Lleno por favor.Combustible en la aviación

Según la naturaleza de nuestro avión y el uso al que le demos tendremos un tipo de combustible u otro.
Los aviones con motor de pistón, aviación ligera,utilizan gasolina de aviación, producto líquido, incoloro, volátil e inflamable, compuesto por una mezcla de hidrocarburos, obtenida entre otros productos en el proceso de refinado del petróleo, el cual  arde en combinación con el oxígeno liberando una gran cantidad de energía.
Entre todas las especificaciones del combustible, tales como densidad, poder calorífico, punto de congelación, etc. la que más interesa al piloto es el octanaje. El octanaje es el poder antidetonante de un carburante en relación a una mezcla de hidrocarburos tomada como unidad base, y se expresa con un número denominado número de octano. Dicha resistencia del combustible a ser detonado también es llamada índice de octanos.
Así, en nuestros automóviles, los números que veis junto a la gasolina, usualmente 95 o 98 corresponden a ese octanaje, un valor que indica una característica del carburante relacionada con los motores de explosión: la resistencia del combustible a ser detonado prematuramente después de que se comprima dentro de un motor.
La gasolina de aviación se clasifica (lo mismo que la de automóvil) por número de octano o grados, y cada fabricante especifica el grado de combustible a utilizar para ese motor, siendo el más común el denominado 100LL (de color azul ). Éste tiene bajo contenido en plomo de ahí su nombre del inglés Low leaded.En caso de no poder repostar el combustible recomendado, ocasionalmente se puede utilizar combustible de superior octanaje pero en ningún caso de octanaje inferior. Para facilitar su identificación, los carburantes están teñidos de colores, correspondiendo el rojo al 80/87 octano, azul al 100/130 y púrpura al 115/145. Una característica que aporta seguridad es que si se mezcla combustible de distintos octanajes los colores se anulan entre sí, es decir el combustible se vuelve transparente.

Gestión de combustible en cabina. FOB ( Fuel On Board : 3800 lb )

Diagrama de colores de combustibles más usados en Aviación.

Dicha coloración hace  más fácil la  identificación exterior por el personal técnico ( pilotos y/o personal de mantenimiento TMA´s , en caso de fugas. 
Los aviones propulsados por turbina (turborreactor, turbopropulsor o turbohélice) utilizan queroseno, de propiedades similares a la gasolina, obtenido también en el proceso de refino del petróleo. Con independencia de su graduación, es incoloro o amarillo pálido. Este combustible, específico para motores de turbina, no puede emplearse de ninguna manera en motores de pistón.
Para aumentar el poder antidetonante del combustible, se le solía añadir tetraetilo de plomo , pero esta práctica se abandonó en la década de los 80 debido a la enorme toxicidad que producía en los residuos de la combustión.( en la gasolina 97 octanos y la Normal de 92 octanos ) Otros aditivos incluyen a veces detergentes, productos antihielo, y antioxidantes.

Suele producirse en los depósitos de aviones grande y pequeños agua debido a la condensación. Esta agua debido a su peso se encuentra en la parte inferior del depósito y hace necesario un drenado con alta frecuencia para evitar el agua y las impurezas sobretodo en los primeros vuelos de la mañana. Algunos aviones disponen de válvulas de drenado.

Así, los pilotos debemos tener en cuenta una serie de consideraciones para repostar: densidad y  temperatura. Normalmente se suelen usar valores standards procedentes del OM ( Operating Manual )  para determinar el peso de la carga de combustible. La gravedad específica suele estar entorno de 0.76 a 0.79 en los combustibles de aviación. No es más que un ratio o comparativa respecto al agua.

Un gigante como ejemplo, el Boeing747:

La cantidad de combustible cargado dentro de la aeronave se calcula cuidadosamente. El combustible es asignado dependiendo del rodaje hacia la pista, el despegue, y vuelo hasta altitud de crucero, el vuelo mismo, el aterrizaje y el rodaje hasta el hangar. La aeronave no puede simplemente llenarse como decíamos al inicio ya que un mayor peso incrementa el consumo de combustible aparte de verse influenciado por una serie de connotaciones estructurales que otro día pasaremos a comentar.

