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Los combustibles de aviación se derivan del petróleo o son mezclas de petróleo y combustibles sintéticos, y se utilizan para propulsar aeronaves. Estos combustibles tienen requisitos más estrictos que los utilizados para aplicaciones terrestres, como la calefacción o el transporte por carretera . También contienen aditivos diseñados para mejorar o preservar propiedades específicas importantes para el rendimiento y la maniobrabilidad. La mayoría de los combustibles de aviación se basan en queroseno —como el JP-8 y el Jet A-1— y se utilizan en aeronaves con turbina de gas. Las aeronaves con motor de pistón suelen usar gasolina con plomo , mientras que las equipadas con motores diésel pueden usar combustible para aviones (queroseno). [ 1 ] En 2012, todas las aeronaves de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos estaban certificadas para operar con una mezcla 50-50 de queroseno y combustible sintético derivado del carbón o el gas natural, como parte de una iniciativa para estabilizar los costos del combustible. [ 2 ]
Tipos de combustible de aviación
Combustibles de aviación convencionales
combustible para aviones
El combustible para aviones es un combustible de color transparente a pajizo, basado en queroseno sin plomo (Jet A-1) o en una mezcla de nafta y queroseno (Jet B). Al igual que el diésel , puede utilizarse tanto en motores de encendido por compresión como en motores de turbina . [ 1 ]
El Jet-A impulsa los aviones comerciales modernos y es una mezcla de queroseno extremadamente refinado que arde a temperaturas iguales o superiores a 49 °C (120 °F) . 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 mayor para encenderse. Es un combustible de alta calidad; si no supera 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
La Avgas ( gasolina de aviación ) , o combustible para aviación , se utiliza en aeronaves pequeñas, helicópteros ligeros y aviones antiguos con motor de pistón. Su formulación es distinta de la gasolina convencional (en el Reino Unido: petrol ) utilizada en vehículos de motor , que comúnmente se denomina mogas o autogas en el contexto aeronáutico. [ 4 ] Aunque se presenta en diferentes grados, su índice de octano suele ser mucho mayor que el de la gasolina para vehículos de carretera.
Combustibles emergentes para la aviación
Biocombustibles
También se pueden utilizar como alternativas a los combustibles de aviación convencionales derivados de combustibles fósiles, nuevos combustibles elaborados mediante el método de conversión de biomasa a líquido (como el combustible de aviación sostenible ) y ciertos aceites vegetales puros . [ 5 ]
Los combustibles como el combustible de aviación sostenible tienen la ventaja de que requieren pocas o ninguna modificación en la propia aeronave, siempre que las características del combustible cumplan con las especificaciones de lubricidad y densidad, así como con las juntas de elastómero de expansión adecuada 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 gases de efecto invernadero (GEI). Sin embargo, no se utilizan ampliamente, porque aún enfrentan barreras políticas, tecnológicas y económicas, como su elevado precio en comparación con los combustibles de aviación producidos convencionalmente. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
Gas natural comprimido y gas natural licuado
El gas natural comprimido (GNC) y el gas natural licuado (GNL) son combustibles que las aeronaves podrían utilizar en el futuro. Se han realizado estudios sobre la viabilidad del uso de gas natural [ 11 ] , entre los que se incluye la aeronave "SUGAR Freeze" del programa N+4 Advanced Concept Development de la NASA (creada por el equipo Subsonic Ultra Green Aircraft Research (SUGAR) de Boeing). El Tupolev Tu-155 fue un banco de pruebas de combustible alternativo que se alimentaba con GNL. [ 12 ] La baja energía específica del gas natural, incluso en estado líquido, en comparación con los combustibles convencionales, supone una clara desventaja para las aplicaciones aeronáuticas.
hidrógeno líquido
El hidrógeno puede utilizarse prácticamente sin emisiones de carbono si se produce con energía procedente de fuentes renovables como la eólica y la solar .
Algunos avances tecnológicos en el desarrollo de aeronaves propulsadas por hidrógeno comenzaron después del año 2000 y cobraron impulso desde aproximadamente 2020, pero en 2022 aún estaban lejos de convertirse en un producto aeronáutico propiamente dicho.
