A Realidade do Conceito de Combustível Único
Para simplificar as operações de combustível, o Departamento de Defesa (DOD) adoptou um conceito de combustível único (SFC) que requer que as forças dos EUA utilizem apenas um combustível durante o seu destacamento. Embora o conceito tenha méritos, também tem falhas. O desafio é desenvolver uma política que melhor satisfaça todas as necessidades de combustível militar.
Evolução do SFC
Problemas de enceramento e filtrabilidade do combustível com o combustível diesel padrão da Organização do Tratado do Atlântico Norte (NATO), F54, durante o tempo frio criou sérios problemas para os motores dos tanques de combate principais de M1 Abrams e outros equipamentos de turbinas a gasolina quando foram introduzidos às forças dos EUA na Alemanha em 1981.
A solução provisória para estes problemas envolveu a mistura do combustível diesel F54 com a abreviatura de carburante querosene (quer JP5 ou JP8) para baixar tanto a tendência de enceramento como a viscosidade do combustível diesel. Este combustível misturado, conhecido como a “mistura M1fuel”, foi utilizado para todo o equipamento alimentado a diesel em áreas de avanço de Novembro a Abril anualmente. Outros países da OTAN adoptaram rapidamente a mistura (50% F54 e 50% JP8 ou JP5), à qual foi posteriormente atribuído o número de código F65 daNATO. Estas correcções para os problemas de operabilidade a baixa temperatura serviram mais do que provavelmente como a génese do SFC.
A exigência subsequente de mistura de combustíveis criou problemas logísticos que levaram o Exército a adoptar o JP8 como uma alternativa ao gasóleo em 1986, contornando a necessidade de misturar outros combustíveis com gasóleo. O DOD emitiu uma directiva sobre normalização de combustíveis em Março de 1988 que especificava o JP8 como o combustível primário para as forças aéreas e terrestres.
Testes e ensaios de campo
Os utilizadores expressaram preocupação sobre a utilização do JP8 como substituto do combustível diesel. Estes segundos incluíam se o JP8 iria queimar mais quente, se iria aumentar o consumo de combustível, e se seria compatível com os sistemas existentes. Como resultado, o Exército realizou muitos testes em laboratório e em dinamómetros de motores, além de testes de campo e de frota, para validar a utilização de combustíveis de turbinas de querosene de aviação em motores diesel e para dissipar as preocupações.
Dos muitos testes bem sucedidos da frota, um foi particularmente digno de nota. Este teste de durabilidade de 10.000 milhas foi realizado com vários veículos utilitários de carga comerciais (CUCV) no Campo de Provas da General Motors no deserto de Mesa, Arizona, onde foram expostos a operações 24 horas por dia em climas continuamente quentes. O teste não revelou impactos significativos no desempenho dos veículos ou no desgaste da bomba de injecção de combustível, e não foram detectadas diferenças medidas nas temperaturas de funcionamento dos motores, o que dissipou os receios de sobreaquecimento dos motores devido à queima de combustíveis supostamente mais quentes.
p>>A 1-9 soldado do Batalhão de Artilharia de Campo de Fort Stewart, Geórgia, prepara-se para reabastecer um howitzer de 155 milímetros durante um exercício de “reabastecimento em movimento” no Kuwait.
p>>br> Um dos testes mais significativos e abrangentes do JP8 foi uma desmonstração de campo realizada em Fort Bliss, Texas, de Outubro de 1988 a Julho de 1991. Esta demonstração de campo envolveu cerca de 2.800 veículos a diesel e peças de equipamento que consumiram mais de 4,7 milhões de galões de JP8. A demonstração revelou-se bem sucedida: não foram atribuídas falhas catastróficas ao JP8. De facto, não foram identificadas grandes diferenças nos custos de aquisição, consumo de combustível, intervalos de troca de óleo, ou substituição de componentes quando comparados com os dados históricos da mesma frota de veículos e equipamentos que utilizam gasóleo.
Implantação do SFC Desde 1990
Quando aprovado pelo comandante combatente, o suporte primário de combustível para as forças aéreas e terrestres nos teatros ultramarinos será um único combustível, baseado em querosene. O SFC foi implementado pela primeira vez em Dezembro de 1989, quando o JP5 foi usado como a única operação de abastecimento de combustível Just Cause no Panamá.
