Quem observa um avião estacionado no pátio pode perceber que muitos de seus sistemas continuam funcionando mesmo com os motores principais desligados.
As luzes permanecem acesas.
Os displays do cockpit funcionam.
Os sistemas de bordo são preparados.
A cabine pode continuar climatizada.
E os motores ainda precisarão ser acionados antes da partida.
De onde vem toda essa energia?
Duas siglas aparecem frequentemente nessa situação:
APU e GPU.
Embora ambas possam fornecer energia para uma aeronave no solo, estamos falando de equipamentos completamente diferentes.
A APU está instalada na própria aeronave.
A GPU é uma fonte externa conectada ao avião.
Essa é a diferença fundamental. Mas existe muito mais por trás dessas três letras.
O que significa APU?
APU significa:
Auxiliary Power Unit — Unidade Auxiliar de Potência.
Podemos imaginá-la, de maneira simplificada, como uma pequena unidade motriz instalada na aeronave cuja finalidade é fornecer energia sem necessidade de manter os motores principais funcionando.
Em muitos aviões comerciais e jatos executivos, a APU utiliza uma turbina a gás.
Ela possui entrada de ar, compressor, câmara de combustão e turbina, seguindo princípios termodinâmicos semelhantes aos encontrados em outros motores de turbina.
Mas existe uma diferença importante.
Sua função principal não é produzir empuxo para movimentar o avião.
Sua finalidade é produzir potência auxiliar.
Onde fica a APU?
Em muitos aviões comerciais, a APU está instalada na região traseira da fuselagem, frequentemente próxima à cauda.
É por isso que podemos observar em diversas aeronaves uma pequena saída de gases na extremidade traseira.
Mas isso não constitui uma regra universal.
A localização depende do projeto da aeronave.
Independentemente de onde esteja instalada, a APU precisa receber ar, combustível e possuir sistemas de controle, lubrificação, proteção contra incêndio e exaustão.
Ou seja:
é efetivamente uma pequena unidade motriz independente dentro do avião.
Como a APU funciona?
Podemos simplificar seu funcionamento em algumas etapas.
Primeiro, um sistema de partida faz a APU começar a girar.
O compressor passa a admitir e comprimir ar.
Combustível é introduzido na câmara de combustão.
O combustível queima.
Os gases quentes resultantes da combustão movimentam a turbina.
Depois que a APU atinge sua condição normal de funcionamento, ela consegue sustentar sua própria operação e fornecer potência aos sistemas previstos.
O princípio básico pode ser representado assim:
AR → COMPRESSÃO → COMBUSTÃO → TURBINA → POTÊNCIA AUXILIAR
A partir daí, essa potência pode ser utilizada pela aeronave.
O que a APU fornece?
Dependendo do projeto, uma APU pode fornecer principalmente duas coisas:
energia elétrica
e
energia pneumática.
Essa distinção é extremamente importante.
A energia elétrica alimenta diferentes sistemas da aeronave.
Já a energia pneumática utiliza ar comprimido para determinadas funções.
E uma delas é particularmente conhecida:
a partida dos motores principais.
Como a APU ajuda a ligar os motores?
Em muitos motores a reação, simplesmente fornecer eletricidade não é suficiente para realizar a partida da maneira como imaginamos em um automóvel.
É necessário fazer o conjunto do motor girar até determinadas condições para que combustível e ignição sejam introduzidos adequadamente.
Em diversas aeronaves, utiliza-se ar comprimido para movimentar o starter do motor.
A APU pode fornecer esse bleed air.
De forma bastante simplificada:
APU → ar comprimido → starter → motor começa a girar → combustível + ignição → motor entra em funcionamento.
Depois que um motor está funcionando, dependendo da aeronave, ele também pode fornecer recursos para a partida do outro.
Naturalmente, os procedimentos variam conforme o modelo.
O que é bleed air?
O termo aparece constantemente quando estudamos sistemas de aeronaves a reação.
Bleed air é ar comprimido extraído de determinado estágio de compressão de uma turbina.
Esse ar pode ser utilizado para várias funções, dependendo da aeronave.
Entre elas podem estar:
partida dos motores;
pressurização;
condicionamento de ar;
anti-ice;
e outras funções pneumáticas.
A APU pode ser uma das fontes desse ar comprimido.
Isso explica por que sua função vai muito além de simplesmente "gerar eletricidade".
A APU pode manter o ar-condicionado funcionando?
Em muitas aeronaves, sim.
A APU pode fornecer energia pneumática e/ou elétrica necessária para que sistemas de condicionamento funcionem enquanto os motores principais estão desligados.
É por isso que passageiros podem embarcar em uma aeronave climatizada mesmo antes da partida dos motores.
Mas existe um detalhe econômico importante.
APU consome combustível.
Portanto, mantê-la funcionando durante longos períodos tem custo.
Além disso, produz ruído, emissões e desgaste.
É justamente aí que entra a GPU e, em determinados aeroportos, outras fontes de apoio em solo.
O que significa GPU?
