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GamGram 32: La Presión en la Boquilla de Suministro y el Venturi

En casi todos los camiones repostadores de combustible y carros hidrantes destinados al reabastecimiento de la aeronave por debajo del plano (a presión) tienen un panel de control en el que se ubica un manómetro con el rotulo indicador que dice “presión de la boquilla”. Como este no está conectado a la boquilla, ¿cómo es posible medir la presión la presión real en la salida de la misma? ¿Por arte de magia? En efecto no muestra la presión de la boquilla! Lo que señala es una presión simulada igual a la presión de la boquilla de gaseo. El manómetro está conectado a un dispositivo llamado Venturi el casi siempre se monta en la entrada del carrete de manguera. Pocas personas entienden la función del Venturi y cómo ajustarlo correctamente y como consecuencia de eso existe una gran cantidad de los Venturi en el mundo que no están debidamente ajustados.

Para entender su funcionamiento hay que entender la dinámica de la energía. En una tubería por donde transita un fluido, la energía en cualquier punto del sistema depende de la velocidad y presión. El nivel de energía permanece constante excepto por algunas disminuciones graduales causadas por la fricción a medida que el fluido pasa a través válvulas, accesorios y a lo largo de la propia tubería. En la figura 1, las presiones en A, B y C serán exactamente las mismas si no hay flujo. Si se produce el flujo, la presión en C será casi la misma que en A, menos la pérdida por fricción. Sin embargo, la presión en B será mucho menor que en C la razón es porque convertimos parte de la energía de presión en energía cinética de velocidad para lograr pasar el fluido a través de la pequeña abertura. Pasada la restricción, la energía de la velocidad disminuye, por lo que la energía de la presión aumenta.

El científico italiano Giovanni Venturi descubrió en un diseño de hace 200 años que podía fabricar un excelente caudalímetro con una caída de presión muy pequeña, el cual presenta una salida muy suave después de la restricción evitando las turbulencias y fricción. (Ver Figura 2). La zona de recuperación de presión es una reducción gradual con un ángulo muy suave hasta alcanzar el tamaño original después de alcanzar diámetro la tubería. La caída de presión (pérdida de energía debido a la fricción) en este diseño es mucho menor que en la figura 1.

El uso del Venturi en un sistema de combustible de aviación no es precisamente medir el caudal sino proporcionar una simulación de la presión de la boquilla en la sección B y utilizar esa presión como la señal de mando para actuar sobre la válvula de control de presión. Cuando se bombea combustible a una aeronave, se prefiere hacer con el máximo flujo posible, pero la presión debe mantenerse por debajo de 50 psi que es la presión máxima permitida para suministrar combustible a la aeronave de combustible y lograr la tasa de flujo máxima.

Observe la figura 3: Para que este sistema obtenga 50 psi en la toma de la aeronave, (teniendo en cuenta que la pérdida de presión en el carrete y la manguera es de 30 psi), se requiere una presión de 80 psi en el punto C. El problema es que al llenarse los tanques en la aeronave no hay casi flujo, y por lo tanto, no hay caída de presión. Sin un Venturi en la línea de dicho sistema, pondría 80 psi en la toma de la aeronave causando daños al sistema de combustible de la aeronave. Si se establece en 50 psi, en el punto C para tratar de evitar esos danos entonces la tasa de abastecimiento de combustible real sería muy lenta, y no se acercaría a la tasa de diseño porque la caída de presión entre los puntos C y D consumiría gran parte de esos 50 psi llegando a la aeronave con mucho menos presión. La Figura 3 muestra un sistema simple con válvula de control de presión única sin compensación.

Al colocar un Venturi justo antes del carrete de la manguera como se muestra en la figura 4 se daría solución al problema puesto que la caída la caída de presión a través del filtro y el metro son ignorados por la válvula para control de presión en la toma del avión. La función del Venturi es compensar la caída de presión que ocurre al pasar el combustible por el carrete, la manguera y la boquilla que se conecta a la aeronave. A medida que aumenta el flujo, el Venturi “engaña” a la válvula de control de presión y se obtiene suficiente presión para que haya 50 psi en el punto de baja presión (B), el cual está “sintonizado” para que coincidan B y D. Bajo condiciones de flujo completo, la presión de suministro (C) puede ser incluso de 90 psi y la presión en el punto A, de 70 psi; pero la presión en la boquilla y en el punto B siempre será de 50 psi. Cuando el avión está lleno y el flujo se detiene, la presión A, B, C y D vuelven a 50 psi.

Ajuste del Venturi

Los Venturi utilizados para el combustible de aviación no son elaborados para cada sistema, pues maquinar (tornear) cada Venturi a la medida que se necesita sería demasiado costoso. En cambio, se selecciona uno gustable a un rango amplio de compensación. Por ejemplo, el Whittaker (anteriormente Thiem) F505 proporciona una compensación de hasta 34 psi en depresión, para un flujo de hasta 600 GPM. Si usted en su sistema solo necesita 27 psi de depresión, en atas de compensar la caída de presión a través del carrete de manguera, la manguera y la boquilla, debe “purgar” parte de la señal resultante del Venturi enviada la válvula de regulación de presión. Esto se hace a través del ajuste en la apertura de una válvula de aguja (figura 5) colocada en la línea de combustible de alta presión, a la entrada del Venturi y al abrirla parte del combustible fluirá hacia la zona de baja presión (garganta) del Venturi. La señal de presión “mixta” resultante (27 psi) retroalimenta a la válvula de d e presión como su “comando” para abrir o cerrar. Cuando se ajusta correctamente, las presiones en los manómetros B y D son iguales. Esto debe verificarse bajo dos condiciones: sin flujo (0 caudal) y con el caudal máximo del sistema.

  • Cuando el Venturi se ajusta correctamente, el sistema logra el máximo caudal siempre sin ningún peligro para la aeronave. Si varía la resistencia del sistema al cambiar la longitud de la manguera o el diámetro de la misma, así como el tipo o modelo de boquilla se debe reajustar nuevamente el Venturi. Recomendamos que que el ajuste debe ser verificado al menos una vez al mes. De esta manera, se puede detectar un posible problema con el sistema de control de presión y que no se compromete la seguridad del suministro con el flujo máximo.
  • Si su equipo de reabastecimiento tiene instalado en la boquilla de suministro un regulador de presión para punta de manguera, conocido como HECV por sus siglas en inglés, al ejecutar el ajuste el Venturi este accesorio debe ser bloqueado o retirado. Después de probar el sistema, retire el dispositivo de bloqueo y compruebe el sistema nuevamente, (al restablecerse la HECV puede que el puerto de ventilación salpique algo de combustible). Tenga en cuenta que si en vez de bloquear la HECV para realizar la calibración usted decide retirarla, una vez colocada nuevamente la caída de presión que esta impone al sistema no será tomada en cuenta en la compensación del Venturi.
  • Por lo general las especificaciones para equipos de abastecimiento de combustible requieren que los controles de presión sean duplicados: Uno primario y otro secundario como reserva o soporte. Esto se logra por combinaciones de los diferentes tipos de controles de presión: control de presión en línea, control de presión con derivación y el control de presión en punta de manguera. (Abordaremos este tema en otro boletín Gamgram). Un método muy común es la combinación de utilizar como controlador primario la válvula de regulación en línea (IPCV), con el sistema de “hombre muerto” (“dispositivo de Presencia”) y como controlador secundario la válvula controladora de presión con derivación (bypass). La figura 6 muestra el procedimiento. Nótese que ambas válvulas reguladoras deben ajustarse para controlar la presión a diferentes magnitudes pues si se ajustan iguales “lucharán” entre sí al tratar de controlar a la vez la presión y como consecuencia la inestabilidad que esto provoca, Cualquier combinación seleccionada, se debe ajustar para que el regulador primario controle la presión de 5 a 15 psi, por debajo de la presión a la que estará ajustado el controlador secundario. Tal objetivo se logra ajustando los reguladores a diferentes presiones, o enviando a los diferentes reguladores señales desde el Venturi, sintonizadas de manera diferente y por separado. El ejemplo de la figura muestra el controlador en línea (primario) configurado a 45 psi, (presión E), el controlador de derivación (secundario) está configurado a 50 psi (presión B),de esta forma si la válvula del avión cierra de pronto , la válvula secundaria respalda a la válvula principal al abrirse rápidamente para aliviar la presión en la válvula principal. (La presión primaria se puede configurar hasta 55 psi).

Muchos sistemas en camiones de reabastecimiento de combustible utilizan una presión del aire como la presión de referencia de la válvula y es ajustada mediante un regulador de presión de aire. Es una buena práctica usar un regulador con bloqueo o sello (consulte el Boletín 70) para evitar ajustes no autorizados o “accidentales”. Para la válvula reguladora de Whittaker, la presión de referencia del aire, en dependencia del tipo de servo mando, debe ser de 16 o 25 psi, mayor que la presión deseada para la regulación del combustible. Esta diferencia se denomina presión de sesgo o de desviación (bias). El propósito de esta presión adicional es que el servo controlador trabaje de forma más fluida, suave y logre un mejor funcionamiento.

