Diseño del sistema de combustible de aeronaves: el desglose
Lo entendemos: no eres mecánico de aviones. Su nivel habitual de implicación con el sistema de combustible de su avión puede ser el escalofrío que sienta al sacar su cartera para financiar otro repostaje. Aún así, no nos viene mal construir nuestra base de conocimientos y mejorar nuestra capacidad para solucionar algunos problemas básicos si algo sale mal.
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Lo entendemos, no eres un mecánico de aviones. Tu nivel habitual de implicación con el sistema de combustible de tu aeronave puede ser el escalofrío que sientes al sacar la cartera para financiar otro llenado.
Aun así, no está de más que ampliemos nuestra base de conocimientos y mejoremos nuestra capacidad para realizar algunas tareas básicas de resolución de problemas si algo sale mal. Si eso no es suficiente incentivo, aquí hay un poco más: pasa cualquier cantidad de tiempo cerca de aviones y escucharás o incluso te verás envuelto en un debate sobre los pros y los contras de las aeronaves pequeñas de aviación general de ala alta frente a las de ala baja.
Un par de los puntos clave perennes en la discusión involucran los tipos de sistemas de combustible y la ubicación de los tanques. ¿Tanque alto o tanque bajo? ¿Sistema de alimentación por gravedad frente a sistema de bomba de combustible? Estas son las preguntas que tus compañeros pilotos debatirán.
Cuanto más sepas sobre cada tipo, mejor preparado estarás para presentar tu punto de vista y ganarte la atención y el respeto de otros pilotos, quizás menos versados.
¿Listo para repasar tus conocimientos sobre sistemas de combustible? Empecemos.
Tabla de Contenidos
- Sistemas de Combustible para Aeronaves Monomotor
- Sistema de Alimentación por Gravedad
- Sistema de Bomba de Combustible
- Sistema de Inyección de Combustible
- Sistemas de Combustible para Aeronaves Pequeñas Multimotor
- Sistema Bimotor de Ala Alta
- Sistema Bimotor de Ala Baja
- Sistemas de Combustible para Aviones a Reacción
- Grados de Combustible de Aviación
Sistemas de Combustible para Aeronaves Monomotor
Los sistemas de combustible de las aeronaves pequeñas de aviación general monomotor están diseñados para adaptarse a su configuración y tipo de motor. Los dos sistemas más comunes en estas aeronaves son la alimentación por gravedad y la bomba de combustible.
En algunas aeronaves de ala alta de alto rendimiento, es posible que vea un sistema de inyección de combustible en lugar de uno de los sistemas carburados.
Sistema de Alimentación por Gravedad
El sistema de alimentación por gravedad es un tipo de sistema de combustible de aeronave que se encuentra en aeronaves monomotor de ala alta. Es el tipo más simple y básico de sistema de combustible de aeronave, y esta es una de las razones por las que escuchará a los pilotos abogar por la configuración de ala alta. La desventaja es que el reabastecimiento de combustible es un poco más desafiante debido a la alta ubicación del tanque.
Con un sistema de alimentación por gravedad, tendrás uno o, más probablemente, dos tanques de combustible, uno en cada ala. Dado que los tanques están posicionados más altos que el motor, el combustible puede fluir desde el tanque hasta el motor utilizando la gravedad.
Un respiradero del tanque facilita la ecualización de la presión dentro de cada tanque y los tanques también ventilan entre sí, por lo que tienen la misma presión.
Una vez que el combustible sale del tanque, fluye hacia la válvula selectora de combustible. Esta válvula permite al piloto aislar cada uno de los tanques para que el flujo de combustible pueda provenir solo del tanque izquierdo, solo del tanque derecho, de ambos tanques o cortarse por completo.
Un filtro aguas abajo elimina cualquier sedimento y agua residual antes de permitir que el combustible fluya al carburador o a la bomba de cebado en el motor.
Sistema de Bomba de Combustible
(Manual del Piloto de Conocimientos Aeronáuticos (FAA-H-8083-25C), capítulo 7, página 26)
En las aeronaves de ala baja y media, es posible que no necesites una escalera para repostar, pero dependerás de un sistema de bomba de combustible más complejo para llevar el combustible de tus tanques al motor.
En un sistema de bomba de combustible o de alimentación por bomba, el motor está posicionado por encima de los tanques de combustible, y una o varias bombas extraen el combustible de los tanques y lo entregan al motor. Si el sistema de bomba falla, tu motor se quedará sin combustible.
A diferencia de un sistema de alimentación por gravedad, es posible que en tu sistema de bomba el combustible no pueda extraerse de ambos tanques al mismo tiempo. En este caso, tanto el tanque izquierdo como el derecho se dirigen a una válvula selectora de combustible que tiene solo 3 posiciones: izquierda, derecha y apagado.
