Combustibles de aviación son derivados del petróleo -basado combustibles , o mezclas de petróleo y de los combustibles sintéticos, utilizados para poder aeronave . Tienen requisitos más estrictos que los combustibles utilizados para uso terrestre, como la calefacción y el transporte por carretera , y contienen aditivos para mejorar o mantener propiedades importantes para el rendimiento o la manipulación del combustible. Están basados en queroseno ( JP-8 y Jet A-1 ) para aviones propulsados por turbinas de gas. Los aviones con motor de pistón usan gasolina y los que tienen motores diesel pueden usar combustible para aviones (queroseno). [1] Para 2012, todas las aeronaves operadas por elLa Fuerza Aérea de los EE. UU. Había sido certificada para usar una mezcla 50-50 de queroseno y combustible sintético derivado del carbón o del gas natural como una forma de estabilizar el costo del combustible. [2]
La energía específica es un criterio importante en la selección de combustible para una aeronave. La capacidad de almacenamiento de energía mucho mayor de los combustibles de hidrocarburos en comparación con las baterías ha impedido hasta ahora que los aviones eléctricos que utilizan baterías eléctricas como principal almacén de energía de propulsión sean viables incluso para aviones personales pequeños.
Tipos de combustible de aviación
Combustibles de aviación convencionales
Combustible para aviones
El combustible para aviones es un combustible de color claro a pajizo, basado en queroseno sin plomo (Jet A-1) o en una mezcla de nafta y queroseno (Jet B). Similar al combustible diesel , se puede utilizar en motores de encendido por compresión o motores de turbina . [1]
Jet-A impulsa los aviones comerciales modernos y es una mezcla de queroseno extremadamente refinado y se quema a temperaturas de 49 ° C (120 ° F) o superiores. El combustible a base de queroseno tiene un punto de inflamación mucho más alto que el combustible a base de gasolina, lo que significa que requiere una temperatura significativamente más alta para encenderse. Es un combustible de alta calidad; si no pasa las pruebas de pureza y otras pruebas de calidad para su uso en aviones a reacción, se vende a usuarios terrestres con requisitos menos exigentes, como los ferrocarriles. [3]
Avgas
Avgas ( av iation gas oline) se utiliza por pequeños aviones, helicópteros ligeros y aviones de motor de émbolo de la vendimia. Su formulación es distinta de la gasolina convencional ( gasolina del Reino Unido) utilizada en vehículos de motor, que comúnmente se denomina mogas o autogas en el contexto de la aviación. [4] Aunque viene en muchos grados diferentes, su índice de 100 octanos es más alto que el de la gasolina de motor "regular", que varía entre 91 en los Estados Unidos y 95 en Europa.
Combustibles de aviación emergentes
Biocombustibles
También se pueden utilizar alternativas a los combustibles de aviación convencionales basados en fósiles, nuevos combustibles elaborados a través del método de biomasa a líquido (como combustible de aviación sostenible ) y ciertos aceites vegetales puros . [5]
Los combustibles como el combustible de aviación sostenible tienen la ventaja de que son necesarias pocas o ninguna modificación en la propia aeronave, siempre que las características del combustible cumplan con las especificaciones de lubricidad y densidad, así como sellos de elastómero que se hinchen adecuadamente en los sistemas de combustible de aeronaves actuales. [6] El combustible de aviación sostenible y las mezclas de combustibles fósiles y alternativos de origen sostenible producen menores emisiones de partículas [7] y GEI. Sin embargo, no se utilizan mucho porque todavía enfrentan barreras políticas, tecnológicas y económicas, como que actualmente son más costosos que los combustibles de aviación producidos convencionalmente por un amplio margen. [8] [9] [10]
Gas natural comprimido y gas natural licuado
El gas natural comprimido (GNC) y el gas natural licuado (GNL) son materias primas de combustible que las aeronaves pueden utilizar en el futuro. Se han realizado estudios sobre la viabilidad del uso de gas natural [11] e incluyen la aeronave "SUGAR Freeze" bajo el programa N + 4 Advanced Concept Development de la NASA (realizado por el equipo de Investigación de Aeronaves Subsonic Ultra Green (SUGAR) de Boeing). El Tupolev Tu-155 era un banco de pruebas de combustible alternativo que se alimentaba con GNL. [12] La baja energía específica del gas natural incluso en forma líquida en comparación con los combustibles convencionales le da una clara desventaja para las aplicaciones de vuelo. [ cita requerida ]
Producción de combustible de aviación
La producción de combustible de aviación se divide en dos categorías: combustible adecuado para motores de turbina y combustible adecuado para motores de pistón de encendido por chispa. Hay especificaciones internacionales para cada uno.