Para comprender mejor como funciona este sistema, analícelo de esta manera: la presión de referencia del aire se aplica en un lado de un pistón piloto de detección; la presión del Venturi estará del otro lado con la adición de la fuerza de un resorte que proporciona la presión de sesgo. Si la fuerza resultante (la suma de la de la fuerza del resorte más la presión del Venturi) es mayor que la presión de aire de referencia, el pistón se desplazará ligeramente hacia el lado del aire; esto hace que la válvula de control de presión se cierre aguas abajo y hacer que el pistón piloto regrese a una posición de equilibrio nuevamente.

GamGram 32: La Presión en la Boquilla de Suministro y el Venturi2025-02-28T19:21:56-05:00

GamGram 32: Venturi and Nozzle Pressure

On nearly every refueler truck and hydrant cart which is capable of underwing (pressure) refueling there is a gauge marked “nozzle pressure”. Since it is not connected to the nozzle, how can it really show actual nozzle pressure? There is no magic involved. Actually, it does not show nozzle pressure! What it shows is simulated nozzle pressure. The gauge is connected to a device called a VENTURI. It is usually mounted at the inlet of the hose reel. Few people understand what the venturi does or how to adjust it properly. A large number of the venturis in the world are not properly adjusted.

To understand a venturi, we have to understand energy. In a flowing pipe, the energy at any point depends on velocity and pressure. The energy level remains the same except for gradual decreases caused by friction as the fluid passes through valves, fittings and pipe. In Figure 1, the pressures at A, B and C will be exactly the same if there is no flow. If flow takes place, the pressure at C will be nearly the same as at A, less a friction loss. However, the pressure at B will be much lower than at C. The reason is that we turned some of the pressure energy into velocity energy to get the fluid through the small opening. After the restriction, the velocity energy decreases so the pressure energy must increase accordingly.

Giovanni Venturi, the Italian scientist, discovered 200 years ago that he could make an excellent flow meter with very little pressure loss if he carefully designed the outlet after the restriction to avoid turbulence and friction. See Figure 2. The pressure recovery zone is a long gradual taper back to the original pipe size. The pressure drop (energy loss due to friction) in his design is much less than in Figure 1.

FIGURE 1
FIGURE 2

The purpose of a venturi in a fuel system is not to measure flow rate but to provide a simulation of nozzle pressure at B and to use that pressure as the control signal for the pressure control valve. When fuel is pumped to an aircraft, you want maximum flow, but pressure must be kept below 50 psi maximum aircraft fueling pressure to achieve maximum flow rate into the aircraft. See Figure 3. Such a system may require 80 psi at point C in order to result in 50 psi at the aircraft (D), assuming a 30 psi pressure drop in the reel and hose. The problem is that when the aircraft is full, there is no flow and therefore no pressure drop. Without a venturi such a system would, at no flow, put 80 psi on the aircraft. This could cause damage to the aircraft fuel system. If set at 50 psi, the actual fueling rate would be very slow, no where near the design rate because the pressure drop between points C and D would use up much of that 50 psi.

FIGURE 3

(The above example shows a simple, non-compensated single pressure control valve system, for simplicity.)

The venturi system (Figure 4) solves this problem. By locating the venturi just before the hose reel, pressure drop across the filter and meter is ignored by the pressure controller. The venturi’s job is to compensate for pressure drop in the hose reel, hose and nozzle. As flow increases, the venturi “fools” the pressure control valve into delivering enough pressure so that there is 50 psi at the low pressure point (B). The venturi is “tuned” so that B and D match. Under full flow conditions, supply pressure (C) may be 90 psi and pressure at point A may be 70 psi, but pressure at the nozzle and at point B is 50 psi. When the aircraft is full and flow stops, pressure A, B, C and D return to 50 psi.

FIGURE 4

Adjustment of the Venturi

Venturis are not designed to match each system because it would be far too expensive to custom machine each one. Instead, a venturi is selected that has too much compensation. The Whittaker (formerly Thiem) F505 provides up to a 34 psi pressure depression at 600 gpm. If you only need 27 psi of depression to compensate for the pressure drop through the hose reel, hose and nozzle, you must “bleed off” some of the signal. This is done by adjusting a needle valve (Figure 5) so that some fuel from the high pressure zone at the venturi inlet will flow to the venturi throat. The resulting “mixed” pressure signal (27 psi below system pressure) is then fed back to the control valve as its “command”. When correctly adjusted, the pressures at gauges B and D read the same. This should be checked at no flow and at full system flow rate.

FIGURE 5
  • When properly adjusted, the system allows maximum flow rate without danger to the aircraft. If you change to a different hose length or size (diameter), the venturi must be re-adjusted. We recommend that this adjustment be checked at least once a month. In this way, a possible problem with the pressure control system may be detected and maximum safe flow rate is assured.
  • If a hose-end pressure control valve (HECV) is mounted on the nozzle, it must be either removed or “blocked out” to adjust the venturi “nozzle pressure”. When finished testing the system, remove the block-out device and re-test the system. (The HECV vent will spray some fuel when next used!) Bear in mind that if the HECV is removed for this test, its own pressure drop will not be compensated for by the venturi.
  • Most specifications for fueling equipment now require dual pressure controls, one primary and one secondary or “back up”. This can be achieved by various combinations of inline, bypass and hose-end controls. (We will address this subject in a future Gamgram). A common method has the deadman valve serve as a primary pressure controller with the bypass valve as a secondary controller. Figure 6 shows how this is done. Both valves must not be adjusted to control the same pressure because they will “fight” one another with resulting instability. In any system, the primary regulator controls pressure 5 to 15 psi lower than the secondary. This may be done either by setting the regulators at different pressures, or by sending the regulators differently tuned venturi signals. In this example, the in-line (primary) controller is set at 45 psi, (pressure E). The bypass (secondary) controller is set at 50 psi (pressure B). With this arrangement, if the aircraft valve closes suddenly, the secondary valve backs up the primary valve by opening quickly to relieve pressure on the primary. (Primary pressure may be set as high as 55 psi).
FIGURE 6

Many systems on refueling trucks use air pressure as a reference using an air pressure regulator. It is a good idea to use a locking regulator (See Bulletin 70) to prevent unauthorized or “accidental” adjustment. On a Whittaker regulator, this will be 16 or 25 psi higher than the desired fuel pressure. This difference is called the “bias” pressure. The purpose of this bias pressure is to allow smooth operation of the controller. To better understand this system, think of it this way: The air reference pressure is on one side of a sensing pilot piston with the venturi pressure on the other side with a bias spring. If the total of spring force and venturi pressure is greater than the air reference pressure, the piston moves slightly toward the air side; this results in the control valve closing slightly to reduce system pressure and make the sensing piston return to a balanced position.

GamGram 32: Venturi and Nozzle Pressure2025-02-28T19:12:26-05:00

GamGram 31: Tuberías, Roscas, y Tubos (Piping)

Este GamGram es resultado de una frustración. Al parecer es necesario que una persona trabaje con tubos (piping), tuberías y roscas por lo menos un periodo de 5 años, antes que la persona conozca y entendía sus características, y entonces, durante ese periodo de aprendizaje la mayoría de las veces se ordena conexiones y tuberías de tamaño incorrecto.

Cliente: “Ordené 10 válvulas de 3/8 de una pulgada, y usted me envió estas cosas grandes con roscas de tuberías que son de casi ¾ de una pulgada de diámetro”.

Repuesta: “Sí, los tubos de 3/8 de una pulgada tienen un diámetro externo de aproximadamente ¾ de pulgada, 75 pulgadas menos. Te enviamos lo que pediste.

Cliente: “Pero medí la tubería y tenía aproximadamente 3/8 de una pulgada de diámetro externo. ¿Cómo puede decirme que esta tubería de ¾ de pulgada es la que pedí?”

Repuesta: “Si nos hubiera dicho la medida de la tubería, le habríamos mandado válvulas de 1/8 de pulgada. Los tubos de 1/8 de pulgada tienen un diámetro externo de 0.03 pulgadas más grande que 3/8 de pulgada”.

Cliente: ¡Dios, ustedes están locos!

El cliente se sintió frustrado y se molestó, nosotros también. Veamos que sucede con los tamaños y medidas de las tuberías de tubos. No pretendemos pretendemos justificar las peculiaridades del sistema, solo trataremos d de explicarlo.

