Un sistema de inertización disminuye la probabilidad de combustión de materiales inflamables almacenados en un espacio confinado. El sistema más común de este tipo es un tanque de combustible que contiene un líquido combustible, como gasolina , combustible diésel , combustible de aviación , combustible para aviones o propulsor de cohetes . Después de llenarse por completo, y durante el uso, hay un espacio encima del combustible, llamado espacio vacío , que contiene combustible evaporado mezclado con aire, que contiene el oxígeno necesario para la combustión. En las condiciones adecuadas, esta mezcla puede encenderse. Un sistema de inertización reemplaza el aire con un gas que no puede soportar la combustión, como el nitrógeno . [1] [2]
Para iniciar y mantener la combustión en el espacio vacío se necesitan tres elementos : una fuente de ignición (calor), combustible y oxígeno. La combustión se puede evitar reduciendo cualquiera de estos tres elementos. En muchos casos no hay una fuente de ignición, por ejemplo, los tanques de almacenamiento . Si no se puede evitar la presencia de una fuente de ignición, como es el caso de la mayoría de los tanques que alimentan combustible a los motores de combustión interna, entonces el tanque se puede hacer ininflamable añadiendo progresivamente un gas inerte al espacio vacío a medida que se consume el combustible. En la actualidad, se utiliza casi exclusivamente dióxido de carbono o nitrógeno , aunque algunos sistemas utilizan aire enriquecido con nitrógeno o vapor. El uso de estos gases inertes reduce la concentración de oxígeno del espacio vacío por debajo del umbral de combustión.
Los petroleros llenan el espacio vacío sobre la carga de petróleo con gas inerte para evitar el incendio o la explosión de los vapores de hidrocarburos. Los vapores de petróleo no pueden arder en aire con menos del 11% de contenido de oxígeno. El gas inerte puede suministrarse enfriando y depurando el gas de combustión producido por las calderas del barco. Cuando se utilizan motores diésel, el gas de escape puede contener demasiado oxígeno, por lo que pueden instalarse generadores de gas inerte que quemen combustible. Se instalan válvulas unidireccionales en las tuberías de proceso hacia los espacios de los petroleros para evitar que los vapores volátiles de hidrocarburos o la niebla entren en otros equipos. [3] Los sistemas de gas inerte son obligatorios en los petroleros desde las regulaciones SOLAS de 1974. La Organización Marítima Internacional (OMI) publica la norma técnica OMI-860 que describe los requisitos para los sistemas de gas inerte. Otros tipos de carga, como productos químicos a granel, también pueden transportarse en tanques inertizados, pero el gas inerte debe ser compatible con los productos químicos utilizados.
Los tanques de combustible para aviones de combate han sido inertizados desde hace mucho tiempo, además de autosellantes , pero los de los aviones de carga militar y los aviones de categoría de transporte civil generalmente no lo eran. Las primeras aplicaciones que usaron nitrógeno fueron en los Handley Page Halifax III y VIII , Short Stirling y Avro Lincoln B.II , que incorporaron sistemas de inertización desde alrededor de 1944. [4] [5] [6]
Cleve Kimmel fue el primero en proponer un sistema de inertización para las aerolíneas de pasajeros a principios de la década de 1960. [7] Su sistema propuesto para aviones de pasajeros habría utilizado nitrógeno. Sin embargo, la Administración Federal de Aviación de los Estados Unidos (FAA) no exigió la instalación de un sistema de inertización en ese momento. Las primeras versiones del sistema de Kimmel pesaban 2000 libras. La FAA se centró en mantener las fuentes de ignición fuera de los tanques de combustible.
La FAA no propuso formalmente sistemas de inertización ligeros para aviones comerciales hasta el accidente de 1996 del vuelo 800 de TWA , un Boeing 747. El accidente fue causado por una explosión en el tanque de combustible del ala central. Este tanque normalmente se usa solo en vuelos muy largos, y había poco combustible presente en el tanque en el momento de la explosión. Una pequeña cantidad de combustible en un tanque es más peligrosa que una gran cantidad, ya que se necesita menos calor para elevar la temperatura del combustible restante. Esto hace que la relación combustible-aire del espacio vacío aumente y exceda el límite inferior de inflamabilidad. Una pequeña cantidad de combustible en el tanque deja bombas en el piso del tanque expuestas a la mezcla aire-combustible, y una bomba eléctrica es una fuente potencial de ignición. La explosión de un Boeing 737 de Thai Airways International en 2001 y un 737 de Philippine Airlines en 1990 también ocurrió en tanques que tenían una pequeña cantidad de combustible residual. Estas tres explosiones ocurrieron en días cálidos, en el tanque central del ala (CWT) que se encuentra dentro de los contornos del fuselaje. Estos tanques de combustible están ubicados en las proximidades de equipos externos que calientan inadvertidamente los tanques de combustible. El informe final de la Junta Nacional de Seguridad del Transporte (NTSB) sobre el accidente del TWA 747 concluyó que "el vapor de aire del combustible en el espacio vacío del CWT del vuelo 800 de TWA era inflamable en el momento del accidente". La NTSB identificó la "Eliminación de mezcla explosiva en tanques de combustible en aeronaves de categoría de transporte" como el elemento número 1 en su Lista de los más buscados en 1997. [ cita requerida ]
Tras el accidente del vuelo 800 de TWA, un informe de 2001 elaborado por un comité de la FAA afirmó que las aerolíneas estadounidenses tendrían que gastar 35.000 millones de dólares para equipar sus flotas de aviones existentes con sistemas de inertización que pudieran evitar este tipo de explosiones. Sin embargo, otro grupo de la FAA desarrolló un prototipo de sistema de inertización basado en aire enriquecido con nitrógeno (NEA) que funcionaba con aire comprimido suministrado por los motores de propulsión del avión. Además, la FAA determinó que el tanque de combustible podía volverse inertizante reduciendo la concentración de oxígeno en el espacio vacío al 12% en lugar del umbral aceptado anteriormente del 9 al 10%. Boeing comenzó a probar un sistema derivado propio, realizando vuelos de prueba con éxito en 2003 con varios aviones Boeing 747.
