ES2689271T3 - Procedimiento y sistema de acondicionamiento de aire para aeronave - Google Patents

Procedimiento y sistema de acondicionamiento de aire para aeronave Download PDF

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Abstract

Sistema de acondicionamiento de aire para una cabina presurizada de una aeronave, comprendiendo el citado sistema (1) un módulo de extracción de aire (3) configurado para extraer aire ambiente exterior a la aeronave, un módulo de compresión de aire (5) configurado para comprimir el flujo de aire extraído (F1) y un módulo de enfriamiento de aire (10), caracterizado por que el módulo de enfriamiento de aire (10) está configurado para enfriar el flujo de aire comprimido (F2, F3) a partir de un fluido criogénico, comprendiendo el módulo de enfriamiento (10) un condensador (12) para condensar el agua del flujo de aire, un extractor de agua (13) para extraer dicha agua, un enfriador (14) para enfriar el flujo de aire seco procedente del extractor de agua (13) y un depósito (15) de un fluido criogénico por el cual el agua del flujo de aire es condensada en el condensador (12) y el aire seco procedente del extractor es enfriado en el enfriador (14).

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento y sistema de acondicionamiento de aire para aeronave Ámbito de la invención
La invención se refiere al ámbito del acondicionamiento de aire en las aeronaves y de modo más particular al acondicionamiento del aire destinado a la alimentación de la cabina presurizada de una aeronave. La invención concierne de modo más particular a un sistema y a un procedimiento de acondicionamiento de aire para una aeronave así como a una aeronave que comprenda dicho sistema. Los documentos EP2165931 y US2012/0240599 facilitan ejemplos de la técnica anterior.
Estado de la técnica
En altitud de crucero de una aeronave, por ejemplo a 10.000 metros de altitud, la presión del aire ambiente es, en general, de aproximadamente 0,2 bares a 0,3 bares y su temperatura está comprendida entre -20 °C y -60 °C mientras que la presión en la cabina presurizada de la aeronave es de aproximadamente 0,8 bares y la temperatura en la entrada del módulo de climatización de la cabina es de aproximadamente -15 °C.
A fin de aprovisionar aire a la cabina presurizada, se conoce extraer aire a nivel de los motores principales a fin de acondicionarle y después encaminarle hasta un módulo de climatización de la cabina.
Se extrae así un flujo de aire comprimido, a presión y temperatura elevadas, en las etapas de compresores de los motores principales y después se le enfría a través de un pre-enfriador (pre-cooler en lengua inglesa) a cuya salida su presión es de aproximadamente 2 bares y su temperatura de aproximadamente 200 °C. Este aire es entonces enfriado de nuevo y a la vez secado y expandido en un módulo de enfriamiento a cuya salida su presión es próxima a la de la cabina, aproximadamente 0,8 bares, y su temperatura es de aproximadamente -15 °C. El aire así acondicionado es encaminado después hasta el módulo de climatización de la cabina de la aeronave para asegurar su regulación térmica y la alimentación de aire fresco. Tal sistema presenta sin embargo inconvenientes.
En primer lugar, siendo la presión del aire extraído elevada, el aire debe experimentar una descompresión de modo que se llegue al nivel de presión requerido a la entrada del módulo de climatización de la cabina de la aeronave. Dicha descompresión necesita utilizar un módulo de enfriamiento que comprende un turbocompresor y una pluralidad de intercambiadores de calor que son consumidores de energía y que complican la estructura del sistema, lo que presenta un primer inconveniente.
Además, el pre-enfriador de dicho sistema necesita una extracción de aire suplementaria, a baja temperatura, para enfriar el aire caliente extraído a nivel de las etapas de los compresores principales de la aeronave. Dicha multiplicidad de las extracciones de aire en diferentes lugares de la aeronave hace complejo el sistema de acondicionamiento de aire y por tanto la estructura interna de la aeronave, lo que aumenta su resistencia aerodinámica y el consumo de carburante y presenta un segundo inconveniente.
Tal sistema hace además compleja la instalación de las etapas de los compresores de los motores principales y puede disminuir las prestaciones aerodinámicas, lo que presenta un tercer inconveniente.
