COMBUSTIBLES DE AVION

INTRODUCCION

La gasolina pertenece al grupo de los carburantes, el gasoil al grupo de los petróleos. El queroseno que emplean los motores de turbina es un producto intermedio.

Los hidrocarburos presentes en el crudo de petróleo tienen distintos puntos de ebullición. Hay componentes que son más pesados, en el sentido de que hierven a temperaturas más altas. Hay otros más ligeros, es decir, que hierven a temperaturas más bajas que los anteriores.

El comportamiento distinto que exhiben los hidrocarburos en este sentido permite su refino o destilación fraccionada. De este modo las fracciones más ligeras del crudo se separan a temperaturas inferiores que las fracciones más pesadas.

La gasolina es una mezcla de las primeras fracciones que se obtienen de la destilación del petróleo.

La gasolina se obtiene por calentamiento del crudo entre 45ºC y 150ºC. La gasolina así obtenida se llama gasolina de primera destilación. A partir de 150º C empieza a obtenerse el combustible que se emplea en los motores de turbina, el queroseno (entre 150ºC y 300ºC), más allá el gasoil (300ºC a 350ºC), los aceites lubricantes (350ºC -380ºC), y el fuel-oíl (por arriba de 380ºC). Es importante observar que las gasolinas se obtienen dentro de un campo relativamente estrecho del fraccionamiento del crudo.

La gasolina que emplean los motores alternativos de aviación deben cumplir unas propiedades físicas:

- Volatilidad, propiedad que mide la facilidad de una sustancia para pasar del estado líquido al gaseoso.

- Antidetonantes, propiedad que mide la resistencia de una gasolina a la combustión irregular.

- Formación de vapor, por medio de un fenómeno llamado tapón de vapor, el vapor formado en el combustible, puede taponar las secciones de paso de las tuberias de combustible, y descebar las bombas.

- Estabilidad del combustible en el almacenamiento, sin tendencia a formar residuos sólidos.

- Características anticorrosivas en el motor y sistema de combustible.

Volatilidad

La volatilidad es la propiedad más importante de las gasolinas de aviación, junto con su capacidad antidetonante. De hecho, el comportamiento del motor durante la puesta en marcha y aceleración depende de la volatilidad de la gasolina.

Como se ha dicho, la volatilidad es la tendencia que tiene una sustancia para vaporizarse. Puesto que la gasolina es una mezcla de distintas fracciónes de hidrocarburos, no se puede hablar de un valor único de volatilidad, sino de porcentajes de gasolina que se evaporan a temperaturas distintas. La gasolina debe estar completamente evaporada cuando salta la chispa en las bujias del cilindro, de otra forma es imposible su inflamación. Puesto que transcurre menos de una décima de segundo desde que la gasolina sale del carburador hasta que salta la chispa en el cilindro, es claro que se necesita una gasolina volátil para favorecer su inflamación.

Los ensayos permiten relacionar el comportamiento del motor con la temperatura de evaporación de la gasolina. Las relaciones más importantes se establecen a través de la curva de destilación del combustible. La curva de destilación señala el porcentaje de combustible que se evapora a temperatura determinada. En este sentido son importantes tres valores numéricos:

- Punto del 10%.

Se llama así a la zona de la curva de destilación situada entre el 0 y el 10%. El porcentaje de gasolina que se evapora a temperatura ambiente es este tramo determina las características de puesta en marcha del motor.

Para que un motor tenga fácil arranque y buen proceso inicial de calentamiento es necesario que exista una cantidad suficiente de gasolina vaporizada a temperaturas relativamente bajas. Debe haber pues, componentes en la gasolina que pasen a la forma de vapor a la temperatura ambiente.

- Punto del 50%.

Este punto intermedio relaciona la característica de aceleración del motor a la temperatura normal de trabajo.

La buena aceleración del motor precisa suficiente cantidad de gasolina en forma de vapor, pero además es necesario también que la distribución de la misma en el cilindro sea lo más uniforme posible.

Esta circunstancia es muy dificil de lograr si la masa principal de gasolina se evapora muy tardiamente. La razón es que habría núcleos de combustible en estado líquido, de gran inercia y desigual distribución en la cámara.

- Punto del 90%.

Aunque existe un punto final, superior al 90%, éste viene a determinar que la práctica totalidad de la gasolina ha pasado a la fase gaseosa en el cilindro, a una temperatura moderada, no muy alta. Por esta razón se especifica que el 90% de la gasolina, a una cierta temperatura, debe estar en fase de vapor.

