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CAPÍTULO 4
COMBUSTÍVEIS E SISTEMAS DE COMBUSTÍVEL
INTRODUÇÃO
O combustível é uma substância que, quando combinado com o oxigênio, queima e produz calor. Os combustíveis devem ser classi- ficados de acordo com seu estado físico, como: sólidos, gasosos ou líquidos.
Combustíveis sólidos
Combustíveis sólidos são extensivamen- te usados para motores de combustão externa; como os motores à vapor, onde a queima toma lugar sob as caldeiras ou em fornos. Eles inclu- em tais combustíveis, como madeira e carvão. Os combustíveis sólidos não são usados em motores convencionais (recíprocos) onde a combustão se processa no interior dos cilindros por causa de sua baixa razão de queima, baixo valor calorífico e numerosas outras desvanta- gens.
Combustíveis gasosos
Combustíveis gasosos são usados, até certo ponto, para motores de combustão interna, onde um grande suprimento de combustível está prontamente disponível. Gás natural e gás liqüefeito de petróleo, são dois dos tipos mais comuns. Os combustí- veis gasosos poderão ser desconsiderados, para o uso, em motores de aviões. O grande espaço, ocupado por eles, restringe o suprimento de combustível que pode transportar.
Combustíveis líquidos
Os combustíveis líquidos, em muitos aspectos, são os combustíveis ideais para o uso em motores de combustão interna. Os combus- tíveis líquidos são classificados como voláteis ou não voláteis. Os combustíveis não voláteis são os ó- leos pesados, usados em motores Diesel. A clas- se volátil inclui aqueles combustíveis que são comumentes usados com um dispositivo de me- dição e são levados ao cilindro do motor ou câ- mara de combustão, em uma condição vapori- zada ou parcialmente vaporizada. Entre eles
estão o álcool, o benzol, o querosene e a gasoli- na. O combustível de aviação é um líquido contendo energia química; que, através da com- bustão, é desprendida como energia térmica e, então, convertida em energia mecânica pelo motor. A energia mecânica é usada para produ- zir o empuxo que movimenta o avião. Gasolina e querosene são os dois com- bustíveis mais amplamente usados na aviação.
CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES
DA GASOLINA DE AVIAÇÃO
A gasolina de aviação consiste quase que, inteiramente, de hidrocarbonos (compon- do-se de hidrogênio e carbono). Algumas impu- rezas na forma de enxofre e água dissolvida estarão presentes. A água não pode ser evitada, uma vez que a gasolina é exposta a umidade na atmosfe- ra. Uma pequena quantidade de enxofre, sempre presente no petróleo cru, é deixado em seu pro- cesso de fabricação. O chumbo tetraetil (TEL) é adicionado à gasolina para melhorar sua performance no mo- tor. Os brometos orgânicos e os cloretos são misturados com o TEL, de forma que, durante a combustão, partículas voláteis de chumbo são formadas. Estas são expelidas com os produtos de combustão. O TEL, se adicionado separadamente, queimará formando óxido sólido de chumbo, que permanece no interior do cilindro. Inibido- res são adicionados à gasolina para suprimir a formação de substância, que seriam deixadas como sólidas, quando a gasolina se evapora. Certas propriedades do combustível afe- tam a performance do motor. A volatilidade (maneira na qual o combustível queima durante o procedimento de combustão), e o valor de aquecimento do combustível. Também é importante a corrosividade da gasolina, bem como a tendência de formar de- pósitos no motor durante o uso. Esses últimos fatores são importantes por causa de seus efeitos na limpeza geral, que
tem uma relação no tempo entre revisões gerais.
Volatilidade
Volatilidade é a medida da tendência, de uma substância líquida, em vaporizar-se sob uma dada condição. A gasolina é uma mistura (blend) de compostos de hidrocarbono volátil; que tem uma ampla gama de pontos de ebulição e pres- sões de vapor. Ela é misturada, de tal forma, que uma cadeia estreita de pontos de ebulição é ob- tida. Isto é necessário para que sejam obtidas as características requeridas, de partida, acelera- ção, potência e mistura de combustível para o motor. Se a gasolina vaporizar muito rapida- mente, as linhas de combustível poderão ficar cheias de vapor, e causar um decréscimo de fluxo de combustível. Se o combustível não vaporizar suficien- temente rápido, poderá resultar em uma partida difícil, aquecimento lento e uma aceleração po- bre, distribuição desigual de combustível para os cilindros, e uma diluição excessiva no carter. Os combustíveis de baixo grau para au- tomóveis não são mantidos dentro das tolerân- cias requeridas para a gasolina de aviação; e, normalmente, possuem uma considerável quan- tidade de gasolina misturada (craeked), que po- derão formar depósitos excessivos de goma. Por esta razão, os combustíveis para automóveis não deverão ser usados em motores de avião; especialmente aqueles refrigerados a ar e operando em altas temperaturas de cilindro.
Calço de vapor
A vaporização da gasolina, nas linhas de combustível, resulta em um suprimento reduzi- do de gasolina para o motor. E em casos seve- ros, poderá resultar na parada do motor. Este fenômeno é conhecido como calço de vapor. Uma medida da tendência da ga- solina, para o calço de vapor, é obtida do teste de pressão de vapor “REID”. Neste teste, uma amostra do combustível é selada dentro de uma “bomba”, equipada com um manômetro de pressão. Este aparato (figura 4-1), é imerso em um banho de temperatura constante, e a pressão indicada é anotada.
Quanto mais alta for a pressão corrigida da amostra em teste, maior suscetibilidade have- rá para o calço de vapor. As gasolinas de avia- ção são limitadas a um máximo de 7 psi; por causa de sua tendência de aumentar o calço de vapor em grandes altitudes.
Figura 4-1Equipamento de teste de pressão do vapor.