Las pilas de combustible de hidrógeno no producen CO₂ ni otras emisiones (aparte del agua). Sin embargo, la combustión de hidrógeno sí produce emisiones de NOₓ . El hidrógeno criogénico se puede utilizar como líquido a temperaturas inferiores a 20 K (−253,2 °C ; −423,7 °F ) . [ 13 ] El hidrógeno gaseoso requiere tanques presurizados a 250–350 bar (25–35 MPa ; 3600–5100 psi ) . [ 14 ] Con los materiales disponibles en la década de 2020, la masa de los tanques lo suficientemente fuertes como para soportar este tipo de alta presión superará con creces el propio combustible de hidrógeno, lo que anulará en gran medida la ventaja de peso a energía del combustible de hidrógeno sobre los combustibles de hidrocarburos. El hidrógeno tiene una grave desventaja volumétrica en relación con los combustibles de hidrocarburos, pero los futuros diseños de aeronaves de ala integrada podrían poder acomodar este volumen adicional sin aumentar considerablemente el área mojada .
Aunque finalmente sea viable, el plazo para la adopción del hidrógeno en la industria es bastante largo. Entre las alternativas al combustible de aviación convencional disponibles a corto plazo se incluyen el biocombustible de aviación y el combustible creado sintéticamente (también conocido como "e-jet"). [ 15 ] Estos combustibles se denominan colectivamente "Combustible de Aviación Sostenible" (SAF).
Producción de combustible de aviación
La producción de combustible para aviación se divide en dos categorías: combustible apto para motores de turbina y combustible apto para motores de pistón de encendido por chispa. Existen especificaciones internacionales para cada uno.
El combustible para aviones es un combustible para turbinas de gas utilizado en aeronaves de hélice y de ala fija, así como en helicópteros. Presenta baja viscosidad a bajas temperaturas, rangos limitados de densidad y poder calorífico , arde limpiamente y permanece químicamente estable al calentarse a altas temperaturas. [ 16 ]
La gasolina de aviación , también conocida como avgas o 100-LL ( bajo contenido de plomo ), es una gasolina altamente refinada para aeronaves, que prioriza la pureza, las propiedades antidetonantes y la minimización del ensuciamiento de las bujías . La avgas debe cumplir con las directrices de rendimiento tanto para la mezcla rica requerida para la potencia de despegue como para las mezclas más pobres utilizadas durante el vuelo de crucero, con el fin de reducir el consumo de combustible. La gasolina de aviación puede utilizarse como combustible de GNC.
El Avgas se vende en volúmenes mucho menores que el combustible para aviones, pero a muchos más operadores de aeronaves individuales, mientras que el combustible para aviones se vende en grandes volúmenes a grandes operadores de aeronaves, como aerolíneas y fuerzas armadas. [ 17 ]
Contenido energético
El contenido energético neto de los combustibles de aviación depende de su composición. Algunos valores típicos son: [ 18 ]
- BP Avgas 80, 44,65 MJ / kg (19.200 BTU / lb ) , densidad a 15 °C (59 °F) es de 690 kg/m³ ( 43 lb/ft³ ) ( 30,81 MJ /litro).
- Queroseno tipo BP Jet A-1, 43,15 MJ/kg (18.550 BTU/lb) , densidad a 15 °C de 804 kg/m³ ( 50,2 lb/ft³ ) ( 34,69 MJ /litro).
- Queroseno tipo BP Jet TS-1 (para temperaturas más bajas), 43,2 MJ/kg (18.600 BTU/lb) , densidad a 15 °C de 787 kg/m³ ( 49,1 lb/ft³ ) ( 34,00 MJ /litro).
Densidad
En los cálculos de rendimiento, los fabricantes de aviones comerciales utilizan una densidad del combustible para reactores de alrededor de 0,80 kg/L (6,7 lb/US gal; 8 lb/imperial gal) .
Los casos específicos son:
- Bombardier Aerospace : El avión multipropósito Challenger es una variante de misión especial de la plataforma del jet ejecutivo Bombardier Challenger 650. Bombardier basa su rendimiento en el uso de combustible con un poder calorífico inferior promedio de 18 550 BTU/lb (43,1 MJ/kg) y una densidad de 0,809 kg/L (6,75 lb/US gal) . [ 19 ]
- Embraer : En su manual de planificación aeroportuaria para el E195, Embraer utiliza una densidad de combustible adoptada de 0,811 kg/L (6,77 lb/US gal) . [ 20 ]
Composición química
Los combustibles de aviación se componen de mezclas de más de dos mil sustancias químicas, principalmente hidrocarburos ( parafinas , olefinas , naftenos y aromáticos ), aditivos como antioxidantes y desactivadores de metales, biocidas, reductores de estática, inhibidores de hielo, inhibidores de corrosión e impurezas. Sus componentes principales son el n-heptano y el isooctano . Al igual que otros combustibles, el combustible de aviación para motores de pistón de encendido por chispa se describe mediante su índice de octano .