GPU significa:
Ground Power Unit — Unidade de Energia de Solo.
A palavra mais importante é Ground.
Ao contrário da APU, a GPU não faz parte da aeronave.
É um equipamento externo.
Ela é conectada ao avião enquanto ele está estacionado e fornece energia elétrica compatível com os requisitos daquela aeronave.
A GPU pode ser móvel, instalada em um veículo ou carrinho, ou fazer parte da própria infraestrutura do aeroporto.
Como a GPU funciona?
A função da GPU é relativamente simples de compreender.
Ela fornece energia elétrica externa à aeronave.
Em vez de utilizar a bateria do avião ou ligar a APU apenas para alimentar determinados sistemas, conecta-se uma fonte externa.
Podemos representar assim:
REDE/GERADOR EXTERNO → GPU → CONECTOR DA AERONAVE → SISTEMA ELÉTRICO DO AVIÃO
Quando a fonte externa apresenta os parâmetros adequados e é aceita pelo sistema da aeronave, determinados barramentos podem passar a ser alimentados pela energia externa.
Os procedimentos e proteções variam de acordo com cada modelo.
A GPU liga o motor?
Aqui aparece uma diferença fundamental.
GPU é, essencialmente, uma fonte de energia elétrica externa.
Ela não deve ser confundida com equipamentos destinados especificamente ao fornecimento de ar comprimido.
Se a aeronave precisar de ar pneumático externo para a partida, poderá ser utilizado outro equipamento de solo, normalmente denominado Air Start Unit — ASU, conforme a operação e a aeronave.
Portanto:
GPU = energia elétrica externa.
ASU = ar para partida, quando necessário.
APU = unidade instalada na aeronave que, dependendo do projeto, pode fornecer eletricidade e ar pneumático.
Essa distinção resolve boa parte da confusão.
Então por que usar GPU se o avião possui APU?
Principalmente por eficiência.
Imagine uma aeronave permanecendo uma hora no portão antes do próximo voo.
Os motores principais estão desligados.
Poderíamos ligar a APU durante todo esse período.
Mas ela estaria queimando combustível.
Existe desgaste.
Existe manutenção.
Existe ruído.
Existem emissões.
Se o aeroporto dispõe de energia externa adequada, pode ser mais eficiente utilizar a GPU.
Portanto, sempre que operacionalmente possível, utilizar energia de solo pode reduzir o uso da APU.
APU consome combustível; GPU não consome combustível do avião
Essa é outra diferença importante.
A APU utiliza combustível da própria aeronave, de acordo com sua arquitetura.
A GPU obtém energia externamente.
Se for uma unidade equipada com motor próprio, evidentemente ela também consome energia ou combustível, mas esse consumo ocorre fora da aeronave.
Sistemas fixos de energia elétrica em solo podem utilizar a própria rede elétrica aeroportuária.
Do ponto de vista da companhia aérea, reduzir o tempo de utilização da APU pode representar economia operacional relevante quando multiplicamos pequenos consumos por milhares de operações.
APU também significa independência operacional
Se a GPU é economicamente interessante, por que não eliminar simplesmente a APU?
Porque a APU oferece algo operacionalmente muito importante:
autonomia.
A aeronave leva consigo sua própria fonte auxiliar de potência.
Imagine operar em um aeroporto remoto onde não existe equipamento de solo compatível.
A aeronave pode precisar gerar sua própria energia e realizar a partida de seus motores utilizando seus próprios sistemas.
Essa independência operacional é extremamente valiosa.
A APU pode funcionar em voo?
Dependendo da aeronave, sim.
E esse é um ponto que diferencia ainda mais APU e GPU.
A GPU permanece no solo.
A APU viaja com o avião.
Em determinados modelos, ela pode ser utilizada em voo dentro de um envelope definido pelo fabricante.
Isso pode ser especialmente importante em algumas condições anormais.
Por exemplo, diante da perda de uma fonte principal de geração elétrica, a APU pode, conforme o projeto e os procedimentos da aeronave, representar uma fonte alternativa de energia.
Não significa que todas as APUs possam ser iniciadas ou utilizadas em qualquer altitude.
Existem limitações específicas.
Por isso, novamente:
AFM, QRH e documentação do fabricante são soberanos.
A APU é um sistema de emergência?
Não devemos defini-la simplesmente dessa maneira.
A APU é uma unidade auxiliar de potência utilizada rotineiramente durante operações normais.
Entretanto, dependendo da arquitetura da aeronave, ela também pode desempenhar papel importante em situações anormais ou de emergência.
Essa diferença conceitual é importante.
Ela não existe exclusivamente para emergências.
Mas sua disponibilidade pode representar uma importante camada adicional de redundância.
E se a APU falhar?
A aeronave não necessariamente fica impossibilitada de operar.
Tudo depende do momento e da arquitetura.
No solo, podem existir GPU e ASU.
Com os motores funcionando, os próprios motores normalmente fornecem geração elétrica e outras fontes de energia previstas no projeto.
