.

BOOSTER

Fonte: Autor

Fonte: Autor

FAN

A foto a seguir ilustra o motor CFM56-7B descarenado e parcialmente desmontado

Fonte: Autor

A foto a seguir ilustra uma aeronave 737-700 com o motor CFM56-7B carenado

Fonte: Autor

No fator tcnico apresentamos a execuo de inspeo boroscpica nos

motores CFM56-7B equipando aeronaves Boeing 737-NG (sries 700 e 800), tanto

na manuteno preventiva quanto na corretiva, assegurando segurana total ao

voo, no podendo omitir procedimentos do manual de manuteno da aeronave.

A inspeo boroscpica executada por dois tcnicos com treinamento

especfico no motor e no equipamento, e os mesmos devero ser MMA com CHT

em GMP, o que uma exigncia da ANAC.

A inspeo boroscpica nos motores CFM56-7B tem por objetivo principal

identificar a condio interna do motor pela existncia de danos, entretanto, atravs

da inspeo possvel coletar informaes que indicam o surgimento de danos.

O aspecto dos diversos componentes internos, a variao em sua colorao,

forma e a aparncia, podem indicar acmulo de material indesejado, alterao de

perfil, perda de resistncia ou capacidade e mau funcionamento ou deficincia de

componentes associados que ao longo da operao levaro ao surgimento de danos

gradativo ou a falhas incontidas inesperadas

reas para inspeo boroscpica

- Fan e booster - Estgio de baixa presso do motor

- HPC - High Pressure Compressor (compressor de alta presso)

- Combustion chamber - (cmara de combusto)

a- SAC - Single annular combustor (cmara anular simples)

b- DAC - Dual annular combustor (cmara anular dupla)

- Nozzle (20 bicos injetores)

- HPT - High Pressure Turbine (turbina de alta presso)

- LPT - Low Pressure Turbine (turbina de baixa presso)

O propsito da inspeo boroscpica inspecionar as reas selecionadas e

as condies individuais dos componentes, e, se necessrio, monitorar o ciclo de

limitaes, reparos, ou remover o motor antes de ocorrer uma falha no componente.

O motor CFM56-7B usa um rotor de baixa presso (N1) e um rotor de alta

presso (N2) que giram independentemente.

O fan possui 24 blades (palhetas) com plataformas independentes instalada

entre cada blade e um espacer (espaador) abaixo de cada blade.

FOD - FOREIGN OBJECT DAMAGE (danos por objetos estranhos)

Tipos:

- Gelo

- Areia

- Pedra

- Banda de rodagem de pneus

- Parafusos, porcas e outros fragmentos de metais

- Pssaros

- Insetos

- Sal

. Corpos duros causam danos como cortes no bordo de ataque dos

aeroflios

. Corpos macios, tais como material orgnico (pssaro) causam

deformaes circulares suaves que alteram o fluxo de ar no HPC e obstruem os

furos de refrigerao das blades de HPT.

A foto a seguir ilustra um tpico caso de ingesto de pssaro, onde podem

ser observadas as blades 6 e 7 com danos e evidncias de ingesto para o booster.

Fonte: Autor

1.1 INSPEO BOROSCPICA NO BOOSTER

A inspeo do primeiro estgio do booster visual.

Se voc encontrar FOD ou pedaos perdidos soltos do prprio motor, voc

deve inspecionar todas as blades do compressor de baixa.

Seja cuidadoso ao girar o eixo de N1, danos pode ocorrer com pessoas e ou

equipamentos.

Manualmente, gire o rotor do fan enquanto voc inspeciona o segundo

estagio das blades atravs da entrada do booster.

Pedaos perdidos, rachaduras, desgastes, riscos, torso, oxidao e etc.,

devem ser observadas para determinar os limites acordo manuais de manuteno

da aeronave caso seja encontrado alguma discrepncia.

O primeiro estgio possui 24 blades e 10 vanes, (lminas estatoras)

O segundo estgio possui 74 blades e 136 vanes,

O terceiro estgio possui 78 blades e 136 vanes,

O quarto estgio possui 74 baldes e 136 vanes.

