determinación del punto de congelación de AVGAS y Jet Fuel
según el sitio web de la Administración Federal de Aviación (FAA), la gasolina de Aviación, Avgas, es el último combustible de transporte que contiene plomo restante. El plomo, un metal pesado tóxico, se utiliza como agente Antidetonante en Avgas en forma de tetraetilo de plomo, TEL, (CH3CH2) 4Pb. El plomo se dispersa en la atmósfera durante la combustión de Avgas., Con el objetivo de reducir las emisiones de plomo, la FAA de los Estados Unidos y la agencia de protección ambiental, EPA, están trabajando juntos para eliminar estas emisiones de los aviones con motor de pistón de gasolina. La calificación de Avgas alternativas sin plomo también puede conducir a cambios en las características del punto de congelación.
a temperaturas muy bajas, los combustibles de aviación desarrollarán cristales sólidos de hidrocarburos. La prueba del punto de congelación para los combustibles de aviación se desarrolló para determinar la temperatura a la que estos cristales desaparecen por completo., El ensayo del punto de congelación es importante para los combustibles de aviación, ya que impedir el flujo de combustible puede tener efectos catastróficos para las aeronaves, como interferir con la atomización del combustible. En el pasado, los expertos que desarrollaron las especificaciones de combustible y los métodos de prueba diseñados para probar estas especificaciones determinaron que en la altitud, el combustible utilizado en los aviones de pistón rara vez experimentó las bajas temperaturas que comúnmente se encuentran en altitudes más altas por los aviones de turbina diesel., Sin embargo, los puntos de congelación de Avgas pueden verse afectados negativamente debido a ciertos componentes que se encuentran en las Avgas actuales, ya sea a través de la mezcla o por la contaminación.
Las temperaturas del punto de congelación Avgas suelen rondar el rango de -100°C o menos, mientras que las especificaciones de combustible para aviones requieren un punto de congelación máximo de -40°C (Jet A) o -47°C (Jet A-1). De hecho, la especificación para probar el punto de congelación de Avgas, ASTM D910, simplemente requiere reportar la temperatura del punto de congelación como «report < -58°C si no se detectan cristales»., Encontramos que el punto de congelación de Avgas puede verse afectado por la contaminación o con la adición de aromáticos, especialmente aromáticos simétricos.
antes del desarrollo del analizador automatizado de punto de congelación, como el OptiFZP de PAC, alcanzar temperaturas muy bajas era difícil en el mejor de los casos y, como mínimo, peligroso al usar soluciones de refrigerante de hielo seco/alcohol. El hielo seco / acetona, nafta de petróleo, metanol o etanol solo pueden enfriarse a alrededor de -69°C. Por debajo de esta temperatura, se debe usar nitrógeno líquido., El OptiFZP utiliza un enfriador Stirling, que opera en la compresión cíclica y la expansión del helio, el medio de transferencia de calor. El OptiFZP puede alcanzar rápida y fácilmente temperaturas por debajo de -100°C sin necesidad de enfriadores externos.
hay algunos casos en los que el punto de congelación de Avgas es inferior a -100°C. Esto significa que la cristalización no se produce incluso cuando se alcanzan estas bajas temperaturas. La figura 1 muestra el gráfico del OptiFZP de una de estas muestras de Avgas. En este caso, no se formaron cristales incluso
a -120°C.,
figura 1:
lo que afecta significativamente el punto de congelación de Avgas son componentes que varían significativamente de los alquilatos de petróleo utilizados en las mezclas actuales. Un ejemplo es el efecto sobre la temperatura del punto de congelación de los Avgas contaminados con combustible para aviones. Un cliente tuvo un problema en la vida real con el combustible de los aviones contaminando sus Avgas. Con el fin de determinar el efecto de la contaminación del combustible de aviación en el punto de congelación, el cliente dosificó su Avgas con Jet A-1.
los resultados se muestran en la tabla 1. Los resultados se muestran en la figura 2.
cuadro 1.
figura 2.,
el gráfico de la figura 2 muestra que con el OptiFZP se pueden detectar niveles bajos de combustible para aviones que contaminan Avgas porque el instrumento puede ir a temperaturas muy bajas y el sistema de detección de dos detectores recoge cristales grandes y pequeños.
los aromáticos simétricos también afectan la cristalización en Avgas. Para una solución que contiene 10% de benceno en Avgas, los pequeños cristales iniciales fueron detectados por el detector principal de un OptiFZP a -98.7 ° C y los cristales más grandes se acumularon y fueron detectados por el detector secundario a -104.9°C. Sin embargo, el último cristal grande se derritió a -49.,0 ° C pero los últimos cristales más pequeños se fundieron a -39.0°C. para el combustible de chorro normal, la diferencia entre la formación de cristales y la fusión de cristales es de alrededor de 5 o 6°C. para cristales grandes y finos, la diferencia de temperatura de fusión puede ser de solo unos pocos grados o unas pocas décimas de grados. La figura 3 muestra un gráfico de punto de congelación típico para el combustible para aviones de reacción en un OptiFZP. La diferencia entre la temperatura más fría en la que se forman los cristales y el punto de congelación es de 6,4°C.,
para Avgas, encontramos que la diferencia entre la temperatura de los cristales y la temperatura del último cristal fundido puede ser mayor de 60°C. La Figura 4 muestra el gráfico de punto de cristalización-fusión en el OptiFZP para el 10% de benceno en Avgas. Esperamos este mismo comportamiento para cualquier aromático simétrico. A medida que nos movemos para encontrar reemplazos para 100ll Avgas, las variaciones de composición de estos combustibles de aviación pueden causar cambios inesperados en los puntos de congelación esperados., El OptiFZP, que utiliza un sistema de dos detectores y la capacidad de alcanzar temperaturas súper frías sin la necesidad de enfriadores externos, es muy adecuado para estudiar este fenómeno.