Por otra parte, la extracción de aire a nivel de las etapas de compresores de los motores principales disminuye la cantidad de aire utilizable para la propulsión de la aeronave, lo que aumenta el consumo de carburante y por tanto presenta un cuarto inconveniente.
Finalmente, la variabilidad del régimen del motor impone un sistema complejo para asegurar un nivel mínimo invariable de extracción de aire, lo que presenta un quinto inconveniente.
Exposición de la invención
La invención está destinada a mejorar los sistemas existentes de acondicionamiento de aire para aeronave de modo que se economice la energía de la aeronave y se simplifique el acondicionamiento de aire y de modo más general la estructura de la aeronave.
Así, la invención tiene por objeto un sistema de acondicionamiento de aire para una cabina presurizada de una aeronave de acuerdo con la reivindicación 1.
Por los términos « aire ambiente exterior », se entiende aire libre exterior a la aeronave, por oposición al aire que circula en los motores de la aeronave.
El aire así enfriado puede ser encaminado después hasta un módulo de climatización de la cabina de la aeronave, el cual ajustará a continuación la temperatura del flujo de aire en función de las regulaciones de la cabina a fin de alimentarla de aire fresco.
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El módulo de compresión permite comprimir el aire ambiente extraído del exterior de la aeronave, cuya presión y temperatura son generalmente inferiores a los niveles de presión y de temperatura requeridos en la entrada del módulo de climatización de la cabina. Dicha compresión permite aumentar la presión del aire hasta el nivel de presión requerido en la cabina, por ejemplo 0,8 bares. Siendo la presión del aire ambiente exterior extraído del orden de 0,2 bares a 0,3 bares, la tasa de compresión asociada a dicha compresión para obtener una presión próxima al nivel requerido en la cabina, por ejemplo 0,8 bares, es pequeña, por ejemplo del orden de 3 o 4, y por lo tanto necesita poca energía. La compresión puede ser realizada hasta un valor ligeramente superior a la presión requerida en la cabina, por ejemplo 0,9 bares, con el fin de prever la disminución de presión del aire asociada a las pérdidas de carga entre el módulo de compresión de aire y el módulo de climatización de la aeronave.
Cuando la compresión aumenta la temperatura del aire extraído más allá del nivel requerido en la entrada del módulo de climatización de la cabina, el módulo de enfriamiento recibe y enfría entonces el flujo de aire comprimido hasta el nivel de temperatura requerido en la entrada del módulo de climatización de la cabina, por ejemplo -15 °C. El aire enfriado es facilitado después al módulo de climatización de la aeronave para asegurar la regulación térmica y la alimentación de aire fresco de la cabina presurizada de la aeronave.
El sistema de acuerdo con la invención extrae únicamente aire ambiente exterior. No es por tanto necesario extraer aire a nivel de las etapas de compresores de los motores principales, lo que permite mejorar su eficacia y hacer el sistema de acondicionamiento de aire independiente de las variaciones del régimen del motor de la aeronave. En particular, y contrariamente a las soluciones existentes, el módulo de extracción de aire del sistema de acuerdo con la invención puede así comprender un único medio de extracción de aire que puede estar constituido, por ejemplo, por una entrada de aire dinámica o bien por una válvula controlable.
Además, no es necesario multiplicar las extracciones de aire a diferentes temperaturas y en diferentes lugares de la aeronave, lo que simplifica la arquitectura y permite reducir su resistencia aerodinámica y por tanto el consumo de carburante.
La estructura del tal sistema es simple y permite especialmente evitar la utilización de un turbocompresor y de una pluralidad de intercambiadores de calor para enfriar el aire. La instalación, la operatividad y el mantenimiento de los motores son además más fáciles.
Los medios de almacenamiento de fluido de enfriamiento son así recargables fácilmente, por ejemplo, durante el mantenimiento de la aeronave. Tal acumulador de frío permite reducir la temperatura de un primer flujo de aire sin necesidad de extraer un segundo flujo de aire ambiente exterior. Además, el aire es comprimido hasta el valor requerido en la cabina o ligeramente por encima para compensar las pérdidas de carga del sistema, limitando de manera importante la energía necesaria para esta compresión, el enfriamiento se obtiene por tanto sin expansión del aire, lo que simplifica la estructura del sistema evitado la utilización de un módulo de descompresión.