 El Boeing 747 está disponible en cuatro modelos básicos; el 747-100, 747-200. 747-300 y 747-400. Cada uno de los cuatro utiliza cuatro motores que pueden consumir combustible Jet A o Jet A-1. El 747-100 puede cargar un máximo de 48,445 galones americanos de combustible, el 200 y 300 pueden cargar 52,410 galones y el 400 puede cargar 57,285 galones. Boeing establece rangos máximos de 6100, 7900, 7700 y 7260 NM ( millas nauticas )  respectivamente para cada modelo de 747. La capacidad está calculada en galones, pero al planear el consumo de combustible el cálculo se hace en libras. Ambos combustibles, el Jet A y el Jet A-1 pesan 6.84 libras por cada galón.

 El consumo se ve afectado por diversos factores. A nivel del mar, el aire más denso impacta negativamente la eficiencia de los motores del avión a cualquier velocidad, y usan más combustible en comparación al que usarían a mayor altitud. Esperar al final de la línea de rodaje para el despegue consume combustible que al final es desperdiciado. Al despegar los motores realizan el mayor esfuerzo pues soportan la carga más grande y realizan el mayor consumo. Una vez que la altitud de crucero se alcanza, los motores se desaceleran un poco y se consume menos combustible. El avión se hace más ligero conforme quema combustible y por lo tanto usará cada vez menos conforme avance el vuelo. El descenso y aterrizaje usan muy poco combustible. Los motores se desaceleran hasta casi alcanzar la velocidad de inactivadad dejando que el avión "planee". Finalmente, hemos visto cuales son los números de un gigante de los cielos y el comportamiento del combustible cargado

Sin duda, dado este despilfarro de combustible podemos imaginar que el futuro de la aviación pasa por reinventar los combustibles usados. Los combustibles sintéticos o de diseño, derivados del carbón y biomasa, placas solares e incluso celdas de hidrógeno reemplazarán a la larga la supremacía de la gasolina o queroseno en los cielos de la aviación comercial haciendo más eficientes y ecológicos los vuelos.

Esperemos que sea así, por el bien de todos.

Remove before flight

Tubo pitot

Tal vez os hayan resultado curiosas las etiquetas rojas  que cuelgan de algunos elementos de los aviones. En principio, se consideran advertencias de seguridad extraíbles por miembros de la tripulación o de mantenimiento para que sean retiradas de algunos componentes para la hora del  vuelo. Esta advertencia  se compone de una cinta roja de caucho o tela que en ocasiones acompaña una cubierta protectora o un alfiler para evitar el movimiento de piezas mecánicas  durante el rodaje o estacionamiento. Su presencia recuerda al personal su importancia ya que dejarlo puede llevar implícito accidentes aéreos.

La encontraremos siempre en inglés con la inscripción: REMOVE BEFORE FLIGHT,  quitar antes del vuelo. Mayoritariamente en blanco sobre fondo rojo Se encuentra presente tanto en el seguro del tren de aterrizaje como en los tubos pitot,  Resulta curioso saber que fuera de la aviación comercial también se haya en misiles y otros sistemas de armas que no necesariamente estén montados en un avión. Los Tcp´s o tripulantes de cabina de pasajeros los conocen de primera mano porque para armar rampas es necesario quitar el precinto que comentamos.

De un tiempo a esta parte se ha generado una moda en torno a este lema y lo vemos reflejados en las maletas de tripulaciones de vuelos, pilotos y demás personal aeronáutico que lo usan como seña de identidad. Ya incluso, hay en el mercado camisetas, lanyards, llaveros, chapas, pegatinas o incluso ropa interior con el lema.

Tren de aterrizaje con safety pin

Rayos y centellas !!!!

A nadie le gusta meterse en una tormenta, de hecho os diré, entre nosotros, que los mejores pilotos no son los que salen de ellas, sino los que no se meten en ellas.

El problema de adentrarse en una tormenta radica en la presencia de aparato eléctrico dentro de ella. Los comunes rayos son descargas eléctricas que principalmente tienen su entrada por la cabina y salida por el cono de cola.

El que un meteoro eléctrico como puede ser un rayo impacte en un avión no es un suceso excepcional, ya que según los cálculos los aviones son víctimas de algún rayo por cada 1.000 horas de vuelo como promedio.
 Todos los aviones están preparados para que en caso de recibir rayos, éstos afecten únicamente en la superficie del mismo, es decir, la parte externa, donde el rayo se desplaza hacia la cola (la parte mas baja) por donde se descarga.