El nuevo y simplificado sistema de inertización fue sugerido originalmente a la FAA a través de comentarios públicos. Utiliza un material de membrana de fibra hueca que separa el aire suministrado en aire enriquecido con nitrógeno (NEA) y aire enriquecido con oxígeno (OEA). [8] Esta tecnología se utiliza ampliamente para generar aire enriquecido con oxígeno para fines médicos. Utiliza una membrana que permite que la molécula de nitrógeno (peso molecular 28) pase preferentemente a través de ella, pero no la molécula de oxígeno (peso molecular 32).
A diferencia de los sistemas de inertización de los aviones militares, este sistema de inertización funciona de forma continua para reducir la inflamabilidad del vapor de combustible siempre que los motores del avión estén en funcionamiento. El objetivo es reducir el contenido de oxígeno dentro del tanque de combustible al 12 %, menor que el contenido de oxígeno atmosférico normal del 21 %, pero mayor que el de los tanques de combustible inertizados de los aviones militares, que tienen un objetivo del 9 % de oxígeno. La inertización en los aviones militares se logra normalmente ventilando el gas de relleno cargado de vapor de combustible fuera del tanque y hacia la atmósfera.
Después de lo que se dijo que fueron siete años de investigación, la FAA propuso una norma en noviembre de 2005, en respuesta a una recomendación de la NTSB, que obligaría a las aerolíneas a "reducir los niveles de inflamabilidad de los vapores de los tanques de combustible en tierra y en el aire". Esto supuso un cambio con respecto a los 40 años anteriores de política en los que la FAA se centraba únicamente en reducir las posibles fuentes de ignición de los vapores de los tanques de combustible.
La FAA emitió la regla final el 21 de julio de 2008. La regla modifica las regulaciones aplicables al diseño de nuevos aviones (14CFR§25.981), e introduce nuevas regulaciones para la seguridad continua (14CFR§26.31–39), Requisitos operativos para operaciones nacionales (14CFR§121.1117) y Requisitos operativos para transportistas aéreos extranjeros (14CFR§129.117). Las regulaciones se aplican a los aviones certificados después del 1 de enero de 1958 con una capacidad de 30 pasajeros o más o una capacidad de carga útil de más de 7500 libras. Las regulaciones se basan en el rendimiento y no requieren la implementación de un método en particular.
La norma propuesta afectaría a todos los futuros diseños de aeronaves de ala fija (capacidad de pasajeros superior a 30), y requeriría la modernización de más de 3.200 aeronaves Airbus y Boeing con tanques de combustible en el ala central, en un plazo de nueve años. La FAA había planeado inicialmente ordenar también la instalación en aeronaves de carga, pero la administración Bush eliminó esta disposición de la orden. Además, los jets regionales y los aviones de cercanías más pequeños no estarían sujetos a la norma, porque la FAA no los considera de alto riesgo de explosión del tanque de combustible. La FAA estimó el coste del programa en 808 millones de dólares durante los próximos 49 años, incluidos 313 millones de dólares para modernizar la flota existente. Comparó este coste con un "costo para la sociedad" estimado de 1.200 millones de dólares de un gran avión de pasajeros que explota en pleno vuelo. La norma propuesta se produjo en un momento en que casi la mitad de la capacidad de las aerolíneas estadounidenses estaba en compañías que estaban en quiebra. [9]
La orden afecta a los aviones cuyas unidades de aire acondicionado tienen la posibilidad de calentar lo que puede considerarse un tanque de combustible del ala central normalmente vacío. Algunos aviones Airbus A320 y Boeing 747 están programados para "acción temprana". En cuanto a los nuevos diseños de aviones, el Airbus A380 no tiene un tanque de combustible del ala central y por lo tanto está exento, y el Boeing 787 tiene un sistema de seguridad del tanque de combustible que ya cumple con la norma propuesta. La FAA ha declarado que ha habido cuatro explosiones de tanques de combustible en los últimos 16 años (dos en tierra y dos en el aire) y que, basándose en esta estadística y en la estimación de la FAA de que una explosión de este tipo ocurriría cada 60 millones de horas de vuelo, es probable que ocurran alrededor de 9 explosiones de este tipo en los próximos 50 años. Los sistemas de inertización probablemente evitarán 8 de esas 9 explosiones probables, dijo la FAA. Antes de que se propusiera la norma sobre el sistema de inertización, Boeing declaró que instalaría su propio sistema de inertización en los aviones que fabricara a partir de 2005. Airbus había argumentado que el cableado eléctrico de sus aviones hacía que el sistema de inertización fuera un gasto innecesario.
A partir de 2009 [actualizar], la FAA tenía pendiente una norma para aumentar nuevamente los estándares de los sistemas de inertización a bordo. Otros están desarrollando nuevas tecnologías para proporcionar inertización de tanques de combustible:
Otro método que se utiliza actualmente para inertizar los tanques de combustible es un sistema de inertización de espacios vacíos . La FAA ha decidido que el peso adicional de un sistema de inertización de espacios vacíos hace que su implementación en el campo de la aviación sea poco práctica. [12] Algunas aeronaves militares estadounidenses todavía utilizan sistemas de inertización de espuma a base de nitrógeno, y algunas empresas envían contenedores de combustible con un sistema de inertización de espacios vacíos a través de las rutas de transporte ferroviario.
