Sistema de combustible
Se llama
combustible a toda sustancia que al combinarse con el oxigeno produce energía
calórica. En realidad todos los elementos químicos de la naturaleza o sus
combinaciones constituyen combustibles; la diferencia entre unos y otros es la
temperatura necesaria para que se produzca la combustión.
Los
combustibles pueden ser: sólidos, líquidos y gaseosos. En la aviación solo se
utilizan los combustibles líquidos, ya que los sólidos son de difícil
almacenamiento y distribución al igual que los gaseosos.
Los
combustibles que más se usan en la aviación son normalmente producto de la
destilación del petróleo, además hay ciertos combustibles que solo se usan para
fines especiales, un ejemplo es el alcohol metílico o metanol.
La gasolina de
aviación (Avgas) debe tener ciertas características tales como: Homogeneidad,
valor antidetonante, volatilidad, resistencia a la oxidación y pureza. De estos
requisitos el principal es el valor antidetonante, que se define como: La mayor
o menor resistencia del combustible a ser inflamado en presencia de oxigeno y
por la acción combinada de temperatura y presión. Como las gasolinas naturales
no tienen gran poder antidetonante, se les agrega una serie de aditivos con el
fin de incrementar esta cualidad, siendo el principal de ellos el tetraetilo de
plomo, sustancia altamente corrosiva y venenosa.
La cualidad
antidetonante se reconoce por un numero llamado índice octano o
sencillamente octanaje, el cual es especifico para cada motor en
particular. Así tenemos, por ejemplo, una gasolina de 100-130 octanos significa
que tiene una capacidad antidetonante que fluctúa entre 100 y 130 según las
condiciones de mezcla con que funcione el motor.
Esta es una tabla en la que se indica el octanaje del
combustible así como el color que lo identifica:
Se llama
mezcla combustible a aquella constituida por un material combustible y oxigeno,
que al ser expuesta a la temperatura y presión adecuada arde combinándose
químicamente. Para que pueda efectuarse la reacción química será necesario que
ambos componentes se encuentren en proporciones exactas; si hay exceso en
alguno de ellos, la combustión será más lenta y con un desarrollo menor de
calor. Si este exceso es llevado fuera de ciertos límites, la combustión es
imposible. Cuando se tiene una mezcla de 14 partes de aire por una de gasolina,
en peso, se quema todo el oxigeno y todo el combustible, ésta proporción de
aire combustible recibe el nombre de mezcla ideal, que produce la
temperatura y potencia máximas. Cualquier aumento en la cantidad de
combustible, hasta llegar a una relación de aire-combustible de 12:1, provoca
un descenso en la potencia del motor y una acción de enfriamiento. El aumento
de aire sobre la mezcla ideal produce los mismos efectos que el enriquecimiento
de la mezcla por el aumento de la gasolina. El efecto refrigerante que se
obtiene con el uso de las mezclas ricas, se utiliza para evitar que el motor
sufra deterioro por altas temperaturas, cuando opera a potencias máximas. El
sistema de combustible en un avión tiene por objeto almacenar, distribuir y
dosificar el combustible usado en sus motores. Estos sistemas según el medio
por el cual se produce la alimentación, se clasifican en: Sistemas de
alimentación por gravedad y sistemas de alimentación por presión.
Sistema de
alimentación por gravedad.- este tipo de alimentación es el más sencillo,
utilizado por aviones pequeños con motores de poca potencia; aprovechan para su
funcionamiento la diferencia de presión creada por la altura del tanque de
combustible sobre el carburador. Esta altura debe de ser de 20” o superior para
obtener una presión aproximada de 1.5 PSI o mayor. Por deducción se comprenderá
que el tanque de combustible, que normalmente se encuentra alojado en las alas
del avión, hace que el sistema de alimentación por gravedad pueda ser utilizado
solo en aquellos aparatos de ala alta.
Los
componentes principales de estos sistemas son: un tanque de combustible,
normalmente metálico, dotado se su correspondiente boca de llenado y boca de
salida, tubería de ventilación y elementos indicadores de cantidad de
combustible, tubería de alimentación hacia el motor, con válvula de cierre y
filtro. En la parte inferior de cada tanque y de la tubería de alimentación se
encuentran válvulas de purga, con el objeto de drenar el agua o impurezas que
contenga la gasolina.
Este sistema
de alimentación tiene ciertas ventajas, siendo la principal la simplicidad del
mismo. Además como las presiones causadas por la diferencia de nivel son mínimas,
el sistema no necesita ser de gran resistencia. Tiene el inconveniente de solo
permitir flujos limitados de gasolina, debido a la baja presión de operación,
además de que esta presión es afectada por la actitud del avión.
Sistema de
alimentación por presión.- el desarrollo de motores de gran potencia y los
factores de diseño de los aviones modernos obligaron al uso de sistemas de
combustible alimentados por presión. En efecto, en la mayor parte de los
aviones modernos es necesario el uso de una o varias bombas de presión para
obligar al combustible a fluir desde el tanque de almacenamiento hacia el
motor, no importa que éste se encuentre en un nivel inferior o gran distancia
del carburador.
Los
diversos componentes del sistema de combustible del tipo de presión están
constituidos por los siguientes elementos principales
Tanques de
combustible.- se les construye de aluminio, acero inoxidable o hule sintético y
se encuentran colocados normalmente en las alas del avión. Según el tipo de
construcción estos tanques son clasificados como de tipo integral o tipo
removible.
Los
removibles están constituidos por un recipiente completamente independiente de
la estructura donde va alojado y pueden ser quitados del avión para ser
reparados o recibir el servicio adecuado.
