Los combustibles de aviación son combustibles a base de petróleo , o mezclas de petróleo y combustibles sintéticos, que se utilizan para propulsar aviones . Tienen requisitos más estrictos que los combustibles utilizados para uso terrestre, como calefacción y transporte por carretera , y contienen aditivos para mejorar o mantener propiedades importantes para el rendimiento o el manejo del combustible. Están basados en queroseno ( JP-8 y Jet A-1 ) para aviones propulsados por turbinas de gas. Los aviones con motor de pistón utilizan gasolina con plomo y los que tienen motor diésel pueden utilizar combustible para aviones (queroseno). [1] En 2012, todos los aviones operados por la Fuerza Aérea de EE. UU. habían sido certificados para utilizar una mezcla 50-50 de queroseno y combustible sintético derivado del carbón o gas natural como una forma de estabilizar el costo del combustible. [2]
La energía específica (energía por unidad de masa) es un criterio importante a la hora de seleccionar el combustible para un avión. La capacidad mucho mayor de almacenamiento de energía de los combustibles de hidrocarburos en comparación con las baterías ha impedido hasta ahora que los aviones eléctricos utilicen baterías eléctricas como principal almacén de energía de propulsión y se vuelvan viables para la mayoría de los aviones personales pequeños. Sin embargo, el primer avión BEV se certificó en 2018[1].
A medida que la aviación avanza hacia la era de las energías renovables, los aviones propulsados por hidrógeno , los biocombustibles y las baterías podrían pasar a ser de uso común.
El combustible para aviones es un combustible de color claro a pajizo, basado en queroseno sin plomo (Jet A-1) o una mezcla de nafta y queroseno (Jet B). Al igual que el combustible diésel , se puede utilizar en motores de encendido por compresión o en motores de turbina . [1]
Jet-A impulsa los aviones comerciales modernos y es una mezcla de queroseno extremadamente refinado y arde a temperaturas iguales o superiores a 49 °C (120 °F). El combustible a base de queroseno tiene un punto de inflamación mucho más alto que el combustible a base de gasolina, lo que significa que requiere una temperatura significativamente más alta para encenderse. Es un combustible de alta calidad; si no supera las pruebas de pureza y otras pruebas de calidad para su uso en aviones a reacción, se vende a usuarios terrestres con requisitos menos exigentes, como los ferrocarriles. [3]
Avgas ( gas de aviación en línea) se utiliza en aviones pequeños, helicópteros ligeros y aviones antiguos con motor de pistón. Su formulación es distinta de la gasolina convencional (Reino Unido: gasolina , o "espíritu de aviación" en este contexto) utilizada en vehículos de motor , que comúnmente se denomina mogas o autogás en el contexto de la aviación. [4] Aunque viene en muchos grados diferentes, su octanaje es más alto que el de la gasolina de motor "normal".
También se pueden utilizar alternativas a los combustibles de aviación convencionales de origen fósil, nuevos combustibles elaborados mediante el método de biomasa a líquido (como el combustible de aviación sostenible ) y ciertos aceites vegetales puros . [5]
Los combustibles como el combustible de aviación sostenible tienen la ventaja de que son necesarias pocas o ninguna modificación en la propia aeronave, siempre que las características del combustible cumplan con las especificaciones de lubricidad y densidad, así como con sellos de elastómero que se hinchen adecuadamente en los sistemas de combustible de aeronaves actuales. [6] El combustible de aviación sostenible y las mezclas de combustibles fósiles y alternativos de origen sostenible producen menores emisiones de partículas [7] y GEI. Sin embargo, no se utilizan mucho porque todavía enfrentan barreras políticas, tecnológicas y económicas, como el hecho de que actualmente son por un amplio margen más caros que los combustibles de aviación producidos convencionalmente. [8] [9] [10] Actualmente, el combustible de aviación sostenible se mezcla con el combustible para aviones tradicional de forma similar a como se mezcla el etanol con la gasolina .