Formação de gelo no carburador
A formação de gelo no carburador tam- bém é relacionada com a volatilidade. Quando a gasolina passa do estado líquido para o vapor ela extrai calor das redondezas para efetuar a mudança. Quanto mais volátil for o combustível, mais rápida será a extração do calor. A medida que a gasolina sai do bico de descarga (dischar- ge nozzle), do carburador e vaporiza-se, ela po- derá congelar o vapor de água contido no ar que está sendo admitido. A umidade congela-se nas paredes do sistema de indução, garganta do ven- turi e válvulas de aceleração. Este tipo de for- mação de gelo restringe a passagem de combus- tível e ar no carburador. Ela causa a perda de potência; e, se não eliminada, a eventual parada do motor. Uma condição extrema de formação de gelo poderá tornar impossível a operação das manetes de aceleração. As condições de forma- ção de gelo, são mais severas na faixa de -1º a 4ºc de temperatura do ar exterior.
O número de octana de um combustível é a porcentagem de iso-octana, na mistura que duplica as características de detonação de um combustível, em particular, que está sendo clas- sificado. Assim, um combustível de grau 91, tem as mesmas características de detonação que a de uma mistura de 91 por cento de iso-octana, e 9 por cento de heptana normal. Com o advento dos combustíveis, tendo características anti-detonantes superior a iso- octana, uma outra escala foi adaptada para de- signar o grau de combustíveis acima do número de 100 octanas. Essa escala representa a classi- ficação do grau de combustível e sua disponibi- lidade de potência, livre de detonação igualmen- te comparado com a iso-octana pura disponível. É suposto, arbitrariamente, que somente 100 por cento de potência é obtida da iso- octana. Um motor que tenha uma potência de 1000 HP, limitada pela detonação com combus- tível de 100 octanas, terá uma potência limitada de detonação 1.3 vezes maior (1300 cavalos) do que com um combustível classificado com nú- mero 130. O grau de gasolina de aviação não é a indicação de sua possibilidade de fogo. A gaso- lina de grau 91/96 é tão fácil de inflamar, como a de grau 115/145, e explode igualmente com muita força. O grau indica somente a classifica- ção da gasolina, para motores de avião. Um meio conveniente de melhorar as características anti-detonantes de um combustível, é adicionar um inibidor de detonação. Tal fluido deverá ter o mínimo de corro- sividade ou outras qualidades indesejáveis; e, provavelmente, o melhor inibidor disponível para usos em geral, no momento, é o “TEL”. As poucas dificuldades encontradas, por causa das tendências à corrosão da gasolina “eti- lizada”, são insignificantes quando comparadas com os resultados obtidos do valor elevado anti- detonante do combustível. Para a maior parte dos combustíveis de aviação, a adição de mais de 6 ml. por galão não é permitido. Quantidades em excesso sobre esse valor tem um pequeno efeito no valor anti- detonante; porém aumenta a corrosão e os pro- blemas com as velas. Existem dois tipos distintos de corrosão causados pelo uso de gasolina “etílica”. O pri- meiro é causado pela reação do brometo de chumbo com superfícies metálicas quentes, e
ocorre quando o motor está em operação; o se- gundo é causado pelos produtos condensados da combustão; principalmente o ácido “hydrobro- mico”, quando o motor não está girando.
Pureza
Os combustíveis de aviação devem estar livre de impurezas que possam interferir na ope- ração do motor; ou nas unidades dos sistemas de combustível e de admissão de ar ao carburador. Mesmo que todas as precauções sejam tomadas no armazenamento e serviços da gaso- lina, é comum encontrar uma pequena quantida- de de água e sedimentos no sistema de combus- tível de uma aeronave. Uma pequena quantidade de tal conta- minação, é, normalmente retida nos filtros do sistema de combustível. Geralmente, isto não é considerado co- mo uma fonte de grande perigo, desde que os filtros sejam drenados e limpos em intervalos freqüentes. Entretanto, a água poderá apresentar sérios problemas, porque ela se assenta no fun- do do tanque; e, poderá então, circular através do sistema de combustível. Uma pequena quantidade de água fluirá com a gasolina através das passagens medidoras do carburador, e não será especialmente preju- dicial. Uma excessiva quantidade de água des- locará o combustível, que está passando através dos medidores e restritores do fluxo de combus- tível, o que causará a perda de potência e poderá resultar na parada do motor. Sob certas condições de temperatura e umidade, a condensação da umidade relativa do ar ocorre nas superfícies internas dos tanques de combustível. Uma vez que esta condensação ocorra na parte acima do nível de combustível, é óbvio que a prática de reabastecer uma aerona- ve, imediatamente após o vôo, em muito reduzi- rá esta deficiência.
Identificação
As gasolinas contendo TEL deverão ser coloridas de acordo com as normas, ou seja, a gasolina poderá ser colorida para efeito de iden- tificação. Por exemplo, a gasolina de aviação de grau 115/145 é púrpura; a de grau 100/130 é verde; e a de grau 91/96 é azul (figura 4-2). A mudança de cor de uma gasolina de aviação; usualmente indica a contaminação com
um outro produto, ou a perda da qualidade de combustível. A mudança de cor também poderá ser causada por uma reação química, que tenha en- fraquecido para mais leve, o componente de coloração. Essa mudança de cor, por si mesma, poderá não afetar a qualidade do combustível. A mudança de cor também poderá ser causada pelo preservativo, usado em uma man- gueira nova. A gasolina de grau 115/145 que tenha sido bloqueada, durante um curto período de tempo, em uma mangueira nova, poderá apa- recer de cor verde. Fluindo uma pequena quan- tidade de gasolina, através da mangueira, nor- malmente todos os traços de mudança da colo- ração serão removidos.
