Repsol YPF

Utilització com a carburant per a les turbines d'aviació

Per augmentar l'eficiència dels motors de turbina de gas, s'ha incrementat la pressió a la combustió i, per tant, la temperatura interna. Això fa que els motors actuals siguin molt sensibles a la qualitat del combustible.

Els turboreactors actuals d'altes prestacions comprimeixen l'aire fins a tres i quatre vegades més que els motors d'èmbol. La compressió de l'aire, prèvia a la seva barreja amb el combustible i la combustió, és un dels factors que més influeixen en l'economia del combustible. Ara bé, aconseguir relacions de compressió de 30:1 i 40:1 no és gens fàcil i es necessiten compressors rotatoris voluminosos, de gran pes i alta velocitat de gir.

Com més alta és la relació de compressió del motor, més gran és el nombre d'etapes necessàries, més voluminós és el compressor, més alt el seu cost, n'augmenta el pes, etc. Per exemple, el Pratt & Whitney PW800 té: Fan + compressor de baixa pressió, de 3 etapes + compressor d'alta pressió, de 5 etapes abans de la càmera de combustió.

Tot el procés comença pel fan, la gran roda d'àleps que es pot veure a l'entrada del motor. Per als especialistes, el fan és un compressor inicial que destaca pel seu gran diàmetre.

L'enorme treball que necessita el compressor per girar i comprimir l'aire prové d'una turbina que subministra la potència de gir necessària. Compressor i turbina estan, per tant, acoblats a un mateix eix. A l'igual que la sínia, situada en l'estretall d'un corrent d'aigua, la turbina és capaç de transformar l'energia del corrent de gasos de combustió en el seu propi moviment de rotació. Aquest gir és el que transmet al compressor.

La turbina de baixa pressió arrossega el fan i el compressor de baixa. Aquests conjunts s'anomenen de baixa pressió perquè l'aire (en el compressor) o els gasos de combustió (a la turbina) tenen pressió baixa, o intermèdia, amb relació a la que s'aconsegueix a l'interior del motor. Com que aquests motors comprimeixen l'aire fins a valors molt alts, necessiten seguir comprimint-lo en un altre compressor d'alta pressió que, per la seva banda, està conetat amb una turbina d'alta pressió de la qual rep l'impuls de gir.

Per controlar que la temperatura no superi valors segurs per al motor, es restringeix l'FBP (Final Boiling Point) pel risc de craqueig tèrmic dels components pesants, amb la consegüent producció de partícules de carboni.

Aquestes partícules, normalment associades amb gomes, reduirien la transferència de calor i interferirien en el flux del combustible.

Als motors actuals, el JET A-1 no només es fa servir com a combustible, sinó que també serveix de lubrificant i com intercanviador de calor per refredar:

• l'oli del motor,
• el circuit hidràulic i
• l'equip d'aire condicionat.          

L'augment de calor que es produeix en el combustible, al ser utilitzat com a mitjà refrigerant, obliga a tenir més control sobre la tendència a la formació de gomes i laques, a través no només de l'assaig de contingut en gomes sinó també pel JFTOT, assaig de laboratori que simula les condicions d'escalfament i comprova la tendència a la formació i el dipòsit de laques. Aquests dipòsits afectarien negativament la capacitat d'intercanvi de calor, als aparells de mesura, als filtres i als broquets d'injecció.

Aquest efecte és encara més important als avions supersònics pel calor addicional que s'origina al fuselatge per fricció amb l'aire.

Tot això obliga a un control amb detall de l'estabilitat tèrmica.

Comparant els tres combustibles habituals, gasolina, gasoil i querosè:

• Gasolina: Volatilitat massa alta per a vols a gran alçada. Problema de tap de vapor (vapor lock).
• Gasoil: Punt de cristalització massa alt. Punt final d'ebullició (FBP<380ºC) més alt que a la gasolina, la qual cosa suposa dipòsits de carboni més grans.
• Querosè: Baixa pressió de vapor. Baixa volatilitat. Sense risc de vapor lock. Punt d'inflamació més segur que el de la gasolina. Bon punt de cristalització per a vols a gran alçada. FBP<300ºC, més baix que el del gasoil.