El gas natural comprimido (GNC) y el gas natural licuado (GNL) son materias primas combustibles que las aeronaves podrían utilizar en el futuro. Se han realizado estudios sobre la viabilidad del uso de gas natural [11] e incluyen el avión "SUGAR Freeze" en el marco del programa de desarrollo de conceptos avanzados N+4 de la NASA (realizado por el equipo Subsonic Ultra Green Aircraft Research (SUGAR) de Boeing). El Tupolev Tu-155 era un banco de pruebas de combustible alternativo que funcionaba con GNL. [12] La baja energía específica del gas natural, incluso en forma líquida, en comparación con los combustibles convencionales, le confiere una clara desventaja para aplicaciones de vuelo. [ cita necesaria ]
El hidrógeno se puede utilizar en gran medida libre de emisiones de carbono , si se produce con energía procedente de energías renovables como la eólica y la solar .
Parte del desarrollo de tecnología para aviones propulsados por hidrógeno comenzó después del milenio y ganó terreno aproximadamente desde 2020, pero en 2022 todavía estaba lejos del desarrollo absoluto de productos aeronáuticos.
Las pilas de combustible de hidrógeno no producen CO 2 ni otras emisiones (además de agua). Sin embargo, la combustión de hidrógeno produce emisiones de NOx . El hidrógeno criogénico se puede utilizar en forma líquida a temperaturas inferiores a 20 K. El hidrógeno gaseoso requiere tanques presurizados a 250-350 bar. [13] Con los materiales disponibles en la década de 2020, la masa de los tanques lo suficientemente fuertes como para soportar este tipo de alta presión superará con creces el combustible de hidrógeno en sí, anulando en gran medida la ventaja de peso en energía del combustible de hidrógeno sobre los combustibles de hidrocarburos. El hidrógeno tiene una grave desventaja volumétrica en relación con los combustibles de hidrocarburos, pero los futuros diseños de aviones con alas mixtas podrían acomodar este volumen adicional sin expandir mucho el área mojada .
Incluso si finalmente fuera práctico, el cronograma de la industria para adoptar el hidrógeno es bastante largo. Las alternativas al combustible de aviación convencional disponibles en el corto plazo incluyen el biocombustible de aviación y el combustible creado sintéticamente (también conocido como "e-jet"). [14] Estos combustibles se denominan colectivamente "combustible de aviación sostenible" (SAF).
La producción de combustible de aviación se divide en dos categorías: combustible adecuado para motores de turbina y combustible adecuado para motores de pistón de encendido por chispa. Hay especificaciones internacionales para cada uno.
El combustible para aviones es un combustible para turbinas de gas que se utiliza en aviones de hélice, a reacción y helicópteros. Tiene una baja viscosidad a baja temperatura, tiene rangos limitados de densidad y poder calorífico , se quema limpiamente y permanece químicamente estable cuando se calienta a alta temperatura. [15]
La gasolina de aviación , a menudo denominada "avgas" o 100-LL (bajo en plomo), es una forma altamente refinada de gasolina para aviones, con énfasis en la pureza, las características antidetonantes y la minimización de la contaminación de las bujías . Avgas debe cumplir con las pautas de rendimiento tanto para la condición de mezcla rica requerida para los ajustes de potencia de despegue como para las mezclas más pobres utilizadas durante el crucero para reducir el consumo de combustible. El combustible de aviación se puede utilizar como combustible GNC.
El Avgas se vende en un volumen mucho menor que el combustible para aviones, pero a muchos más operadores de aeronaves individuales; mientras que el combustible para aviones se vende en grandes volúmenes a grandes operadores de aeronaves, como aerolíneas y militares. [dieciséis]
El contenido energético neto de los combustibles de aviación depende de su composición. Algunos valores típicos son: [17]
En los cálculos de rendimiento, los fabricantes de aviones utilizan una densidad del combustible para aviones de alrededor de 6,7 lb/US gal, 8,02 lb/imp Gal o 0,8 kg/L.
Los casos específicos son:
Los combustibles de aviación consisten en mezclas de más de dos mil productos químicos, principalmente hidrocarburos ( parafinas , olefinas , naftenos y aromáticos ), aditivos como antioxidantes y desactivadores de metales, biocidas, reductores estáticos, inhibidores de formación de hielo, inhibidores de corrosión e impurezas. Los componentes principales incluyen n-heptano e isooctano . Al igual que otros combustibles, el combustible de aviación para motores de pistón de encendido por chispa se describe por su índice de octanaje .