Marcas de identificação
O método mais positivo de identificação do tipo e do grau do combustível, é o seguinte:
- Marcação nas tubulações - Uma faixa colo- rida, nunca menor do que 30 cm (1 pé) de largura, é pintada próximo à conexão em cada extremidade da mangueira, usada para abastecimento de combustível. As faixas devem circundar o tubo; e, o nome e o grau do produto devem ser escritos longitudinal- mente, em letras de 2,5 cm (1 polegada), de uma cor contrastante com a da mangueira.
- Marcação dos carros - tanque, e pontos de abastecimento - Placas, identificando o nome e o grau do produto, devem estar permanentemente fixadas em cada me- didor e cada bico de abastecimento. Pla- cas de porcelana (de 10cm x 15cm - 4" x 6"), contendo as mesmas informações, devem estar permanentemente aparafu- sadas na parte externa; na traseira do e- quipamento de abastecimento. As man- gueiras dos carros-tanques são enfaixa- das com as mesmas cores utilizadas no equipamento fornecedor.
COMBUSTÍVEIS PARA MOTORES A TURBINA
As aeronaves com turbinas a gás, são projetadas para operar com um combustível destilado, comumente chamado de combustível de jato.
Os combustíveis de jato também são compostos de hidrocarbonos, com um pouco mais de carbono; e, normalmente, contendo mais enxofre do que a gasolina. Inibidores tam- bém poderão ser adicionados, para reduzir a corrosão e oxidação. Aditivos anti-gelo também estão sendo misturados, para evitar o congela- mento do combustível. Dois tipos de combustíveis de jato estão em uso comum atualmente, sendo: (1) Querose- ne de grau de combustível para turbina, agora designada como “Jet-A”; e (2) uma mistura de gasolina e frações de querosene, designado “Jet- B”. Existe um terceiro tipo, chamado de “Jet-A- 1”, o qual é produzido para operação em tempe- raturas extremamente baixas (Ver a figura 4-3). Existe uma diferença física muito pe- quena entre o combustível Jet-A (JP-5) e o que- rosene comercial. O Jet-A foi desenvolvido como um que- rosene pesado, tendo um ponto de fulgor mais alto e um ponto de congelamento mais baixo, do que a maioria dos querosenes. Ele tem uma pressão de vapor muito baixa, de forma que existe pouca perda de combustível por vapori- zação ou ebulição em grande altitude. Ele con- tém maior energia térmica por galão do que o “Jet-B (JP-4). O “Jet-B” é similar ao “Jet-A”. É uma mistura da fração de gasolina e querosene. A maioria dos motores de turbinas comerciais ope- ram tanto com o Jet-A como com o Jet-B. Entretanto, a diferença na gravidade específica dos combustíveis poderá requerer ajustes de controle de combustível. Portanto os combustí- veis não poderão ser sempre considerados intercambiáveis. Os combustíveis Jet-A e Jet-B são mistu- ras de destilados pesados, e tendem a absorver água.
A gravidade específica dos combustíveis de jato, especialmente o querosene, é mais próxima à água do que a gasolina de aviação; desta for- ma, qualquer água introduzida ao combustível, tanto através do reabastecimento como da condensação, tomará um tempo apreciável para assentar-se. Em grandes altitudes, onde bai- xas temperaturas são encontradas, gotículas de água combinam com o combustível para formar uma substância congelante chamada “gel”. A massa de “gel” ou gelo; que pode ser gerada pela umidade mantida em suspensão no com- bustível de jato, poderá ser muito maior do que na gasolina.
Volatilidade
Uma das características mais importan- tes dos combustíveis de jato, é a volatilidade. Ela deverá, por necessidade, ter um compromis- so entre vários fatores de oposição. Um combustível altamente volátil, é preferível para facilitar a partida em tempo frio e tornar as partidas em vôo mais fáceis e segu- ras. A baixa volatilidade é preferível para redu- zir a possibilidade do calço de vapor, e reduzir as perdas de combustível por evaporação.
Figura 4-4 Vaporização dos combustíveis de aviação sob pressão atmosférica.
Em temperaturas normais, a gasolina em um recipiente fechado ou em um tanque, poderá produzir tanto vapor que, a mistura combustí- vel/ar, poderá ser rica demais para queimar. Sob as mesmas condições, o vapor produzido pelo combustível Jet-B poderá estar na faixa infla- mável ou explosiva.
O combustível Jet-A é de uma volatili- dade muito baixa; de modo que, em temperatu- ras normais produz tão pouco vapor, que não forma uma mistura combustível/ar inflamável ou explosiva. A figura 4-4, mostra a vaporização dos combustíveis de aviação com relação a pressão atmosférica.
Identificação
Pelo fato dos combustíveis de jato não serem coloridos, não há identificação visual para os mesmos. Eles variam de um líquido in- color a uma cor de palha (âmbar), dependendo da idade ou da origem do petróleo cru. Os números dos combustíveis de jato são números de tipos e não tem relação com a clas- sificação de combustível para motor de aviação.
CONTAMINAÇÃO DO SISTEMA DE
COMBUSTÍVEL
Existem diversas formas de contamina- ção em combustível de aviação. Quanto mais alta for a viscosidade do combustível, maior será sua capacidade em manter contaminantes em suspensão. Por esta razão, os combustíveis de jato, tendo uma alta viscosidade, são mais suscetíveis à contaminação do que a gasolina de aviação. O principal contaminante que reduz, principalmente, a qualidade da gasolina e do combustível para turbina são outros produtos de petróleo, como: água, oxidação ou ferrugem e sujeira.
