Combustible en el A350, ...no solo es la cantidad.

¿Cuánto combustible puede llevar el A350? Quizás la cuestión no sea cuánto combustible se pueda transportar en un avión, sino qué hacer con él o como poder emplearlo mejor. 

El A350 XWB es lo que Airbus llama un “avión ecoeficiente”. Quema un 25 % menos de combustible que la generación anterior de aviones comparables de doble pasillo y largo alcance. Airbus afirma que ofrece una mayor eficiencia de combustible que sus competidores, con una reducción hasta un 8 % en el costo operativo respecto a su principal rival, el Boeing 787.

Más del 70% de la eficiencia de peso de la estructura del avión A350 XWB se logra mediante el uso de materiales avanzados, que combinan un 53% de estructuras compuestas con titanio y aleaciones de aluminio avanzadas.

Airbus ECO-EFFICIENCY

En comparación con las normativas medioambientales actuales, los márgenes de cumplimiento del A350 XWB son impresionantes: 99% por debajo del límite de emisión de hidrocarburos, 86% por debajo del límite de emisión de monóxido de carbono, 60% por debajo del límite de emisión de humo y 35% por debajo del emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx). El A350 XWB también es un "vecino silencioso". El ruido emitido por esta aeronave está hasta 21 dB por debajo del límite de la OACI (Organización de Aviación Civil Internacional).

Autor de la foto: Joao Carlos Medau (https://secure.flickr.com/photos/medau/)

El consumo de combustible suele ser el mayor costo de una aerolínea. Los motores Rolls-Royce Trent XWB de nueva generación son clave para esta alta eficiencia, así como el peso optimizado, la aerodinámica y los sistemas avanzados. El Rolls-Royce Trent XWB es el modelo más reciente de la casa Rolls Royce. Es un motor exclusivo para el A350 en sus versiones -800 y -900.​ Tiene un fan con un diámetro de 3 m, un alto índice de derivación y un empuje que oscila entre las 84.200 y 97.000 lb.

Pero cuando hablamos de la capacidad de combustible utilizable, ¿cuánto combustible puede acarrear el A350 en sus tanques?

  • El A350-900 tiene una capacidad para 140.795 litros (37.194 galones estadounidenses) que implica 110,5 Tns (243.662 lb) con una densidad típica considerada de 0,785 kg/l.
  • El A350-1000 tiene más capacidad: 158.791 litros (41.948 galones estadounidenses) o 124.651 kg.

La versión A350-900ULR (Ultra Long Range), con capacidad para 20 horas de vuelos sin escalas y hasta 9.700 millas náuticas, o 1.600 más que el A350-900 estándar, integra un sistema de combustible modificado, que aumenta la capacidad de transporte de combustible de la aeronave. en 24.000 litros sin necesidad de depósitos de combustible adicionales, aumentando la capacidad de 141.000 litros a 165.000 litros. 

Beneficiándose de la flexibilidad única del A350-900, la capacidad de incremento del alcance no implicó la instalación de tanques de combustible adicionales, sino una adaptación del sistema de combustible dentro del tanque de combustible existente. 


El sistema de combustible en el A350

El combustible se lleva en las alas y en un tanque central. Debajo se muestra la disposición de los tanques de combustible. Son tres tanques de combustible en total. Los llamados "surge" tanks no son tankes de transporte. Son espacios para recoger un posible exceso de presión.

Las computadoras se encargan de todo: en Airbus lo llaman Fuel Quantity and Management Systems (FQMS) y este avión tiene dos. La función principal del sistema es el almacenaje, monitorización de la cantidad y temperatura del mismo en los tanques y el control de las transferencias de combustible para su suministro a los motores y el APU. Otras funciones son controlar el reabastecimiento y descarga de combustible y permitir el lanzamiento de combustible al exterior (fuel dump) si es necesario.  

Los tanques principales de las alas y el tanque central alimentan directamente los motores y el APU. Los llamados "surge tanks" del A350 a continuación de los principales, los conecta a la atmósfera exterior para limitar la presión diferencial entre los tanques y la atmósfera. También mantiene la presión dentro de los límites estructurales y recolectar temporalmente el combustible que pueda desbordarse desde cualquier tanque de combustible principal durante alguna maniobra. En otras palabras, los tanques de compensación o "surge" se utilizan para el desbordamiento de combustible, ya que el combustible se expande cuando se opera a temperaturas más altas. También ayudan a ventilar el sistema de combustible. 