Preferentemente, el módulo de enfriamiento es autónomo. Por el término « autónomo », se entiende que el enfriamiento del aire es realizado únicamente por medio del fluido de enfriamiento almacenado en los medios de almacenamiento, es decir sin utilizar fluido que provenga de otra fuente.
De acuerdo con una característica de la invención, los medios de almacenamiento de fluido de enfriamiento están configurados para almacenar un fluido a baja temperatura, por ejemplo inferior a -180 °C, permitiendo enfriar el flujo de aire comprimido.
De acuerdo con una característica de la invención, el fluido de enfriamiento es un fluido criogénico, preferentemente un líquido criogénico.
De acuerdo con una característica de la invención, los medios de almacenamiento de fluido de enfriamiento se presentan en forma de un depósito de fluido criogénico. Dicho fluido criogénico puede ser, por ejemplo nitrógeno líquido, aire líquido, helio líquido etc.
Ventajosamente, el módulo de enfriamiento está configurado para facilitar un fluido gaseoso, por ejemplo nitrógeno gaseoso a presión, preferentemente cuya temperatura sea inferior a la del flujo de aire comprimido, que puede alimentar una turbina y así facilitar una energía mecánica.
De acuerdo con un aspecto de la invención, el sistema comprende un módulo de intercambio calorífico, por ejemplo un intercambiador de calor, dispuesto entre el módulo de compresión de aire y el módulo de enfriamiento, configurado para enfriar el flujo de aire comprimido, recibido del módulo de compresión de aire, a partir del flujo de fluido gaseoso facilitado por el módulo de enfriamiento, y encaminar, por una parte, el flujo de aire comprimido así enfriado hacia el módulo de enfriamiento y, por otra, el flujo de fluido gaseoso hacia un módulo de calentamiento. Dicho bucle permite utilizar la energía calórica del fluido gaseoso facilitado por el módulo de enfriamiento a fin de efectuar, a través del intercambiador de calor, un pre-enfriamiento del flujo de aire comprimido.
De acuerdo con un aspecto de la invención, el sistema comprende un módulo de orientación de un flujo de aire, dispuesto entre el módulo de compresión y el módulo de enfriamiento y configurado para orientar el flujo de aire, comprimido por el módulo de compresión de aire, hacia el módulo de enfriamiento de aire, cuando la temperatura del
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Preferentemente, el módulo de orientación de un flujo de aire se presenta en forma de una válvula de dos vías.
Preferentemente todavía, el sistema comprende un módulo de calentamiento configurado para recibir un flujo de fluido gaseoso que haya que recalentar, por ejemplo, que provenga del módulo de intercambio calorífico o bien un flujo de aire que provenga del módulo de orientación de un flujo de aire.
De acuerdo con una característica de la invención, el módulo de calentamiento está configurado para encaminar el aire recalentado hacia el módulo de climatización de la cabina o hacia una turbina.
Ventajosamente, el sistema comprende una turbina configurada para recibir, del módulo de calentamiento, el flujo de fluido gaseoso y para alimentar, por ejemplo, un generador para producir corriente eléctrica, por ejemplo, para alimentar aparatos de la aeronave. El flujo que sale de dicha turbina puede también permitir enfriar el o los compartimientos de los motores de la aeronave (siendo un compartimiento de motor el recinto en el cual está instalado un motor), y/o hacer la atmósfera inerte, disminuyendo así firmemente el riesgo de incendio. La recuperación del fluido gaseoso facilitado por el módulo de enfriamiento permite entonces producir energía suplementaria a bajo coste.
Preferentemente, el módulo de compresión es un compresor de carga, por ejemplo una unidad auxiliar de potencia (APU, Auxiliary Power Unit en lengua inglesa).