Los tanques
integrales están constituidos por la propia estructura del ala y, desde luego,
no pueden ser retirados de su alojamiento, este tipo de tanques tiene la
ventaja de no alterar en gran grado el diseño del ala donde van alojados, como desventaja
se puede identificar la necesidad de sellar perfectamente todas las juntas, con
el objeto de evitar fugas. Como los aviones modernos tienen la tendencia de
usar alas flexibles, para evitar la concentración de esfuerzos durante el
vuelo, se ha eliminado en gran parte el uso de estos tanques integrales por la
dificultad de mantenerlos estancos.
Los tanques
contienen las correspondientes bocas de llenado en la parte superior, para ser
cargados por gravedad y en la parte inferior para el llenado a presión, además
de lo anterior existen las tomas de alimentación y las de ventilación. Llevan
también conexiones de drenaje y alojamiento para los elementos medidores de
cantidad de combustible.
Bombas
auxiliares.- estas bombas, normalmente accionadas por motores eléctricos,
pueden ser del tipo centrífugo o de paletas, sumergidas o externas al tanque,
teniendo por objeto levantar una presión positiva de alimentación a las bombas
del motor. Las bombas auxiliares son accionadas desde la cabina mediante un interruptor
eléctrico y su presión es regulada en las bombas centrifugas por la velocidad
del motor que las impulsa y, en las del tipo paletas, por una válvula
reguladora de presión.
Selectora de
combustible.- a continuación de las bombas auxiliares se encuentra a las
válvulas selectoras de combustible, mandadas desde la cabina por medios
mecánicos o eléctricos que tienen por objeto permitir la selección de los
tanques de combustible para el abastecimiento de los diferentes motores del
avión. Los mandos de estas selectoras están constituidos por perillas
giratorias o actuadores del tipo de palanca; en ambos casos estos mandos deben
tener indicación visual de la selección hecha por el piloto, además de una
señal auditiva que permita al operador cerciorarse de que la válvula ha sido
seleccionada correctamente.
Se muestra
un ejemplo de una selectora de combustible, se deberá tener cuidado al momento
del cambio de tanque no girar el indicador hacia la posición off puesto se
cortara el suministro de combustible al motor.
Filtros de
combustible.- estos filtros son elementos destinados a atrapar las impurezas
que pueda contener el combustible, para evitar que estas lleguen al carburador
y obstruyan los ductos del mismo. Hay diferentes tipos de elementos filtradores,
entre los que cabe mencionar los filtros de malla, aire-mace y micrónicos.
Válvulas de
cierre de emergencia.- destinadas a cortar el flujo de combustible en caso de
incendio de motor o cuando este haya sido perfilado, se encuentran instaladas
en el tapa fuego de cada uno de los motores y son similares a las de
combustible. Se accionan mediante cables o mecanismos eléctricos desde la
cabina de pilotos, en conjunto con las válvulas de cierre de emergencia de los
diferentes fluidos que alimentan al motor.
Bombas de
motor.- pueden ser del tipo de paletas, lóbulos o en casos excepcionales de
engranes, están mandadas por el propio motor del avión, a través de sus
engranes de accesorios; por lo anterior estas bombas tienen su capacidad en
volumen y presión dependiente de la velocidad de giro del motor del avión y
necesitan de una válvula reguladora para mantener una presión constante de
alimentación al carburador respectivo.
Normalmente
también se encuentra en el interior de esta bomba una válvula de derivación
destinada a permitir el paso de combustible hacia el motor si la bomba del
mismo esta inoperativa, como cuando se está levantando presión con las bombas
auxiliares para arrancar los motores.
Sistema de
alimentación cruzada.- este sistema tiene por objeto permitir la alimentación
de presión de gasolina hacia un motor, cuando este tenga su bomba principal
inoperativa mediante la bomba principal de otro motor.
Carburadores
de flotador.- el carburador es el elemento destinado a medir la cantidad de
combustible necesaria para proporcionar la mezcla correcta de aire combustible
en el motor, no importa las condiciones de altitud o de potencia que le este
exigiendo en un momento determinado. Constan de una cámara regulada en su
nivel, denominada cámara de nivel constante y que hace las veces de reguladora
de presión, una válvula de corte del paso de combustible y control manual de la
mezcla, un mecanismo dosificador de combustible está dividido en dos sistemas
secundarios que el sistema de baja y el de alta.
El sistema de
baja funciona desde las revoluciones mínimas del motor hasta más o menos 1,000
R.P.M. el piloto no tiene acción ninguna sobre la riqueza de la mezcla dentro
de este rango, ya que el carburador esta calibrado para proporcionar la
cantidad de combustible necesaria a la cantidad de aire que esta fluyendo por
el carburador a las R.P.M. indicadas. El sistema de alta provee la cantidad de
combustible necesaria al funcionamiento del motor desde las 1,100 R.P.M. hacia
arriba. Este es el sistema principalmente de abastecimiento de combustible
hacia el motor, puede ser modificado dentro de cierto rango en la relación aire
combustible mediante el uso del control manual de mezcla, desde la cabina de
pilotos, que constituye una relación variable y, por lo tanto, produce un flujo
variable de combustible para una cantidad fija de aire de entrada al
carburador. Así mismo se cuenta con una bomba de aceleración, mandada por el
mismo acelerador, la cual tiene por objeto inyectar una cantidad adicional de
combustible, proporcional al empobrecimiento producido durante las
aceleraciones bruscas.
Los
carburadores de flotador tienen la ventaja de ser de costo reducido y
relativamente sencillo, además de proporcionar una operación simple y exenta de
fallas. Como desventajas se puede mencionar que solo son capaces de alimentar
motores de relativamente baja potencia, tienen gran tendencia a la formación de
hielo y son afectados por la actitud de vuelo del avión. Para contrarrestar la
formación de hielo cuenta con un sistema de calefacción que derrite el hielo
formado en el mismo.
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