 Cuando un meteoro eléctrico, como el del  impacto de un rayo, le afecta a un avión, dado que su estructura se asemeja a la de una carcasa metálica "hueca", todo el interior de la carcasa metálica con el contenido, como el combustible, se mantiene intacto, no se altera ni siquiera la temperatura dentro del avión.

 En los aviones se produce un efecto parecido como el que ocurren en una Jaula de Faraday; un efecto descubierto por el físico británico Michael Faraday en el siglo XIX.
 El efecto jaula de Faraday provoca que el campo electromagnético en el interior de un conductor en equilibrio sea nulo. El mismo efecto se produce en el centro de un imán hueco, se produce un equilibrio magnético, que anula el efecto de los campos magnéticos externos.

 Cuando un avión recibe un rayo, las cargas eléctricas siguen por el fuselaje del avión, que está reforzado por una red de cables que finalizan en los descargadores de electricidad en la cola. Esto permite al pasaje del avión salir ileso de los efectos magnéticos de una descarga que puede alcanzar los 300.000 voltios. Es cierto que puede causar daños en la estructura, alterar o inhabilitar algunos de los instrumentos; pero no hace que se estrelle únicamente por el impacto del relámpago.

Un radar para detectar tormentas.
 El rayo puede dañar el radar metereológico y dejarlo inoperativo. Las aeronaves están preparadas para soportar este tipo de inclemencias meteorológicas. Los rayos suelen impactar en el morro del aparato, que es donde se encuentra la antena del radar meteorológico que indica al avión la presencia de tormentas.
 Al no estar conectado el aparato con la tierra, el rayo pasa por la parte metálica de la aeronave y sale por la cola. En concreto, sale por los descargadores de electricidad estática que están situados en esta parte del avión. Cuando se produce el impacto, las personas que se encuentran en el interior tan sólo advierten un resplandor y un chasquido inmediato.

 Otra cuestión diferente es si un rayo puede provocar un accidente de avión, en cuyo caso la respuesta es afirmativa. El rayo, al impactar en el radar meteorológico, puede dejarlo inoperativo, lo que implica que el piloto tenga que ir a ciegas en medio de turbulencias. Al ir sin el radar, el avión puede entrar en una tormenta de granizo, que puede meterse en los motores y apagarlos o destrozar por completo la estructura externa. Cada motor lleva un generador eléctrico, que, inmediatamente, deja también de funcionar.

 Avión a oscuras. El temido Black-Out
 Cuando el generador eléctrico deja de funcionar, en ese momento es cuando el avión queda a oscuras ( todo negro )hasta que se alimenta de las baterías que lleva a bordo. La aeronave cuenta con un tercer generador, adicional, situado en la cola, que en ruta suele ir apagado. El piloto puede tardar en ponerlo en funcionamiento. Mientras, tiene que intentar recuperar el control del avión con la instrumentación básica analógica.
                                zona de covergencia intertropical, ZCIT, donde  confluyen las masas de aire de los dos hemisferios. Los vientos pueden llegar a alcanzar los 200 kilómetros por hora y pueden ir acompañados de tormentas con rayos y granizo e incluso de mini-ciclones.Una zona especialmente sensible que hacen extremar la precaución ya que las nubes que las originan, los cumulonimbus,  pueden llegar a tener altitudes estratosféricas, que es por donde solemos volar.

Luces, cámara... acción!!

 Es tan importante ver, como que te vean. Para ello, el actor principal debe ser el centro de los focos. Todas las luces exteriores nos dan cobertura de 360º.

Anticollision o Beacon Lights ( Luces Anticolisión)  Permite el reconocimiento de la aeronave desde tierra o desde la parte superior. Consta de una luz roja  en la zona ventral y superior de la aeronave con una cadencia de 60-90 destellos por segundo, son la señal de arranque de motores por lo que los equipos de tierra están bastante preparados al inicio de los destellos para extremar las precauciones en las proximidades.