A foto a seguir ilustra o Booster ou Compressor de Baixa Presso

Fonte: Autor

1.2 - INSPEO BOROSCPICA NO HPC BLADE

A inspeo boroscpica no HPC Blades efetuada pelos pontos de

inspeo: S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9. Gire o rotor de N2 atravs do crank

( ponto onde se instala uma ferramenta para giro de N2) na caixa de engrenagem

do motor a ser inspecionado, examine cada estagio e use os limites acordo manual

de manuteno para definir as anormalidades, caso exista. O HPC possui 09

estgios de compresso.

O primeiro estgio possui 38 blades e 42 vanes,



O quarto estgio possui 68 blades e 72 vanes,

O quinto estgio possui 75 blades e 100 vanes,

O sexto estgio possui 82 blades e 96 vanes

O stimo estgio possui 82 blades e 10 vanes,

O oitavo estgio possui 80 blades e 120 vanes,

O nono estgio possui 76 blades e 110 vanes.

A foto em corte abaixo ilustra o HPC

Fonte: Autor

1.3 - INSPEO BOROSCPICA NA COMBUSTION CHAMBER

A inspeo na boroscpica na combustion chamber (cmara de combusto)

deve ser realizada atravs dos plugs S10 e S11, ou seja, as velas de ignio do

motor a ser inspecionado. Para uma inspeo mais detalhada existem os ports S12,

S13, S14, S15, por onde so efetuadas as inspees.

A cmara de combusto possui cmara anular simples com 20 bicos

injetores e 02 velas de ignio, uma vela no lado esquerdo e uma no lado direito da

cmara.

A cmara no seu interior possui 04 painis inferiores e 05 superiores que

devem ser inspecionados quanto a trincas e rachaduras causados pela deficincia

dos bicos injetores. A figura abaixo ilustra a foto da Cmara de Combusto com os

bicos injetores e os painis superiores.

Fonte: Autor

1.4 - INSPEO BOROSCPICA NA HPT NOZZLE

A inspeo na HPT nozzle se d atravs, do pontos S12, S13, S14, S15 e

se danos forem encontrados os pontos S10 e S11 devero ser inspecionado para

maiores detalhes.

- Examine o bordo de ataque das vanes

- Examine as superfcies cncavas das vanes

- Examine as superfcies convexas das vanes

- Examine o bordo de fuga das vanes

- Examine toda superfcie do aeroflio das vanes.

Descolorao cinza ou cinza escuro e aspecto de bordo de ataque, lado

cncavo dos nozzles uma indicao clara de obstruo interna severa no

respectivo bico injetor por formao de borra.

A deteco precoce de bicos injetores obstrudos permite aes corretivas

para garantir o bom funcionamento do motor mantendo a confiabilidade de seus

componentes internos da seo quente.

Descolorao branca ou esbranquiada no revestimento de isolao

trmica no bordo de fuga e no lado convexo dos nozzles uma indicao de

operao com exposio de alta temperatura.

Linhas brancas ao longo do aeroflio indicam furos de refrigerao do bordo

de ataque obstrudos. A foto a seguir ilustra o HPT NOZZLE.

Fonte: Autor

1.5 - INSPEO BOROSCPICA NA HPT BLADES

Para inspeo boroscpica na HPT BLADES remova os plugs (tampo) S16,

S17 e se encontrar danos remova os plugs S10, S11 para uma inspeo mais

detalhada.

- Examine o bordo de fuga das blades que possuo um total de 80 blades.

- Examine o topo da blades, manchas causadas pela alta EGT devem ser

encontradas.

- Examine as superfcies cncavas e convexas das blades.

- Examine o bordo de ataque das blades.

Ports de inspeo boroscopica

H 21 ports de inspeo boroscpica ao redor do motor, Os bicos injetores

podem ser removidos ser executados inspees especiais para esta rea,na cmara

de combusto.

- H 01 port no Booster ou LPC (no h plug instalado, no S0)

- H 09 ports no HPC (S1, S2, S3, S4, S5, S6 S7, S8, S9)

- H 04 ports na cmara de combusto (S11, S12, S13, S1)

- H 02 ports de ignio (S10, S1)

- H 02 ports na HPT (S16, S1)

- H 03 ports na LPT (S18, S19, S20)

A HPT possui somente 1 estagio com 80 blades e 42 vanes para inspeo.

Descolorao branca ou esbranquiada no revestimento ou banho do aeroflio

das blades uma indicao de operao com exposio alta temperatura.