Verifica tu aeronave para confirmar qué opciones tienes. Aguas abajo del selector se encuentran el filtro y el cebador del motor, y luego las bombas de combustible.
Para redundancia, la mayoría de los sistemas de bombas de combustible utilizan dos bombas instaladas en una configuración paralela. La bomba eléctrica proporciona presión de combustible inicial al arrancar el motor y sirve como respaldo para la bomba principal accionada por el motor.
Si la bomba accionada por el motor falla, la bomba eléctrica puede tomar el relevo. Durante los vuelos a gran altitud, la bomba eléctrica también funciona para evitar el bloqueo por vapor.
Sistema de Inyección de Combustible
Hasta ahora, ambos sistemas que hemos revisado tienen motores con carburadores, pero no todas las aeronaves de aviación general monomotor utilizan un motor carburado.
Algunos modelos de alto rendimiento incorporan sistemas de inyección de combustible. El sistema de combustible de estas aeronaves es una combinación de los dos sistemas que ya hemos comentado. Utiliza tanto el flujo por gravedad como las bombas de combustible para alimentar el motor con combustible presurizado.
En un sistema de inyección de combustible, el combustible fluye desde los tanques principales de combustible ventilados hacia tanques de reserva de combustible individuales que consolidan el combustible en un área con poco espacio aéreo. Después de salir de los tanques de reserva, el combustible fluye a una válvula selectora (a menudo de tres vías con funcionalidad izquierda, derecha y apagado).
Combustible Auxiliar
Una bomba de combustible auxiliar eléctrica en línea extrae el combustible de la válvula selectora y lo transporta a través del filtro para alimentar tanto la bomba de cebado como la bomba de combustible accionada por el motor aguas abajo.
La bomba de combustible auxiliar se utiliza principalmente para el arranque y sirve como respaldo de la bomba principal accionada por el motor. Si la bomba auxiliar está apagada o no funciona, la bomba accionada por el motor puede mover el combustible desde la válvula selectora a través del filtro por sí misma.
Una vez que el combustible presurizado entra en la bomba accionada por el motor, la bomba envía un gran volumen de combustible presurizado a la unidad de control de combustible. Esta unidad mide el combustible en función de las RPM del motor y las entradas de control de la mezcla del piloto.
La unidad de control de combustible envía una cantidad medida de combustible al colector de distribución y a los inyectores de combustible de cada cilindro en un flujo igual y consistente. Este flujo consistente es clave para el buen funcionamiento de un sistema de inyección de combustible.
Una vez que el combustible ha sido enviado a los inyectores, cualquier exceso de combustible y vapores de combustible se devuelven al tanque de reserva a través de la bomba.
El piloto puede monitorear el flujo de combustible gracias a un indicador de flujo de combustible que obtiene su lectura de presión de combustible del colector de distribución y traduce esa lectura a galones por hora.
Sistemas de Combustible para Aeronaves Pequeñas Multimotor
Tan pronto como se añade un segundo motor a la mezcla, el sistema de combustible se vuelve naturalmente más complejo. Los sistemas multimotor necesitan mayor capacidad de combustible, por lo que suelen tener dos tanques adicionales.
Afortunadamente, muchas de las piezas siguen siendo las mismas, por lo que tu comprensión básica de una configuración monomotor te servirá para empezar a aprender un sistema de motores alternativos (multimotor).
Para construir una comprensión básica de estos sistemas, desglosaremos los diseños de las configuraciones básicas de sistemas de combustible de aviones bimotores de ala alta y ala baja.
Sistema Bimotor de Ala Alta
En un bimotor de ala alta, es probable que vea un sistema combinado con componentes de alimentación por gravedad, así como una bomba de combustible eléctrica.
La ubicación de los tanques de combustible puede variar, pero un sistema básico de combustible de bimotor de ala alta a menudo tiene dos tanques en cada ala. El tanque exterior de cada lado se conecta al tanque interior que luego va a la válvula selectora.
Las válvulas selectoras para los conjuntos de tanques izquierdo y derecho se conectan para permitir al piloto seleccionar de dónde extraer el combustible y a qué motor dirigirlo.
Dependiendo de tu aeronave, es posible que puedas o no seleccionar una opción de flujo cruzado que enviaría combustible del/los tanque/s de un lado de tu aeronave al motor del lado opuesto.
Es posible que necesites hacer un flujo cruzado de un tanque a otro primero y luego al motor. Nuevamente, esto variará según la aeronave, así que aprende la configuración de tu aeronave.