• Navigation Lights ( Luces de Navegación ) : Son aquellas situadas en las puntas de los planos ( alas ). De baja  intensidad en dirección hacia delante y a un lado. La izquierda es roja y la derecha verde. Sirviendo para identificar si un avión se aproxima o se aleja. Estas dan una cobertura de 110. Detrás, en el cono de cola o estabilizador de cola se situaría una blanca de baja intensidad que identificaría la zona trasera.
• Strobe Lights ( Luces Estroboscópicas ): Son aquellas situdadas en las puntas de los planos .Sirven lo mismo que las de anticolision pero la cadencia suele ser el doble.
• Logo Lights: Son de color blanco e iluminan el estabilizador, que es la parte vertical que veis al final del fuselaje. Es donde veis el logotipo de la compañía.
•  Landing Lights: También son de color blanco y están en los planos. Justo en el borde de ataque (si os ponéis al lado del plano, mirando hacia cockpit, el borde de ataque es el que os queda delante. El borde de salida es el que os queda detrás). Se utilizan para iluminar la pista cuando el avión aterriza.
• Taxi Lights: Luces destinadas al guiado por la rodadura del aeropuerto durante las maniobras a la cabecera de pista. 

Someramente ya sabeis cuales son las luces exteriores de un avión. Mención especial tienen las interiores de la cabina y las propias de los paneles del cockpit,

Estelas de Condensación, nuestra firma en el cielo

Sin duda, algo que maravilla a pequeños y a adultos son las llamadas estelas de condensación. Rúbricas perfectamente alineadas en un manto azul trazadas con precisión extrema.Veamos lo que las origina...

 Unos se han atrevido a decir que eran fruto de una teoría conspiratoria de gobiernos y de empresas farmacéuticas para rociarnos con productos y empeorar nuestra salud. Dichas chemtrails ( chemical- trails o estelas químicas )lejos de estas teorías, basan su explicación científica a fenómenos fisicos.

Para los demás, los trazos, estelas de avión o simplemente contrails ( “con de condensación” ) son áreas de condensación que se originan por detrás de los escapes de las turbinas y que forman cirros artificiales (a veces llamados estelas de vapor). Dichos cirros nos darán para otro Post a buen seguro.También se generan en los vórtices de las alas de los jets, que precipitan una corriente de cristales de hielo en atmósfera húmeda y fría. Al contrario de su apariencia, no ocasionan polución. Las estelas se producen cuando hay una presión muy baja a gran altitud acompañado de temperaturas muy frías en un entorno próximo a los 10.000 metros ( unos 30.000 ft ). Pues bien, los aviones usan hidrocarburos ( Hidrógeno más Carbono ) como combustible, el cual al salir de las toberas de los motores a grandes altitudes se separa. El carbono reacciona con el oxígeno y produce dióxido de carbono.Aunque lo realmente lo que nos interesa es lo que se produce con el hidrógeno que al asociarse a moléculas de oxígeno repartidas por el aire hacen la formula química por excelencia: H2O. Dicha agua a dichas altas temperaturas se convierte en vapor. Por cada litro de combustible quemado (oxidado), se produce un litro de agua, agregado al agua condensada presente (de la humedad del aire) en el combustible. Dicho vapor al encontrarse con temperaturas muy frías se convierte ( sublimación) en cristales de hielo.Recordad que la temperatura de la atmósfera en la troposfera (la capa más baja) decrece linealmente hasta alcanzar una temperatura constante entre -50 y -60ºC en la tropopausa, alrededor de los 10 km. La tropopausa de paso a la estratosfera donde la temperatura empieza a crecer. La temperatura, el grosor y la altura de la tropopausa varían de un lugar a otro. Sería necesaria otro post para hablaros de la fisonomía de la Tierra.  De hecho, lo realmente curioso es que no salen directamente del motor sino que necesitan de un lapso de tiempo y en consecuencia, de espacio para que se produzca esta cristalización tan visiblemente atractiva. Voi-lá, nuestra firma en el cielo.

Otras estelas que se disipan muy rápido se producen en los extremos de las alas. Debido a la diferencia de presión de la parte superior e inferior ( ya hablaremos más adelante de esta tan importante diferencia) de las alas se produce una corriente de aire en los extremos en forma de torbellino. Cuando la diferencia de presión de las caras es mayor, ascensos rápidos, loopings; el torbellino se hace lo suficientemente fuerte para crear un vacío debido a fuerza centrifuga. Este vacío hace que aire baje rápidamente de temperatura y el vapor se condense.

  Pero direis...¿Por qué hay aviones que producen estelas y aviones que nos las producen? ¿Por qué hace muchos años los aviones producían menos estelas que en la actualidad? ¿Por qué hay estelas “a gotas” o con forma irregular? Quizás conviene que recordemos un poco la física de las estelas blancas de los aviones.

