Tanque de combustible

Un tanque de combustible (también llamado tanque de gasolina o tanque de gas ) es un contenedor seguro para líquidos inflamables , a menudo gasolina o combustible diésel . Aunque cualquier tanque de almacenamiento de combustible puede llamarse así, el término se aplica típicamente a la parte de un sistema de motor en el que el combustible se almacena y se propulsa ( bomba de combustible ) o se libera (gas presurizado) en un motor . Los tanques de combustible varían en tamaño y complejidad desde el pequeño tanque de plástico de un encendedor de butano hasta el tanque externo criogénico de múltiples cámaras del transbordador espacial .

Por lo general, un tanque de combustible debe permitir o proporcionar lo siguiente:

• Almacenamiento de combustible: el sistema debe contener una cantidad determinada de combustible y debe evitar fugas y limitar las emisiones de evaporación.
• Llenado: el depósito de combustible debe llenarse de forma segura, sin chispas.
• Proporcionar un método para determinar el nivel de combustible en el tanque, calibrando (se debe medir o evaluar la cantidad restante de combustible en el tanque).
• Ventilación (si no se permite sobrepresión, los vapores de combustible deben gestionarse mediante válvulas).
• Alimentación del motor (a través de una bomba).
• Anticipar posibles daños y garantizar una supervivencia segura.

El plástico ( polietileno de alta densidad HDPE) como material de construcción de tanques de combustible, si bien es funcionalmente viable en el corto plazo, tiene un potencial a largo plazo de saturarse a medida que combustibles como el diésel y la gasolina permean el material HDPE.

Teniendo en cuenta la inercia y la energía cinética del combustible en un tanque de plástico transportado por un vehículo, la formación de grietas por tensión ambiental es una posibilidad real. La inflamabilidad del combustible hace que las grietas por tensión sean una posible causa de falla catastrófica. Dejando de lado las emergencias, el plástico HDPE es adecuado para el almacenamiento a corto plazo de diésel y gasolina. En los EE. UU., los tanques aprobados por Underwriters Laboratories (UL 142) serían una consideración mínima de diseño.

Aunque la mayoría de los tanques son fabricados, algunos tanques de combustible aún son fabricados por artesanos del metal o hechos a mano en el caso de los tanques de tipo vejiga. Estos incluyen tanques personalizados y restaurados para automóviles, aviones, motocicletas, barcos e incluso tractores. La construcción de tanques de combustible sigue una serie de pasos específicos. El artesano generalmente crea una maqueta para determinar el tamaño y la forma precisos del tanque, generalmente con tablero de espuma. A continuación, se abordan los problemas de diseño que afectan la estructura del tanque, como dónde van la salida, el drenaje, el indicador de nivel de líquido, las costuras y los deflectores. Luego, los artesanos deben determinar el grosor, el temple y la aleación de la lámina que usarán para hacer el tanque. Después de cortar la lámina con las formas necesarias, se doblan varias piezas para crear la carcasa básica y/o los extremos y deflectores para el tanque. Los deflectores de muchos tanques de combustible (particularmente en aviones y autos de carrera) contienen orificios de aligeramiento . Estos orificios con bridas sirven para dos propósitos, reducen el peso del tanque y agregan resistencia a los deflectores. Hacia el final de la construcción, se añaden aberturas para el cuello de llenado, la toma de combustible, el drenaje y la unidad de envío del nivel de combustible. A veces, estos orificios se crean en la carcasa plana, otras veces se añaden al final del proceso de fabricación. Los deflectores y los extremos se pueden remachar en su lugar. Las cabezas de los remaches se suelen soldar con soldadura fuerte o con soldadura blanda para evitar fugas en el tanque. A continuación, se pueden hacer dobladillos en los extremos y soldarlos, o bridarlos y soldarlos con soldadura fuerte (y/o sellarlos con un sellador tipo epoxi) o se pueden bridarlos y soldarlos con soldadura blanda. Una vez que se completa la soldadura fuerte o con soldadura blanda, se realiza una prueba de fugas en el tanque de combustible. ^[1]

En la industria aeroespacial, el uso de selladores para tanques de combustible es una aplicación común para tanques de combustible integrales de alta temperatura. Esto proporciona una excelente resistencia a fluidos como agua, alcoholes, aceites sintéticos y fluidos hidráulicos a base de petróleo. ^[2]

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Un tanque de combustible más grande permite una mayor autonomía del vehículo entre recargas, pero los requisitos de peso y espacio de un tanque más grande no son deseables, especialmente en vehículos más pequeños. La capacidad promedio del tanque de combustible de los automóviles es de 50 a 60 litros (12 a 16 galones estadounidenses). ^[3]

Los materiales más comunes para los tanques de combustible son el metal o el plástico. Los tanques de combustible de metal ( acero o aluminio ) generalmente se construyen soldando piezas de chapa estampada. Los tanques de combustible de plástico generalmente se construyen mediante moldeo por soplado , lo que permite utilizar formas más complejas.

Algunos vehículos incluyen un tanque de reserva más pequeño que se utiliza cuando el tanque de combustible principal está vacío. Otros vehículos, generalmente vehículos 4x4 , tienen un tanque secundario grande (o "subtanque") para aumentar la autonomía del vehículo.