Água
A água pode estar presente no combustí- vel, em duas formas: (1) dissolvida no combus- tível; (2) entranhada ou em suspensão no com- bustível. A água entranhada (em suspensão) poderá ser detectada a olho nu. As gotículas, finamente divididas, refle- tem a luz, e em altas concentrações dão ao com- bustível uma aparência nublada; pouco transpa- rente. As partículas entranhadas poderão unir- se, formando gotículas de água livre. O combus- tível poderá estar nublado por um número de razões. Se o combustível estiver nublado e a
nuvem desaparecer na parte inferior, indica pre- sença de ar; se a nuvem desaparece na parte superior, indica presença de água. A nuvem normalmente indica água em suspensão no combustível. A água livre poderá causar a formação de gelo no sistema de com- bustível da aeronave, normalmente nos filtros das bombas de reforço (boost pumps), e nos filtros de baixa pressão. A leitura dos indicado- res de combustível poderá se tornar errônea de- vido a um curto-circuito, nos sensores elétricos de quantidade de combustível. Grandes quantidades de água poderão causar a parada do motor. Se a água livre for salina, ela poderá causar corrosão nos compo- nentes do sistema de combustível.
Partículas estranhas
Muitas partículas estranhas são encon- tradas como sedimentos no combustível. Elas são constituídas de qualquer material, com o qual o combustível entra em contato. Os tipos mais comuns são: Ferrugem, areia, compostos de alumínio e magnésio, partículas de latão e borracha. A ferrugem é encontrada em duas for- mas: (1) Ferrugem vermelha, que não é magné- tica; e (2) Ferrugem preta, que é magnética. Elas aparecerão no combustível como um pó verme- lho ou preto (que poderão assemelhar-se ao co- rante), ou granulação. Areia ou poeira no combustível apare- cem na forma cristalina, granular ou semelhante ao vidro. Compostos de alumínio ou magnésio aparecem no combustível na forma de pó ou pasta branca ou cinza. Esse pó ou pasta torna-se muito pegajoso ou gelatinoso quando a água estiver presente. O latão é encontrado no combustível na forma de partículas, ou pó de cor dourada bri- lhante. A borracha aparece no combustível, em pedaços razoavelmente grandes e irregulares. Todas essas formas de contaminação poderão causar o engripamento ou mau funcionamento dos dispositivos de medição do combustível, divisores de fluxo, bombas e injetores. Contaminação com outros tipos ou graus de combustível A mistura não intencional de produtos de petróleo, poderá resultar em combustíveis que
dão uma performance inaceitável na aeronave. Um motor de avião é projetado para operar com o máximo de eficiência, com combustíveis de especificações definidas. O uso de combustíveis que diferem daquelas especificações reduz a eficiência operacional, e podem levar a uma falha completa de motor. Operadores de aviões com motores à turbina são, algumas vezes, forçados por cir- cunstâncias, a misturar combustíveis. Tais mis- turas, entretanto, têm muitas desvantagens defi- nidas. Quando a gasolina de aviação é mistura- da com o combustível de jato, o TEL na gasoli- na forma depósitos nas lâminas e aletas da tur- bina. O contínuo uso de combustíveis mistura- dos poderão causar a perda na eficiência do mo- tor. Entretanto, em bases de uso limitado, eles não trarão efeitos prejudiciais ao motor. Gasolina de aviação, contendo por vo- lume mais do que 0,5% de combustível para jato, poderá reduzir abaixo dos limites permiti- dos a razão de detonação. A gasolina contami- nada com combustível para turbina é insegura para o uso em motores convencionais.
Desenvolvimento microbial
O desenvolvimento microbial é produzi- do por várias formas de microorganismos, que vivem e se multiplicam nas interfaces de água dos combustíveis para jato. Esses organismos poderão formar um “Fungo”, similar em aparência aos depósitos encontrados em água estagnada. A cor deste fungo em desenvolvimento poderá ser verme- lha, marrom, cinza ou preta. Se não for devida- mente controlada pela remoção freqüente da água livre, o desenvolvimento destes organis- mos poderá tornar-se extensivo. Os organismos alimentam-se dos hidro- carbonos, que são encontrados nos combustí- veis, porém eles precisam de água livre, a fim de se multiplicarem. Os micro organismos têm uma tendência a se combinarem, geralmente aparecendo com uma camada marrom, que age como um absor- vedor, para maior quantidade de umidade. Essa mistura de combinação, acelera o desenvolvimento dos micro organismos. O de- senvolvimento de micro organismos poderá não interferir somente com a indicação do fluxo e de quantidade de combustível; porém, mais impor-
vel, aparecem como uma camada de verniz es- curo na superfície das válvulas deslizantes, e podem também ser centrifugadas nas câmaras rotativas como uma substância com a aparência de barro, causando a operação lenta do equipa- mento de medição do combustível. As partículas finas não são visíveis a olho nu como partículas separadas ou distintas; elas, no entanto, dispersas na claridade, podem aparecer como pontos luminosos ou como uma leve nebulosidade no combustível. O máximo de tempo possível deve ser permitido ao combustível nos tanques após o reabastecimento, para que haja um razoável assentamento da água e dos sedimentos.
Detecção de contaminação
A contaminação grosseira pode ser de- tectada visualmente. O melhor critério para a detecção de contaminação, é a de que o combus- tível esteja limpo e brilhante; e que não conte- nha água livre perceptível. Limpo significa ausência de qualquer sedimento realmente visível; ou água misturada. Brilhante refere-se a aparência de brilho dos combustíveis limpos e sem água. Água livre é indicada por uma nuvem opaca ou um sedimento de água. A nuvem po- derá estar ou não presente quando o combustível estiver saturado de água. O combustível perfeitamente claro, po- derá conter três vezes o volume de água, consi- derado tolerável. Vários métodos para verificação em pis- ta do conteúdo de água têm sido desenvolvidos. Um é o de adicionar um elemento coran- te, que é solúvel na água; porém, não no com- bustível. Amostras de combustível incolor ad- quirem uma coloração definida se a água estiver presente. Um outro método utiliza pó químico cinza, que muda para a cor rosa passando por púrpura, no caso de 30 ou mais p.p.m. (partes por milhão) de água estiverem presentes na a- mostra de combustível. Num terceiro método, uma agulha hipo- dérmica é usada para tirar o combustível através de um filtro quimicamente tratado. Se a amostra mudar a cor do filtro, de amarelo para azul, o combustível terá pelo menos 30 p.p.m. de água. Desde que o combustível drenado dos decantadores dos tanques possam estar satura-
dos, devemos levar em conta que nenhum mé- todo de detecção de água deverá ser usado en- quanto a água entranhada no combustível esti- ver congelada, formando cristais de gelo. Existe uma boa possibilidade de que a água não seja drenada ou detectada se os decan- tadores forem drenados, enquanto o combustível estiver a uma temperatura abaixo de 32º F (0º c), após ter sido esfriado no vôo. A razão para isto, é que, os drenos de- cantadores poderão não estar no ponto mais baixo no tanque de combustível enquanto o avi- ão estiver em uma altitude de vôo; e a água po- derá acumular e congelar em outras áreas do tanque, que permanecerá, sem ser detectada, até que ela se degele. A drenagem será mais efetiva, se for feita depois do combustível ter ficado em repou- so por um período de tempo durante o qual a água possa precipitar-se e alojar-se no ponto de dreno. As vantagens do período de decantação se perderão a não ser que a água acumulada seja removida dos drenos, antes que o combustível seja agitado pelas bombas internas.
