Repsol YPF

Utilización como carburante para as turbinas de aviación

Para aumentar a eficiencia dos motores de turbina de gas, incrementouse a presión na combustión e, polo tanto, a temperatura interna. Isto ocasiona que os motores actuais sexan moi sensíbeis á calidade do combustíbel.

Os turborreactores actuais de altas prestacións comprimen o aire ata tres e catro veces máis que os motores de émbolo. A compresión do aire, previa á súa mestura co combustíbel e a combustión, é un dos factores que máis inflúen na economía do combustíbel. Agora ben, conseguir relacións de compresión de 30:1 e 40:1 non é nada doado e necesítanse compresores rotatorios voluminosos, de gran peso e alta velocidade de xiro.

Canto máis alta é a relación de compresión do motor, maior é o número de etapas necesario, máis voluminoso é o compresor, maior o seu custo, aumenta o peso, etc. Por exemplo o Pratt & Whitney PW800 ten: Fan + compresor de baixa presión, de 3 etapas + compresor de alta presión, de 5 etapas antes da cámara de combustión.

Todo o proceso comeza polo fan, a grande roda de penlas que se pode ver á entrada do motor. Para os especialistas, o fan é un compresor inicial que destaca polo seu grande diámetro.

O enorme traballo que necesita o compresor para xirar e comprimir o aire provén dunha turbina que subministra a potencia de xiro necesaria. Compresor e turbina están, polo tanto, adaptados nun mesmo eixe. Ao igual que a nora, situada no estreitamento dunha corrente de auga, a turbina é capaz de transformar a enerxía de a corrente de gases de combustión no seu propio movemento de rotación. Este xiro é o que transmite ao compresor.

A turbina de baixa presión arrastra ao fan e ao compresor de baixa. Estes conxuntos chámanse de baixa presión porque o aire (no compresor) ou os gases de combustión (na turbina) teñen presión baixa, ou intermedia, en relación coa que se consegue no interior do motor. Como estes motores comprimen o aire ata valores moi altos, necesitan seguir comprimíndoo noutro compresor de alta presión que, á súa vez, está conectado cunha turbina de alta presión da que recibe o impulso de xiro.

Para controlar que a temperatura non supere valores seguros para o motor, restrínxese o FBP (Final Boiling Point) polo risco de crácking térmico dos compoñentes pesados, coa conseguinte produción de partículas de Carbono.

Estas partículas, normalmente asociadas con gomas, reducirían a transferencia de calor e interferirían no fluxo do combustíbel.

Nos motores actuais, o JET A-1 non só utilízase como combustíbel senón que tamén serve de lubricante e como intercambiador de calor para arrefriar:

• o aceite do motor,
• o circuíto hidráulico e
• o equipo de aire acondicionado.         

O aumento de calor que se produce no combustíbel, ao ser usado como medio refrixerante, obriga a un maior control sobre a tendencia á formación de gomas e lacas, a través non só do ensaio de contido en gomas senón tamén polo JFTOT, ensaio de laboratorio que simula as condicións de quentamento e comproba a tendencia á formación e depósito de lacas. Estes depósitos afectarían negativamente á capacidade de intercambio de calor, aos aparellos de medición, aos filtros e ás embocaduras de inxección.

Este efecto é aínda máis importante nos avións supersónicos pola calor adicional que se orixina na fuselaxe por fricción co aire.

Todo iso obriga a un control coidadoso da estabilidade térmica.

Comparando os tres combustíbeis habituais, gasolina, gasóleo e queroseno:

• Gasolina: Volatilidade demasiado alta para voos a grande altura. Problema de tapón de vapor (vapor lock).
• Gasóleo: Punto de cristalización demasiado alto. Punto final de ebulición (FBP< 380ºC) máis alto que na gasolina, o que supón maiores depósitos de carbono.
• Queroseno: Baixa presión de vapor. Baixa volatilidade. Sen risco de vapor lock. Punto de Inflamación máis seguro que o da gasolina. Bo punto de cristalización para voos a grande altura. FBP<300ºC, máis baixo que o do gasóleo.