Em Agosto de 1990, o DOD implementou o SFC fornecendo o Jet A1 (JP8 sem itstree aditivos obrigatórios) para as forças dos EUA em Operações Desert Shield e DesertStorm. Durante essas operações, algumas unidades da Força Aérea estavam localizadas em bases onde apenas o JP4, que não podia ser utilizado em veículos e equipamentos terrestres, estava disponível.Algumas unidades do Exército solicitaram combustível diesel em vez do JP8 porque o JP8 não fazia fumo aceitável nos geradores de fumo do sistema de escape M1 Abrams. Além disso, os problemas eram ainda agravados pela falta de formação das unidades terrestres, o que teria reduzido as suas preocupações iniciais quanto à utilização de combustíveis de aviação em veículos e equipamentos terrestres. Apesar destes problemas, o SFC foi considerado um sucesso.
O SFC foi implementado a seguir para operações de combate na Somália, Haiti, e Balcãs Ocidentais com o mesmo sucesso que tinha alcançado durante as Operações DesertShield e Desert Storm. >br>
p>Um especialista em combustível com o 127º Batalhão de Apoio à Área, Comando de Abastecimento da Divisão, 1ª Divisão Blindada, sinaliza o operador do camião bomba para parar o fluxo enquanto outro especialista em combustível se prepara para desengatar a linha de combustível de um helicóptero UH-60 Black Hawk no Aeroporto Internacional de Bagdade.
p>Problemas menores
During Operations Desert Shield and Desert Storm, certas famílias de motores que utilizavam bombas de combustível lubrificadas, de distribuição rotativa, de injecção de combustível, sofreram alguns problemas opcionais que resultaram em dificuldade de arranque a quente e perda gradual de potência. (O arranque a quente refere-se ao arranque de um veículo enquanto o seu motor ainda está quente.) Normalmente, os motores que tiveram mais problemas foram os motores General Motors de 6,2 litros e 6,5 litros, que utilizam a bomba de injecção de combustível Stanadyne fabricada comercialmente. Estes motores alimentam veículos com rodas tácticas mais pequenas, tais como CUCV e veículos de alta mobilidade, multiusos, com rodas (HMMWV). A bomba de injecção de combustível Stanadyne é utilizada numa variedade de outros sistemas de motores que fornecem potência para combater o equipamento de apoio e de apoio ao serviço de combate.
Causos dos problemas com os motores incluídos-
– Operação sustentada durante altas temperaturas.
– Falha na adaptação da bomba de injecção de combustível Stanadyne com conjuntos retentores de peso de regulador de tracção em elastómero.
– Peças de substituição fabricadas impropriamente.
– Corrosão.
– Óleos e fluidos não autorizados adicionados ao combustível Jet A1.
– Utilização do Jet A1 que não continha inibidor de corrosão e aditivos de aumento de lubrificação.A viscosidade do combustível Jet A1 fornecido pela Arábia Saudita e o acordo de apoio à nação anfitriã era muito baixa, tal como o teor de enxofre, o que ainda por cima compunha os problemas de arranque a quente.
Ironicamente, nenhum destes problemas ocorreu durante os testes extensivos em FortBliss. Em retrospectiva, o teste em Fort Bliss utilizou o JP8, que tem uma viscosidade mais elevada do que o combustível Jet A1 tipicamente refinado no Médio Oriente, e as temperaturas em Fort Bliss foram pelo menos 15 graus Fahrenheit inferiores às encontradas no Sudoeste Asiático.
Bomba de injecção de combustível
De vários tipos de bombas de injecção de combustível fabricadas comercialmente, tais como a bomba de um cilindro, a bomba em linha, e a bomba de distribuição, a bomba de distribuição rotativa, a bomba de injecção de combustível é a mais sensível à qualidade lubrificante do combustível. Esta bomba é barata e é utilizada numa grande variedade de equipamentos comerciais e militares tipicamente alimentados por motores diesel ligeiros. Nestas bombas, o combustível fornece a lubrificação necessária aos componentes móveis internos. Quando a lubricidade (qualidade lubrificante) do combustível se torna marginal ou insuficiente, os componentes da bomba desgastam-se.
