Método de prueba estándar ASTM D3241-19 para la estabilidad a la oxidación térmica de combustibles para turbinas de aviación

El “Método de prueba estándar ASTM D3241-19 para la estabilidad a la oxidación térmica de combustibles para turbinas de aviación” publicado por la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM) describe el procedimiento para calificar la tendencia de los combustibles para turbinas de gas a acumular productos de descomposición dentro del sistema de combustible. Los valores de presión diferencial en mm Hg se definen únicamente para este método de prueba. No se incluyen otras unidades de medida en esta norma.

El mercurio ha sido designado por muchas agencias reguladoras como una sustancia peligrosa que puede causar daños al sistema nervioso central, a los riñones y al hígado. El mercurio o su vapor pueden ser peligrosos para la salud y corrosivos para los materiales. Se debe tener cuidado al utilizar mercurio y productos que contengan mercurio.

Para los propósitos de esta norma, se aplican las siguientes definiciones:

• Los sedimentos se refieren a productos oxidativos liberados en el área de prueba del tubo calentador o capturados en el filtro de prueba, o ambos. Los depósitos de combustible tienden a predominar en la parte más caliente del tubo calefactor, es decir, entre las posiciones de 30 mm y 50 mm.
• El tubo calefactor se refiere al cupón de aluminio a través del cual se controla la temperatura alta y se bombea el combustible de prueba. El tubo se calienta resistivamente y su temperatura se controla mediante un termopar incorporado. El área de prueba crítica es la sección más delgada de 60 mm de largo entre los hombros del tubo. La entrada de combustible al tubo está en la posición 0 mm y la salida de combustible es de 60 mm.

Este método de prueba para medir la estabilidad a alta temperatura de los combustibles de turbinas de gas utiliza un dispositivo que somete el combustible de prueba a condiciones que pueden asociarse con las que ocurren en los sistemas de combustible de los motores de turbina de gas. El combustible se bombea a través de un calentador a un caudal volumétrico constante y luego ingresa a un filtro de acero inoxidable de precisión donde los productos de degradación del combustible pueden quedar atrapados.

El dispositivo utilizado en las pruebas utiliza idealmente 2,5 ml de combustible de prueba durante una prueba de 450 horas. Los datos clave obtenidos son la cantidad de sedimento en un tubo calentador de aluminio y la tasa de obstrucción de un filtro fino de poro nominal de 17 µm ubicado inmediatamente aguas abajo del tubo calentador.

Los resultados de las pruebas son indicativos del rendimiento del combustible durante el funcionamiento de la turbina de gas y pueden usarse para evaluar el nivel de depósitos formados cuando el combustible líquido entra en contacto con una superficie calentada a una temperatura determinada.

El equipo utilizado en estas pruebas incluye:

• Probador de estabilidad a la oxidación térmica del combustible de aviación: se pueden utilizar ocho modelos de equipos adecuados como se especifica en la tabla proporcionada en la norma. Algunas partes de esta prueba se pueden automatizar. Para obtener una descripción del procedimiento detallado, se debe consultar la guía de usuario adecuada al modelo de dispositivo que se utilizará. Se incluye un manual con cada banco de pruebas. El dispositivo no debe utilizarse sin el conocimiento de todos los componentes y la función de cada uno. Ciertos parámetros operativos utilizados con el dispositivo son fundamentales para obtener resultados consistentes y precisos. Estos se enumeran en una tabla.
• Dispositivo de clasificación de depósitos de tubos calentadores: Este dispositivo incluye: clasificador visual de tubos, estandarización de requisitos de metrología (el número de puntos medidos es 1200 en el área graduable del tubo, resolución ambiental de 24 puntos espaciados uniformemente, resolución longitudinal de 50 puntos espaciados uniformemente) , nivelador de tubos interferométrico, nivelador de tubos elipsométrico y nivelador de tubos elipsométricos de longitudes de onda múltiples).
• Dado que la estabilidad a la oxidación térmica del combustible para aviones se define en términos de este método de prueba, que depende únicamente del equipo específico utilizado y no puede separarse de él, el método de prueba debe llevarse a cabo con el mismo equipo utilizado para desarrollar el método de prueba o equipo equivalente.

En esta norma, las condiciones estándar de operación se determinan de la siguiente manera:

• Cantidad de combustible: mínimo 450 ml para pruebas más aproximadamente 50 ml para el sistema.
• Pretratamiento del combustible: filtración a través de una sola capa de papel de filtro cualitativo de captura de uso general, seguida de aireación de 12 minutos a un caudal de aire de 1000 L⁄min para un máximo de 1,5 ml de muestra utilizando un gas de vidrio de borosilicato grueso de 6 mm. tubo de dispersión.
• Presión del sistema de combustible: 3,45 MPa (500 psi) más/menos 10 por ciento manométrico.
• Ubicación del termopar: a 39 mm.
• Elemento prefiltrante del sistema de combustible: papel de filtro con un tamaño de poro de 0,45 µm.
• Temperatura de control del tubo del calentador: Preestablecida según lo especificado en la especificación actual.
• Caudal de combustible: 3,0 ml⁄min más/menos 10 por ciento.
• Combustible mínimo bombeado durante la prueba: 405 ml.
• Tiempo de prueba: 150 min más/menos 2 min.
• Flujo de refrigerante: aproximadamente 39 L⁄hora o la mitad del rango verde en el indicador de refrigerante.
• Configuración de energía: aproximadamente de 75 a 100 para modelos que no son de PC, configurada internamente para modelos de computadora.

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