Cada juego de tanques tiene su propio sistema independiente aguas abajo de la válvula selectora, por lo que a partir de ese punto, básicamente tienes dos sistemas individuales paralelos, uno para cada motor.
Para cada motor, el combustible es extraído de la válvula selectora, a través del filtro por una bomba de combustible eléctrica que luego envía combustible presurizado a la entrada de la unidad de medición de inyección de combustible. Esta unidad asigna y suministra la cantidad adecuada de combustible al colector de distribución y a las boquillas de inyección de combustible individuales.
Sistema Bimotor de Ala Baja
Un sistema básico de combustible para bimotores de ala baja a menudo también contiene dos tanques a cada lado, uno principal y uno auxiliar. Dado que este sistema es más grande que la variación de monomotor, para mantener la presión del sistema y evitar el bloqueo de vapor, es posible que encuentre una bomba de refuerzo cerca de la salida de cada tanque principal.
La bomba de refuerzo ceba y arranca el motor, además de servir como respaldo para la bomba de inyección principal accionada por el motor en cada lado.
En la válvula selectora de cada motor, el piloto puede elegir de dónde extraer el combustible. Una vez que se ha realizado la selección de la fuente de combustible, este pasará por el filtro y entrará en la bomba de combustible del motor. Nuevamente, estos son dos sistemas que funcionan en paralelo, uno para cada uno de los dos motores de la aeronave.
En la bomba de combustible, un separador de vapor eliminará el aire junto con cualquier exceso de líquido y lo enviará de vuelta a los tanques. El combustible restante será presurizado y liberado al control de combustible.
El control de combustible de cada motor regula el flujo de combustible al colector y a los inyectores aguas abajo en función de la configuración de control de mezcla introducida por el piloto y las RPM de la aeronave.
Sistemas de Combustible para Aviones a Reacción
Hemos recorrido los sistemas de combustible de aeronaves de aviación general monomotor de nivel básico y hemos pasado a las configuraciones intermedias de bimotores. Ahora, dado que no somos mecánicos de aeronaves, solo abordaremos los complejos sistemas de combustible que se encuentran en los aviones a reacción.
La forma más fácil de evitar perderse en los detalles de un sistema de combustible de motor a reacción es dividirlo en subsistemas. El primer subsistema es el almacenamiento. Los grandes aviones a reacción tienen grandes necesidades de combustible, por lo que tendremos múltiples tanques de combustible en las alas y/o en el fuselaje.
La buena noticia de todos estos múltiples tanques es que suelen estar interconectados por un colector, lo que permite un repostaje de un solo punto desde una única ubicación, normalmente debajo del ala o en el fuselaje.
El segundo subsistema de combustible en los aviones a reacción es la ventilación. Recordarás que nuestros sistemas monomotor más básicos tenían una única ventilación en cada tanque de combustible. Los aviones a reacción tienen un sistema de ventilación interconectado completo con válvulas de flotador y de retención para garantizar que los tanques permanezcan ventilados independientemente de la altitud.
Los subsistemas de distribución y alimentación de combustible están repletos de seguridades y redundancias de respaldo para garantizar que siempre haya una forma de llevar combustible a los motores, incluso si los sistemas primarios fallan. Por ejemplo, las bombas de refuerzo en los tanques suministran combustible a los motores.
También pueden mover combustible a los colectores de transferencia y el sistema de transferencia puede servir como respaldo para la distribución. Si las propias bombas de refuerzo no funcionan, un bypass de la bomba de refuerzo mantiene el flujo de combustible.
El elaborado sistema de colectores conecta todos los tanques y motores para una mayor redundancia y seguridad.
Hablando de seguridad, el sistema de indicación de combustible de un avión a reacción es robusto y está diseñado para mantener al piloto continuamente informado del estado de todos los aspectos del sistema de combustible, desde la cantidad de combustible hasta la presión y la temperatura.
Grados de Combustible de Aviación
La gasolina de aviación, también conocida como AVGAS, se puede identificar por su octanaje o grado. Cuanto mayor sea el grado, más presión puede soportar el combustible sin detonar.
AVGAS 100LL (LL significa Bajo Plomo) es la gasolina de aviación más utilizada.
Conclusiones
Como pilotos, no necesitamos ser mecánicos para comprender los conceptos básicos del diseño de los sistemas de combustible de nuestras aeronaves. Podemos empezar aprendiendo un sistema sencillo de alimentación por gravedad de un solo motor y a partir de ahí construir nuestros conocimientos.
En última instancia, un buen conocimiento práctico del sistema de combustible de nuestra aeronave nos ayudará a realizar una solución de problemas inicial si hay un problema y nos preparará para una conversación inteligente con el mecánico cuando necesitemos llamar a los expertos.
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