Aeronáutica: Ciclo de aire

Escrito por José De Gouveia

Los sistemas de  ciclos de  aire de una aeronave se pueden identificar por el tipo de ciclo de aire en su construcción y el método de eliminación de la humedad.

Sistema de aire acondicionado del Boeing 757

En este artículo se describirá el sistema de procesamiento de aire proveniente de una fuente neumática (No utiliza sustancias químicas ni gases refrigerantes como los R22,R134a)

En primer lugar los tipos de máquinas de ciclo del aire (Air Cycle Machine conocida en el mundo aeronáutico como la ACM) se pueden identificar como:

• Una etapa Compresora y un fan movido por el mismo eje (Symple Cycle)
• Una etapa Compresora y etapa de Turbina en un mismo eje (Two Wheel Bootstrap)
• Una etapa Compresora, etapa de Turbina y un fan en un mismo eje (Three Wheel)
• Una etapa Compresora, doble etapa de Turbina y un fan en un mismo eje (Four Wheel)
• Dual spool

Hay otros tipos, por los momentos explicaremos los arriba mencionados.

Ciclo Simple

Este sistema consiste en una turbina y un fans en un eje común, donde aire neumático pasa por un intercambiador de aire-aire, permitiendo descender la temperatura de este aire, a este proceso se le aumenta la eficiencia gracias a un fan colocado dentro del ducto de la toma de aire, generando una succión el cual forza al aire "ambiente" a pasar por dicho intercambiador (radiador).

Two Wheel Bootstrap

Este sistema  consiste en una turbina y compresor en un eje común, este sistema consiste de una etapa Compresora y una etapa de Turbina en un mismo eje, el cual aire proveniente de una fuente neumática es pasado por un intercambiador de calor del tipo aire-aire primario el cual permite un descenso de la temperatura neumática, después el aire es conducido a la entrada del compresor centrífugo de la ACM para elevar la presión, pero como la presión es directamente proporcional a la temperatura, (mayor presión mayor temperatura) se debe refrescar este aire pero tratando de mantener la presión, para ello pasmos el aire a través de un intercambiador de calor secundario y después  es devuelto a la ACM pero a la etapa de turbina que es del tipo centrípeta el cual acelera el aire liberando la presión, este fenómeno permite un descenso brusco de la temperatura. 

Una válvula de antihielo es colocada entre la entrada del compresor y la descarga de la turbina, el cual puede ser controlado por circuitos o por diferencial de presión, permitiendo en formación de hielo a la descarga de la turbina un chorro de aire caliente para su deshielo.

Three Wheel

Este sistema es igual al anterior pero se le adiciona al extremo del eje de la  ACM un fan el cual forza el aire a pasar a través de los intercambiadores de calor mejorando su eficiencia más que todo a baja velocidad de la aeronave y en tierra.

Four Wheel

Este sistema es igual al anterior pero se le añade otra etapa mas de turbina centrípeta, también se les instala unos recalentadores a la entrada de cada turbina para el intercambio térmico aumentando la temperatura ligeramente para evitar formación de hielo a la entrada de la turbina y ganar un poco mas de presión. A razón de que al variar las temperaturas las moléculas de agua llevadas por el aire se condensan, se le instala entre los recalentadores un separador de agua el cual arroja esta última a los intercambiadores de calor para aumentar su eficiencia.

Dual spool

Este último es una combinación de varios de los principios arriba mencionados el incorpora unidades de control de temperatura y válvulas de climatización para la cabina

Fuentes: http://www.thisisecs.com/index.html