Controle de contaminação
O sistema de combustível da aeronave pode ser considerado como dividido em três partes, quando se refere a pureza do combustí- vel. O fabricante produz um combustível limpo. A contaminação pode ocorrer a qualquer tempo, após o combustível ter sido produzido. A primeira parte do sistema de combus- tível, é o sistema de entrega e estocagem, entre a refinaria e o carro-tanque de abastecimento no aeroporto. Embora este sistema não seja fisicamen- te uma parte da aeronave, ele é de igual impor- tância no controle da contaminação. A qualquer tempo em que o combustível esteja sendo transportado, ele estará sujeito a contaminação. Por esta razão, todo o pessoal de manutenção da aviação deverá estar familiariza- do com os métodos de controle da contamina- ção. Fundamental no controle de contamina- ção dos combustíveis para turbina, são os méto- dos seguidos pela indústria, no recebimento e na estocagem de qualquer carga de produtos de petróleo.
Esses métodos têm sido estabelecidos como corretos e, são tão conhecidos, que se tor- na desnecessário repeti-los aqui. Os procedimentos de reabastecimento, usados pelos operadores de aeronaves com tur- bina deverão incorporar os seguintes requisitos:
- O combustível bombeado nos depósitos do aeroporto deverão passar através de um fil- tro-separador. O filtro deverá estar dentro das normas previstas na especificação MIL- F-8508A.
- Aos combustíveis para turbina, deverá ser permitido um período de assentamento, cor- respondente a uma hora para cada pé de pro- fundidade do combustível estocado, antes de ser removido para uso. Isto significa que de- ve ser providenciado mais de um depósito para cada tipo de produto.
- Os tanques de estocagem devem ser checa- dos com papel de tornassol, após o recebi- mento de cada carga nova de combustível e o seu devido assentamento. O papel de tor- nassol deverá permanecer submerso por 15 segundos, no mínimo. Durante os períodos de chuva forte, os tanques subterrâneos de- verão ser checados com o papel de tornassol com maior freqüência.
- As linhas de sucção deverão estar, no míni- mo, a 6 polegadas do fundo do tanque. Os tanques de estocagem de querosene deverão estar equipados com linhas de sucção do ti- po flutuante. Estas linhas flutuantes não re- movem o produto da parte inferior do tan- que, o qual pode não ter sido assentado sufi- cientemente. Isto também evita a reintegra- ção de alguma contaminação do fundo do tanque, no combustível. A linha de sucção flutuante é o único e lógico meio de tirar to- tal vantagem da força da gravidade, em re- mover a água e a contaminação por partícu- las estranhas. Esta importância não deve ser minimizada.
- O combustível sendo removido do tanque de estocagem, deverá passar através de um fil- tro-separador que tenha a especificação MIL-F-8508A. 6. Grande cuidado deve ser tomado, durante o carregamento de veículos abastecedores, pa- ra evitar pó, sujeira, chuva ou outros materi- ais estranhos, transportados pelo ar. 7. Para reduzir as probabilidades de formação de ferrugem e escamas, os tanques dos car- ros abastecedores devem ser construídos de aço inoxidável, de material não ferroso ou de aço revestido de matéria neutra. 8. O combustível para turbinas, quando colo- cado nas aeronaves por caminhões-tanques ou hidrantes, deverão ser filtrados para um grau de 5 microns para partículas sólidas, e conter menos de 0,0015% de água livre ou entranhada. Válvulas de desvio para o filtro não deverão ser permitidas. 9. Todas os procedimentos de controle de qua- lidade, normalmente seguidos no manuseio da gasolina de aviação, deverão ser empre- gados. Isto inclui uma regular checagem do filtro-separador do tipo teste de "claro e bri- lhante"; e contínua ênfases na limpeza. E- xemplos: Não deixar o bico de abastecimen- to arrastar-se no avental de proteção. Manter tampado o bico de abastecimento, durante todo o tempo em que não estiver sendo utili- zado.
SISTEMAS DE COMBUSTÍVEL
Um sistema de combustível de avião armazena e distribui uma quantidade apropriada de combustível limpo a uma pressão correta, para satisfazer a demanda do motor. Um sistema de combustível bem projetado assegura um flu- xo positivo e eficiente através de todas as fases do vôo, que inclui mudanças de altitude, mano- bras violentas, acelerações e desacelerações súbitas. Além do mais, o sistema deverá estar ra- zoavelmente livre da tendência de travamento por vapor, o que poderá resultar das mudanças climáticas no solo e em vôo. Indicadores tais, como: os manômetros de pressão, de combustí- vel, sinais de advertência e indicadores de quantidade, são instalados para dar uma contínua indicação de como o sistema está fun- cionando.
retirada da parte inferior do decantador, de um ponto mais alto no tanque. A parte superior de cada tanque é venti- lada para o ar externo, a fim de manter a pressão atmosférica dentro do tanque. Os suspiros (vents) são projetados para diminuir a possibili- dade de seu bloqueio por sujeira ou formação de gelo. Com a finalidade de permitir rápidas mudanças na pressão interna do ar, o tamanho do suspiro é proporcional ao tamanho do tan- que, evitando desta forma o colapso do mesmo em uma acentuada subida ou descida. Todos, com exceção de tanques muito pequenos, são adaptados com defletores inter- nos, para resistir às flutuações do combustível, causadas pelas mudanças de atitude do avião. Usualmente, um espaço é provido nos tanques de combustível, para permitir um aumento no volume de combustível devido à expansão.
