Refrigeració per 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.

Conjunt que forma part de l'aire condicionat de l'avió Sukhoi Superjet 100, basat en el cicle d'aire.

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]

HistòriaModifica

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 refredamentModifica

 
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 senzillModifica

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.

ResumModifica

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 avionsModifica

 
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.

CompressorModifica

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.

ProblemàticaModifica

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.

ReferènciesModifica

  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 tambéModifica