O bloqueio dos furos e passagens de ar refrigerado nas HPT BLADES leva a um

aumento de temperatura da prpria blade aumentando a velocidade de degradao.

O bloqueio comum e ocasionado por poeira admitida pelo prprio fluxo de ar,

material produzido por danos (eroso) das palhetas do compressor que se

liquidificam em razo da alta temperatura e material orgnico produzido pela

ingesto de pssaros. A foto a seguir ilustra o HPT blade.

Fonte: Autor

1.6 - INSPEO BOROSCPICA NA LPT BLADES

Para inspeo boroscpica na LPT blades remova os plugs S16, S17, S18, S19,

S20. Gire rotor do fan (N1) com cuidado em movimentos estveis para que uma

correta inspeo seja executada.

Quando as blades so inspecionadas verifique se alguma anormalidade ser

encontrada, coso positivo, consulte o manual de manuteno da aeronave para que

se determinem os limites do dano.

A colorao dourada no revestimento ou banho do aeroflio das LPT blades

uma indicao de deposito de material oriundos dos estgios anteriores

impregnados devido a exposio a alta temperatura.

A colorao dourada no bordo de ataque e superfcies cncavas das blades

indica a ocorrncia de metalizao.

A LPT possui 4 estgios de baixa presso:

O primeiro estgio possui 162 blades e 96 vanes,



O quarto estgio possui 134 baldes e 132 vanes

A foto a seguir ilustra a LPT blade.

Fonte: Autor

A foto a baixo ilustra o equipamento boroscpico olympus.

2. RESULTADOS E DISCUSSO

Com a inspeo boroscpica efetuada de maneira correta, conforme manual

de manuteno do motor e treinamento adequado do equipamento, sendo o tcnico,

para isso capacitado, pode-se efetuar manuteno programada e no programada.

Desta forma, uma inspeo boroscpica, ir definir se o motor est dentro das

condies normais de uso ou se ser necessrio executar algum procedimento de

manuteno de acordo com o dano encontrado.

Portanto, o manual de manuteno do motor da aeronave definir se:

-A substituio do motor obrigatria;

-Est dentro do limites de tolerncia, sem ao requerida;

-Est dentro do limites de tolerncia, podendo ser monitorado com inspees

regulares;

-Permite uma postergao do servio limitado a um determinado tempo de

uso, sendo em horas ou ciclos (nmero de partidas);

-Podero ser reparadas unidades e ou partes afetadas sem a remoo do

motor da aeronave.

3. CONCLUSO

A inspeo boroscpica essencial para detectar as condies do motor

durante uma manuteno programada ou no programada. Caso ocorra uma

ingesto de pssaro, por exemplo, ser necessrio inspecionar se houve algum

dano interno no motor. Se nenhuma anormalidade for encontrada, o motor estar

disponvel ao uso. Caso alguma anormalidade seja encontrada devemos consultar o

manual de manuteno da aeronave para determinar o procedimento a ser

cumprido. Se o limite do dano estiver dentro das especificaes, ento a aeronave

ser liberada, com ou sem restrio de uso. Se a aeronave for liberada com

restrio, o motor continua em servio dentro de um limite de horas ou ciclos para

que seja programada uma ao de manuteno definitiva conforme manual de

manuteno da aeronave.

O programa de manuteno da aeronave tem um intervalo de tempo diferente

para realizao de inspeo boroscpica em reas especificas do motor.

compulsrio dois tcnicos habilitados e certificados pela empresa para

execuo da referida tarefa a fim de evitar erros, danos ao motor e ao prprio

equipamento de inspees boroscpicas.

Cumpridos fielmente todos os procedimentos, embasados no manual de

manuteno da aeronave (ferramenta mandatria), o motor ter seu desempenho

assegurado e sua vida til prolongada e alm de proporcionar economia ao

operador, garantir segurana total ao voo.

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

Manual de manuteno Boeing 737- 600/700/800/900 - Consulta realizada em 11 de

maio de 2009.

Manual de treinamento de Inspeo Boroscopica Engine CFM56-7B - CFMI

Proprietary information August 2009.

CFM The Power of Flight GE Aircraft Engine CFM56-7B - Consulta realizada em

12 de maio de 2009

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