Como funciona o sistema de combustível de uma aeronave

O sistema de combustível é um dos sistemas mais importantes de uma aeronave.

(Foto: santi lumbulob)

O sistema de combustível é um dos sistemas mais críticos de qualquer aeronave. Desde o armazenamento, canalização e distribuição, até à sua pressão e temperatura, o combustível passa por vários subsistemas e componentes antes de ser utilizado para combustão. O combustível armazenado na aeronave deve ser canalizado de forma precisa e eficiente para os motores e sistemas de apoio.

Uma variedade de medidores, transmissores e sensores são instalados no sistema de combustível para obter leituras de combustível em todo o sistema. Este artigo se aprofunda no sistema de combustível da aeronave, seus componentes e funcionalidades, conforme destacado pelo Blog da Associação de Proprietários e Pilotos de Aeronaves.

Os tanques de armazenamento de combustível e o sistema de ventilação

Na maioria das aeronaves de grande porte, o combustível é armazenado nas asas , embora algumas aeronaves também possuam tanques no corpo central, ou na fuselagem central, chamados de tanques centrais. Além disso, as aeronaves widebody possuem tanques extras na cauda ou no estabilizador horizontal, que são usados ​​para controlar o centro de gravidade da aeronave durante voos de longa distância.

O armazenamento de combustível nas asas ajuda a evitar tensões de flexão nas asas. Por esse motivo, o combustível do tanque lateral é utilizado por último durante o vôo. Por exemplo, se uma aeronave tiver um tanque central, o combustível do tanque central será usado primeiro, antes de o combustível ser drenado das asas.

Além disso, em aeronaves maiores, o tanque lateral é dividido em tanque externo e interno. Neste caso, o combustível do tanque interno é usado antes do combustível do tanque externo. Isto novamente ajuda a aliviar as tensões na asa.

Vista da asa de um Boeing 737 (Foto: Tom Boon)

Além dos tanques de armazenamento, existem tanques presentes no sistema de combustível conhecidos como tanques de compensação, que também fazem parte do sistema de ventilação de combustível. Todos os principais tanques de combustível da aeronave estão conectados ao tanque de compensação através de um tubo de ventilação.

Durante as manobras da aeronave, qualquer combustível que sai dos tanques cai no tanque de compensação através do tubo de ventilação. Posteriormente, quando a aeronave nivela, o combustível do tanque de compensação é retornado por gravidade aos tanques principais.

Diagrama do tanque de combustível da Airbus (Imagem: Airbus)

O tanque de compensação também é ventilado para a atmosfera para liberar combustível se houver transbordamento de combustível. É, ao mesmo tempo, dotado de ar comprimido que ajuda a pressurizar os tanques principais de combustível, o que os mantém com uma ligeira pressão positiva.

Isso evita a evaporação excessiva. À medida que a aeronave sobe cada vez mais, a pressão atmosférica reduzida diminui o ponto de ebulição do combustível, o que faz com que ele evapore. Quando os tanques são alimentados com pressão positiva, o combustível é impedido de sofrer pressão reduzida. A pressão positiva também ajuda a evitar o desenvolvimento de vácuo nos tanques à medida que os motores retiram combustível dos tanques.

Diagrama da asa do Airbus A380 (Imagem: Airbus A380 FCOM)

O funcionamento interno do sistema de combustível

Os tanques de combustível consistem em bombas de tanque ou bombas auxiliares de combustível que podem ser controladas pelo piloto. Na maioria dos casos, cada tanque possui duas bombas, que são alimentadas pelo sistema elétrico principal da aeronave. A função dessas bombas é bombear o combustível dos tanques de combustível para a bomba de combustível principal acionada pelo motor, que então bombeia o combustível para o próprio motor.

Em aeronaves capazes de voar em grandes altitudes, as bombas de tanque são uma necessidade porque a pressão reduzida em altitudes pode causar a fervura do combustível, causando bloqueios de vapor que podem impedir a entrada de combustível na bomba acionada pelo motor.

Diagrama do painel de controle de combustível do Airbus A380 (Imagem: Airbus A380 FCOM)

O tanque de combustível também consiste em válvulas de sucção que permitem que o combustível seja aspirado pelos motores em caso de falha da bomba do tanque. Isso exige que os pilotos desçam para uma altitude mais baixa, o que evita a fervura do combustível em baixa pressão.

Depois que o combustível é bombeado pelas bombas do tanque, ele é encaminhado para a válvula de combustível de baixa pressão (LP), às vezes chamada de válvula spar. A partir daí, o combustível passa pelas bombas acionadas pelo motor. Algumas aeronaves possuem uma bomba de baixa pressão e uma bomba de alta pressão, acionadas pelo compressor de alta pressão do motor.

Antes de o combustível ser encaminhado para os principais componentes do motor, ele passa pelo trocador de calor combustível/óleo e pelo filtro de combustível. O trocador de calor mantém o combustível a uma temperatura ideal, enquanto o filtro bloqueia quaisquer detritos no combustível. Depois de passar pelo trocador e pelo filtro, o combustível é bombeado pela bomba de alta pressão para os bicos de combustível na câmara de combustão.