El combustible para aviones es un combustible para turbinas de gas que se utiliza en hélices y aviones a reacción y helicópteros. Tiene una viscosidad baja a baja temperatura, tiene rangos limitados de densidad y valor calorífico, se quema limpiamente y permanece químicamente estable cuando se calienta a alta temperatura. [13]
La gasolina de aviación , a menudo denominada "avgas" o 100-LL (bajo contenido de plomo), es una forma altamente refinada de gasolina para aviones, con énfasis en la pureza, las características antidetonantes y la minimización de las incrustaciones de las bujías . Avgas debe cumplir con las pautas de rendimiento tanto para la condición de mezcla rica requerida para los ajustes de potencia de despegue como para las mezclas más magras utilizadas durante el crucero para reducir el consumo de combustible. El combustible de aviación se puede utilizar como combustible GNC.
El Avgas se vende en un volumen mucho menor que el combustible para aviones, pero a muchos más operadores de aeronaves individuales; mientras que el combustible para aviones se vende en grandes cantidades a grandes operadores de aeronaves, como aerolíneas y militares. [14]
Contenido energético
El contenido energético neto de los combustibles de aviación depende de su composición. Algunos valores típicos son: [15]
- BP Avgas 80, 44,65 MJ / kg, la densidad a 15 ° C es 690 kg / m 3 (30,81 MJ / litro).
- Queroseno tipo BP Jet A-1, 43,15 MJ / kg, la densidad a 15 ° C es 804 kg / m 3 (34,69 MJ / litro).
- Queroseno tipo BP Jet TS-1 (para temperaturas más bajas), 43,2 MJ / kg, la densidad a 15 ° C es 787 kg / m 3 (34,00 MJ / litro).
Densidad
En los cálculos de rendimiento, los fabricantes de aviones de pasajeros utilizan una densidad de combustible para aviones de alrededor de 6,7 lb / USgal o 0,8 kg / l.
Los casos específicos son:
- Bombardier Aerospace : El avión multifunción Challenger es una variante de misión especial de la plataforma de aviones comerciales Bombardier Challenger 650. Bombardier basa el rendimiento en el uso de combustible con un valor calorífico inferior promedio de 18,550 BTU / lb (43.147 MJ / kg) y una densidad de 0.809 kg / l (6.75 lb / US gal). [dieciséis]
- Embraer : En su manual de planificación de aeropuertos para el E195 se utiliza una densidad de combustible adoptada de 0,811 kg / l (6,77 lb / US gal). [17]
Composición química
Los combustibles de aviación consisten en mezclas de más de dos mil productos químicos, principalmente hidrocarburos ( parafinas , olefinas , naftenos y aromáticos ), aditivos como antioxidantes y desactivadores de metales, biocidas, reductores de estática, inhibidores de formación de hielo, inhibidores de corrosión e impurezas. Los componentes principales incluyen n-heptano e isooctano . Al igual que otros combustibles, el combustible de aviación para motores de pistón de encendido por chispa se describe por su octanaje .