Figura 4-8 Um típico tanque metálico de com- bustível. O bocal de abastecimento e tampão, está normalmente localizado em uma parte rebaixada com um orifício e dreno. O orifício é projetado para evitar que o transbordamento do combustí- vel entre na estrutura da asa ou fuselagem. As tampas possuem dispositivos de tra- vamento para evitar uma possível perda aciden- tal em vôo. As aberturas de abastecimento são cla- ramente marcadas com a palavra “FU- EL”(combustível), a capacidade do tanque e o tipo de combustível a ser usado. A informação concernente à capacidade de cada tanque é usu- almente marcada perto das válvulas seletoras de
combustível, bem como nas tampas de abas- tecimento. Alguns tanques de combustível são e- quipados com válvulas de alijamento, que tor- nam possível o alijamento do combustível em vôo, com a finalidade de reduzir o peso da aero- nave ao seu peso máximo de pouso especifi- cado. Em aeronaves equipadas com válvulas de alijamento, o controle de operação está locali- zado ao alcance do piloto, co-piloto ou do en- genheiro de vôo. As válvulas de alijamento são projetadas e instaladas para efetuar uma descar- ga do combustível rápida e segura.
Células de combustível
Os aviões atuais poderão estar equipados com um ou mais dos seguintes tipos de células de combustível: o tipo célula de borracha; e cé- lula integral de combustível.
Célula do tipo câmara de borracha
A célula de combustível do tipo câmara de borracha, é uma célula não auto-vedante que é usada para reduzir o peso. Ela depende intei- ramente da estrutura da cavidade, na qual é as- sentada para suportar o peso de combustível nela contido. Por esta razão a célula é feita ligei- ramente maior do que a cavidade. As células de câmara de borracha em uso são feitas de borra- cha ou de nylon.
Células integrais de combustível
Uma vez que as células integrais são construídas dentro da estrutura da asa do avião, elas não são removíveis. Uma célula inte- gral é parte da estrutura da aeronave, que é montada, de tal forma, que quando as costuras, fixadores estruturais e portas de acesso são de- vidamente vedados, a célula suporta o combus- tível sem vazamento. Este tipo de construção é usualmente referido como “asa molhada”.
Linhas de combustível e acoplamentos
Em um sistema de combustível de aero- nave, os vários tanques e outros componentes são usualmente unidos por linhas de combustí- vel, feitas de tubos metálicos conectados; e, quando a flexibilidade é necessária, por com- primentos de tubulações flexíveis.
As tubulações metálicas são usualmente feitas de liga de alumínio e, os tubos flexíveis, de borracha sintética ou de teflon. O diâmetro dos tubos são definidos pela demanda de fluxo de combustível do motor. Cada linha de combustível é identificada por meio de uma cinta colorida de codificação, em cada extremidade. Exceto quanto à linhas curtas entre conexões flexíveis, as tubulações deverão ser devidamente suportadas por meio de braçadeiras, aos membros estruturais da ae- ronave. Uma mangueira especial resistente ao calor é usada onde linhas flexíveis estiverem sujeitas a um calor intenso. Para todas as linhas flexíveis de combus- tível, localizadas a frente da parede de fogo, são usadas mangueiras resistentes a fogo. Em muitas instalações, as linhas de combustível são projetadas para serem localiza- das dentro dos tanques. Portanto, pequenos va- zamentos ocorrendo dentro do tanque são classi- ficados como vazamentos internos, e não cau- sam perigo de fogo.
Filtros de combustível
Os filtros são instalados nas saídas dos tanques e, freqüentemente, nos bocais de abas- tecimento. Eles são de malha relativamente grossa para evitar que somente partículas maiores en- trem no sistema de combustível. Outros filtros de malha fina são instalados na entrada de com- bustível ao carburador, e nas linhas de combus- tível.
Figura 4-9 Filtro principal para pequenas aero- naves.
A função do filtro principal é impor- tante; não somente ele evita a entrada de mate- riais estranhos ao carburador como, também, devido a sua localização em um ponto baixo do sistema de combustível, bloqueia qualquer pe- quena quantidade de água que possa estar pre- sente no sistema. Em aeronaves multi-motoras, um filtro especial é usualmente instalado em cada nacele de motor. Um filtro principal para um avião leve, é mostrado na figura 4-9. Ele consiste de uma parte metálica superior, um filtro e uma cuba de vidro. A cuba é fixada à tampa por meio de uma braçadeira e uma porca, para torque manual.
Figura 4-10 Filtro principal de combustível.
deverá ter uma válvula de alívio para evitar a pressão excessiva. Sua construção e operação são idênticas ao da bomba acionada pelo motor.