O combustível também é usado para acionar os atuadores de sistemas como as palhetas variáveis ​​do estator dentro dos motores usando sinais hidráulicos de combustível. Em algumas aeronaves, o combustível também é utilizado para resfriar os geradores elétricos.

Airbus A380 VER Diagrama (Foto: Airbus A380 FCOM)

Em operações normais, o tanque esquerdo fornece combustível para o motor esquerdo e o tanque direito fornece combustível para o motor direito. Em caso de falha do motor, o motor restante pode ser abastecido com combustível do outro lado usando uma válvula de alimentação cruzada. Por exemplo, se o motor direito falhar, o combustível do tanque esquerdo poderá ser direcionado para o motor direito quando a válvula de alimentação cruzada for aberta.

A alimentação cruzada também pode ser usada para equilibrar o combustível no ar entre os tanques. Para realizar este procedimento, os pilotos podem desligar as bombas dos tanques laterais do lado mais leve e abrir a válvula de alimentação cruzada. Isso permite que o tanque mais cheio abasteça ambos os motores. Uma vez alcançado o equilíbrio entre os tanques, as bombas dos tanques laterais podem ser ligadas novamente e a válvula de alimentação cruzada pode ser fechada.

Painel aéreo do Airbus A319 (Foto: Linus Follert/Wikimedia Commons)

O combustível para a Unidade de Potência Auxiliar (APU) é normalmente alimentado por um dos tanques laterais. Possui uma bomba própria que liga automaticamente quando a sequência de inicialização da APU é iniciada. Se a bomba APU apresentar mau funcionamento, as bombas do tanque de abastecimento poderão ser ligadas.

Procedimentos de reabastecimento

Os pontos de reabastecimento na maioria das aeronaves de grande porte podem ser encontrados sob as asas, embora, em algumas aeronaves, estejam na barriga lateral. Este ponto é chamado de acoplamento de reabastecimento e é onde a mangueira do coletor de combustível é conectada. Este tipo de abastecimento é conhecido como abastecimento sob pressão, pois o combustível é entregue aos tanques em alta pressão.

Boeing 787 da Virgin Atlantic recebendo combustível (Foto: Virgin Atlantic)

Para controlar o reabastecimento, está disponível um painel de controle. Neste painel, o operador pode discar ou pré-definir a quantidade de combustível necessária. Uma vez conectada a mangueira, as válvulas de reabastecimento se abrem e o abastecimento é iniciado, sendo todo esse processo automático.

Durante o reabastecimento, os tanques externos são abastecidos primeiro e, uma vez cheios, o combustível transborda para o tanque interno e para o tanque central. Quando o nível de combustível atinge o valor selecionado, as válvulas de reabastecimento são fechadas e o abastecimento é interrompido.

Painel de reabastecimento do Airbus A320 (Foto: Anas Maaz)

A maioria dos fabricantes também fornece um meio de abastecer a aeronave manualmente usando a gravidade. Para isso, pontos de reabastecimento manual estão localizados nas asas. No reabastecimento manual, o abastecedor controla o reabastecimento, sendo recomendado abastecer os tanques laterais antes de abastecer os tanques centrais. A principal desvantagem deste tipo de reabastecimento é que pode demorar muito para concluir o processo de abastecimento.

Como é medida a quantidade de combustível?

Para medir a quantidade de combustível, são utilizados capacitores. O capacitor consiste em duas placas que são alimentadas com corrente elétrica CA.

Diagrama de indicação de combustível do Boeing 737 (Imagem: Boeing 737 FCOM)

O fluxo de corrente nesse circuito depende de quatro fatores. Eles são:

• O nível de tensão aplicada.
• A frequência do fornecimento.
• O tamanho das placas do capacitor.
• A constante dielétrica.

Os primeiros três fatores (tensão, frequência e tamanho da placa) permanecem fixos, e o único fator que muda é a constante dielétrica. Isto porque, num determinado momento, a constante dielétrica pode ser ar, combustível ou uma mistura de ar e combustível.

À medida que o capacitor fica encharcado de combustível, há um aumento na corrente, que é comparada a um capacitor de referência com ar como dielétrico. A diferença entre essas duas medições pode então ser usada para obter uma indicação muito precisa do combustível.

O principal problema deste sistema é que ele não consegue compensar a temperatura. A Gravidade Específica (SG) ou densidade do combustível é inversamente proporcional à temperatura, ou seja, quando há queda de temperatura, o volume do combustível diminui e causa erros na indicação do combustível. Da mesma forma, quando há aumento de temperatura, o volume de combustível aumenta.

Diagrama do tanque da asa (Imagem: aeronavesystemstech)

Para resolver este problema, são utilizados compensadores. São sondas colocadas no fundo dos tanques de combustível para garantir que estejam sempre cobertos de combustível. Se houver uma redução na temperatura que faça com que o SG suba, o compensador aumenta o fluxo de corrente para o circuito indicador de combustível para corrigir a medição errada pelos capacitores de medição de combustível.

Com informações de Simple Flying