El futuro de los Combustibles de Aviación General

Actualmente, los dos tipos principales de combustible utilizados en la Aviación son Avgas 100LL y Jet A-1; Jet A-1 para motores de turbina y Avgas para motores de pistón de encendido por chispa. Si usted es un piloto de aviación general, el que probablemente esté más familiarizado es Avgas y es en esto en lo que nos concentraremos aquí.

Como sabrá, Avgas contiene Tetra Etil Plomo (TEL), el aditivo que recientemente ha sido prohibido en los combustibles de los patios de automóviles en la Unión Europea por razones ambientales. Aunque el volumen total de combustible utilizado en la aviación es inferior al 0,5% del utilizado en el sector de la automoción en Europa, existe una presión considerable por parte de los grupos de presión medioambientales para eliminar o sustituir el TEL en las Avgas y producir una calidad sin plomo.

Para entender de qué se trata, primero tenemos que ver qué beneficios tiene TEL. Como puede saber por los problemas con los combustibles para automóviles, los compuestos de plomo de TEL forman una capa protectora en el asiento de la válvula y evitan que los asientos de válvula blandos se erosionen. Sin TEL, pequeñas áreas de un asiento de válvula de metal blando se fusionarán con la válvula y se «arrancarán» de la cara del asiento.

Una vez unidos a la válvula, forman una superficie abrasiva que daña aún más el asiento de la válvula. Esta combinación de acciones se conoce como Recesión del asiento de válvula (VSR), ya que el asiento de la válvula se desgasta y se hunde en la culata del cilindro. Las soluciones para esto son usar un aditivo VSR o instalar asientos de válvula endurecidos que sean resistentes a esta acción.

Los aditivos VSR ahora se utilizan comúnmente en la Gasolina de reemplazo de plomo en las pistas de proa de automóviles, sin embargo, por varias razones, aún no están aprobados para su uso en motores de aviación. Esto significa que el único método actual para evitar la Recesión de los asientos de válvulas para motores de aviación que utilizan combustibles sin plomo sería instalar asientos de válvulas endurecidos. Esto es común en los motores Avco Lycoming y Teledyne Continental de nueva fabricación, pero algunos motores más antiguos necesitarían modificaciones.

El otro problema más importante con los combustibles sin plomo es el de la clasificación de octanos.

El índice de octanaje es una medida de cuán resistente es un combustible a la detonación o «pinking»; cuanto mayor sea el índice de octanaje, más se puede comprimir la mezcla de combustible / aire sin que se produzca la detonación. Para dejar esto claro, la clasificación de octanaje no es una medida de la cantidad de energía en el combustible, sino una medida de su resistencia a la detonación.

La ventaja de los combustibles de mayor octanaje es que se puede usar una relación de compresión o sobrealimentación más alta, lo que conduce a una mayor eficiencia del ciclo del motor, lo que a su vez significa más potencia para una quema de combustible dada. Sin embargo, para confundir aún más las cosas, hay cuatro formas principales de medir la clasificación de Octanaje, RON, MON, Mezcla Magra y Mezclas Ricas.

Los combustibles de carretera tienden a medirse en una escala de RON, para los cuales los combustibles sin plomo tienden a ser de 95 a 98 RON, pero son solo de 85 a 87 MON. Avgas se mide en Mezcla Magra (similar a MON), pero también tiene una clasificación de Octano de mezcla Rica.

La clasificación de mezcla magra es de 100 octanos (15 octanos más que los 85 MON comparables para los Mogas sin plomo), pero el Avgas también tiene una clasificación de mezcla rica de 130, lo que permite que se utilicen presiones de refuerzo del sobrealimentador más altas sin que se produzca la detonación. Esto es particularmente un problema cuando se utilizan ajustes de alta potencia a baja altitud, por ejemplo, durante el despegue.

Como puede ver, TEL en Avgas hace una diferencia significativa en la clasificación de octanaje y, sin ella, las clasificaciones de octanaje volverían a bajar a 80-85 Mezclas Magras, el nivel de los combustibles de carretera, en lugar de 100/130. Esto no es un problema para la mayoría de los motores modernos de aspiración normal, ya que sus relaciones de compresión son bastante modestas y la detonación no sería un problema con combustible de mezcla magra de 80 a 85 octanos.

Sin embargo, para los aviones con motores sobrealimentados o turboalimentados no sería adecuado el uso de combustibles sin plomo de bajo octanaje. La única manera de operar estos motores turbo con combustibles de tecnología sin plomo actuales sería reducir significativamente la presión de refuerzo de la sobrealimentación y reducir masivamente la velocidad de los motores. Esta baja sería tan severa que muchos de los motores ya no serían lo suficientemente potentes para el avión en cuestión.

Se están desarrollando combustibles modernos sin plomo para la aviación, como el 82UL en los Estados Unidos. Este es un combustible de clasificación de mezcla magra de 82 Octanos y está aprobado para su uso en motores Avco Lycomings modernos no turbo, entre otros. Sin embargo, aún no está disponible en Europa, pero tampoco todo el mundo puede usarlo: el fabricante de su aeronave debe presentar un documento de modificación de la aeronave para aprobar su uso.

Algunos Cessnas nuevos están aprobados para usar 82UL, pero la mayoría de los tipos de aeronaves actualmente no tienen la aprobación del fabricante. La cantidad potencial de aviones con motor de pistón Avgas en todo el mundo que podrían usar este grado se estima en alrededor del 60%, aunque algunos de estos probablemente necesitarían modificaciones del sistema de combustible antes de su aprobación.

Hasta la fecha no hay aditivos disponibles para reemplazar el TEL que aumenten la clasificación de octanaje: los aditivos utilizados en los Combustibles de Reemplazo de plomo para automóviles solo abordan el problema de la recesión del asiento de la válvula y no afectan la clasificación de octanaje del combustible. Por lo tanto, si el Avgas 100LL desapareciera, la única otra opción actualmente disponible para los propietarios con motores turbo o sobrealimentados sería que el fabricante de aviones planteara una modificación para reemplazar su motor con un motor turbohélice o diesel.

Esto nos lleva al otro avance reciente en motores de Aviación General; el desarrollo por parte de varios fabricantes de motores de tecnología de motores diesel. Shell está involucrado con todos los principales fabricantes potenciales de motores diesel de aviación y está trabajando estrechamente en estos proyectos. Estos motores potencialmente ofrecen varias ventajas significativas sobre los motores Avgas.

Devuelven hasta un 30% más de ahorro de combustible, usan Jet A-1 en lugar de Avgas, y tienen el potencial de ser retroadaptados a muchos aviones ligeros, reemplazando sus actuales motores de tipo Avgas. La desventaja será el costo del reemplazo del motor y la modificación de la aeronave y, aunque algunas aplicaciones pueden aprovechar esta tecnología, no será una solución para todos.

En resumen, los motores de aviación presentan muchos desafíos únicos para el desarrollo de Avgas y, como tal, todavía no hay una fecha firme para reemplazar el Avgas 100LL, pero no cabe duda de que, con el tiempo, los Avgas con plomo se retirarán de su uso. Sin embargo, esto no parece probable hasta que se disponga de alternativas adecuadas plenamente desarrolladas; una situación que probablemente durará varios años en el futuro.