Bomba manual
A bomba manual é freqüentemente usa- da em aviões leves. Ela geralmente está locali- zada próximo a um outro componente do siste- ma de combustível, e é operada da cabine de comando por meio de controles adequados. Um diagrama de bomba manual é mostrado na figu- ra 4-12. Quando a alavanca fixada na lâmina central é operada, a baixa pressão criada na câ- mara abaixo da lâmina que está se deslocando para cima, permite que a pressão de entrada do combustível levante a válvula de aleita inferior, fazendo com que o combustível flua para o inte- rior desta câmara. Ao mesmo tempo o combus- tível flui através de uma passagem perfurada para encher a câmara situada na parte superior da lâmina que está se deslocando para baixo. A medida que a lâmina se desloca para baixo, a válvula aleta fecha-se evitando que o combustí- vel saia pela linha de entrada. O combustível existente abaixo da lâmi- na que está se deslocando para baixo flui através da passagem para uma outra câmara e é descar- regado através da válvula de aleta de saída para o carburador. O ciclo é repetido cada vez que a alavanca é movimentada em qualquer uma das direções.
Figura4-12 Diagrama esquemático de uma bomba manual.
Bomba de combustível acionada pelo motor
A finalidade da bomba de combustível acionada pelo motor, é a de fornecer um com- bustível na pressão adequada durante o tempo de operação do motor. A bomba mais usada atualmente, é a do tipo de aleitas rotativas e de deslocamento positivo. Um diagrama esquemá- tico de uma bomba (tipo-aleta) acionado pelo motor é mostrado na figura 4-13. Independente das variações de projetos, o princípio de operação de todas as bombas de combustível tipo aleta é o mesmo.
Figura 4-13 Bomba acionada pelo motor (pres- são).
Figura 4-14 Bomba acionada pelo motor (desvio).
A bomba acionada pelo motor normal- mente é instalada na seção de acessórios do mo- tor. O rotor com as aletas deslizantes é acio- nado pelo eixo de manivelas através das engre- nagens de acionamento dos acessórios. Notamos como as aletas levam o combustível da entrada para a saída quando o rotor gira na direção indi- cada. Um selo evita o vazamento no ponto onde o eixo de acionamento entra no corpo da bomba, e um dreno leva para fora qualquer combustível que vazar através do selo. Uma vez que o combustível fornece uma lubrificação suficiente para a bomba, nenhuma lubrificação especial é necessária. Quando a bomba de combustível aciona- da pelo motor normalmente descarrega mais combustível que o requerido pelo motor, haverá um meio de aliviar o excesso de combustível para evitar pressões na entrada de combustível do carburador. Isto é conseguido através do uso de uma válvula de alívio sob tensão de mola, que pode ser ajustada para fornecer o combustí- vel na pressão recomendada para um carburador em particular. A figura 4-13, mostra a válvula de alívio em operação, derivando o excesso de combustí- vel para o lado de entrada da bomba. O ajuste de pressão é feito aumentando ou diminuindo a tensão da mola. A válvula de alívio de uma bomba acionada pelo motor é projetada para abrir a uma pressão ajustada, independente da pressão de combustível que esteja entrando na bomba. Para manter a relação apropriada entre a pressão do combustível e a pressão de ar na en- trada do carburador, a câmara sobre a válvula de alívio da bomba de combustível é ventilada para a atmosfera ou através de uma linha de balance- amento para a pressão de entrada de ar do car- burador. As pressões combinadas da tensão da mola, da atmosfera ou da pressão da entrada de ar do carburador, determinam a pressão absoluta na qual a válvula de alívio do tipo balanceada abre. Essas válvulas possuem certas característi- cas censuráveis que deverão ser investigadas quando falhas no sistema de combustível são encontradas. Uma falha do fole ou do diafragma permitirá que o ar entre no combustível, no lado de entrada da bomba, se a pressão da entrada do combustível for menor do que a atmosférica.
Inversamente, se a pressão de entrada da bomba for maior que a pressão atmosférica, o combus- tível será descarregado pelo suspiro. Para uma apropriada compensação de altitude, o suspiro deverá estar aberto. Caso ele seja obstruído por gelo ou material estranho, enquanto estiver em altitude, a pressão de com- bustível diminuirá durante a descida. Se o suspi- ro for obstruído durante a subida, a pressão de combustível aumentará com o aumento de alti- tude. Além da válvula de alívio, a bomba de combustível possui uma válvula de derivação (by-pass), que permite ao combustível fluir ao redor do rotor da bomba, sempre que a bomba estiver inoperante. A válvula mostrada na figura 4-14, con- siste de um disco que está levemente mantido por uma tensão de mola, contra uma série de portas na cabeça da válvula de alívio. Quando o combustível é necessário para a partida do motor, ou no caso de falha da bom- ba acionada pelo motor, o combustível sob pres- são da bomba de recalque é entregue na entrada da bomba de combustível. Quando a pressão for suficientemente alta para deslocar o disco de derivação de sua sede, o combustível será admi- tido no carburador para escorva ou medição. Quando a bomba acionada pelo motor está em operação, a pressão eleva-se na saída da bomba, juntamente com a pressão da mola de derivação, mantendo o disco em sua sede, e evitando que o combustível flua através das portas.
Válvulas
As válvulas seletoras são instaladas no sistema de combustível, para prover um meio de cortar o fluxo de combustível na seleção do tan- que e motor, na alimentação cruzada, e na trans- ferência de combustível. O tamanho e número de portas (abertu- ras) varia com o tipo de instalação. Por exem- plo, uma aeronave monomotora com dois tan- ques de combustível e uma reserva de alimenta- ção de combustível, requer uma válvula com quatro portas, três entradas dos tanques e uma saída comum. A válvula deverá acomodar a capacidade total de fluxo da linha de combustí- vel, não deverá vazar e deverá operar livremente com um definido encaixe, quando na posição correta.
