¿Por qué el combustible de los tanques exteriores del A320 estaría más frío que los tanques interiores?

Respuesta corta:

• Esto es muy normal porque el ala exterior es más delgada.
• El combustible tibio (que es calentado por el IDG) no siempre regresa a los tanques exterior/interior.

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Se necesita alguna explicación sobre la función de circulación en el A320. Los extractos a continuación se denotarán (M) y (F), para manuales de mantenimiento y de vuelo, respectivamente.

El FADEC controla la válvula de retorno de combustible.
Si el depósito exterior ya está lleno, el combustible se desborda al depósito interior a través de un tubo de desagüe. En tierra, la recirculación de combustible no se inhibe si hay un desbordamiento en los tanques de compensación. (F)

La conclusión principal de esto es la primera línea. No siempre se devuelve el combustible. El retorno lo gestiona el FADEC del motor, no el sistema de combustible. Lo segundo es que la circulación también funciona por tierra.

El sistema de combustible:

• Almacena combustible en los tanques.
• Suministra combustible, en las cantidades correctas, a los tanques de combustible durante el repostaje.
• Suministra combustible a los motores y a la Unidad de Potencia Auxiliar (APU).
• Hace circular el combustible para enfriar el generador impulsor integrado (IDG).
• Mantiene el combustible en los tanques exteriores para doblar las alas y aliviar el aleteo. (F)

La función de la circulación es enfriar el IDG, no calentar el combustible. Pero el combustible sí se calienta debido al proceso, pero el sistema de combustible del motor mezcla ese combustible caliente (dentro del sistema de enfriamiento de combustible IDG) con suministro fresco de combustible frío, para ser utilizado nuevamente por el motor (combustión) y para el enfriamiento IDG. .

• En otras palabras, el motor quema el mismo combustible que se utilizó para enfriar el IDG (no es necesario devolverlo al tanque).

El FADEC solo devuelve el combustible al tanque exterior en 1 condición, y lo hace abriendo la FRV (válvula de retorno de combustible). esa condición:

La válvula de retorno se abre cuando el flujo de combustible del motor es bajo si la temperatura del aceite del motor es superior a 93 °C (199 °F). (METRO)

El FF de motor bajo (p. ej., ralentí) no se encontrará en crucero. Debido a la baja FF, no hay una gran demanda de combustible caliente (dentro del sistema de enfriamiento de combustible IDG), es decir, el motor no lo usa rápidamente para la combustión. Y solo seguirá calentándose. Entonces, el FADEC lo mezcla con combustible fresco y lo vuelve a introducir en el tanque exterior (esquema a continuación). La mezcla asegura que se reintroducirá a menos de 100°C.

• En otras palabras, cuando el motor no está quemando suficiente combustible, el combustible dentro del sistema de enfriamiento IDG regresa al tanque porque seguirá calentándose ya que no se consume a un ritmo lo suficientemente rápido.

La válvula de retorno mezcla el combustible caliente con el combustible frío de la bomba de LP para mantener la temperatura del combustible devuelto por debajo de los 100 °C (212 °F). (METRO)

Esto significa, por ejemplo, que si el avión está en tierra con los motores en marcha durante demasiado tiempo, los tanques exteriores se calentarán más que los interiores.

En crucero, debido a que el ala exterior es más delgada, la relación entre el área superficial y el volumen es mayor que la del ala interna y, por lo tanto, el combustible perderá temperatura más rápido que los tanques internos. Esto se destaca en el número 36 de la revista FAST de Airbus :

Como puede ver, los tanques exteriores se enfrían a un ritmo más rápido. Nota: la revista analiza la operación de largo alcance del A340, que a diferencia del A320, sí tiene un procedimiento de transferencia de combustible cuando LO TEMPse muestra un mensaje.

Y debajo está el esquema de enfriamiento del A320 IDG. Cierra el FRV y verás cómo el motor mezcla y reutiliza el combustible:

Lo anterior explica por qué cuando la tripulación recibe una FUEL L (R) OUTER (INNER) TK HI TEMPadvertencia confirmada, las acciones podrían ser:

• Apagar la cocina (reduce la carga en IDG).
• Retrasar el despegue y apagar el motor afectado (lado).
• Deshabilitando el empuje automático y aumentando el FF del motor afectado (lado).
• Usando APU IDG en lugar de motor IDG (desconectándolo).

(Fuente: A320 QRH)

Todo esto reduciría el combustible caliente que se retroalimenta al tanque afectado.

Un funcionamiento un poco más detallado del FRV se encuentra en el manual de capacitación técnica del motor (CFM56):

El propósito de la válvula de retorno de combustible (FRV) es desviar el combustible caliente de la unidad hidromecánica (HMU) para mantener la eficiencia del enfriador de aceite del generador impulsor integrado (IDG) y el intercambiador de calor de aceite/combustible del motor.

En consecuencia, esto evita el sobrecalentamiento del aceite del motor y del IDG.

Lógica FRV: el FRV funciona con presión de combustible y está controlado eléctricamente por la Unidad de control electrónico (ECU).

La lógica de control de la ECU del FRV se basa principalmente en la temperatura del aceite del motor.

Por encima de cierta temperatura del aceite del motor, la ECU ordena un retorno de flujo de combustible bajo a los tanques de combustible del aire acondicionado.

Cuando aumenta la temperatura del aceite del motor, la ECU ordena un retorno de flujo de combustible alto a los tanques de combustible del aire acondicionado.

Los dos niveles de flujo de combustible de retorno son 500 kg/h y 1000 kg/h, o 1100 lb/h y 2200 lb/h. El combustible caliente se mezcla con el combustible frío para limitar su temperatura, antes de devolverlo a los tanques de combustible del aire acondicionado.