Se a viscosidade do combustível for suficientemente elevada, o combustível irá separar fisicamente os componentes deslizantes do sistema de injecção, evitando o desgaste. Com uma viscosidade mais baixa,o potencial de desgaste aumenta significativamente porque as superfícies das peças deslizantes podem começar a interagir. Contudo, certos aditivos ao combustível irão gerar películas de superfície que proporcionam a protecção necessária contra o desgaste. A viscosidade do combustível diminui à medida que a temperatura do combustível aumenta, diminuindo assim a capacidade do combustível para lubrificar o sistema de injecção e aumentando a dependência dos utilizadores de películas de superfície lubrificantes para controlar o desgaste dos componentes. American Society for Testingand Materials (ASTM) D 975, Standard Specification for Diesel Fuel Oils, estabelece a actual norma industrial para a viscosidade mínima do combustível diesel 1-D e de baixo teor de enxofre 1-D a 1,3 milímetros quadrados por segundo (mm2/s)a 40 graus Celsius. Enquanto a viscosidade do JP8 a 40 graus Celsius é notidentificada na especificação JP8 (MIL-DTL-83133E), a gama de viscosidade observada varia de 1,0 a 1,7 mm2/s a 40 graus Celsius. Obviamente, a utilização de um combustível com viscosidade inferior a 1,3 mm2/s irá acelerar o potencial de desgaste dos componentes. Dos quatro principais fabricantes de bombas de injecção de combustível de distribuição rotativa, Stanadyne Automotive Corporation é o único que fornece kits de reequipamento de fábrica para diminuir o potencial de desgaste e problemas de arranque a quente quando se utiliza combustível de baixa viscosidade.
Outro efeito adverso resultante da utilização de combustíveis de baixa viscosidade na distribuição rotativa,as bombas de combustível de injecção de combustível são o potencial acrescido de fugas internas. A combinação de combustível de baixa viscosidade e o aumento das folgas entre superfícies devido ao desgaste (resultante de lubrificação insuficiente) pode resultar num aumento da fuga interna de combustível que reduz a quantidade de combustível entregue à câmara de combustão. Alguns destes problemas surgiram durante as fases de operações do Escudo do Deserto e da Tempestade no Deserto. om as recentes grandes operações de combate no Afeganistão e Iraque, os problemas relacionados com o combustível aumentaram significativamente em resultado da utilização de combustíveis de baixa viscosidade como combustível único. No Afeganistão, grande parte do querosene de aviação que inicialmente foi adquirido foi o querosene de aviação russo TS1 porque as refinarias vizinhas produzem querosene de aviação como TS1 em vez de Jet A1 ou JP8. O querosene de aviação russo TS1 é semelhante ao Jet A1, mas é mais volátil porque tem um ponto de inflamação mais baixo e uma viscosidade mais baixa.
p> Um especialista em combustível com o 127º Batalhão de Apoio à Área, Comando de Abastecimento da Divisão, 1ª Divisão Blindada, recolhe uma amostra de combustível para testes no Aeroporto Internacional de Bagdade.
O combustível utilizado no Iraque é o JP8. No entanto, tanto no Afeganistão como no Iraque, os veículos terrestres e o equipamento estão a ser utilizados muito mais extensivamente do que seriam utilizados no serviço normal. Considerando este uso adicional, as temperaturas quentes que normalmente prevalecem no Médio Oriente, e as crescentes exigências de potência dos motores impostas pelo aumento do peso dos kits de armadura superior, não é de admirar que os veículos terrestres e equipamento que têm distribuição rotativa, bombas de injecção de combustível tenham tido muitos problemas relacionados com o motor de combustível.
Um artigo na edição de Julho de 2004 da revista National Defense, “Army PondersNew Diesel Engine for Humvee Trucks”, observa que os pesadelos de manutenção têm sido sentidos no Iraque porque os motores avariam regularmente e muitas vezes têm de ser substituídos após apenas 1.000 a 2.000 milhas de operação. Grande parte da culpa por isto é colocada na protecção de blindagem aparafusada que acrescenta peso aos veículos. Contudo, a incapacidade das bombas de injecção de combustível de distribuição rotativa para funcionar satisfatoriamente durante períodos prolongados de funcionamento pesado é provavelmente um factor que contribui, especialmente quando o combustível de baixa viscosidade é utilizado num ambiente quente. É interessante notar que as bombas de injecção de combustível em muitos, se não em todos, os HMMWV que operam no Sudoeste Asiático foram instaladas com o Kit de ConversãoRetrofit de Combustível Árctico da Stanadyne. Este kit aparentemente pouco tem feito para compensar os aumentos significativos na manutenção que têm sido experimentados recentemente.
