Repsol YPF
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Utilización como carburante para las turbinas de aviación
Para aumentar la eficiencia de los motores de turbina de gas, se ha incrementado la presión en la combustión y, por tanto, la temperatura interna. Esto ocasiona que los motores actuales sean muy sensibles a la calidad del combustible.
Los turborreactores actuales de altas prestaciones comprimen el aire hasta tres y cuatro veces más que los motores de émbolo. La compresión del aire, previa a su mezcla con el combustible y la combustión, es uno de los factores que más influyen en la economía del combustible. Ahora bien, conseguir relaciones de compresión de 30:1 y 40:1 no es nada fácil y se necesitan compresores rotatorios voluminosos, de gran peso y alta velocidad de giro.
Cuanto más alta es la relación de compresión del motor, mayor es el número de etapas necesario, más voluminoso es el compresor, mayor su coste, aumenta el peso, etc. Por ejemplo el Pratt & Whitney PW800 tiene: Fan + compresor de baja presión, de 3 etapas + compresor de alta presión, de 5 etapas antes de la cámara de combustión.
Todo el proceso comienza por el fan, la gran rueda de álabes que se puede ver a la entrada del motor. Para los especialistas, el fan es un compresor inicial que destaca por su gran diámetro.
El enorme trabajo que necesita el compresor para girar y comprimir el aire proviene de una turbina que suministra la potencia de giro necesaria. Compresor y turbina están, por tanto, acoplados en un mismo eje. Al igual que la noria, situada en el estrechamiento de una corriente de agua, la turbina es capaz de transformar la energía de la corriente de gases de combustión en su propio movimiento de rotación. Este giro es el que transmite al compresor.
La turbina de baja presión arrastra al fan y al compresor de baja. Estos conjuntos se llaman de baja presión porque el aire (en el compresor) o los gases de combustión (en la turbina) tienen presión baja, o intermedia, en relación con la que se consigue en el interior del motor. Como estos motores comprimen el aire hasta valores muy altos, necesitan seguir comprimiéndolo en otro compresor de alta presión que, a su vez, está conectado con una turbina de alta presión de la que recibe el impulso de giro.
Para controlar que la temperatura no supere valores seguros para el motor, se restringe el FBP (Final Boiling Point) por el riesgo de craqueo térmico de los componentes pesados, con la consiguiente producción de partículas de Carbono.
Estas partículas, normalmente asociadas con gomas, reducirían la transferencia de calor e interferirían en el flujo del combustible.
En los motores actuales, el JET A-1 no sólo se utiliza como combustible sino que también sirve de lubricante y como intercambiador de calor para enfriar:
- el aceite del motor,
- el circuito hidráulico y
- el equipo de aire acondicionado.
El aumento de calor que se produce en el combustible, al ser usado como medio refrigerante, obliga a un mayor control sobre la tendencia a la formación de gomas y lacas, a través no sólo del ensayo de contenido en gomas sino también por el JFTOT, ensayo de laboratorio que simula las condiciones de calentamiento y comprueba la tendencia a la formación y depósito de lacas. Estos depósitos afectarían negativamente a la capacidad de intercambio de calor, a los aparatos de medición, a los filtros y a las boquillas de inyección.
Este efecto es aún más importante en los aviones supersónicos por el calor adicional que se origina en el fuselaje por fricción con el aire.
Todo ello obliga a un control cuidadoso de la estabilidad térmica.
Comparando los tres combustibles habituales, gasolina, gasóleo y queroseno:
- Gasolina: Volatilidad demasiado alta para vuelos a gran altura. Problema de tapón de vapor (vapor lock).
- Gasóleo: Punto de cristalización demasiado alto. Punto final de ebullición (FBP< 380ºC) más alto que en la gasolina, lo que supone mayores depósitos de carbono.
- Queroseno: Baja presión de vapor. Baja volatilidad. Sin riesgo de vapor lock. Punto de Inflamación más seguro que el de la gasolina. Buen punto de cristalización para vuelos a gran altura. FBP<300ºC, más bajo que el del gasóleo.
