Una máquina de ciclo de aire ( ACM ) es la unidad de refrigeración del sistema de control ambiental (ECS) que se utiliza en aviones propulsados por turbinas de gas presurizado . Normalmente, un avión tiene dos o tres de estos ACM. Cada ACM y sus componentes a menudo se denominan paquete de aire acondicionado . El proceso de enfriamiento del ciclo de aire utiliza aire en lugar de un material de cambio de fase como el freón en el ciclo del gas . No hay condensación o evaporación de un refrigerante, y la salida de aire enfriado del proceso se usa directamente para la ventilación de la cabina o para enfriar equipos electrónicos.
Historia
Las máquinas de ciclo de aire se desarrollaron por primera vez en el siglo XIX para proporcionar enfriamiento en los barcos. La técnica es un ciclo Brayton inverso (el ciclo termodinámico de un motor de turbina de gas) y también se conoce como ciclo Bell Coleman o "ciclo de refrigeración estándar de aire".
Detalles técnicos
La compresión, enfriamiento y expansión habituales que se observan en cualquier ciclo de refrigeración se logra en el ACM mediante un compresor centrífugo , dos intercambiadores de calor aire-aire y una turbina de expansión .
El aire de purga de los motores, una unidad de potencia auxiliar o una fuente de tierra, que puede superar los 150 ° C ya una presión de quizás 32 psi (220 kPa), [1] se dirige a un intercambiador de calor primario. El aire exterior a temperatura y presión ambiente se utiliza como refrigerante en este intercambiador de calor aire-aire. Una vez que el aire caliente se ha enfriado, el compresor centrífugo lo comprime . Esta compresión calienta el aire (la temperatura máxima del aire en este punto es de aproximadamente 250 ° C) y se envía al intercambiador de calor secundario, que nuevamente usa aire exterior como refrigerante. El preenfriamiento a través del primer intercambiador de calor aumenta la eficiencia del ACM porque reduce la temperatura del aire que ingresa al compresor, por lo que se requiere menos trabajo para comprimir una masa de aire dada (la energía requerida para comprimir un gas por una determinada relación aumenta a medida que aumenta la temperatura del gas entrante).
En este punto, la temperatura del aire comprimido enfriado es algo mayor que la temperatura ambiente del aire exterior. El aire comprimido y enfriado luego viaja a través de la turbina de expansión que extrae calor del aire a medida que se expande, enfriándolo por debajo de la temperatura ambiente (hasta -20 ° C o -30 ° C). Es posible que el ACM produzca aire enfriado a menos de 0 ° C incluso cuando la temperatura del aire exterior es alta (como se puede experimentar con la aeronave estacionada en tierra en un clima cálido). [2] El trabajo extraído por la turbina de expansión es transmitido por un eje para hacer girar el compresor centrífugo del paquete y un ventilador de entrada que aspira el aire externo para los intercambiadores de calor durante el funcionamiento en tierra; El aire de ram se utiliza en vuelo. La potencia para el paquete de aire acondicionado proviene de la reducción de la presión del aire de purga entrante en relación con la del aire enfriado que sale del sistema; los diferenciales típicos son de aproximadamente 30 psi o 210 kPa a aproximadamente 11 psi o 76 kPa. [1]
El siguiente paso es deshumidificar el aire. El enfriamiento del aire ha provocado que el vapor de agua que contiene se condense en niebla, que se puede eliminar con un separador ciclónico . Históricamente, el agua extraída por el separador simplemente se tiraba por la borda, pero los ACM más nuevos rocían el agua en las tomas de aire exterior de cada intercambiador de calor, lo que le da al refrigerante una mayor capacidad de calor y mejora la eficiencia. (También significa que ejecutar el ACM en un avión estacionado en la pista no deja un charco).
El aire ahora se puede combinar en una cámara de mezcla con una pequeña cantidad de aire de purga del motor no acondicionado. Esto calienta el aire a la temperatura deseada y luego el aire se ventila a la cabina o al equipo electrónico.
Nomenclatura
Tipos
Los tipos de máquinas de ciclo de aire pueden identificarse como:
- Ciclo simple que consta de una turbina y un ventilador en un eje común.
- Bootstrap de dos ruedas que consta de una turbina y un compresor en un eje común
- Tres ruedas que constan de una turbina, un compresor y un ventilador en un eje común
- Cuatro ruedas / dos carretes que constan de dos turbinas, un compresor y un ventilador en un eje común
Forma abreviada
El equipo se denomina indistintamente como PAC , aire acondicionado paquete , o A / C paquete , pero hay una falta de consistencia y acuerdo en cuanto a las derivaciones y significados:
- Paquete. como abreviatura de paquete , aplicado tanto a sistemas neumáticos como no neumáticos ( Boeing , Airbus , Embraer , Bombardier y Lockheed )
- PAC como acrónimo que significa aire acondicionado para pasajeros o aire acondicionado neumático (este último se encuentra en los paneles de control de sistemas de al menos un proveedor de aviones comerciales)
- PACK como acrónimo de kit de ciclo de aire neumático
Ver también
Referencias
- ^ a b Boeing . "Sistema de control ambiental de aviones comerciales" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 24 de mayo de 2011.
- ^ Secretaría del COT del Reino Unido, documento de debate sobre el entorno del aire de la cabina Archivado el 25 de septiembre de 2006 en Wayback Machine.
enlaces externos
- Major Kong (6 de junio de 2013). "Cómo funcionan los aviones de pasajeros - presurización" . Kos diaria .
- ¿Qué es el ciclo del aire?
- Legislación y orientación del gobierno del Reino Unido y el Servicio Nacional de Salud (desplácese a la página 5 para ver el esquema del sistema ACM)