Es realmente curioso que a igual Flight Level (nivel de vuelo)haya unos aviones que crean estela y otros que no. Vemos en la foto anterior como  un Airbus A340 fabricado en 1998 y un Boeing B707 fabricado en 1968 vuelan a la misma altura.La diferencia en cuanto a la producción de estelas es la eficiencia de los motores de propulsión a chorro de cada avión. La eficiencia η de la propulsión de un turborreactor se mide por el cociente entre el trabajo realizado por el motor para mover el avión (producto de la fuerza de propulsión por la velocidad lograda) y la energía química producida por la combustión del combustible. La cantidad de calor que abandona el motor en los gases de escape que forman la estela depende del valor de (1-η), es decir, a mayor eficiencia menor temperatura. estado del arte en 2010 pueden alcanzar hasta η=0’5) producen estelas a menor altura para el mismo porcentaje de humedad relativa.


El Airbus A340 utiliza cuatro motores CFM56-5C4 cuya eficiencia η en ascenso es de 0’33 y en descenso de 0’27, mientras que el Boeing B707 utiliza cuatro motores PW JT3D-3B con h en ascenso de 0’27 y en descenso de 0’25. Por ello el Airbus produce estelas blancas a menor altura que el Boeing y en la foto que abre esta entrada con los dos a la misma altura y velocidad se observan las cuatro estelas en el primero pero ninguna en el segundo. En general, los motores de propulsión a chorro más eficientes (más modernos) producen más estelas blancas que los menos eficientes (más antiguos). Por esta sencilla razón los ancianos recuerdan que hace años los aviones producían menos estelas blancas que en la actualidad.

Para los interesados en más información técnica, recomiendo el artículo de Ulrich Schumann, Influebce of propulsation efficiency on contrail formation"” Aerospace Science and Technology 4: 391-401 (2000). Más información sobre los experimentos que dieron lugar a la foto que abre esta entrada en Ulrich Schumann et al., “Experimental test of the influence of propulsion efficiency on contrail formation” Journal of Aircraft 37: 1083-1087 (2000).

La evolución de la presión y temperatura de una parcela de aire atravesada por los gases de escape que salen del motor sigue de forma aproximada una línea recta, que en la figura se ha marcado con los puntos 1, 2, 3 y 4. La pendiente de esta recta se llama factor de estela que se mide en unidades de humedad específica por grado (de temperatura); la humedad específica es la cantidad de vapor de agua contenida en el aire y se mide en gramos de vapor por kilogramo de aire húmedo (g/kg) ; la temperatura se mide en Kelvin (K). Los valores típicos del factor de estela varían entre 0,028 g/kg/K y 0,049 g/kg/K.
Mira de nuevo la figura de arriba. Los gases de escape salen del motor y calientan la parcela de aire que se encuentra en el punto 1  por debajo de la curva de saturación del hielo. Por ello, justo detrás del avión hay una región sin estela de condensación. Esta parcela de aire se enfría hasta que atraviesa el curva de saturación del agua en el punto 2, momento en el que se forman gotas de agua, que se congelan muy rápido formando cristales de hielo lo que hace que aparezca la estela. El aire va enfriándose aún más hasta alcanzar la temperatura ambiente siguiendo la línea que une los puntos 2 y 3. La estela es visible hasta que se alcanza el punto 3 o el punto 4, momento en el que el aire deja de estar saturado respecto al hielo y los cristales de hielo se subliman volviendo a su estado original como vapor de agua. La estela desaparece.


Y ahora viene un tema para nota, la inestabilidad de Crown ( VCI : vortex crow instability )  Un  fenómeno  aerodinámico que más tiene más nombre de best seller literario o de pelicula que de fenómeno en sí en aerodinámica. Bien, os explico, en la foto de Angela de Cazatormentas.net  tomada al norte de Almería  veis en que se traduce: peculiares circulos caprichosos en lugar de las estelas rectilíneas.Son provocados por una disturbacion del aire en las puntas de los planos. Dichos vertices contrarotatorios de  diferentes formas van sucediéndose a lo largo de nuestro Contrail.

En ocasiones se produce el bello arco iris tras nuestras estelas.Es la llamada estela iridiscente ( a la izquierda ) donde los cristales de vapor de agua son  iluminados por el Sol de la manera apropiada descomponiendo los rayos de luz en los colores del espectro.

Ya sabeis, una primera y última recomendación...

nunca dejeis de mirar al cielo, seguro que siempre hay un espectáculo maravilloso por empezar.

Bienvenidos al Rincon del Aviador