En sus inicios, las tuberías fueron hechas mediante el proceso de fundición. El diámetro interior, medía 3/8 de pulgada, 1, 3 pulgadas u otro tamaño deseado Durante los pasados 120 años, se perfeccionó la fabricación de tuberías con el método de la forja (tuberías forjadas), y se encontró innecesario usar las paredes tan gruesas como las que se requerían con la fundición para evitar problemas de las tuberías. Los materiales forjados como el acero y el latón soportan presiones mucho más grandes que las tuberías fundidas. Por supuesto, el grosor de la pared tenía se reducía para ahorrar metal y se abarata el costo; pero la pregunta que surge era si se debía reducir el diámetro externo (O.D.) o aumentar el diámetro interno (I.D.). Alguien decidió que el diámetro interno debería incrementarse, de esta manera, los tubos forjados se conectaban a las mismas conexiones hechas para tubos fundidos. Todo esto trajo la confusión de este mundo en relación a los tamaños de las tuberías.

La siguiente tabla muestra los tamaños de algunas tuberías de Cédula 40 .No aparecen las tolerancias de fabricación. Los números de cédula menores de 40, o mayores de 40, tienen todos el mismo OD; solo cambia el ID. La tubería hecha para alta presión tiene una pared más gruesa, y el número de cédula es mayor que 40, como 80, 120 o 160; la tubería de trabajo ligero tiene paredes más gruesas y menor como 20, 10 o 5.

Medidas
Tubería
(pulgadas)
Medidas
Rosca
(pulgadas)
O.D. I.D.
Pulgadas MM Pulgadas MM
1/8 27 0.405 10.3 0.269 6.8
1/4 18 0.540 13.7 0.364 9.3
3/8 18 0.675 17.2 0.493 12.5
1/2 14 0.840 21.3 0.622 15.8
3/4 14 1.050 26.7 0.824 20.9
1 11 1/2 1.315 33.4 1.049 26.6
1 1/4 11 1/2 1.660 42.2 1.380 35.1
1 1/2 11 1/2 1.900 48.3 1.610 40.9
2 11 1/2 2.375 60.3 2.067 52.5
2 1/2 8 2.875 73.0 2.469 62.7
3 8 3.500 88.9 3.068 77.9
3 1/2 8 4.000 101.6 3.548 90.1
4 8 4.500 114.3 4.026 102.3
5 8 5.563 141.3 5.047 128.2
6 8 6.625 168.3 6.065 154.1
8 8 8.625 219.1 7.981 202.7
10 8 10.750 273.1 10.020 254.5
12 8 12.750 323.9 11.938 303.2
14 8 14.000 335.6 13.234 336.0

La lección de todo es que es imposible encontrar una medida en una conexión en un tubo que le diga el tamaño real, hasta que usted alcance la dimensión de 14 pulgadas. El diámetro externo de un tubo de 14 pulgadas es realmente 14 pulgadas; el de 20 pulgadas es 20 pulgadas, etc.

Tubos (tubing)

Estos tubos (tubing), por ejemplo, para equipos de medición, es medida por su diámetro externo, no por su diámetro interno; la tubería de producción de 3/8 de una pulgada mide 3/8 de una pulgada en su diámetro externo, pero su diámetro interno es solamente alrededor de 0.3 pulgadas. Surge el problema con tubos (tubing) en aquellos países, donde se usa el sistema (SI) tamaños métricos; las conexiones norteamericanas de tubos son en fracciones de pulgadas no ajustarán. Por eso es que insistimos que nuestros clientes con el sistema SI tomen las medidas muy exactas; está es la garantía de que proveamos las conexiones de tuberías de producción en medidas métricas correctas.

Las Roscas de las Tuberías

La mayoría de las roscas de tuberías en los servicios de petróleo fuera de Norteamérica son rectas y no son ahusadas (cónicas). Una empaquetadura hace el sellado. Cuando un producto norteamericano llega a un país que usa ese tipo de rosca, el mecánico piensa que la conexión debe ser apretada hasta que no se puedan ver hilos de la rosca en la tubería. El resultado es usualmente que la conexión se raja debido a las tremendas fuerzas que se generan cuando las partes ahusadas son accionadas juntas. Lamentablemente, no hay un momento torsional (torque) determinado para su uso .En términos generales, de 4 a 7 vueltas hace que una unión roscada esté lo suficientemente apretada para evitar salidero si se usa un sellador de rosca (cinta de teflón). Nuestra experiencia nos dice que la mayoría de los fabricantes de conexiones en acero inoxidable no siguen los patrones que especifican que lo apretado de mano se alcanza en 4-5 vueltas. Usted es afortunado si puede tener dos revoluciones.

Cuando los accesorios de acero inoxidable se enroscan en tuberías de aluminio fundido usando cintas de teflón ‘se puede presentar un problema excepcionalmente grave Aunque el teflón proporciona algo de lubricación, no es consistente. Si un hilo de rosca es áspero, en un punto determinado el teflón se rompe y aumenta la fricción; el mecánico siente la resistencia y cree que la junta está apretada sin embargo habrá salidero. Hemos aprendido a lo largo de los años que agregar gel (vaselina) a la cinta después de puesta (antes de enroscar), hace “toda la diferencia del mundo”. Pero te avisamos: la friccion será muy baja puede resultar fácilmente en una conexión un poco más que el apretado a mano hará una conexión a prueba de fugas.

Roscas Tuberías Inglesa Británicas

Aunque las roscas de tubo cónicas británicas se usan en las industrias de países fuera de Norteamérica, la industria petrolera en todas las áreas fuera de Norteamérica parece haberse estandarizado en la rosca inglesa de tubo paralela o recta. Una empaquetadura es la que hace el sellando (estanqueidad). Nos referimos a la rosca conocida como BSPP-Roscas de tubo Británicas Paralelas Estándar. Nos critican por agregar la segunda P. y lo hacemos porque BSP significa “roscas inglesas” la última letra significa paralela (P) o roscas cónicas (T) (Taper).

Tubería
(pulgadas)
Rosca
(pulgadas)
OD
Pulgadas MM
1/8 28 0.383 9.7
1/4 19 0.518 13.2
3/8 19 0.656 16.7
1/2 14 0.825 21.0
3/4 14 1.041 26.4
1 11 1.309 33.3
1 1/4 11 1.650 41.9
1 1/2 11 1.882 47.8
2 11 2.347 59.6

Las roscas NPT se diferencian de las BSP en el ángulo del diente, es de 60 grados en lugar de 55, y las aristas son más pronunciadas. Otra diferencia es en el paso: las roscas NPT tienen 11,5 hilos por pulgada mientras que las BSP tienen 11 hilos por pulgada. Y que la rosca cónica es solo en el macho, no en ambas como la NPT.

Resumen

El método ileso para saber qué Ud. está haciendo al ordenar conexiones de tubos es medir con un calibrador o un micrómetro. Molesta embarcar partes a lugares lejanos y luego saber que el cliente ordenó las partes incorrectas.

GamGram 31: Tuberías, Roscas, y Tubos (Piping)2025-01-03T19:42:25-05:00

GamGram 31: Pipe, Pipe Threads, and Tubing

This issue of the GamGram is written out of total frustration. The problem is that it seems necessary for a person to work with tubing, pipe & pipe threads for at least 5 years before understanding them, and then he orders the wrong size fitting half the time.

Customer: “I ordered ten (10) 3/8 inch toggle valves, and you sent me these big things with threads that are almost 3/4 inch in diameter”.

Answer: “Well, 3/8 inch pipe has an OD that is about 3/4 inch — only 0.075 inches less, so we sent you what you ordered.”

Customer: “But I measured my pipe and it was about 3/8 inches OD. How can you say that your 3/4 inch is what I ordered.”

Answer: “If you had told us what your pipe measured, we would have sent you 1/8 inch valves. Pipe that 1/8 inch size has an OD just 0.03 inches greater than 3/8 inch.”

Customer: “You guys are nuts!”

The customer is frustrated, and so are we. So now we are going to tell you the “facts of life” about pipe sizes. We do not want to appear to justify the peculiarities of the system – all we will do is explain it.

Pipe was originally made by casting processes. The inside diameter measured 3/8 inch or 1 inch or 3 inch, whatever the size was supposed to be. Within the last 120 years, wrought pipe was perfected, but it was found unnecessary to use the heavy wall thicknesses that were required to avoid problems of cast pipe. Wrought materials such as steel and brass could withstand far greater pressures than cast pipe. Obviously, the wall thickness had to be reduced to save metal, but the question was whether the OD should be reduced or the ID increased. Someone decided that the ID should be increased. This way, the wrought pipe could be connected to the same fittings that had been made for cast pipe. This is how the world became confused about pipe sizes.

The following chart gives the sizes of standard schedule 40 pipe. Manufacturing tolerances are not shown. Schedule numbers that are less than 40 or greater than 40 all have the same OD; only the ID changes. Pipe that is made for high pressure has a thicker wall, and the schedule number is greater than 40, such as 80, 120 or 160. Light duty pipe has thicker walls and smaller schedule numbers, such as 20, 10, or 5.

