O texto “Por que voar é tão seguro?” foi publicado por Lito Sousa em 29 de outubro de 2013. Texto editado por Lucas Conrado.
Quando você voa com medo, fica imaginando coisas como “e se isso falhar, e se aquilo quebrar, e se a energia acabar”?
Bem, pode ser que não existam coisas impossíveis na vida, mas a perda total de energia em uma aeronave de última geração está bem perto de ser uma dessas coisas inimagináveis.
Como sempre procuro fazer no Blog, vou tentar explicar de uma maneira bem simples como é o sistema elétrico de um Boeing 777. Muitas vezes eu falo que algo no avião é “semelhante” ao que temos em casa. Esta semelhança é meramente por analogia de minha parte, já que tudo em uma aeronave é construído e funciona de uma maneira totalmente diferente, mas fica mais fácil de entender quando eu faço estas analogias…ok?
Mas antes, se liga nessa dica, especialmente se você tem medo de voar!
Nos dias 31 de maio, 1º e 2 e junho, nós vamos fazer o Intensivão Medo de Voar! Em cada aulão, vamos abordar um tema que assusta muita gente quando vai voar de avião. Por exemplo, no dia 31, o aulão vai ser sobre pousos e decolagens. Em seguida, no dia 1º de junho, a gente vai falar sobre os ruídos dos aviões. Então, no dia 2 de junho, a gente vai abordar a tão temida turbulência!
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AC/DC: aviões, não músicas
Então vamos começar: há dois tipos de corrente elétrica nos aviões: AC e DC (corrente alternada e corrente contínua, nada a ver com a banda de rock :).
A corrente AC é semelhante a que a gente tem em casa para ligar os eletrodomésticos na tomada, só que em casa a tensão é 110V (ou 220V) com uma frequência de 60 Hertz (ou seja, a luz na nossa casa “pisca” 60 vezes em um segundo). No avião não tem 220V, tem somente 115V com uma frequência de 400Hz.
Por que é 60hz em casa e 400hz no avião? A vantagem dos geradores de 400hz e que eles precisam de menos “espiras” de cobre em seu enrolamento para gerar a corrente necessária. Menos cobre significa menos peso e menos espaço no avião. Uma regra geral em projeto de aeronaves dita que cada 1KG economizado no projeto significa 4,5KG de economia na operação, pois pode-se reduzir a estrutura e a quantidade de combustível para carregar o mesmo equipamento.
A corrente AC é melhor porque pode ser enviada a distâncias maiores e com menos perda de energia. A DC é mais usada em eletroeletrônicos de baixa tensão, como aqueles que usam pilhas e baterias pequenas. Enfim, não vou me aprofundar nisso porque o texto ficaria ainda maior. Então, dá uma olhadinha nessa página aqui!
O que gera eletricidade para o 777?
Há três geradores principais de AC no 777: um gerador (chamado de IDG) em cada motor e um terceiro igualzinho que fica na APU. Qualquer um dos três geradores pode suprir toda a carga elétrica necessária para alimentar a aeronave. Isso mesmo, existem três geradores, mas apenas um funcionando é capaz de manter toda a carga elétrica essencial.
O sistema DC (corrente contínua) é parecido com o que temos nos carros. No entanto, os carros usam 12VDC e os aviões usam 28VDC. O sistema DC é usado para alimentar as telas dos instrumentos, os computadores e o sistema Fly-By-Wire. O computador da sua casa usa corrente DC, apesar de você o ligar na tomada, que recebe corrente AC. Cada PC caseiro tem uma fonte dentro dele, que transforma os 110VAC (ou 220VAC) da sua casa em 5VDC ou 12VDC que vai ser usado pela placa mãe, hard disk e processador.
No 777 há 4 sistemas DC: O Principal, o Standby o Backup e o Fly Control (Fly By wire).
Existe um computador responsável por gerenciar toda esta força elétrica, além de proteger o sistema contra sobrecargas. Esse computador (que se chama ELMS) sabe exatamente o que é mais essencial para o voo a cada segundo. Então, em caso de perda de um gerador por exemplo, ele tira força elétrica de sistemas não essenciais. Por exemplo, a música que você estaria ouvindo no seu fone ou o filminho na tela do assento. Então, ele direciona a carga para sistemas essenciais.
Redundância: quem tem dois, tem um…
Além daqueles três geradores principais (IDGs), existem mais dois (um em cada motor) chamados de Backup Generators (BUGs). Enquanto os motores estiverem funcionando, estes backup generators estarão disponíveis (mas não em uso, eles ficam na reserva) para suprir as partes essenciais de força elétrica AC.
E cada um desses dois BUGs possui 2 PMGs, que são Permanent Magnet Generators. Esses PMGs funcionam mesmo que o BUG falhe, já que eles são instalados diretamente no eixo do BUG. Enquanto o motor estiver girando, os PMGs estarão criando energia. Entretanto, essa energia é direcionada especificamente para os barramentos de controle de vôo (FBW). Percebam que eu disse enquanto o motor estiver “girando”, não precisa estar necessariamente funcionando.
São três barramentos DC para Controle de Voo (central, esquerdo e direito – tripla redundância), e já que os PMGs são a fonte mais confiável de energia, são eles que alimentam esses 3 barramentos o tempo todo.
Mas e se eles falharem?
Hummm, vai que o cara mais azarado do mundo está a bordo e os 4 PMGs falham ao mesmo tempo né?