Repensar o SFC
Operações de combate que ocorrem em ambientes com temperaturas mais elevadas certamente irão intensificar os problemas operacionais e de manutenção de veículos movidos a diesel e equipamento com bombas de injecção de combustível lubrificado. Uma vez que quase metade dos veículos e equipamentos a diesel do Exército têm distribuição rotativa, bombas de injecção de combustível, é urgentemente necessária uma solução.
br> Apesar dos problemas de manutenção e prontidão que tem criado, o SFC tem criado muitos benefícios. Um combustível é consideravelmente mais fácil de gerir do que vários combustíveis. As funções de armazenamento, transporte e distribuição de combustível podem ser adaptadas para a máxima eficiência. A utilização de um único combustível diminui a possibilidade de dispensar o combustível errado. A utilização de JP8 como combustível único tem aumentado a estabilidade de armazenamento a longo prazo, melhorou o funcionamento dos veículos em tempo frio, reduziu o desgaste dos componentes de combustão do motor, e reduziu os problemas de corrosão do sistema de combustível.
A versão mais recente da Directiva DOD 4140.25, DOD Management Policy for Energy Commodities and Related Services, estipula que “… é imperativo que os veículos e equipamento de apoio ao combate e de apoio ao combate sejam capazes de receber apoio (isto é, acessórios, bicos, etc.), alcançando e mantendo um desempenho operacional aceitável utilizando tanto o combustível de turbina à base de querosene como o combustível diesel na máxima medida prática”. As directivas políticas podem nem sempre corresponder à realidade, o que é o caso do grande número de veículos e equipamentos de consumo de gasóleo com distribuição rotativa, bombas de injecção de combustível.
Certo, os aumentos significativos nos requisitos de manutenção que têm sido experimentados no Afeganistão e no Iraque pressionam a compreensão individual da frase “manter um desempenho operacional aceitável”. Isto não significa que a doutrina SFC tenha falhas, mas algumas mudanças são urgentemente necessárias.
Ironicamente, um projecto de investigação estratégica concluído em Abril de 1996 no Colégio de Guerra do Exército identificou alguns possíveis problemas com a SFC e deu
recomendações gerais. Duas das recomendações mais significativas eram…
– As bombas de combustível em todo o novo equipamento devem ser compatíveis com o JP8.
– Todo o equipamento militar futuro deve ser concebido para utilizar o JP8 como a fonte primária de combustível.ambas as recomendações são tão relevantes hoje como eram em 1996.
A Directiva 4140.25 do DOD exige que se obtenha um desempenho operacional aceitável tanto com combustíveis de turbina à base de querosene como de gasóleo. Contudo, um tipo de combustível deve predominar sobre o outro, e, uma vez que os motores de ignição por compressão são essencialmente concebidos e fabricados para consumo de combustível diesel, o combustível predominante seria naturalmente o diesel. A bomba de combustível de um motor deve ser compatível com JP8 em todos os tipos de condições de funcionamento, e não apenas em ambientes com temperaturas frias a moderadas.
Por causa do grande número de veículos e equipamentos existentes que utilizam o combustível lubrificado, bombas de distribuição rotativa, bombas de injecção de combustível, uma abordagem seria tornar a doutrina SFC mais flexível, exigindo a utilização de combustível diesel quando os sistemas funcionam por períodos prolongados num ambiente de alta temperatura. Esta alteração afectaria menos a Força Aérea, uma vez que esta opera tipicamente a partir de locais fixos que são retirados de operações de combate directo, de modo a que dois sistemas de distribuição e armazenamento de combustível sejam mais fáceis de implementar. O Exército e o Corpo de Fuzileiros Navais seriam mais afectados porque requerem um sistema de distribuição de combustível para equipamento de terra e um segundo para helicópteros e ambos os sistemas requerem protecção e apoio intensos. Esta opção de sistema duplo é ainda mais complicada pela doutrina que exige unidades de combate autónomas, distribuídas e altamente móveis.
Outra abordagem, embora mais complicada, seria exigir que as bombas de distribuição rotativa, de injecção de combustível fossem substituídas por bombas menos sensíveis à viscosidade e lubricidade do combustível, tais como os sistemas de bicos de linha de bomba ou de carril comum.
Falhas para reconhecer e agir sobre os problemas inerentes à utilização de combustível à base de querosene com distribuição rotativa, as bombas de injecção de combustível apenas servirão para diminuir a prontidão operacional e aumentar os custos de manutenção ao longo do tempo. ALOG
Maurice E. Le Pera é o presidente de Le Pera and Associates of Harrisonburg, Virginia. É licenciado pela Universidade de Delaware e teve 36 anos de serviço governamental.
O autor deseja agradecer a Emilio S. Alfaro do Gabinete do Petróleo da Força Aérea e Edwin C. Owens do Instituto de Investigação do Sudoeste pela sua assistência no desenvolvimento deste artigo.