El combustible dentro de los tanques principales puede expandirse hasta un 2 por ciento sin derramarse en los "suge tanks". En el A350-900 La cantidad máxima de combustible en cada tanque es de 7.825 galones en cada tanque ubicado en las alas y 21.773 galones en el tanque central. El A350 tiene lo que se conoce como "galería", que es una red de tuberías para la alimentación, bombas de alimentación y válvulas que configuran el sistema. 

Cada tanque tiene dos bombas de alimentación, una suministra combustible al motor y la otra está siempre en modo de espera (stand-by) a menos que sea necesario utilizarla. El tanque central tiene dos bombas de alimentación que siempre proporcionan combustible. Las bombas del tanque central están diseñadas para producir más presión que las bombas del tanque lateral y, por lo tanto, suministran preferentemente combustible a los motores. 

Detalle del panel superior de los sistemas con el panel de combustible

Aunque el tanque central suministra combustible a los motores, hay una bomba para el APU en la parte trasera del tanque que automáticamente comienza a enviar combustible presurizado a la Unidad de potencia auxiliar si la presión de alimentación del motor es demasiado baja. 

El sistema de combustible del A350 tiene dos válvulas de alimentación cruzada (Cross-feed) que permiten alimentar cualquier motor desde cualquier tanque. Esta arquitectura maximiza la disponibilidad de combustible en caso de fallo de las bombas de alimentación y permite corregir cualquier desequilibrio lateral (fuel imbalance). 

Otro componente de la arquitectura del sistema es la válvula de baja presión (LP) incorporada en cada motor. Estas válvulas pueden cerrarse y detener el flujo de combustible a los motores, parándolos inmediatamente. Durante las operaciones normales, el tanque central comienza a alimenta los motores a través de la galería (cañerías de suministro). Se inicia el consumo con el tanque central y no desde las alas para evitar que la sustentación tire de estas y las flexione mucho cuando el avión es todavía muy pesado. Con ello se disminuye la fatiga en la raíz del ala.

Cuando el tanque central está vacío, los tanques laterales continuan alimentando los motores. La única fase del vuelo donde se utilizan tanques laterales es en el despegue, ya que la galería de alimentación que conecta los tanques con los motores cubre menos distancia que las del tanque central. 

A prueba de fallos

En operaciones anormales, si la bomba del tanque central falla, las válvulas de alimentación cruzada se abren para mantener el suministro de combustible desde el tanque usando la bomba restante. Si la bomba de reserva falla, la alimentación por gravedad es un último recurso disponible y puede suministrar combustible al motor relacionado cuando se vuele por debajo del techo de gravedad de combustible. 

Detalle de la página sinóptica de combustible en las pantallas multifunción y el panel de control.

Puede ocurrir que no haya combustible disponible desde una bomba principal o de reserva del ala, entonces la bomba principal o de reserva del ala del tanque opuesto podrá alimentar ambos motores a través de las válvulas de alimentación cruzada. Si una bomba del tanque del ala principal falla, la bomba del tanque del ala de reserva correspondiente se hace cargo automáticamente. Si un motor ha fallado, el combustible restante en los tanque puede ser utilizado desde cualquier sitio para el motor que todavía funciona.

Sistema de inertización del combustible

El objetivo de este sistema es llenar los tanques con aire inerte mientras se consume el combustible para proporcionar una protección permanente contra la inflamabilidad. Su diseño no requiere ninguna acción por parte del piloto. El sistema consiste en pasar aire acondicionado a presión a través de un filtro molecular. El filtro separa parte del oxígeno y lo expulsa de forma segura a la atmósfera. El aire restante con poco oxígeno (enriquecido en nitrógeno, con un 12% de oxígeno aproximadamente) se mete en los tanques de combustible para reemplazar el aire ambiental, lo que hace que la atmósfera en el tanque de combustible no sea inflamable. Para los interesados en este sistema tengo un post con más detalle aquí.

El secreto de los motores Trent XWB

El principal punto para la venta del Trent XWB es su eficiencia, ya que quema combustible a una temperatura altísima, 2000⁰ C. Lograr una combustión a tan alta temperatura (si no se derriten los álabes) eleva la eficiencia de una turbina de gas. Rolls-Royce dice que el XWB tiene una ventaja del 16 % sobre los primeros motores Trent de 1995 y es un 10 % más eficiente que la generación anterior de motores. Rolls estima que les proporcionará a los clientes 2,5 millones de dólares en ahorro de combustible por avión, por año.

Con estas características el A350 no solo puede llevar una gran cantidad de combustible en transporte de pasajeros, también podría llevar mucho más en una futura y más que previsible versión "tanker" de reabastecimiento en vuelo.

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