Pipe Size (inch) Threads (inch) Outside Diameter Inside Diameter
Inch MM Inch MM
1/8 27 0.405 10.3 0.269 6.8
1/4 18 0.540 13.7 0.364 9.3
3/8 18 0.675 17.2 0.493 12.5
1/2 14 0.840 21.3 0.622 15.8
3/4 14 1.050 26.7 0.824 20.9
1 11 1/2 1.315 33.4 1.049 26.6
1 1/4 11 1/2 1.660 42.2 1.380 35.1
1 1/2 11 1/2 1.900 48.3 1.610 40.9
2 11 1/2 2.375 60.3 2.067 52.5
2 1/2 8 2.875 73.0 2.469 62.7
3 8 3.500 88.9 3.068 77.9
3 1/2 8 4.000 101.6 3.548 90.1
4 8 4.500 114.3 4.026 102.3
5 8 5.563 141.3 5.047 128.2
6 8 6.625 168.3 6.065 154.1
8 8 8.625 219.1 7.981 202.7
10 8 10.750 273.1 10.020 254.5
12 8 12.750 323.9 11.938 303.2
14 8 14.000 335.6 13.234 336.0

The lesson to learn is that it is impossible to find a dimension on a fitting or a pipe that tells you the actual size until you get up to 14 inch pipe. The OD of 14 inch pipe is really 14 inches; the OD of 20 inch pipe is 20 inches, etc.

So now if all of our good customers would please measure their pipe or pipe fittings, our problem will be solved forever — but we don’t really believe that. Why? Because then we develop confusion about tubing sizes.

Tubing

Tubing is measured by its OD not its ID; 3/8 inch tubing really measures 3/8 inch on its OD, but its ID is usually only about 0.3. Where we have a tubing problem is overseas where metric sizes are used; American fractional inch tubing fittings will not fit. That is why we have to insist that our overseas customers actually take very close measurements. This will insure that we provide the right metric sized tubing fitting.

Pipe Threads

Most pipe threads in petroleum service outside of North America are straight, not tapered. A gasket does the sealing. When an American product reaches an overseas destination, the mechanic thinks that the fitting should be tightened until no threads can be seen on the pipe. The result is usually that the fitting splits open because of the tremendous forces that are created when two tapered parts are driven together. Regrettably, there is no standard torque that should be used. Generally speaking, from 4 to 7 turns will produce a tight joint if a thread sealant, such as Teflon tape, is used. Our experience shows that most manufacturers of stainless steel fittings do not adhere to the standards which specify that hand tightness is reached in 4 – 5 turns. You are lucky to have 2 turns. The number of turns after hand tightening should be 2 or 3.

An exceptionally severe problem develops when stainless steel fittings are screwed into aluminum castings with Teflon tape as the sealant. Although the Teflon provides some lubrication, it is not consistent. If a thread is rough at one point, the Teflon tears away; the mechanic feels the resistance and thinks the joint is tight. It leaks. We have learned over the years that adding petroleum jelly (Vaseline) to the tape after it is applied, makes “all the difference in the world”. But we warn you, the very low friction can easily result in a split fitting. Little more than hand tight will make a leakproof connection.

British Pipe Threads

Although British tapered pipe threads are used in foreign industry, the petroleum industry in all areas out of North America, seem to have standardized on the British parallel or straight pipe thread. A gasket makes the seal. We refer to it as BSPP for British Standard Parallel Pipe threads, but we are criticized for adding the second P. The reason we insist on doing it is because BSP can mean either tapered or parallel threads.

Pipe Size (inch) Threads (inch) Outside Diameter
Inch MM
1/8 28 0.383 9.7
1/4 19 0.518 13.2
3/8 19 0.656 16.7
1/2 14 0.825 21.0
3/4 14 1.041 26.4
1 11 1.309 33.3
1 1/4 11 1.650 41.9
1 1/2 11 1.882 47.8
2 11 2.347 59.6

The dimensions of BSPP threads are remarkably close to NPT as the chart shows, but the thread form is 55° instead of 60° and the number of threads per inch is different. Nevertheless, some mechanics consistently make tight connections with Teflon tape when installing NPT male fittings into female BSPP threads if one material is soft, like aluminum.

Summary

The only safe way to know what you are doing when you order pipe fittings is to measure with a caliper or a micrometer. We surely do hate to ship parts half way around the world and then find the customer ordered the wrong size.

NOTE: Just to clarify, OD stands for Outside Diameter, and ID stands for Inside Diameter.

GamGram 31: Pipe, Pipe Threads, and Tubing2025-01-03T19:21:58-05:00

GamGram 30: Operación con los Filtros Separadores en Climas Fríos

Cuando un ingeniero con una base técnica pobre especifica un equipo lo llamamos “ingeniería básica.” Y es una descripción perfecta de la forma en que las personas especifican los calentadores para los filtros separadores de filtro. Llámelo intuición, conjeturas, “abracadabra pata de cabra” o pura charlatanería; porque no existe una base técnica aparente para la forma en que la mayoría de los sistemas de calentadores están diseñados para filtros separadores

Se sabe que los vendedores de filtros separadores hacen declaraciones tan necias como como “un calentador mantiene caliente el filtro separador”. Le recomendamos que aparte bien lejos a ese individuo porque simplemente no sabe lo que está hablando. Piense si su filtro separador opera a un caudal de 600 gpm y el combustible entrante es a 20 °F (-6,7 °C), la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura a 32 °F (0 °C) es de 24 000 BTU/min. Se requiere una entrada de calor de 421 KW pero incluso si ignora por completo la pérdida de calor es altísima de la superficie del recipiente en contacto con la atmósfera, puede ver fácilmente que el calentador típico para un sumidero es clasificado en 1 KW para nada lograra calentar esa carcasa; es como si quisiera derretir el acero con una cerilla!

Los filtros separadores al operar en climas fríos presentan dos problemas diferentes

  1. Que se congelen las facilidades para el drenaje (accesorios, válvulas, tubería) pues esto impediría drenarlo. (¿Cómo cambia los elementos filtrantes si no puedes evacuar el combustible de la carcasa?).
  2. Mantener el flujo de combustible a través de elementos sin que estos se bloqueen con el hielo.

El primer problema es el más común. El segundo problema se limita a las regiones donde la temperatura del combustible en los tanques de almacenamiento desciende muy por debajo del punto de congelación del agua.

Para mantener los accesorios de drenaje libre de hielo, un calentador de inmersión brinda una respuesta simple, pero toma un tiempo y un análisis cuidadoso para asegurar que el calor se ubicará precisamente ahí donde se necesita. La figura 1 es un ejemplo de miles de instalaciones mal diseñadas. La válvula de drenaje está ubicada para facilitarle al operador el realizar el drenaje, pero la ubicación del calentador no evitará que la válvula se congele. El diseño de la figura 2 es bueno porque la válvula de drenaje está ubicada lo más cerca posible del calentador y este está además directamente debajo de la conexión de drenaje. La recirculación de convención (transporte de energía térmica) a través del desagüe hacia el recipiente tiende a evitar la formación de hielo el cual podría formar un puente sobre la entrada de drenaje en el recipiente. Se ha demostrado que los calentadores de 300 a 750 vatios son adecuados.

Para ayudar al calentador colocado en la línea de drenaje, a menudo se usa un calentador en el sumidero. Sin embargo, muchos de ellos están instalados como en fig. 3. Por supuesto un calentador en tal ubicación en el recipiente no resulta, porque el calor no estará donde se necesite o sea en la entrada del desagüe. En la figura 4, el calentador se presenta de modo que pueda ayudar al drenaje calentando la línea y manteniendo un camino despejado para que el agua salga del recipiente. No hay forma de que se pueda calentar toda la placa de la plataforma, por lo que debe haber hielo en áreas ubicadas lejos de la entrada drenaje. Obviamente, la mayor parte del calor de un calentador de este tipo se elevará hacia arriba, alejándose del agua que se acumula, por lo tanto, es muy importante que el calentador esté ubicado lo más cerca posible de la superficie del sumidero, con suerte no más de ½ pulgada (12 mm) por encima.

Volvamos al primer problema sobre tratar con el hielo que se forma en el combustible antes de que el agua se haya asentado en el pocillo de drenaje. Los tanques de almacenamiento subterráneos casi nunca tienen temperaturas muy bajas, excepto en las regiones del Ártico; sin embargo, la temperatura del combustible contenido en los tanques de almacenamiento aéreos puede caer muy por debajo del punto de congelación del agua en muchas partes del mundo. A medida que la temperatura del combustible desciende por debajo del punto de congelación, el agua disuelta en el combustible se muestra como cristales de hielo, en forma de diminutas agujas microscópicas que no se asientan por ser demasiado pequeñas. Estos fragmentos o hebras de hielo bloquean irremediablemente los elementos coalescentes.

