Comencemos por definir que es el combustible... y este es 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.
Ahora si, ya que definimos algunos conceptos del combustible, procedamos a hablar del sistema como tal
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.
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| Cessna 182 |
El sistema de alimentación por gravedad, es el 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, por ejemplo un Cessna 182
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.
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| Lugar de toma de muestra de combustible de debajo del ala |
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.
El otro sistema de alimentación por presión,se utiliza por factores de diseño de los aviones modernos que obligaron al uso de sistemas de combustible alimentados por presión o bombas de combustible. 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. Se encuentran en los aviones del tipo ala baja.
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 fijos.
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, 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 por una válvula reguladora de presión.
Selectora de combustible.- a continuación de las bombas auxiliares se encuentra a las válvulas selectoras de combustible, operadas 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" porque 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.
Bombas mecánica de combustible.- pueden ser del tipo de paletas, lóbulos o en casos excepcionales de engranes, están operadas 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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