De acuerdo con una característica de la invención, el módulo de enfriamiento comprende un condensador configurado para condensar el agua del flujo de aire, un extractor de agua configurado para extraer dicha agua, un enfriador configurado para enfriar el flujo de aire seco y un depósito de un fluido de enfriamiento, por ejemplo un fluido criogénico tal como nitrógeno líquido, aire líquido, helio líquido, etc, configurado para permitir la condensación del agua del flujo por el condensador y el enfriamiento del flujo secado por el enfriador, por ejemplo hasta temperaturas negativas sin riesgo de obstrucciones por las heladas.
Ventajosamente, el módulo de enfriamiento está configurado para deshumidificar el flujo de aire comprimido recibido.
De acuerdo con una característica de la invención, el módulo de calentamiento es un recuperador térmico, por ejemplo un intercambiador de calor.
La invención concierne también a una aeronave que comprenda un sistema de acondicionamiento de aire tal como el definido anteriormente.
La invención concierne también a un procedimiento de acondicionamiento de aire en una aeronave tal como se definió anteriormente que comprende una cabina presurizada y un módulo de climatización de la citada cabina, destacándose el citado procedimiento por que el mismo comprende:
- una etapa de extracción de aire ambiente exterior a la aeronave,
- una etapa de compresión del flujo de aire extraído,
- una etapa de enfriamiento del flujo de aire comprimido por un fluido criogénico,
- una etapa de encaminamiento del fluido así enfriado hacia el módulo de climatización de la cabina de la aeronave.
Preferentemente, el procedimiento comprende, entre las etapas de compresión y de enfriamiento, una etapa de orientación del flujo de aire, comprimido por el módulo de compresión de aire, hacia el módulo de enfriamiento de aire, cuando la temperatura del aire comprimido sea superior a la temperatura requerida en la entrada del módulo de climatización de la cabina, o hacia el módulo de calentamiento, cuando la temperatura del aire comprimido sea inferior a la temperatura requerida en la entrada del módulo de climatización de la cabina.
De acuerdo con un aspecto de la invención, el procedimiento comprende además una etapa de envío, por el módulo de calentamiento, de un flujo de fluido de enfriamiento gaseoso hacia una turbina de recuperación.
Otras características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto durante la descripción que sigue hecha en relación con las figuras anejas dadas a modo de ejemplos no limitativos y en las cuales se dan referencias idénticas a objetos similares:
- la figura 1 representa esquemáticamente el sistema de acondicionamiento de aire de acuerdo con la invención;
- la figura 2 representa esquemáticamente el módulo de enfriamiento del sistema de la figura 1;
- la figura 3 ilustra el procedimiento de acondicionamiento de aire de acuerdo con la invención.
Descripción detallada
En una aeronave, el sistema de acondicionamiento de aire permite alimentar de aire la cabina presurizada a partir de aire exterior.
Descripción del sistema de acuerdo con la invención
5 La forma de realización del sistema de acondicionamiento de aire 1 de acuerdo con la invención ilustrada en la figura 1 comprende un módulo de extracción de aire 3, un módulo de compresión de aire 5, un módulo de orientación de aire 7, un módulo de intercambio calorífico 9, un módulo de enfriamiento 10, un módulo de recuperación térmica 20, una turbina 30 y un módulo de climatización 40 de la cabina presurizada de la aeronave.
Módulo de extracción de aire 3
10 El módulo de extracción de aire está configurado para extraer aire ambiente del exterior de la aeronave. El módulo de extracción de aire 3 comprende una o varias entradas de aire ambiente exterior, preferentemente una única entrada de aire, por ejemplo del tipo de entrada de aire dinámica. Una entrada de aire se denomina dinámica (en oposición a una entrada de aire estática) cuando la misma es apta para transformar la energía cinética del aire captado en presión (presión de parada o presión dinámica). Dicha entrada de aire dinámica puede ser la de una unidad auxiliar de potencia 15 de la aeronave (Auxiliary Power Unit o APU en lengua inglesa). En una forma de realización alternativa, el módulo de extracción de aire puede estar constituido por una o varias válvulas controlables de extracción de aire.