Lidiar con este problema es muy difícil y se dan pocas alternativas. Todas son muy caras, ninguna es simple:

  1. Utilice aditivos anticongelantes.
  2. Coloque las carcasas de filtración en el interior de una edificación con calefacción. Cuando los elementos se tapen con hielo, detenga el flujo y espere hasta que el hielo se derrita. Si tiene dinero extra, instale dos sistemas paralelos de filtros para que pueda alternar de uno a otro mientras uno de ellos se descongela.
  3. Caliente el tanque de almacenamiento de combustible para evitar que se forme hielo.

En caso de que desee conocer algunos otros métodos utilizados en los últimos 40 años, considere los siguientes

  1. Un fabricante de filtros separadores tenía una unidad especialmente diseñada para ser soterrada; solo la tapa estaría expuesta. ¡La tierra es un gran aislante!
  2. Se instalaron cientos de filtros separadores dentro de cajas de madera contrachapada que tenían espacio para calentadores eléctrico en el interior. Pero era necesario desmontar la caja para cambiar los elementos.
  3. Cientos de instalaciones se realizaron con el sumidero y la tubería de drenaje con aislamiento térmico (revestimiento). Pero el agua de lluvia siempre se filtraba en el aislamiento, lo que empeoraba mucho la tarea de calefacción; muchos vasos oxidados en el exterior casi hasta el punto tener de una falla estructural.

Sabemos de dos aeropuertos que se mantuvieron operando en un invierno muy fuerte, aun cuando se le bloqueaban los coalescedores con hielo porque los elementos se retiraban periódicamente y se descongelaban en un edificio con calefacción Así no interrumpieron el abastecimiento de combustible a las aeronaves usando de forma alternativa dos juegos de coalescedores. Como ve no hay soluciones de bajo costo para este problema.

En conclusión, concéntrese en mantener los sistemas de drenaje libres de hielo y luego espere y rece para que no tenga que lidiar con lotes húmedos de combustible.

GamGram 30: Operación con los Filtros Separadores en Climas Fríos2025-01-02T20:23:39-05:00

GamGram 30: Cold Weather Operation of Filter Separators

When an engineer specifies equipment that has little technical foundation, we often call it, “Seat of the pants engineering”. This is a perfect description of the way people specify heaters for filter separators. Call it intuition, guesswork, hocus-pocus or pure charlatanism; there really is no apparent technical basis for the way most heater systems are designed for filter separators.

Filter separator salesmen are known to make stupid statements, such as, “A heater keeps the filter separator warm.” We recommend that you throw the guy out, because he simply does not know what he is talking about. Consider the fact that if your filter separator operates at 600 gpm, and the incoming fuel is at 20°F (-6.7°C), the amount of heat required to raise the temperature to 32°F (0°C) is 24,000 BTU/min.. This requires a heat input of 421 KW. Even if you totally ignore the incredibly high heat loss from the vessel surface to the atmosphere, you can easily see that the typical sump heater rated at 1 KW achieves nothing toward heating the vessel. It is like trying to melt steel with a match!

There are really two separate problems in operating filter separators in cold weather:

  1. Preventing the vessel drain fitting from freezing. (How can you change elements if you are unable to drain it?)
  2. Maintaining fuel flow through elements that are blocked with ice.

The first problem is the most common one. The second problem is restricted to regions where fuel in storage tanks drops well below the freezing point of water.

To keep the drain fitting clear of ice, an immersion heater provides a simple answer, but it takes some careful thought to insure that the heat will be located where it is needed. Figure 1 is an example of thousands of poorly designed installations. The drain valve is located for operator convenience, but the heater will not prevent freezing at the valve. The design in Figure 2 is good because the drain valve is as close to the heater as possible, and the heater is directly under the drain connection. Convective recirculation up through the drain into the vessel tends to prevent ice formation that might bridge over the drain entrance in the vessel. Heaters rated 300 to 750 watts have been found suitable.

To assist the drain line heater, a sump heater is often used. However, many of them are installed as in Figure 3. Clearly, a heater at this location in the vessel is worthless, because heat will not be located where it is needed, at the drain entrance. In Figure 4, the heater is located so that it can assist the drain line heater in maintaining a clear path for water to leave the vessel. There is no way that the entire deck-plate can be heated, so it must be resolved that ice will exist in areas located away from the inlet of the drain. Obviously, most of the heat from such a heater will rise upward, away from the water that collects, so it is very important that the heater be located as close to the sump surface as possible — hopefully no more than ½ inch (12mm) above it.

We now return to the problem of dealing with ice that forms in fuel before the water has settled to the sump. Underground storage tanks almost never have very low temperatures, except possibly in arctic regions. The fuel in above-ground storage tanks can drop far below the freezing point in many parts of the world. As the temperature of fuel drops below the freezing point, water that was dissolved in the fuel appears as ice crystals in the form of microscopic needles that do not tend to settle, because they are too small. Coalescer elements become hopelessly blocked by these slivers of ice.

Dealing with this problem is extremely difficult and there are few alternatives. All are very expensive and none are simple:

  1. Use anti-icing additives.
  2. Install the filter equipment in a heated building. When the elements become plugged with ice, stop the flow and wait until the ice melts. If you have extra money, install two parallel filter systems so you can switch from one to the other to allow thawing.
  3. Heat the fuel storage tank to keep ice from forming.

In case you would like to know some other methods that have been used in the last 40 years, consider these:

  1. One filter separator manufacturer had a specially designed unit that you buried in the ground with only the cover exposed. Earth is a great insulator!
  2. Hundreds of filter separators were installed inside of plywood boxes having electrical space heaters inside. It was necessary to dismantle the box to change the elements.
  3. Hundreds of installations were made with the sump and drain piping thermally insulated (lagged). Rain water always leaked into the insulation making the heating task far worse; many vessels rusted on the outside nearly to the point of structural failure.

We know of two airports that were kept in operation in a recent winter, because the ice-blocked coalescer elements were periodically removed and thawed in a heated building. Fueling of aircraft was maintained by alternately using two sets of coalescers. There are no low-cost solutions to this problem.

In conclusion, concentrate on keeping drain systems clear of ice, and then hope and pray that you will not have to deal with wet batches of jet fuel.

GamGram 30: Cold Weather Operation of Filter Separators2025-01-02T20:18:32-05:00

GamGram 29: Prevención de Abastecimiento con el Combustible Equivocado

¿Sabías que hay cinco veces más accidentes de aviación causados por agua y suciedad en el combustible que por el combustible erróneo (misfuelling en inglés, bombear el combustible equivocado en un avión)? Escuchamos a un supuesto representante de un fabricante de aeronaves decir que la industria debe concentrarse en el problema del agua y la suciedad en lugar del problema del despacho del combustible equivocado. ¡Qué ignorante!

¿Nosotros hacemos todo para mantener el combustible limpio de agua y suciedad, sin embargo qué se ha hecho antes para evitar el suministro de combustible equivocado? no se ha hecho casi nada. Claro que si marcamos los carros tanques, los tanques de almacenamiento, los oleoductos y las estaciones de llenado, pero no siempre es asi.

Las aeronaves deben tener carteles que especifiquen el tipo combustible que debe usarse, pero no siempre lo tienen. Los equipos de carga por el fondo pueden ser acoplados fácilmente con selectores específicos de grado los cuales estan en el mercado por más 30 años, pero no siempre están instalados. En efecto, solamente una pequeña parte del aparato se equipa.

Todos los accidentes por falla del tipo de combustible tienen un común denominador: el error humano. Veamos estos casos:

  • Después de un espectáculo aéreo un piloto muy profesional y experimentado vio cómo su liviano bimotor era reaprovisionado con un carrotanque marcado “turbocombustible” (Jet Fuel). Afortunadamente, hizo un aterrizaje forzoso pero seguro.
  • Un técnico de línea muy joven y sin formación puso combustible para aviones en una cabina doble porque vio la palabra TURBO en el nombre del avión. Siete personas murieron.
  • Un empleado nuevo sin entrenamiento puso turbocombustible en un bimotor de cabina, porque vio la palabra TURBO en el nombre del aeroplano. Siete personas murieron.
  • Un distribuidor tenía la costumbre de guardar la cisterna abastecedora de turbocombustible sin marcar en un sitio, la cisterna abastecedora de Avgas en otro también sin marcaje ni señalización. Al día alguien cometió un error al estacionar la cisterna de turbocombustible. El accidente fue inevitable.
  • Un piloto corporativo llegó a uno de los aeropuertos más grandes del mundo y especificó deliberadamente que no quería combustible. De todos modos le suministraron turbocombustible en su cabina doble Avgas. El distribuidor detectó este error antes que el piloto saliera.