Para assegurar um alinhamento positivo, a fim de se ter um total fluxo de combustível, um mecanismo de indicação, (mostrado no cen- tro da figura 4-16) força uma esfera sob carga de mola dentro de um anel de catraca. Quando a válvula seletora é comandada para a posição fechada, a porta aberta no motor fica coincidindo com a parede fechada do corpo da válvula, enquanto cada disco de vedação co- bre uma porta do tanque. As válvulas de corte dos tanques de combustível têm duas posições: aberta e fecha- da. Elas são instaladas no sistema para prevenir perda de combustível, quando um componente
do sistema está sendo removido, ou quando uma parte do sistema está danificada. Em algumas instalações, elas são usadas para controlar o fluxo de combustível durante a operação de transferência. As válvulas de corte são operadas manu- al ou eletricamente. Uma válvula de corte de combustível operada eletricamente, inclui um motor elétrico reversível, articulado a um con- junto de válvula deslizante. O motor move o portão da válvula para dentro e para fora da passagem, onde o combus- tível flui cortando ou abrindo o fluxo de com- bustível.
Figura 4-16 Válvula seletora tipo disco.
INDICADORES DO SISTEMA DE COM- BUSTÍVEL
Indicadores de quantidade de combustível
Os indicadores de quantidade de com- bustível são necessários, para que o operador possa saber a quantidade de combustível rema- nescente nos tanques durante a operação da ae- ronave. Os quatro tipos gerais de indicadores de combustível são: (1) visor de vidro; (2) mecâni- co; (3) elétrico; e (4) eletrônico. O tipo da insta- lação de indicação de combustível depende do tamanho da aeronave, do número e da localiza- ção dos tanques de combustível. Uma vez que os indicadores de combus- tível, "visores de vidro" e "mecânicos" , não são adequados para as aeronaves em que os tanques estão localizados, em uma distância apreciável
da cabine de comando, as aeronaves maiores usam indicadores de quantidade de combustível elétricos ou eletrônicos. Em algumas aeronaves, um indicador de combustível, chamado totalizador, indica a so- ma das quantidades totais de combustível rema- nescente em todos os tanques. O visor de vidro é a forma mais simples de indicação de quantidade de combustível. O indicador é um tubo de vidro ou plástico, posi- cionado no mesmo nível com o tanque. Ele ope- ra pelo pricípio dos líquidos, de procurarem seu próprio nível. O tubo é calibrado em galões ou possui uma escala metálica perto dele. O visor de vidro pode ter uma válvula de corte, de forma que o combustível possa ser cortado para limpeza e para prevenir perda de combustível se o tubo estiver quebrado. O indicador de quantidade de combustí- vel do tipo mecânico, é usualmente localizado
no tanque, e é conhecido como um indicador de leitura direta. Ele possui um indicador conecta- do a uma bóia flutuando na superfície do com- bustível. Com as trocas de nível de combustível, a bóia mecanicamente opera o indicador, mos- trando assim, o nível de combustível no tanque. Um tipo de indicador de combustível mecânico é ilustrado na figura 4-17. O indicador de quantidade tipo elétrico, consiste de um indicador na cabine de comando e um transmissor operando por bóia, instalado no tanque. Com as trocas de nível de combustí- vel, o transmissor envia um sinal elétrico para o indicador, que mostra as trocas do nível de combustível. Duas vantagens deste indicador de quantidade de combustível (e também do tipo eletrônico discutido no próximo parágrafo), são de que o indicador pode estar localizado em qualquer distância do tanque, e os níveis de combustível de vários tanques podem ser lidos em um único indicador. O indicador de quantidade de combustí- vel do tipo eletrônico (capacitância) difere do outro tipo por não possuir dispositivos móveis no tanque de combustível. Ao invés de bóia e unidades mecânicas para o desempenho, as qualidades dielétricas do combustível e do ar fornecem uma medição da quantidade de combustível. Essencialmente, o transmissor do tanque é um simples condensa- dor elétrico. O dielétrico (ou material não con- dutor) do condensador, é o combustível e o ar (vapor) acima do combustível. A capacitância da unidade do tanque, a qualquer momento, dependerá da proporção de combustível existente e vapor no tanque. A ca- pacitância do transmissor é comparada com um capacitor de referência com um circuito de reba- lanceamento tipo ponte. O sinal de desbalanceamento é amplifi- cado pelos amplificadores de voltagem, que acionam a fase discriminativa do estágio de po- tência. O estágio de saída supre força para uma das fases do motor A.C. de duas fases que, me- canicamente, aciona um potenciômetro de reba- lanceamento e o ponteiro indicador. O sistema de medição de quantidade de combustível do tipo eletrônico, é mais preciso na medição do nível pelo fato de medir o com- bustível em peso, em vez de galões. O volume de combustível variará com a temperatura (a gasolina pesa mais quando está
fria do que quando está quente), desse modo, se a gasolina for medida em libras, em vez de ga- lões, a medição será mais precisa.
Figura 4-17 Indicador de nível do combustível tipo bóia.
Em adição ao sistema de indicação para a cabine de comando, algumas aeronaves são providas de um meio para determinar a quanti- dade de combustível em cada tanque quando ela está no solo. Isto é conseguido por vários méto- dos diferentes. Alguns fabricantes usam indica- dores operados por bóia, de leitura direta, mon- tados na superfície inferior da asa. Outros meios de indicação são por uso de baioneta (vareta) pela parte inferior da asa. Existem dois (2) tipos em uso, o de indicação por tubo ou vareta com escoamento (DRIP) e o de indicação por visor. Quando é usada a indicação por tubo com escoamento (DRIP) é necessário proceder lentamente, usando o método por tentativa, para achar o nível exato de combustível. Em tanques de áreas grandes, uma quan- tidade proporcional de combustível é represen- tada por uma variação de fração de polegada no nível de combustível. Uma vareta de tubo longo requer algum tempo para drenar, uma vez que elas estão chei- as de combustível. Um substancial erro na leitura pode ser feito se a drenagem do tubo for diminuindo, o que é errado em comparação com uma drena- gem constante, que significa que o tubo está na posição correta. Quando a tampa e o tubo de drenagem são projetados para serem distendidos na parte inferior da superfície da asa, o combustível en- tra pelo topo aberto do tubo, quando ele atinge o nível.
