Refrigeració per cicle d’aire

De Viquipèdia
Salta a la navegació Salta a la cerca
Conjunt que forma part de l’aire condicionat de l’avió Sukhoi Superjet 100, basat en el cicle d’aire.

Entre altres tècniques frigorífiques i de climatització, la refrigeració per cicle d’aire és un sistema basat en l’expansió d’aire comprimit combinada amb l’extracció d’energia a partir d’un motor o turbina.

Aquest sistema funciona com un invers del cicle de Brayton i s'anomena cicle de Joule, cicle de Bell Coleman o refrigeració per cicle d'aire.[1]

Història[modifica]

El cicle d'aire fou emprat el segle XIX en cambres frigorífiques de vaixells.[2] Des de la introducció i generalització dels motors de reacció, els sistemes d'aire condicionat de molts avions es basen en el cicle esmentat.[3]

Efecte de refredament[modifica]

Esquema simplificat d’un cicle Brayton o d’un cicle Joule-Bell Coleman.

Les consideracions teòriques són més senzilles analitzant un circuit tancat per qual circula l'aire. Les aplicacions pràctiques acostumen a ser molt diferents.

Cas més senzill[modifica]

El circuit consta d'un compressor, un radiador, una turbina d'expansió i un bescanviador.

  • En el compressor, accionat per un motor, l'aire és comprimit i s'escalfa.
  • L'aire calent passa a un radiador (generalment un bescanviador aire-aire) que el refreda parcialment.
  • La turbina d'expansió fa que l'aire és refredi encara més, tot i rebaixant la pressió.
    • La turbina proporciona energia mecànica, aprofitada de forma adequada segons el projecte concret.
  • L'aire de sortida de la turbina passa per un bescanviador que permet refredar el fluid desitjat que, generalment, es tracta d'aire.

Resum[modifica]

L'aire comprimit amb un compressor (mitjançant una gran quantitat d'energia) es refreda i permet el seu ús segons el projecte previst. L'energia proporcionada per la turbina (molt menor que la que requereix el compressor) pot ser aprofitada per a moure dispositius auxiliars o per a ajudar a moure el compressor.

Sistemes d'aire condicionat en avions[modifica]

Esquema d'un Turboreactor

A partir del sistema bàsic explicat més amunt, hi ha diversos sistemes d'aire condicionat emprats en aviació.[4] El primer sistema fou projectat i fabricat per la firma Garrett AiResearch per a l'avió de caça Lockheed P-80 Shooting Star.

Compressor[modifica]

El compressor és el mateix que el del motor (o un dels motors) de l'avió. Una petita part de l'aire comprimit és derivat cap al sistema d'aire condicionat.

Problemàtica[modifica]

Article principal: Aire condicionat

Solucionar tots els problemes del condicionament d'aire en un avió és relativament complicat. L'objectiu és clar: cal proporcionar a la tripulació i passatgers un aire amb les condicions adequades (temperatura, pressió, humitat, contingut d'oxigen,...) a partir d'un aire exterior que es pot presentar en condicions extremes. En la pràctica les solucions són relativament variades i complexes. El sistema de cicle d'aire és prou senzill però necessita dispositius auxiliars que permetin regular les condicions de treball de cara a obtenir resultats satisfactoris i fiables.

Referències[modifica]

  1. C. P. Arora. Refrigeration and Air Conditioning. Tata McGraw-Hill Education, 2000, p. 386–. ISBN 978-0-07-463010-5. 
  2. Rubén O. Morawicki. Handbook of Sustainability for the Food Sciences. John Wiley & Sons, 20 març 2012, p. 182–. ISBN 978-0-8138-1735-4. 
  3. Jai Shankar V. P.. Basic Mechanical Engineering (MGU) Kerala. Laxmi Publications, 2013, p. 99–. ISBN 978-93-81159-40-8. 
  4. Flying Magazine, octubre 1986, p. 17–. ISSN 00154806. 

Vegeu també[modifica]