¿Lo vio?, siempre es un error humano. La Asociación General de Fabricantes de la Aviación promocionó una campaña resumida como lo describimos a continuación:

  1. Se elimina la palabra TURBO de los nombres de los aviones.
  2. Se diseñaron y distribuyeron calcomanías para el rotulado de las bocas de llenado.
  3. Se diseñaron bandas específicas para etiquetar todas las boquillas de reabastecimiento de combustible sobre las alas.
  4. Se ideó un sistema de entrada del tanque para evitar que un pico grande de llenado de la boquilla de turbocombustible pueda entrar en la abertura del tanque de Avgas la cual es más pequeña.

La cuarta acción es la más importante, porque supera el error humano. La investigación mostró que el 74 % de los aviones Avgas tienen aberturas de llenado de menos de 2,3″ de diámetro; por lo tanto, solo el 26 % de la flota de aeronaves tuvo que modificarse con aberturas reduciendo las bocas del tanque.

Toda la abertura para turbocombustible en el llenado sobre las alas y las boquillas se hicieron más grandes. A través de un diseño muy inteligente, Shaw Aero, el mayor fabricante de tapas y bocas de llenado, desarrolló un inserto para que redujera el tamaño de las bocas grandes. Estos equipos se ofrecen por los fabricantes de fuselajes, como Piper, Cessna, Beech, Mooney y Aero Commander. Los aviones nuevos de Avgas, fabricados después de1984 tienen una pequeña abertura para el llenado.

Los picos de todas las boquillas fabricados antes de 1984 tenían el tamaño adecuado para pasar por las aberturas de llenado más pequeñas. Sin embargo, para que el sistema de interferencia funcionara, cada boquilla superior que dispensaba turbocombustible tenía un pico nuevo que era lo suficientemente grande para que no entre en una abertura de Avgas. El problema es que algunos aviones a reacción tienen una abertura en forma de “D”; no son redondos. La solución fue un pico de forma ovalada; mide 2,6” en el punto más grande por lo que no entrará en una abertura de 2,3″, pero entra en la abertura con forma “D”.

Así que ahora puedes pensar que el problema del mal abastecimiento de combustible está resuelto. Desafortunadamente, no se resuelve debido a varios otros problemas:

  1. La FAA no ha desarrollado una política clara y consistente. Por ejemplo, los propietarios de aeronaves de las series Cessna 300 y 400 recibieron AD que exigían la instalación de kits de restricción, pero los propietarios de aeronaves bimotores Beechcraft solo recibieron boletines de servicio; el cumplimiento no es obligatorio. ¡El Piper AD solo se aplica a Navajo y Aerostars, no a Aztecs! ¡¡Muy confuso!!
  2. No hay ninguna ley que obligue a un distribuidor, FBO o compañía petrolera a instalar los nuevos picos ovalados en sus boquillas de combustible para aviones.
  3. Después de la intensa investigación que se llevó a cabo en el diseño del sistema, se descubrió que algunas aeronaves que usan turbocombustible tienen las aberturas de llenado demasiado pequeñas para el surtidor ovalado. Afortunadamente, algunos de estos se pueden modificar a un tamaño grande, pero otros continúan siendo un problema.
  4. El verdadero aspecto negativo es la gente que habla del sistema solo porque es diferente a todo aquello a lo que están acostumbrados. Por ejemplo:
    1. Algunos operadores de línea comentaron que el nuevo pico ovalado genera un exceso de salpicaduras en los Cessna Citations y Beech King Airs. Para investigar esto, se realizaron pruebas que demostraron que los picos redondos también causan el mismo problema de salpicaduras al mismo caudal. La dificultad radica en que el combustible no puede fluir rápidamente por la pendiente (diedro) del ala debido a los pequeños orificios en la estructura del ala.
    2. Algunas personas afirman rotundamente que la forma en el pico ovalado provoca un patrón de rociado que suele generar salpicaduras. Esto es completamente falso: observen estas fotografías del patrón de flujo de combustible.
    3. Algunas personas han afirmado que la tasa de flujo se reduce con el nuevo pico en comparación con el pico de 1½” de diámetro que este reemplaza. Sin embargo, pruebas realizadas por Cessna y OPW demuestran que esto simplemente no es cierto.
    4. Se publicó un artículo afirmando que el flujo en un pico redondo tiene régimen laminar, pero no asi en el pico ovalado. ¡Fantástico! Intente encontrar un ingeniero calificado que esté de acuerdo en que el flujo laminar puede existir a 9 pies por segundo después de un filtro de malla cónico. Esa es la velocidad en un pico redondo de 1½” a 50 galones por minuto. ¡Por favor! Eso es indiscutiblemente es un flujo turbulento, no “laminar.”

Los problemas relacionados con las “personas” son molestos y frustrantes, pero por suerte pueden resolverse con hechos reales. ¿Grandes problemas? Sí, hay algunos. El más grande es el avión Hawker Siddley 125. Hay 200 de estos aviones en los EE. UU. (a través de la serie 600) que tienen cuellos de llenado en los tanques que son aproximadamente 1/4” más pequeños para que el pico de forma ovalada pueda entrar. Obviamente, estos jets ejecutivos deben ser reabastecidos de alguna manera, pero los FBO se resistieron a instalar el nuevo pico “por si acaso” una aeronave del tipo HS125 aterrizaba en su aeropuerto.) Cuando desarrollaron un pico adaptador para los operadores de HS125Este problema fue resuelto por British Aerospace (el fabricante). La tripulación de la aeronave simplemente entrega este adaptador al operador de repostaje, quien lo coloca en su pico ovalado.

Pero ¿Qué se puede hacer con los helicópteros que se ha encontrado que tienen cuellos de llenado pequeños? Estos por ejemplo son el Wessex, Boelkows, Puma, Dauphin, Gazelle, Twin Star y las modificaciones de alcance extendido para el Hiller OV-12 y el Bell Jet Ranger. Con el pasar del tiempo, se espera que todos sean modificados con cuellos de llenado más grandes. Hay un adaptador disponible de Fjord Aviation Fueling Products. Claramente, esto no es una solución al problema de los errores de suministro de combustible, porque alguien podría usar el adaptador y poner combustible para aviones a reacción en un avión de AVGAS. Sin embargo, el adaptador fue diseñado intencionadamente para resultar incómodo, con el fin de alentar a los operadores a retirarlo, a menos que este sea absolutamente necesario para repostar uno de los helicópteros mencionado.

¡El final de la historia es la responsabilidad y el compromiso!

Independientemente de las molestias e ineficiencias que puedan atribuirse al pico de forma ovalado, ¿crees que un FBO podría ganar una demanda por error en el suministro del tipo combustible solo porque no se instaló el nuevo pico? La razón de que “no encajara en 200 jets ejecutivos y helicópteros”, que representan tal vez el 1 por ciento de la flota de jets en EE. UU., no significaría nada para un jurado.

¡Pero no todo está perdido! Piénsalo de esta manera. Cualquier boquilla para suministro combustible de aviones a reacción equipada con el pico ovalado no será capaz de suministrar combustible para aviación a reacción en el 74% de la flota de aeronaves de AVGAS. ¡Eso es un verdadero logro!

Como conclusión, creemos que los nuevos picos de forma ovalada deben usarse sin importar las molestias que puedan causar. Las personas que repostan aeronaves cometen errores, como todas las demás personas en este mundo. Ningún FBO puede permitirse no instalar los nuevos picos y ningún propietario de una aeronave con una abertura grande de llenado puede permitirse no instalar los limitadores.

GamGram 29: Prevención de Abastecimiento con el Combustible Equivocado2025-01-07T14:05:22-05:00

GamGram 29: Preventing Misfueling

Did you know that there are 5 times more aviation accidents caused by water and dirt in the fuel than from misfueling (pumping the wrong fuel into an airplane)? We heard a supposedly responsible representative of an aircraft manufacturer say that this means the industry should concentrate on the water and dirt problem instead of the misfueling problem. What a monkey!

We already do many things to keep fuel clean and dry but what has been done in the past to prevent misfueling? The answer is almost nothing. Oh yes, we do label trucks, tanks, pipes and fill stands, but not always. The aircraft are supposed to have placards stating what fuel to use, but they do not always. Bottom loading equipment can easily be keyed with product selectors that have been on the market for 30 years but they are not always installed. In fact, only a small fraction of the apparatus is so equipped.

Misfueling accidents all have one thing in common — human error.

After an air show, an experienced and highly professional pilot watched his light twin being refueled with a truck marked “jet fuel”. Fortunately, he crash-landed safely.

A very young, untrained line serviceman put jet fuel in a cabin twin because he saw the word TURBO in the name of the airplane. Seven people were killed.

A dealer had a practice of keeping the unmarked jet fuel truck in one location and the unmarked avgas truck in another. Guess what happened. Someone made a mistake in parking the jet truck. The accident was inevitable.

A corporate pilot arrived at one of the world’s largest airports and deliberately specified that he did not want fuel. He got it anyhow, jet fuel in his avgas cabin twin. The dealer caught this error before the pilot departed.