Se puede usar alcohol, mezclas de alcohol y otros combustibles alternativos de manera experimental, pero el alcohol no está permitido en ninguna especificación certificada de combustible de aviación. [20] En Brasil, el Embraer Ipanema EMB-202A es una versión del avión agrícola Ipanema con un motor Lycoming IO-540-K1J5 modificado para poder funcionar con etanol . Otros motores de avión que se modificaron para funcionar con etanol 100% fueron varios otros tipos de motores Lycoming (incluidos el Lycoming 235N2C y el Lycoming IO-320 [21] ) [22] y ciertos motores Rotax. [23]
El Convenio sobre Aviación Civil Internacional (OACI) (Chicago 1944, artículo 24) exime de impuestos de importación los combustibles ya cargados en una aeronave al aterrizar (y que permanecen en la aeronave). [24] Los acuerdos bilaterales de servicios aéreos regulan la exención fiscal de los combustibles de aviación. [25] [ cita necesaria ] En el curso de una iniciativa de la UE, muchos de estos acuerdos se han modificado para permitir la tributación. [ cita necesaria ] Una propuesta de resolución del Parlamento Europeo sobre una estrategia europea para la movilidad con bajas emisiones ha declarado que es necesario explorar "las posibilidades de medidas internacionales armonizadas para la tributación del queroseno para la aviación". [26]
Una preocupación es que un impuesto local al combustible de aviación provocaría un aumento de los camiones cisterna , donde las aerolíneas transportan combustible adicional desde jurisdicciones con bajos impuestos. Este peso adicional aumenta el consumo de combustible, por lo que un impuesto local al combustible podría aumentar potencialmente el consumo general de combustible. [24] Para evitar un aumento del transporte de combustible, se ha propuesto un impuesto mundial sobre el combustible de aviación. [ ¿ por quién? ] Australia y Estados Unidos se oponen a un impuesto mundial al combustible de aviación, pero varios otros países han expresado interés. [ cita necesaria ]
Durante un debate en el Parlamento del Reino Unido , los ingresos fiscales no percibidos debido a la exención del impuesto sobre el combustible de aviación se estimaron en 10 mil millones de libras esterlinas al año. [27]
La inclusión prevista de la aviación internacional en el régimen de comercio de derechos de emisión de la Unión Europea en 2014 ha sido calificada de "impuesto ilegal" por países como Estados Unidos y China , que citan el Convenio de Chicago. [28]
Los combustibles deben cumplir una especificación para poder ser aprobados para su uso en aeronaves con certificación de tipo. La Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM) desarrolló especificaciones para la gasolina para automóviles y para la gasolina de aviación. Estas especificaciones son ASTM D910 y ASTM D6227 para gasolina de aviación y ASTM D439 o ASTM D4814 (última revisión) para gasolina de automóvil.
El combustible de aviación llega generalmente al aeropuerto a través de sistemas de tuberías, como el CEPS . Luego se bombea y se dispensa desde un camión cisterna o cisterna . A continuación, el combustible se conduce hasta los aviones y helicópteros estacionados . Algunos aeropuertos tienen surtidores similares a estaciones de servicio a las que deben llegar los aviones. Algunos aeropuertos tienen tuberías permanentes hacia las áreas de estacionamiento para aviones grandes.
El combustible de aviación se transfiere a una aeronave mediante uno de dos métodos: por encima o por debajo de las alas.
El abastecimiento de combustible sobre las alas se utiliza en aviones más pequeños, helicópteros y todos los aviones con motor de pistón. El abastecimiento de combustible sobre las alas es similar al abastecimiento de combustible de un automóvil : se abren uno o más puertos de combustible y el combustible se bombea con una bomba convencional.
El repostaje subalar, también llamado reabastecimiento de combustible en un solo punto o repostaje a presión cuando no depende de la gravedad, se utiliza en aviones más grandes y exclusivamente para combustible para aviones.