El alcohol, las mezclas de alcohol y otros combustibles alternativos se pueden usar de manera experimental, pero el alcohol no está permitido en ninguna especificación de combustible de aviación certificada. [18] En Brasil, el Embraer Ipanema EMB-202A es una versión del avión agrícola Ipanema con un motor Lycoming IO-540-K1J5 modificado para poder funcionar con etanol . Otros motores de aviones que fueron modificados para funcionar con etanol al 100% fueron varios otros tipos de motores Lycoming (incluidos el Lycoming 235N2C y el Lycoming IO-320 [19] ) [20] y ciertos motores Rotax. [21]
Impuesto
El Convenio sobre Aviación Civil Internacional (OACI) (Chicago 1944, artículo 24) exime de impuestos de importación a los combustibles aéreos ya cargados en una aeronave al aterrizar (y que permanecen en la aeronave). [22] Los acuerdos bilaterales de servicios aéreos regulan la exención fiscal de los combustibles de aviación. En el curso de una iniciativa de la UE, muchos de estos acuerdos se han modificado para permitir la tributación. Además, la propuesta de resolución del Parlamento Europeo sobre una estrategia europea para la movilidad con bajas emisiones ha declarado que es necesario explorar "las posibilidades de medidas internacionales armonizadas para la fiscalidad del queroseno para la aviación". [23] Australia y Estados Unidos se oponen a un gravamen mundial sobre el combustible de aviación, pero varios otros países han expresado interés. Durante un debate en el Parlamento del Reino Unido , los ingresos fiscales no percibidos debido a la exención del impuesto sobre el combustible de aviación se estimaron en 10.000 millones de libras esterlinas anuales. [24] Además, la inclusión prevista de la aviación internacional en el régimen de comercio de derechos de emisión de la Unión Europea en 2014 ha sido denominada "impuesto ilegal" por países como Estados Unidos y China , que citan el Convenio de Chicago. [25]
Certificación
Los combustibles deben ajustarse a una especificación para ser aprobados para su uso en aeronaves con certificación de tipo. La Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM) desarrolló especificaciones para la gasolina para automóviles y para la gasolina de aviación. Estas especificaciones son ASTM D910 y ASTM D6227 para gasolina de aviación y ASTM D439 o ASTM D4814 (última revisión) para gasolina de automóvil.
En uso
El combustible de aviación generalmente llega al aeropuerto a través de sistemas de tuberías, como el CEPS . Se bombea entonces sobre y se dispensa desde un petrolero o Bowser . A continuación, el combustible se conduce hasta los aviones y helicópteros estacionados . Algunos aeropuertos tienen bombas similares a las estaciones de servicio a las que deben rodar los aviones. Algunos aeropuertos tienen tuberías permanentes hacia las áreas de estacionamiento para aviones grandes.
El combustible de aviación se transfiere a una aeronave a través de uno de dos métodos: por encima o por debajo del ala.
Overwing
El abastecimiento de combustible por encima del ala se utiliza en aviones más pequeños, helicópteros y todos los aviones con motor de pistón. El repostaje sobre el ala es similar al repostaje de un automóvil : se abren uno o más puertos de combustible y se bombea el combustible con una bomba convencional.
Debajo del ala
El reabastecimiento de combustible debajo del ala, también llamado reabastecimiento de combustible en un solo punto o reabastecimiento de combustible a presión cuando no depende de la gravedad, se usa en aviones más grandes y exclusivamente como combustible para aviones.
Para el reabastecimiento de combustible a presión, se conecta una manguera de alta presión y se bombea combustible a 275 kPa (40 psi ) y un máximo de 310 kPa (45 psi) para la mayoría de los aviones comerciales. La presión para aviones militares, especialmente cazas, varía hasta 415 kPa (60 psi). El aire que se desplaza en los tanques generalmente se ventila por la borda a través de un solo respiradero en la aeronave. Debido a que solo hay un punto de conexión, la distribución de combustible entre los tanques se automatiza o se controla desde un panel de control en el punto de carga de combustible o en la cabina. Un uso temprano del reabastecimiento de combustible a presión fue en el de Havilland Comet y Sud Aviation Caravelle . [26] Las aeronaves más grandes permiten dos o más puntos de conexión; sin embargo, esto todavía se conoce como repostaje de un solo punto, ya que cualquiera de los puntos de conexión puede repostar todos los tanques. Múltiples accesorios permiten flujos de combustible más rápidos.