So you see, it is always human error. Fortunately, someone decides to do something positive about this crazy situation. The General Aviation Manufacturers Association promoted a campaign which is summarized below:

  1. The word TURBO has been eliminated from airplane names.
  2. Decals were designed and distributed for labeling filler caps.
  3. Bands were designed for labeling all overwing refueling nozzles.
  4. A keying system was devised to prevent a large jet fuel nozzle filler spout from entering a smaller avgas filler opening.

The fourth action is the one that is the most important, because it overcomes human error. Research showed that 74% of avgas aircraft have filler openings that are less than 2.3” in diameter. Therefore, only 26% of the aircraft fleet needed to be modified with smaller openings if all jet fuel spouts on overwing nozzles were made larger. Through some very clever design, Shaw Aero, the largest manufacturer of caps and filler openings, developed an insert to reduce the size of large openings. These kits are offered by the airframe manufacturers, such as Piper, Cessna, Beech, Mooney and Aero Commander. All new avgas aircraft manufactured after early 1984 have a small filler opening.

The spouts on all overwing nozzles prior to 1984 were sized to fit through the smallest filler openings. However, to make the interference system work, every overwing nozzle that dispensed jet fuel had to have a new spout that is large enough so it would not enter an avgas opening. The problem was that some jet fueled aircraft have a “D” shaped opening; they are not round. The solution was a spout that is oval shaped. It measures 2.6” at the largest point so it will not enter a 2.3” opening, but it will enter the “D” shaped opening.

So now you may think that the problem of misfueling is solved. Unfortunately, it is not solved because of several other problems:

  1. The FAA has not developed a clear, consistent policy. For example, owners of Cessna 300 and 400 series aircraft received AD’s that mandated installation of restrictor kits but owners of Beechcraft twin engined aircraft only received Service Bulletins; compliance is not mandatory. The Piper AD only applies to Navajo and Aerostars, not to Aztecs! Very Confusing!!
  2. There is no law that forces a dealer, FBO or oil company to install the new oval spouts on their jet fuel nozzles.
  3. After all of the heavy research that went into the design of the system, some aircraft that use jet fuel have been found to have filler openings that are too small for the oval spout. Fortunately, some of these can be modified to the large size but others remain a problem. More about these cases will be found later in this article.
  4. The real “zinger” in the program is people who “bad-mouth” the idea, just because it is different from what they are accustomed to. For Example:
    1. Some line personnel said that the new oval spout causes excessive splash-back in the Cessna Citations and Beech King Airs. To investigate this, tests were run that showed that round spouts also will cause the same splash-back problem at the same flow rate. The difficulty is that the fuel cannot flow down the slope (dihedral) of the wing rapidly because of the small holes in the wing structure.
    2. Some people say absolutely that the shape of the oval spout causes a spray pattern that results in splash-back. This is pure “bunk” – look at these photographs of the fuel flow pattern.
    3. Some people have stated that the flow rate is reduced by the new spout, as compared to the 1½” diameter spout it replaces. Tests by Cessna and OPW prove this is simply not true.
    4. An article was printed stating that the flow in a round spout is laminar but not in the oval spout. Fantastic!! Try to find a qualified engineer who will agree that laminar flow can exist at 9 feet per second downstream of a cone strainer. That is the velocity in a 1½” round spout at 50 gpm. Man! — That is turbulent flow, not “laminar”.

“People” problems are an aggravation but hopefully they can be solved by real facts. Big problems? Yes, there are a few. The biggest one is the Hawker Siddley 125. There are 200 of these aircraft in the U.S.A. (through the 600 Series) that have filler necks that are about 1/4” too small for the oval shaped spout to enter. Obviously, these executive jets must be refueled somehow but FBO’s resisted installing the new spout “just in case” a HS125 landed at their airport. This problem was solved by British Aerospace (the manufacturer) when they developed an adapter spout for HS125 operators. The crew simply hands this adapter to the refueler who slips it on to his oval spout.

But what is to be done about the helicopters that have been found to have small filler necks? These are the Wessex, Boelkows, Puma, Dauphin, Gazelle, Twin Star and the extended range mods for the Hiller OV-12 and the Bell Jet Ranger. Eventually, it is hoped they will all be modified with large filler necks. There is an adapter available from Fjord Aviation Fueling Products. Clearly, this is not a solution to the misfueling problem because someone could use the adapter and put jet fuel in an avgas airplane. However, the adapter was purposely planned to be awkward, to encourage operators to remove it unless it is absolutely needed to refuel one of the listed aircraft.

The end of the story is liability!!!

Regardless of aggravations and inefficiencies that can be blamed on the oval spout, do you think that a misfueling law suit can be won by an FBO because the new spout was not installed? The reason “it would not fit in 200 executive jets and helicopters” that represent possibly 1 percent of the jet fleet in the USA would mean nothing to a jury.

All is not lost! Think of it this way. Any jet fuel nozzle that is equipped with the oval spout will not be capable of putting jet fuel in 74% of the avgas aircraft fleet. That is a real accomplishment!

In conclusion, we feel that the new spouts simply must be used regardless of aggravations they create. People who refuel aircraft do make mistakes, like all other people in this world. No FBO can afford not to install the new spouts and no owner of an aircraft with a large filler opening can afford not to have the restrictors installed.

GamGram 29: Preventing Misfueling2025-01-02T19:55:47-05:00

GamGram 28: Índice de Separación de Agua (WSIM), Microseparometro (MSEP), y SWIFT KIT

Este es un documento revisado a partir del GamGram No. 28. Se hizo esencial reescribirlo porque se han dado muchos cambios durante los 12 años desde que se publicó la edición original.

El problema básico ha sido que la industria cada día requiere la información más precisa, mejores ensayos con reproducibilidad y datos relacionados con los filtros separadores que se utilizan en la aviación Esto ha resultado en el desarrollo de mejores procedimientos para la prueba y de los aparatos más refinados en su diseño y efectividad. El título original era “Cómo medir el WSIM”.


La mayoría de los sistemas de suministro de combustible para aviones incluyen un insustituible equipamiento conocido como filtro separador. (Los filtros monitores son también se utilizan, pero no son objeto de este GamGram). Desafortunadamente, muy pocas personas conocen las condiciones que deben existir para que el filtro separador realice correctamente su trabajo de eliminar de agua. Si tuviéramos tiempo para esperar que toda el agua contenida en el combustible reposándolo se asiente en el fondo y la drenáramos para extraerla sería un trabajo simple. esto la mayoría de los operadores lo hacen regularmente. Pero el combustible con agua, al pasar por una bomba centrífuga, se convierte en una emulsión figurada en millones de gotas diminutas que, por su tamaño, demoran un largo tiempo para depositarse en el fondo del tanque.

Con esta emulsión es con la que deben lidiar los elementos coalescentes en el filtro separador pues ellos juntan las pequeñas gotas de agua y las fusionan (coalescente) para que se conviertan en gotas grandes y que debido a su mayor peso puedan asentarse rápidamente en el fondo de la carcasa y ser drenada.

El mayor enemigo de un elemento coalescente son los agentes de superficie activo o tensioactivos (“surfactante”) que entorpecen el aglutinamiento de las góticas de agua manteniéndolas dispersas. Los surfactantes son moléculas químicas que afectan e influyen sobre la tensión de una superficie. A estos les gusta la superficie en particular de la gota de agua contenida en el combustible. La razón es porque tienen “cabezas hidrofílicas” que les gusta el agua pero sus colas son hidrofóbicas, es decir, que la repelen y les gusta el combustible. Entonces, si el combustible contiene tensoactivos y agua, las cabezas de esas moléculas “se acercan” a la superficie de la gota de agua al igual que las abejas van por la miel, y las colas se orientan para permanecer en el combustible de tal manera que al final toda la gota de agua este rodeada por una película del surfactante que la aísla y evita que dos gotas de agua se unan porque no pueden entrar en contacto entre sí.

Desde los primeros días del manejo de combustible para aviones, se hizo evidente que era necesaria una prueba para evaluar un lote del combustible y averiguar si estaba contaminado con surfactantes hasta el punto de poner en peligro el rendimiento del elemento coalescedor. Se desarrolló la prueba del índice del separómetro de agua (WSI) y después de la modificación se convirtió en la prueba WSIM (pronunciado “wiz-um”). Una lectura de 100 fue excelente, lo que significa que los coalescedores funcionarían muy bien. Si la lectura era tan baja como 70, se considera que la coalescencia es muy pobre y cero si está extremadamente contaminado.

El instrumento más moderno que mide la contaminación por surfactantes del combustible se denomina ® Microseparómetro. Es una versión muy refinada del equipo original. La lectura sigue siendo 100 para el mejor combustible, pero en lugar de referirse a él como la clasificación WSIM, se llama MSEP (pronunciado Em-sep).

