Sistemas de refrigeración en aeronaves

Sistema por ciclo de aire (ACM)

Se basan en el principio de eliminación de calor por la transformación de la energía calorífica en trabajo mecánico.

• Se emplean en aviones reactores convencionales.
• Los sistemas de refrigeración del ciclo por aire funcionan con aire sangrado del compresor de un motor a reacción.
• En este sistema de refrigeración el aire mueve una rueda de turbina (la alta presión se transforma en cinética haciendo rebajar la tª y la presión) que a su vez hace girar un compresor centrífugo (incrementa la tª y presión) montado sobre el mismo eje. Este sistema es conducido por el sistema neumático.

Sistema por ciclo de vapor

• La refrigeración de cabina se obtiene mediante la evaporación de un líquido refrigerante en un circuito cerrado, absorbiendo el calor de la cabina.
• Su utilización empleada en turbohélices.
• Con este sistema no podríamos utilizar el sistema para presurizar la aeronave como en el sistema por ciclo de aire.
• El sistema de ciclo de vapor se adapta mejor a la refrigeración de cabinas de pequeño volumen, y una capacidad de refrigeración en tierra excelente.
• Este sistema está basado en el mismo principio que los sistemas en automoción, con sistema de bombas de calor que transmite el calor de un medio a otro con menos temperatura, utilizando la evaporación de un líquido refrigerante a través de un radiador. Se trata de un circuito cerrado formado con un líquido refrigerante que al cambiar de estado, de líquido a gaseoso enfría.
• Este líquido durante el cambio de fase, absorbe gran cantidad del calor del aire de la cabina que se enfría en igual cantidad que se calienta el líquido que absorbe. Este circuito refrigerante se enfría con aire procedente del exterior del avión, quedando así refrigerado. Una vez condensado, el líquido vuelve a pasar al circuito a través de un compresor, volviendo a comenzar el ciclo de refrigeración.

Componentes

• Compresor. Actúa como una bomba impulsada encargándose de comprimir el gas alcanzando altas tª y presiones. Una vez comprimido pasa al condensador, así el proceso se realiza de forma cíclica.
• Evaporador. Es la unidad de refrigeración del sistema. Posee circuitos de cobre en forma de bobina e incorpora un ventilador que produce el movimiento de aire en cabina y lo pasa al evaporador. Transfiere calor al líquido refrigerante que está circulando para evaporarlo y enfriar el aire. Sale del evaporador con presión y Tª bajas hacia el compresor.
• Condensador. Convierte el vapor caliente del refrigerante en líquido. Recibe el gas refrigerante comprimido y se enfría gracias a la alta presión de aire de las bobinas de condensación.
• Válvula de expansión. Continua el proceso de enfriamiento. Permite que el fluido pase del estado líquido al estado gaseoso produciendo el frío.
• Filtro del habitáculo. Filtra el aire, el polen y el polvo entre otras cosas. Necesita un buen mantenimiento ya que de él depende nuestra salud.
• Depósito del líquido refrigerante. Es importante quitar la humedad del líquido ya que podría provocar bloqueo de la válvula de expansión formación de hielo.

ACM: tiene tres rodetes montados en el mismo eje: rodete ventilador, el compresor y la turbina. La turbina de refrigeración acciona tanto el compresor de aire de la máquina como el ventilador situado en el circuito de aire de impacto. No se necesita motor eléctrico auxiliar para hacer girar el ventilador.

• En funcionamiento en tierra, el rodete ventilador consume entre un 15 y un 25 por cien de la potencia de la turbina. En vuelo, la presión de impacto es suficiente para el movimiento del ventilador. De esta forma se descarga la turbina de refrigeración de la necesidad de aportar este trabajo.