El queroseno es hoy sinónimo de combustible jet, ya que se usa principalmente para alimentar las turbinas de los aviones. Cuando la industria comercial de la aviación se desarrolló en los 50, los motores a reacción utilizaron este carburante porque reúne la mejor combinación de propiedades para ellos: alto contenido energético y gran calidad de combustión.
Inicialmente utilizado como combustible para el alumbrado, el queroseno se obtiene a partir del petróleo natural por refino y destilación. Su función principal como combustible de los motores a reacción es ser quemado en las cámaras de combustión para producir un flujo de gases que empujan al avión.
Conjuntamente con las características descritas, otras condiciones significativas que lo hacen idóneo para la aviación son su adecuada estabilidad térmica durante el tiempo que permanece almacenado; lubricidad, fluidez, índice de volatilidad, no-corrosividad y limpieza (ausencia de partículas sólidas –que pueden obstruir filtros- y de agua, que puede congelarse). Otras propiedades físicas como una viscosidad y un punto de congelamiento adecuado para este uso son caracteristicas del queroseno.
En los aviones, además de generar la energía, el combustible es usado también como fluido hidráulico en los sistemas de control del motor y como refrigerante para ciertos componentes. La estabilidad térmica es una de las propiedades más importantes del combustible jet porque éste es utilizado también como medio de intercambio de calor entre el motor y otros sistemas de la aeronave . Por éstas y otras razones es sometido a ensayos bajo las condiciones más severas.
Un poco de historia
Desde mediados del siglo pasado el queroseno se usa sobre todo en mezclas que alimentan motores a turbina. La turbina genera potencia mediante la conversión de la energía calorífica almacenada en el combustible en una combinación de energía mecánica y calor.
Dos organizaciones establecieron las especificaciones para el combustible jet comercial y se encargan de mantenerlas: ASTM (American Society for Testing and Materials) y MOD (United Kingdom Ministry of Defence). Las especificaciones emitidas por ambos organismos son muy similares. Definen propiedades y proporciones y limitan los compuestos potencialmente corrosivos, como mercaptanos y ácidos orgánicos, entre otros.
Si nos referimos a los querosenos de uso militar, se producen los siguientes:
El JP4, también llamado 'wide cut', es esencialmente una combinación de hidrocarburos que incluye gasolina y queroseno. Pero posee una serie de desventajas, como su gran volatilidad, lo cual ocasiona pérdidas por evaporación a grandes altitudes así como riesgo de incendio durante su manipulación. Por ello, en los años 70 el 'wide cut' o Jet B fue sustituido –excepto en zonas de Canadá y Alaska- por el JP8, un carburante compuesto prácticamente sólo por queroseno. Al mismo tiempo existen otros, como el JP5, un queroseno de alto punto de inflamación.
En el mercado ciivil se fabrican:
El Jet A, con un punto de congelación de -40° C. En el resto del mundo se consume más el Jet A-1, que posee un punto de congelación de -47° C, característica que lo hace apropiado para rutas en invierno o polares.
Algunos países tienen sus propias especificaciones para el combustible jet, pero son prácticamente idénticas a las emitidas por ASTM o MOD. En los estados de la Commonwealth y en Europa del Este las especificaciones del combustible jet adoptan el estándar GOST.
Importancia de la combustión
El calor de combustión es el calor liberado cuando se quema una fracción de combustible bajo determinadas condiciones. Su valor depende del tipo de hidrocarburos que constituyen el combustible o de su densidad. Este valor puede expresarse en volumen (energía por unidad de volumen) o gravimétricamente (energía por unidad de peso). Normalmente, un combustible jet menos denso tiene un contenido energético gravimétrico menor y un combustible jet más denso tiene un contenido energético volumétrico mayor. Un alto contenido energético volumétrico aumenta la energía que puede almacenarse en los tanques de una aeronave, dotándola de mayor autonomía de vuelo.
En una turbina de avión, durante los procesos de combustión se forman pequeñas partículas carbonosas. Estas partículas continúan quemándose a medida que pasan por la llama y se consumen totalmente. Si no son completamente consumidas pueden causar erosión en los materiales. Al mismo tiempo, las partículas carbonosas son las responsables del humo. Por tanto, de la composición del combustible dependen también sus emisiones.
La volatilidad, o la a tendencia que tiene el combustible jet a vaporizar, es también muy importante, ya que debe vaporizarse para ser quemado. Pero si la volatilidad es muy alta puede producir pérdidas por evaporación o el fenómeno llamado 'vapor lock' en el sistema de combustible que provoca obturaciones gaseosas de los conductos de combustible.
El elevado punto de inflamación, que indica el riesgo a formar una mezcla inflamable con el aire, y la alta conductividad eléctrica de cargas electroestáticas dentro de circuitos y depósitos (debida al contenido de aditivos antiestáticos) son otros de los aspectos a favor de la utilización del queroseno como base del combustible jet.
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