Tanto el equipo WSIM como el MSEP se basan en la misma idea; una emulsión de agua y combustible donde una muestra de la misma se fuerza a través de una almohadilla conformada por un medio coalescente como lo es la fibra de vidrio. Un dispositivo óptico mide la neblina en el efluente; cuanta menos neblina se detecte, mayor será la calificación y viceversa. La precisión (repetibilidad) nunca ha sido muy buena para ninguna de las dos pruebas; MSEP ha demostrado ser superior a WSIM. Otro gran problema ha sido que la prueba sobrerreacción al Stadis 450, aditivo que mejora la conductividad del combustible es decir, un combustible con un MSEP bajo puede funcionar bastante bien en una prueba real de rendimiento de coalescencia. La considerable presión de los usuarios ha influido en un gran esfuerzo para superar estos problemas.

Posiblemente la variable más importante que se ha investigado ha sido reemplazar la fibra de vidrio con la misma media coalescente que se utiliza en la fabricación de los modernos elementos coalescedores que han pasado las pruebas especificadas en API 1581, 3ra. Edición. El nuevo material parece papel grueso; contiene muchísimas fibras de vidrio finas. La fibra de vidrio para aislamiento es un material tan inconsistente que los fabricantes de coalescedores se vieron forzados hace varios años a encontrar una media mejor. El dispositivo que sostiene a las almohadillas de fibra de vidrio en la versión actual del Microseparómetro es una cápsula de aluminio llamada Alumicel. Todo lo que estamos diciendo es que en el futuro se espera que las nuevas cápsulas Alumicel contengan material coalescente parecido al papel en vez de fibra de vidrio. Mientras tanto, se considerarán válidas las cápsulas de Alumicel disponibles. Por junio de 1996, resultados alentadores de pruebas demostraron que el instrumento por sí mismo no tiene que ser revisado. Esta es una muy buena noticia para los propietarios del modelo conocido como Mark V Deluxe.

Este GamGram sobre de las pruebas que intentan determinar el efecto de los tensioactivos en el combustible para aviones no estaría completa sin un comentario sobre la propiedad técnica involucrada: La “tensión interfacial”, y en nuestro negocio significa “fortaleza de la interfase entre el combustible y el agua”. Si la película de moléculas en la interfaz es fuerte, existirán grandes gotas de agua. A medida que la fuerza de la película interfacial (agua/combustible) disminuye, la más pequeña serán las gotas de agua hasta que la mezcla de agua y combustible se convierta en una emulsión.

La medición de la fuerza de la interfaz se realiza en el laboratorio con la ayuda de un delicado instrumento llamado “tensiómetro” que no es un instrumento de campo, pero recientemente y para nuestra conveniencia ha llegado al mercado un kit que realiza esta medición en el campo. Se llama “SWIFT KIT” y lo comercializa Velcon Filters, Inc. Este kit resulta particularmente útil para comprobar el rendimiento de las carcasas de tratamiento de arcilla utilizada en nuestra industria para capturar y eliminar los tensioactivos, los cuales hacen que disminuya la tensión interfacial; la arcilla adsorbe las moléculas de surfactante como se describe en GamGram No. 14. Por lo tanto, al verificar la tensión interfacial (IFT) antes y después de que el combustible pase por la arcilla, el operador evalúa con rapidez el rendimiento de la arcilla. Esto también puede medirse con un Microseparómetro, pero es una prueba más costosa y que requiere más tiempo.

Conclusión: el Microseparómetro demuestra ser el instrumento más confiable para evaluar la capacidad de una muestra de combustible que elimine el agua mediante un filtro separador. Actualmente está en marcha un programa para mejorar la repetibilidad, y seguiremos revisando este GamGram para reflejar los resultados de esa investigación cuando se haya completado.

GamGram 28: Índice de Separación de Agua (WSIM), Microseparometro (MSEP), y SWIFT KIT2025-01-06T19:46:46-05:00

GamGram 28: WSIM, MSEP, and SWIFT Kit

This is a totally revised issue of GamGram No. 28. Rewriting it became essential because during the 12 years since the original issue was published many changes have occurred.

The basic problem has been that the industry requires more exacting information, better test reproducibility and data that relate more closely to the filter separators that are being used in aviation today. This has resulted in the development of better test procedures and refined testing apparatus. The original title was “How to Measure WSIM.”


Most jet fuel supply systems include a piece of equipment known as a filter separator. Monitor filters are also used but they are not the subject of this GamGram. Unfortunately, very few people know the conditions that must exist for the filter separator to do its water removal job properly. If the water could always be expected to lie in the bottom of a tank with the fuel on top, it would be a simple job to drain it away, and most operators do that regularly. But fuel with water in it that goes through a centrifugal pump becomes an emulsion of literally millions of tiny water drops that do not settle to the bottom of the tank for long periods of time. It is this emulsion that the coalescer elements in the filter separator must deal with. They must gather the tiny water drops together so that they will become large drops (coalesce) that can rapidly settle to the bottom and be drained away.

The enemy of a coalescer element is “surfactant” or surface active agents that prevent water drops from gathering together into large drops. They are chemical molecules that seek and influence a surface. The particular surface they “like” is the surface of a water drop in the fuel. The reason they like a water surface is because they have 2 “heads”. One head likes fuel; the other head likes water. So, if the fuel contains surfactants and if water is present, those 2- headed molecules “zoom” to the surface of the water drop just like bees go for honey. The fuel “heads” orient themselves to stay in the fuel and the water heads are captured by the water. Ultimately, the entire water drop is surrounded by a surfactant film making it impossible for 2 water drops to coalesce together because they cannot come into contact.

In the early days of jet fuel handling, it became obvious that a test was necessary to find out if a batch of fuel was contaminated with surfactants to an extent that coalescer performance would be jeopardized. The Water Separometer Index (WSI) test was developed and after modification it became the WSIM test (pronounced “wiz-um”). A reading of 100 was excellent, meaning that coalescers would perform very well. If the reading was as low as 70 the fuel was considered very poor. Extremely contaminated fuel could be “zero”.

The modern instrument that measures the surfactant contamination of the fuel is currently called the Micro-Separometer®. It is a highly refined version of the original equipment. The reading is still 100 for the best fuel but instead of referring to it as the WSIM rating, it is called MSEP (pronounced Em-sep).

Both the WSIM and the MSEP equipment are based on the same idea; an emulsion of water and the fuel sample is forced through a pad of fiberglass coalescing media. An optical device measures the haze in the effluent. The less haze detected, the higher the rating and vice versa. While precision (repeatability) has never been very good for either test, MSEP has proven to be superior to WSIM. Another big problem has been that the test over-reacts to Stadis 450, the additive that improves fuel conductivity. In other words, a low MSEP fuel may perform quite adequately in a real coalescing performance test. Considerable pressure from users has influenced great effort to overcome these problems.

Possibly the most important variable that has been investigated has been the replacement of fiberglass with the same coalescing media that is used in manufacturing modern coalescer elements that have passed the tests that are specified in API 1581, Revision 3. The new material looks somewhat like heavy paper; it contains very, very fine glass fibers. Fiberglass insulation is such an inconsistent material that coalescer manufacturers were forced to find better media several years ago. The device that holds the fiberglass pads in the current version of the Micro Separometer is an aluminum capsule called the Alumicel®. So what we are saying is that in the future new Alumicels are expected to contain a paper-like coalescing material instead of fiberglass. Meanwhile, the currently available Alumicels must be considered valid. As of June 1996, encouraging test results show that the instrument itself will probably not have to be revised. This is very good news for owners of the model known as Mark V Deluxe.

This review of tests that attempt to determine the effect of surfactants on jet fuel would not be complete without a comment on the technical property that is involved. That property is “interfacial tension”, and in our business it means “strength of the interface between the fuel and water.” If the film of molecules at the interface is strong, large water drops can exist. As the interfacial film decreases in strength, the smaller the water drops will be until the mixture of water and fuel becomes an emulsion. The measurement of interface strength is performed in the laboratory by a delicate instrument called a “tensiometer”. It is definitely not a field instrument but a kit has recently entered the market that performs this measurement in the field. It is called “SWIFT KIT” and is marketed by Velcon Filters, Inc. This kit is particularly useful in checking the performance of clay treaters that are used in our industry to capture and remove surfactants that cause the interfacial tension to decrease; clay adsorbs the surfactant molecules as described in GamGram No. 14. Therefore, by checking the interfacial tension (IFT) before and after the fuel has passed through the clay, the operator can quickly assess the performance of the clay. This can also be determined with a Micro-Separometer but that is a more time consuming and expensive test.

In conclusion, the Micro-Separometer has proven to be the most reliable instrument for evaluating the ability of a fuel sample to have its water removed by a filter separator. A program is currently underway to improve repeatability, and we will further revise this GamGram to reflect the results of that investigation when it has been completed.

GamGram 28: WSIM, MSEP, and SWIFT Kit2025-01-02T14:42:07-05:00
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