Durante o voo, diferentes redundâncias podem existir.
A perda da APU, portanto, precisa ser analisada dentro do contexto operacional.
Em algumas situações pode representar uma limitação relativamente pequena.
Em outras, pode alterar significativamente as condições de despacho ou operação.
APU x GPU: qual é a diferença?
A comparação mais simples é esta:
| Característica | APU | GPU |
|---|---|---|
| Significado | Auxiliary Power Unit | Ground Power Unit |
| Localização | Instalada na aeronave | Equipamento externo |
| Viaja com o avião | Sim | Não |
| Energia elétrica | Normalmente sim | Sim |
| Energia pneumática | Pode fornecer, dependendo do projeto | Normalmente não |
| Pode auxiliar na partida dos motores | Sim, em muitas aeronaves | Eletricamente, conforme arquitetura; não substitui necessariamente a fonte pneumática |
| Consome combustível da aeronave | Sim | Não |
| Pode funcionar em voo | Em algumas aeronaves | Não |
| Gera ruído/emissões na aeronave | Sim | Não diretamente |
| Reduz dependência de infraestrutura aeroportuária | Sim | Não |
| Principal vantagem | Autonomia | Eficiência em solo |
E a bateria?
Existe ainda uma terceira fonte que não deve ser confundida com as duas anteriores.
A bateria pertence ao sistema elétrico da aeronave e armazena energia.
Ela pode ser utilizada durante determinadas fases da partida e fornecer energia de emergência conforme o projeto.
Mas bateria não é APU.
A bateria armazena energia elétrica.
A APU produz potência enquanto estiver funcionando e recebendo combustível.
Essa diferença é fundamental.
A sequência no pátio
Uma operação típica, extremamente simplificada e que varia entre aeronaves, pode ajudar a visualizar:
A aeronave chega ao gate.
Os motores são desligados.
A energia externa é conectada.
GPU → sistemas elétricos da aeronave.
Quando se aproxima o horário da partida, a APU pode ser iniciada.
A aeronave deixa de depender da energia externa.
A GPU é desconectada.
A APU fornece os recursos necessários para a preparação e, em muitos projetos, ar para partida.
O primeiro motor é acionado.
Depois o segundo.
Com os motores funcionando, seus geradores assumem a alimentação normal da aeronave.
A APU pode então ser desligada quando os procedimentos determinarem.
Temos, portanto, uma transição organizada entre diferentes fontes de energia.
Por que isso é importante para o piloto?
Porque compreender sistemas significa compreender alternativas.
Se a fonte externa não está disponível, temos APU?
Se a APU está inoperante, quais equipamentos de solo serão necessários?
Podemos realizar a partida?
Quais limitações operacionais aparecem?
Durante o voo, podemos utilizar a APU?
Até qual altitude?
Ela pode fornecer energia elétrica?
Pode fornecer bleed air?
Pode fornecer ambos simultaneamente?
Essas respostas não são universais.
Dependem da aeronave.
É justamente por isso que pilotos estudam sistemas.
Conclusão
APU e GPU podem realizar uma função semelhante em determinada situação: fornecer energia elétrica para uma aeronave estacionada.
Mas a semelhança praticamente termina aí.
A GPU pertence ao solo.
A APU pertence ao avião.
A GPU fornece energia externa e ajuda a reduzir consumo de combustível, desgaste, ruído e emissões durante a permanência no aeroporto.
A APU proporciona autonomia.
Ela permite que a aeronave produza sua própria potência auxiliar e, dependendo do projeto, forneça tanto eletricidade quanto ar pneumático.
E essa capacidade pode ser importante não apenas durante a partida, mas também em determinadas situações em voo.
Existe uma maneira muito simples de guardar a diferença:
GPU: o aeroporto fornece energia ao avião.
APU: o avião produz sua própria energia auxiliar.
E existe uma terceira sigla que completa o raciocínio:
ASU: o solo fornece ar para auxiliar a partida quando necessário.
Três equipamentos diferentes.
Três funções que podem se complementar.
E todos fazem parte de algo que o passageiro praticamente nunca percebe: a complexa infraestrutura necessária para que, no momento certo, os motores sejam acionados e o avião esteja pronto para voar.
Marcuss Silva Reis
Piloto Comercial de asas fixas, piloto da aviação geral, perito judicial em aviação, economista e técnico em óptica. Pós-graduado em Ciências Aeronáuticas, Segurança da Aviação Civil e Docência do Ensino Superior. Ex-instrutor de escolas de aviação civil, professor universitário.
Referências técnicas
FAA — Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge (PHAK).
FAA — Aviation Maintenance Technician Handbook — Airframe.
FAA — documentação técnica sobre sistemas elétricos e motores a turbina.
ICAO — documentação relacionada às operações de aeronaves e serviços de apoio em solo.
Manuais AFM, FCOM e documentação dos fabricantes de cada aeronave para características e limitações específicas de APU.
IATA — documentação técnica sobre Ground Operations e equipamentos de apoio em solo.