El alcohol, las mezclas de alcohol y otros combustibles alternativos pueden usarse experimentalmente, pero el alcohol no está permitido en ninguna especificación de combustible de aviación certificada. [ 21 ] 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 aeronaves 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 [ 22 ] ) [ 23 ] y ciertos motores Rotax. [ 24 ]
Impuesto
El Convenio sobre Aviación Civil Internacional (OACI) (Chicago, 1944, artículo 24) exime de impuestos a la importación a los combustibles de aviación ya cargados en una aeronave al aterrizar (y que permanecen en ella). [ 25 ] Los acuerdos bilaterales de servicios aéreos rigen la exención fiscal de los combustibles de aviación. [ 26 ] En el marco de una iniciativa de la UE, muchos de estos acuerdos se han modificado para permitir la tributación. Una moción para una resolución del Parlamento Europeo sobre una Estrategia Europea para la Movilidad de Bajas Emisiones ha declarado que es necesario explorar «las posibilidades de armonizar las medidas internacionales para la tributación del queroseno en la aviación». [ 27 ]
Una preocupación es que un impuesto local sobre el combustible de aviación provoque un aumento del transporte de combustible desde jurisdicciones con impuestos bajos. Este peso adicional incrementa el consumo de combustible, por lo que un impuesto local podría aumentar el consumo total. [ 25 ] Para evitar este aumento, se ha propuesto un impuesto mundial sobre el combustible de aviación. Australia y Estados Unidos se oponen a un impuesto mundial sobre el combustible de aviación, pero otros países han manifestado interés.
Durante un debate en el Parlamento del Reino Unido , se estimó que los ingresos fiscales no percibidos debido a la exención de impuestos sobre el combustible de aviación ascendían a 10.000 millones de libras esterlinas anuales. [ 28 ]
La inclusión prevista de la aviación internacional en el Régimen de Comercio de Derechos de Emisión de la Unión Europea en 2014 ha sido calificada de "impuesto ilegal" por países como Estados Unidos y China , que citan el Convenio de Chicago. [ 29 ]
Proceso de dar un título
Los combustibles deben cumplir con una especificación para ser aprobados para su uso en aeronaves certificadas. La Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM) desarrolló especificaciones tanto para la gasolina de automóviles como para la de aviación. Estas especificaciones son ASTM D910 y ASTM D6227 para la gasolina de aviación, y ASTM D439 o ASTM D4814 (última revisión) para la gasolina de automóviles.
En uso
El combustible de aviación generalmente llega al aeropuerto a través de sistemas de oleoductos, como el CEPS . Luego se bombea y se distribuye desde un camión cisterna . Posteriormente, el combustible se transporta hasta los aviones y helicópteros estacionados . Algunos aeropuertos cuentan con surtidores similares a los de las estaciones de servicio , a los que las aeronaves deben dirigirse por la pista. Otros aeropuertos disponen de tuberías permanentes que conectan con las zonas de estacionamiento de aeronaves de gran tamaño.
El combustible de aviación se transfiere a una aeronave mediante uno de dos métodos: por encima del ala o por debajo del ala.
Ala superior
El repostaje por encima de las alas se utiliza en aviones pequeños, helicópteros y todas las aeronaves con motor de pistón. Este sistema es similar al de un automóvil : se abren uno o más orificios de combustible y se bombea el combustible con una bomba convencional.
Ala inferior
El repostaje bajo las alas, también llamado repostaje de punto único o repostaje a presión cuando no depende de la gravedad, se utiliza en aeronaves más grandes y exclusivamente para combustible de reactores.