Debe tenerse en cuenta que la gasolina que permanece en estado líquido en el cilindro elimina el aceite lubricante de las paredes del mismo; más tarde escurre al carter del aceite. Además de constituir un problema para el engrase, el mezclado de la gasolina líquida con el aceite inhibe las propiedades lubricantes del mismo.

El problema recibe técnicamente el nombre de dilución del aceite del carter.

DETONACION / INDICE DE OCTANO

La detonación es la inflamación súbita de la mezcla en el cilindro. Es una forma de combustión muy irregular, distinta de la normal.

En condiciones normales de funcionamientolas bujias inflaman la mezcla carburada y la llama se propaga rapidamente por todo el volumen de la cámara de combustión.

El término propagación progresiva de la llama, es la clave de la combustión normal; señala que transcurre un tiempo, aunque corto, en producirse.

Ahora bien, la propagación de la llama es diferente en unas condiciones anormales de funcionamiento que se conocen como detonación. Cuando un motor funciona con detonación, la presión que origina la parte de la mezcla que se inflama contra la que no se ha inflamado todavía es tan alta, que provoca su inflamación espontánea, en una explosión precipitada.

La figura es una muestra de la oscilación de la presión del gas en la cámara de combustión en condiciones de funcionamiento normal y con detonación.

Nótese, en particular, el pico alto que alcanza la presión de gas que se produce en fase de detonación. Las vibraciones del motor y la acción irregular de la presión del gas sobre el pistón dan origen a un ruido característico (perdigoneo), que identifica la detonacion.

El funcionamiento en este régimen produce sobrecalentamiento del motor y hay pérdida de potencia, además de la posible aparición de averías mecánicas internas importantes.

La resistencia del combustible a detonar se mide por el indice de octano, referencia que se adoptó de forma experimental. Se descubrió que las gasolinas ricas en heptano, un hidrocarburo con siete átomos de carbono, eran muy detonantes, y a la inversa, las gasolinas con gran proporción de isoctano tenían gran resistencia a la detonación.

El índice de octano asegura que una gasolina probada en un motor experimental se comporta, desde el punto de vista de la detonación, igual que una mezcla de gasolina que tiene como porcentaje de isoctano el número indicativo de la gasolina, y el resto, hasta 100, de heptano. Así, una gasolina de 98 octanos se comporta en el motor experimental de laboratorio igual que una gasolina mezcla de 98% de isoctano y 2% de heptano.

En la imagen se puede ver un pistón afectado por detonaciones.

La gasolina se mezcla con compuestos antidetonantes para aumentar su resistencia a la detonación, empleandose el plomo tetraetilo (TEL). Antiguamente se usaban el plomo tetrametilo, anilina y niquel tetracarbonilo.

Pero esto presenta algún inconveniente, como la formación de óxido de plomo, que es un compuesto que se adhiere a las superficies internas de la cámara de combustión, pudiendo dar lugar a puntos calientes. Además funde a temperatura elevada y no se volatiliza facilmente. Por esta razón se añade a la gasolina con plomo dibromuro de etilo.

La cantidad de tetraetilo de plomo que se mezcla con la gasolina de aviación es pequeña.

NUMERO DE POTENCIA MECANICA:

El índice de octano se quedó pronto pequeño con la aparición de gasolinas muy refinadas que superaban el poder antidetonante del isoctano. Por ello se definió el Número de Potencia.

Este expresa el porcentaje de potencia máxima (libre de detonación) que se puede obtener del motor que emplea dicha gasolina, comparada con la potencia, también sin detonación, que se obtiene en el mismo motor con isoctano, o con una gasolina de Octano 100.

Se expresa normalmente con dos índices, separados por una barra vertical (por ejemplo 100/115). El primer número indica el NP que se puede obtener funcionando el motor con mezcla pobre y el segundo funcionando con mezcla rica. La capacidad antidetonante de una gasolina es mayor con mezcla rica, porque el combustible en exceso actúa de refrigerante en la cámara de combustión y disminulle la temperatura del gas en la cámatra, alejando el peligro de detonación.

FACTORES DE DETONACION

Todas las variables que tienden a aunmentar la temperatura de la mezcla que entra en el cilindro son factores de riesgo de detonación.

La temperatura de la mezcla es el factor simple más importante que afecta

...