Bem, se isso acontecesse, os IDGs que alimentam as barras principais de corrente alternada passariam a alimentar o barramento (FBW). Mas, não de maneira direta, já que barramento é DC e gerador do motor gera corrente AC certo? Cada barra AC alimenta um tipo de transformador chamado TRU (Transformer Rectifier Unit), que pega essa corrente AC e transforma para 28V DC, assim como a fonte do seu computador faz quando é ligado na tomada.
Pronto, temos 4 TRUs alimentando o nosso FBW e ele fica todo contente e funcionando em tripla redundância.
Mas o cara azarado continua a bordo, e se além dos 4 PMGs que falharam, os três IDGs também falharem?
Como é que é? Como é que vai falhar um IDG em cada motor e mais o IDG do APU que está lá atrás quietinho? Ah, por causa do cara azarado…ok.
Bem, tem os dois BUGs ainda lembram? Eles estão lá, funcionando enquanto o motor estiver funcionando, e estes passam passariam a alimentar as barras AC essenciais e os TRUs que alimentam o FBW. E mesmo perdendo tudo isto aí que foi falado acima, nenhum instrumento ou computador essencial ao voo será perdido, apenas coisas supérfluas como eletricidade para as Galleys, sistema de entretenimento, iluminação fútil, e por aí vai.
Quando tudo mais dá errado, tem mais uma redundância!
Hein? O cara azarado continua a bordo e além de perder os 4 PMGs, os 3 IDGs agora deu pane nos 2 BUGs? Tudo ao mesmo tempo?
Não tem problema meus caros Watsons! Embora, neste momento, o piloto comece a suar… Ainda existe a bateria do avião!
Sim, o avião tem uma bateria bem potente que vai manter os sistemas essenciais DC e AC alimentados por pelo menos 1 hora antes de descarregar. Mas peraí? Como pode bateria gerar força AC? Todo mundo sabe que bateria é força DC!
Ah meus caros Watsons, tem uma coisinha no equipamento elétrico de todo avião que se chama Static Inverter, e o que essa coisinha faz é justamente isso: transforma corrente de bateria DC em corrente AC.
Em um caso extremo assim de perder tudo e ficar só a bateria, a tripla redundância do FBW seria perdida, apenas dois dos três barramentos de controle de voo receberia alimentação (Central e Esquerdo). E basta apenas um funcionando para que todos os controles continuem funcionando. Continuaríamos com redundância, mas não tripla.
É seguro esse bicho ou não é?
Tá, mas o cara azarado continua a bordo [ alguém joga esse cara pra fora do avião por favor?! ], e se antes dessa uma hora de vôo, a bateria “fervesse”? Detalhe que bateria de avião é do tipo alcalina (de Nickel Cadmiun) e seria quase impossível que isso acontecesse…mas…vamos lá…(Update:A bateria mais moderna hoje em dia é do Boeing 787, de íons de Lítio. A primeira versão desta bateria se mostrou instável mas após modificações não apresentou mais problemas).
Que coisa heim? Vamos supor que a bateria falhasse também. Além de suar, o piloto começaria a fazer o sinal da cruz, pois a situação estaria ficando realmente crítica. Em um caso como esse, de falha de bateria, um geradorzinho movido a vento que fica escondido na barriga do avião já vai ter saído de seu esconderijo e começado a funcionar. Esse geradorzinho se chama RAT (Ram Air Turbine). O vento o move e o avião está voando, logo, vai gerar energia para os instrumentos essenciais e a “barra quente” da bateria, e continuaremos com dupla redundância nos barramentos FBW.
“Ô loco meu!” (diria o Faustão nessa hora), esse bicho não perde energia de jeito nenhum? E se um passarinho bater nesse geradorzinho movido a vento e o quebrar?
Aí já tá forçando a barra né Faustão?… mas ainda existem umas baterias de emergência dedicadas exclusivamente ao FBW, as superfícies continuariam se movendo de forma direta mas não haveria qualquer instrumento funcionando no cockpit.
E se nada mais funcionasse?
E se além de perder os 3 geradores, os 2 Backup Generators, os 4 PMGs, a bateria e a RAT essas baterias todas de emergência do sistema FBW também fervessem?
Bem, ai você estaria realmente num péssimo dia, sem instrumento algum e sem nenhuma força elétrica, mas ainda assim conseguiria manobrar a aeronave via cabos de comando mecânicos, atuando o estabilizador horizontal para fazer o nariz subir ou descer e dois spoilers para fazer com que a asa se inclinasse para fazer curvas.
Diagrama extremamente simplificado do sistema elétrico do 777
De uma forma bem simplificada, é assim que funciona o sistema elétrico de uma aeronave que seja FBW. Mas este sistema na verdade é bem mais complexo e redundante do que se possa imaginar. Eu nem entrei em detalhes sobre como cada IDG alimenta um barramento isolado de outro e como ocorrem transferências de barras para cada tipo imaginável de falha. Geração e controle de energia elétrica são duas funções essenciais ao voo, então dá pra se imaginar os esforços que os engenheiros colocaram no sistema para que não ocorra um colapso total.
E não é só isso, este é um sistema MUITO, MUITO, MUITO confiável. Raramente temos panes em sistema elétrico em aviões mais novos (ao contrário do Electra, que dava muitos problemas elétricos, mas como era ainda mais redundante na geração, havia a compensação por excesso)
Depois de saber tudo isso, será que ainda tem gente com medo de voar? Existe redundância de sistema hidráulico, de sistema de pressurização, de componentes do motor, de navegação e até dos pilotos!
