JETSCREEN: comprensión del impacto del SAF en los sistemas de combustible

Los combustibles sintéticos sostenibles (SSF, del inglés Sustainable Synthetic Fuels), más comúnmente conocidos por el acrónimo SAF (combustibles de aviación sostenibles), se refieren a los combustibles aeronáuticos que han recibido la certificación que confirma que su producción tiene un impacto significativamente reducido, de manera sostenible, en el medio ambiente en comparación con el combustible convencional. Por tanto, ofrecen una solución eficaz e inmediata para ayudar a eliminar el carbono en el sector de la aviación.

Sin embargo, surgen dos preguntas importantes con respecto al uso de SAF: ¿están suficientemente disponibles? ¿Y cómo de compatibles son con los aviones actuales y futuros? Porque, aunque todas las aeronaves pueden operar sin modificaciones en el equipo usando una mezcla 50/50 de queroseno y combustibles sostenibles en su depósito, ¿qué sucede cuando el depósito se llena al 100 % con SAF?

Esta última pregunta ha sido objeto de escrutinio por las diferentes partes interesadas involucradas en el proyecto JETSCREEN (JET Fuel SCREENing and Optimization). Lanzado por la Comisión Europea en el marco de la iniciativa «Horizonte 2020», este proyecto de investigación ha contado con la participación de un consorcio formado por varias empresas del Grupo, para la elaboración de la base de referencia para el comportamiento de los combustibles sostenibles en comparación con el queroseno y para entender sus efectos en equipos de aviación

Como nos recuerda la Comisión Europea en su informe «El objetivo del proyecto JETSCREEN era desarrollar soluciones para ayudar a respaldar la rápida aprobación de nuevos combustibles producidos utilizando una amplia gama de materias primas. Esto ayudará a orientar al sector hacia una mayor sostenibilidad».

Además del motor, varios sistemas de la aeronave pueden verse afectados por el cambio de combustible, incluido, en particular, el sistema de distribución y medición de combustible. Safran Aerosystems, líder en sistemas de gestión de fluidos, ha llevado a cabo dos proyectos para probar la compatibilidad de sus productos con SAF.

 

Probando los límites de la medición

«En la aviación se pueden utilizar varios tipos de combustibles sostenibles, cada uno de ellos con una composición química y características físicas diferentes a las del queroseno. Sin embargo, nuestros sistemas de combustible han sido diseñados y funcionan según las características físicas del queroseno», explica Thierry Rouge-Carrassat, director de innovación de Safran Aerosystems. «Como parte de JETSCREEN, hemos buscado comprender los posibles efectos de estas variaciones en las propiedades químicas y físicas sobre el funcionamiento de nuestros productos y su esperanza de vida.»

El primer paso para los equipos de Safran Aerosystems fue probar el funcionamiento del equipo de control de combustible, y en particular los sensores, que permiten visualizar información sobre el volumen y la calidad del combustible en el depósito. Gilles Saint-Aubin, director de I+T de Safran Aerosystems explica: «Hemos desarrollado una instalación de prueba específica para observar los límites de la medición de biocombustibles. En un avión, los sensores permiten determinar la masa de combustible en el depósito, utilizando un modelo de cálculo basado, entre otras cosas, en la densidad de masa del queroseno con la altura del combustible en el depósito. Por lo tanto, hemos realizado un estudio comparativo preciso de varios combustibles sostenibles, sometiéndolos a variaciones de temperatura, y hemos observado las variaciones de medición de nuestros sensores para construir modelos de cálculo que nos permitan determinar la masa de los diferentes SAF en el depósito.»

 

Con la mirada puesta en el sistema de bombeo

La segunda prueba se realizó en la planta de Safran Aerosystems en Roche-La-Molière (Loira) donde se fabrican todos los sistemas de distribución de combustible.

Como sigue explicando Gilles Saint-Aubin: «Convertimos un banco de pruebas para monitorizar el comportamiento de las bombas, las válvulas y los grifos que funcionan con SAF.»

En un tanque que puede contener entre 500 y 2000 litros de combustible, los equipos hicieron funcionar las bombas de combustible con SAF durante 1200 horas. «¡Eso es el equivalente a varios meses de tiempo de vuelo! Esta prueba de resistencia debería permitirnos estudiar los efectos del uso de biocombustibles en la esperanza de vida de nuestros productos.»

Los equipos de Safran Aerosystems compararon sus equipos antes y después de la prueba para verificar sus hipótesis. «Los biocombustibles tienen la particularidad de que no contienen compuestos aromáticos que contribuyen a crear un sello, pero tampoco contienen azufre, que es un lubricante natural.»

Durante esta prueba, los combustibles y el equipo también se sometieron a variaciones de temperatura y altitud. Gilles Saint-Aubin concluye que «a temperaturas muy bajas, notamos que ciertos biocombustibles pueden volverse muy densos, lo que hace que su bombeo sea más complicado.

Esta fase inicial de exploración experimental nos permitió identificar tendencias y cuestiones que deberán confirmarse en nuestro trabajo de investigación futuro.» 

Se pueden contemplar potencialmente dos enfoques al considerar el uso de SAF: o se modifica el equipo del sistema de combustible para operar con estos nuevos combustibles libres de azufre y compuestos aromáticos, o se adapta la composición de los SAF para hacerlos compatibles con los equipos actuales.  

 

Siguiente paso: el proyecto Volcan

Las conclusiones del proyecto JETSCREEN se presentaron en 2020. Este trabajo colaborativo se tradujo en el desarrollo de herramientas de diseño preliminar que permitieron comprender el comportamiento del combustible con diferentes equipos, y en el desarrollo de una plataforma de control de combustible. El siguiente paso es llevar más allá la recopilación de datos técnicos ampliando la gama de SAF probados y probando todos los equipos que componen el sistema de combustible juntos, para identificar y evaluar las posibles modificaciones que se realizarán en este equipo.

Este es el tema del proyecto VOLCAN lanzado por Airbus con un consorcio que incluye a ONERA, Dassault y Safran, con la participación de equipos de Safran Aerosystems, Safran Aircraft Engines, Safran Helicopter Engines, Safran Filtration Systems y Safran Tech. El proyecto VOLCAN también intentará identificar la influencia de las variaciones con los diferentes componentes utilizados en la composición de un SAF en el funcionamiento del equipo del sistema de combustible.

El proyecto VOLCAN se centra en el uso de SAF al 100 %, sin compuestos aromáticos ni azufre, la cuantificación de sus beneficios en términos de emisiones y estelas de condensación, y la identificación de posibles adaptaciones a aviones comerciales actuales y futuros.

Como parte de este proyecto, los operadores aeronáuticos franceses volarán un avión de fuselaje estrecho con SAF al 100 % a finales de año.