Una celda de combustible para carreras tiene una carcasa exterior rígida y un revestimiento interior flexible para minimizar la posibilidad de pinchazos en caso de colisión u otro percance que provoque daños graves al vehículo. Está llena de un núcleo de espuma de celda abierta para evitar la explosión de vapor en la parte vacía del tanque y para minimizar el chapoteo del combustible durante la competencia que puede desequilibrar el vehículo o causar un suministro inadecuado de combustible al motor ( falta de combustible ). ^[4]

El tanque de combustible en forma de barco en una botella es un diseño de fabricación desarrollado por TI Automotive en Rastatt, Alemania, en el que todos los componentes de suministro de combustible, incluida la bomba, la electrónica de control y la mayoría de las mangueras, están encerrados dentro de un tanque de combustible de plástico moldeado por soplado ^[5] y recibe su nombre del tradicional rompecabezas mecánico del barco en una botella . La técnica se desarrolló para reducir las emisiones de vapor de combustible en respuesta a los requisitos de los vehículos de emisión parcial cero (PZEV). ^[6]

Los aviones suelen utilizar tres tipos de tanques de combustible: integrales, rígidos extraíbles y de vejiga.

• Los tanques integrados son áreas dentro de la estructura de la aeronave que han sido selladas para permitir el almacenamiento de combustible. Un ejemplo de este tipo es el " ala húmeda ", que se usa comúnmente en aeronaves más grandes. Dado que estos tanques son parte de la estructura de la aeronave, no se pueden quitar para realizar tareas de mantenimiento o inspección. Se deben proporcionar paneles de inspección para permitir la inspección interna, la reparación y el mantenimiento general del tanque. La mayoría de las aeronaves de transporte grandes utilizan este sistema, que almacena combustible en las alas, la panza y, a veces, la cola del avión.
• Los tanques rígidos extraíbles se instalan en un compartimento diseñado para alojar el tanque. Por lo general, son de construcción metálica y se pueden quitar para inspección, reemplazo o reparación. La aeronave no depende del tanque para su integridad estructural. Estos tanques se encuentran comúnmente en aeronaves de aviación general más pequeñas, como el Cessna 172 .
• Los tanques de vejiga, o celdas de combustible, ^[7] son ​​bolsas reforzadas de caucho que se instalan en una sección de la estructura de la aeronave diseñadas para soportar el peso del combustible. La vejiga se enrolla y se instala en el compartimiento a través del cuello de llenado de combustible o el panel de acceso, y se asegura mediante botones o broches de metal dentro del compartimiento. Muchos aviones ligeros de alto rendimiento, helicópteros y algunos turbohélices más pequeños usan tanques de vejiga. Una desventaja importante de este tipo de tanque es la tendencia de los materiales a endurecerse con el uso extensivo, lo que los vuelve frágiles y causa grietas. ^{[ cita requerida ]} Una gran ventaja es la capacidad de usar la mayor parte posible de la aeronave para almacenar combustible.
• Los aviones de combate y los helicópteros generalmente utilizan tanques de combustible autosellantes .

Los tanques de combustible se han visto implicados en desastres de aviación , siendo la causa del accidente o agravándolo ( explosión del tanque de combustible ). ^{[8] [ verificación fallida ]} Por ejemplo:

• La "causa probable" oficial de la explosión y posterior caída del vuelo 800 de TWA es que en uno de los tanques de combustible del avión había una mezcla explosiva de combustible y aire. Un cableado defectuoso proporcionó una fuente de ignición dentro del tanque, destruyendo el avión. Si bien la exactitud de las conclusiones oficiales aún se cuestiona en este caso, se han producido explosiones similares en otras aeronaves. Es posible reducir la posibilidad de explosiones en los tanques de combustible mediante un sistema de inertización de los mismos o espuma contra incendios en los tanques. ^[9]
• El combustible quemado puede hacer explotar o incendiar el propio avión o los objetos y personas adyacentes. En el accidente del Convair 340 de Múnich en 1960 , un transporte se estrelló en una calle principal. El combustible quemado incendió un tranvía. Las 20 personas a bordo del avión y 32 pasajeros del tranvía murieron. ^[10]

En algunas zonas, al tanque de combustible de un avión también se le denomina celda de combustible de aeronave .

Los sistemas de suministro de agua pueden tener energía primaria o de respaldo suministrada por generadores alimentados con diésel y alimentados por un pequeño "tanque de día" y un tanque de combustible de almacenamiento a granel mucho más grande. ^{[11] [12]}

El diseño y la construcción adecuados de un tanque de combustible desempeñan un papel fundamental en la seguridad del sistema del que forma parte. En la mayoría de los casos, los tanques de combustible intactos son muy seguros, ya que están llenos de una mezcla de vapor de combustible y aire que supera con creces los límites de inflamabilidad y, por lo tanto, no pueden arder incluso si hubiera una fuente de ignición (lo que es poco frecuente).

Los tanques de combustible con muro de contención se utilizan para almacenar de forma segura el combustible para calefacción doméstica y otros materiales peligrosos. Las compañías de seguros suelen exigir el uso de muros de contención en lugar de tanques de almacenamiento de combustible de una sola pared.

Se han desarrollado y desplegado varios sistemas, como BattleJacket y vejigas de caucho, para su uso en la protección (de explosiones causadas por fuego enemigo) de los tanques de combustible de vehículos militares en zonas de conflicto. ^[13]

En el caso de los tanques de combustible estacionarios, una forma económica de protegerlos de peligros como temperaturas extremas y accidentes automovilísticos es enterrarlos. Sin embargo, es difícil controlar las fugas en los tanques enterrados, lo que ha generado preocupación por los peligros ambientales de los tanques de almacenamiento subterráneos .

Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Tanques de combustible .

• Reducción de la inflamabilidad de los tanques de combustible en aviones de categoría de transporte ( Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos ).
• Armonización de los tanques de combustible (Comité Asesor de Normas de Aviación)
• Estados Unidos presenta nueva norma sobre los tanques de combustible de los aviones, por el Departamento de Transporte de los Estados Unidos .
• Sistema de propulsión del Ford GT 2005 Archivado el 4 de abril de 2023 en Wayback Machine