Para el reabastecimiento de combustible a presión, se conecta una manguera de alta presión y el combustible se bombea a 275 kPa (40 psi ) y un máximo de 310 kPa (45 psi) para la mayoría de los aviones comerciales. La presión para aviones militares, especialmente cazas, varía hasta 415 kPa (60 psi). El aire que se desplaza en los tanques generalmente se expulsa al exterior a través de un único respiradero en la aeronave. Como solo hay un punto de conexión, la distribución de combustible entre los tanques está automatizada o se controla desde un panel de control en el punto de abastecimiento de combustible o en la cabina. Uno de los primeros usos del reabastecimiento de combustible a presión fue en el de Havilland Comet y en el Sud Aviation Caravelle . [29] Los aviones más grandes permiten dos o más puntos de fijación; sin embargo, esto todavía se conoce como reabastecimiento de combustible en un solo punto, ya que cualquiera de los puntos de conexión puede repostar todos los tanques. Múltiples accesorios permiten un caudal más rápido.
Debido al peligro de confundir los tipos de combustible, se toman precauciones para distinguir entre avgas y combustible para aviones más allá de marcar claramente todos los contenedores, vehículos y tuberías. La abertura de los tanques de combustible de las aeronaves que requieren avgas no puede tener un diámetro superior a 60 milímetros . El Avgas a menudo se tiñe y se dispensa mediante boquillas con un diámetro de 40 mm (49 mm en los Estados Unidos). [30] [31]
El combustible para aviones es de color transparente a pajizo y se dispensa desde una boquilla especial llamada pico en J o pico de pato que tiene una abertura rectangular de más de 60 mm en diagonal, para no caber en los puertos de avgas. Sin embargo, algunos aviones a reacción y de turbina, como algunos modelos del helicóptero Astar, tienen un puerto de abastecimiento de combustible demasiado pequeño para la boquilla en J y, por lo tanto, requieren una boquilla más pequeña. [ cita necesaria ]
En los últimos años, los mercados de combustibles se han vuelto cada vez más volátiles. Esto, junto con los rápidos cambios en los horarios de las aerolíneas y el deseo de no llevar exceso de combustible a bordo de los aviones, ha aumentado la importancia de la previsión de la demanda. En marzo de 2022, el Aeropuerto Internacional Austin-Bergstrom de Austin estuvo a punto de quedarse sin combustible, lo que podría provocar que los aviones quedaran varados. [32] Las técnicas de pronóstico comunes incluyen el seguimiento de los horarios y rutas de las aerolíneas, la distancia esperada recorrida, los procedimientos en tierra, la eficiencia del combustible de cada avión y el impacto de factores ambientales como el clima y la temperatura. [33]
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Cualquier operación de abastecimiento de combustible puede ser muy peligrosa y las operaciones de aviación tienen características que deben tenerse en cuenta. Cuando un avión vuela por el aire, puede acumular electricidad estática . Si esto no se disipa antes de cargar combustible, podría producirse un arco eléctrico y encender los vapores del combustible. Para evitar esto, las aeronaves están conectadas eléctricamente al aparato de abastecimiento de combustible antes de que comience el abastecimiento de combustible, y no se desconectan hasta que se completa el abastecimiento de combustible. Algunas regiones exigen que la aeronave y/o el camión de combustible también estén en tierra. [34] Los sistemas de abastecimiento de combustible a presión incorporan un interruptor de hombre muerto para impedir el funcionamiento no supervisado.
El combustible de aviación puede causar graves daños medioambientales; todos los vehículos de abastecimiento de combustible deben llevar equipo para controlar los derrames de combustible. Debe haber extintores de incendios presentes en cualquier operación de abastecimiento de combustible. Las fuerzas de extinción de incendios de los aeropuertos están especialmente entrenadas y equipadas para hacer frente a incendios y derrames de combustible de aviación. El combustible de aviación debe revisarse diariamente y antes de cada vuelo para detectar contaminantes como agua o suciedad.
El Avgas es el único combustible de transporte que queda con plomo. El plomo en el avgas previene los golpes o detonaciones dañinas del motor, que pueden provocar una falla repentina del motor.
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