Para el repostaje a presión, se conecta una manguera de alta presión y se bombea combustible a 275 kPa (39,9 psi ) y un máximo de 310 kPa (45 psi) para la mayoría de las aeronaves comerciales. La presión para aeronaves militares, especialmente cazas, llega hasta 415 kPa (60,2 psi) . El aire desplazado en los tanques generalmente se ventila al exterior a través de una única ventilación en la aeronave. Debido a que solo hay un punto de conexión, la distribución de combustible entre los tanques es automatizada o controlada desde un panel de control, ya sea en el punto de repostaje o en la cabina. Un uso temprano del repostaje a presión fue en el de Havilland Comet y el Sud Aviation Caravelle . [ 30 ] Las aeronaves más grandes permiten dos o más puntos de conexión; sin embargo, esto todavía se denomina repostaje de un solo punto, ya que cualquiera de los puntos de conexión puede repostar todos los tanques. Múltiples conexiones permiten un caudal más rápido.
Repostaje incorrecto
Debido al peligro de confundir los tipos de combustible, se toman precauciones para distinguir entre la gasolina de aviación y el combustible para reactores, además de marcar claramente todos los contenedores, vehículos y tuberías. La abertura en los tanques de combustible de las aeronaves que requieren gasolina de aviación no puede ser mayor de 60 mm (2,4 pulgadas ) de diámetro. La gasolina de aviación suele estar teñida y se dispensa a través de boquillas con un diámetro de 40 mm (1,6 pulgadas) ( 49 mm (1,9 pulgadas) en Estados Unidos). [ 31 ] [ 32 ]
El combustible para aviones es transparente o de color pajizo y se dispensa mediante una boquilla especial, denominada boquilla en J o de pico de pato , que tiene una abertura rectangular de más de 60 mm en diagonal, para que no quepa en los puertos de combustible de aviación. Sin embargo, algunos aviones a reacción y otros aviones de turbina, como algunos modelos del helicóptero Astar, tienen un puerto de repostaje demasiado pequeño para la boquilla en J y, por lo tanto, requieren una boquilla más pequeña.
Previsión de la demanda
En los últimos años, los mercados de combustible se han vuelto cada vez más volátiles. Esto, junto con los rápidos cambios en los horarios de las aerolíneas y el deseo de no transportar exceso de combustible a bordo de las aeronaves, ha aumentado la importancia de la previsión de la demanda. En marzo de 2022, el Aeropuerto Internacional Austin-Bergstrom de Austin estuvo a punto de quedarse sin combustible, lo que podría haber dejado varadas a las aeronaves. [ 33 ] Las técnicas de previsión comunes incluyen el seguimiento de los horarios y rutas de las aerolíneas, la distancia prevista de vuelo, los procedimientos en tierra, la eficiencia del combustible de cada aeronave y el impacto de factores ambientales como el clima y la temperatura. [ 34 ]
precauciones de seguridad
Cualquier operación de repostaje puede ser muy peligrosa, y las operaciones de aviación tienen características que deben tenerse en cuenta. A medida que una aeronave vuela, puede acumular electricidad estática . Si esta no se disipa antes del repostaje, podría producirse un arco eléctrico e incendiar los vapores de combustible. Para evitarlo, las aeronaves se conectan eléctricamente al aparato de repostaje antes de que comience el repostaje y no se desconectan hasta que este se haya completado. Algunas regiones exigen que la aeronave y/o el camión cisterna también estén conectados a tierra. [ 35 ] Los sistemas de repostaje a presión incorporan un interruptor de seguridad para evitar el funcionamiento sin supervisión.
El combustible de aviación puede causar graves daños ambientales; todos los vehículos de repostaje deben llevar equipos para controlar los derrames. Es obligatorio contar con extintores en cualquier operación de repostaje. Los bomberos del aeropuerto están especialmente capacitados y equipados para hacer frente a incendios y derrames de combustible de aviación. El combustible de aviación debe revisarse diariamente y antes de cada vuelo para detectar contaminantes como agua o suciedad.
La gasolina de aviación es el único combustible para el transporte que aún contiene plomo. El plomo en la gasolina de aviación previene el golpeteo o detonación del motor, que puede provocar una falla repentina del mismo.
Véase también
Referencias
- 1 2 "SKYbrary Seguridad Aérea" (PDF) .
- ↑ "El problema del combustible de la Fuerza Aérea" .
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Enlaces externos
- Historia de los combustibles para aviones (por AirBP )
- Revisión técnica de combustibles de aviación (por Chevron Global Aviation )
- combustibles de aviación