Falta de combustible
Debido al peligro de confundir los tipos de combustible, se toman precauciones para distinguir entre avgas y jet fuel más allá de marcar claramente todos los contenedores, vehículos y tuberías. La apertura de los tanques de combustible de las aeronaves que requieren avgas no puede ser mayor de 60 milímetros de diámetro. El Avgas a menudo se tiñe y se dispensa con boquillas con un diámetro de 40 mm (49 mm en los Estados Unidos). [27] [28]
El combustible para aviones es de color claro a pajizo y se dispensa desde una boquilla especial llamada pico en J o pico de pato que tiene una abertura rectangular de más de 60 mm en diagonal, para que no entre en los puertos avgas. Sin embargo, algunos aviones a reacción y de turbina, como algunos modelos del helicóptero Astar, tienen un puerto de abastecimiento de combustible demasiado pequeño para el pico J y, por lo tanto, requieren una boquilla más pequeña. [ cita requerida ]
Precauciones de seguridad
Cualquier operación de abastecimiento de combustible puede ser muy peligrosa y las operaciones de aviación tienen características que deben adaptarse. Cuando un avión vuela por el aire, puede acumular electricidad estática . Si esto no se disipa antes de cargar combustible, podría producirse un arco eléctrico y encender los vapores del combustible. Para evitar esto, las aeronaves se conectan eléctricamente al aparato de repostaje antes de que comience el repostaje y no se desconectan hasta que se completa el repostaje. Algunas regiones requieren que la aeronave y / o el camión de combustible también estén conectados a tierra. [29] Los sistemas de abastecimiento de combustible a presión incorporan un interruptor de hombre muerto para evitar el funcionamiento no supervisado.
El combustible de aviación puede causar graves daños al medio ambiente; Todos los vehículos de abastecimiento de combustible deben llevar equipo para controlar los derrames de combustible. Los extintores de incendios deben estar presentes en cualquier operación de abastecimiento de combustible. Las fuerzas de extinción de incendios de los aeropuertos están especialmente capacitadas y equipadas para manejar incendios y derrames de combustible de aviación. El combustible de aviación debe revisarse diariamente y antes de cada vuelo en busca de contaminantes como agua o suciedad.
Avgas es el único combustible de transporte que contiene plomo que queda. El plomo en el avgas previene el daño o la detonación del motor, que puede resultar en una falla repentina del motor. El plomo es una sustancia tóxica que se puede inhalar o absorber en el torrente sanguíneo, y la FAA, la EPA y la industria se están asociando para eliminarlo del avgas. [ cita requerida ]
Muchas aerolíneas exigen ahora que los cinturones de seguridad se dejen desabrochados en caso de que haya pasajeros a bordo durante el reabastecimiento de combustible. [ cita requerida ]
Ver también
- Avgas
- Biocombustible de aviación
- Impacto ambiental de la aviación
- Combustible para aviones
- JP-1
- JP-4
- JP-5
- JP-6
- JP-7
- JP-8
- JPTS
- Queroseno
- Combustible para cohetes
- Combustible de aviación sostenible
- Combustible rápido
Referencias
- ^ a b https://www.skybrary.aero/bookshelf/books/2478.pdf
- ^ https://www.airforcemag.com/article/0712fuel/
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enlaces externos
- Historia de los combustibles para aviones (por AirBP )
- Revisión técnica de combustibles de aviación (por Chevron Global Aviation )
- "Shauck y su esposa volaron un avión monomotor a través del Océano Atlántico en 1989 usando etanol al 100%" . Diciembre de 2005. Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2006.
- Air NZ ve la salvación de los biocombustibles en la jatrofa .
- Sitio Messerschmitt Bf 109 - documento transcrito sobre el combustible de aviación alemán de la Segunda Guerra Mundial
- Manual de especificaciones mundiales de combustible para aviones de 2008
- Manual de combustibles de aviación de Shell