Módulo de compresión de aire 5
El módulo de compresión de aire 5 comprende al menos un compresor, que puede ser por ejemplo el compresor de carga de una unidad auxiliar de potencia de la aeronave. Dicha unidad comprende habitualmente un compresor de 20 carga 5, y una turbomáquina que comprende un motor o un generador 35 y una turbina 30. El compresor de carga 5 está configurado para recibir el flujo de aire F1 extraído por el módulo de extracción 3, comprimirle y encaminar el flujo de aire comprimido F2 hasta el módulo de orientación de aire 7.
Módulo de orientación del aire 7
El módulo de orientación de aire 7, por ejemplo una válvula de dos vías, está configurado para orientar el flujo de aire 25 comprimido F2 hacia el módulo de intercambio calorífico 9 o bien hacia el módulo de recuperación térmica 20. El módulo de orientación de aire 7 comprende medios de medición de la temperatura del flujo de aire comprimido F2 que proviene del módulo de compresión de aire 5 y medios de comparación del valor medido con un valor de referencia correspondiente al nivel requerido en la entrada del módulo de climatización de la cabina 40. El módulo de orientación del aire 7 está entonces configurado para orientar el flujo de aire comprimido F2 hacia el módulo de intercambio 30 calorífico 9 a fin de enfriarle después cuando la temperatura medida del aire comprimido sea superior a la del nivel requerido en la entrada del módulo de climatización 40. El módulo de orientación del aire 7 está también configurado para orientar el flujo de aire comprimido hacia el módulo de recuperación térmica 20 a fin de recalentarle cuando la temperatura medida del aire comprimido sea inferior a la del nivel requerido en la entrada del módulo de climatización 40.
35 Módulo de intercambio calorífico 9
El módulo de intercambio calorífico 9 comprende al menos un intercambiador de calor configurado para permitir un intercambio de calor entre el flujo de aire F2 recibido del módulo de orientación de aire 7 y un flujo de fluido de aire gaseoso F5 que proviene del módulo de enfriamiento 10.
Módulo de enfriamiento 10
40 El módulo de enfriamiento 10 está configurado para recibir el flujo de aire F3 que proviene del módulo de orientación de aire 7 y que haya atravesado el módulo de intercambio calorífico 9 y para enfriar el citado flujo recibido F3. Como está ilustrado en la figura 2, el módulo de enfriamiento comprende un condensador 12, un extractor de agua 13, un enfriador 14, un depósito de fluido criogénico 15, por ejemplo de nitrógeno líquido presurizado a 10 bares, una primera válvula de regulación 16 dispuesta entre el depósito de fluido criogénico 15 y el condensador 12 y una segunda válvula 45 de regulación 17 dispuesta entre el depósito de fluido criogénico 15 y el enfriador 14. El condensador 12 está configurado para recibir un fluido de aire que haya que enfriar, por ejemplo un flujo de aire comprimido potencialmente húmedo a una temperatura que llega a 100 °C a la presión de la cabina, por ejemplo 0,8 bares. El condensador 12 está configurado también para condensar el vapor de agua contenida en el flujo de aire comprimido recibido al tiempo que evite su congelación manteniendo una temperatura positiva a su salida. El extractor de agua 13 está configurado 50 para extraer el agua del flujo de aire, condensada por el condensador 12, cuyo flujo de agua F8 puede ser después, por ejemplo, eliminado o bien inyectado en un circuito de agua de la aeronave. El enfriador 14 está configurado para enfriar el flujo de aire seco recibido del extractor de agua 13 a partir del fluido criogénico recibido del depósito 15 a través de la segunda válvula de regulación 17 y para encaminar el flujo de aire frío y seco F4 obtenido hacia el módulo de climatización 40 de la cabina. El fluido criogénico líquido almacenado en el depósito es así utilizado a la vez por el 55 condensador 12 y a la vez por el enfriador 14. El fluido de enfriamiento pasado en forma gaseosa después de los
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intercambios de calor realizados a nivel del condensador 12 y del enfriador 14 es reciclado siendo encaminado hacia el módulo de intercambio calorífico 9 para enfriar el flujo de aire comprimido F2 que atraviesa el módulo de intercambio calorífico 9 y que viene del módulo de orientación de aire 7.
Módulo de calentamiento 20
El módulo de calentamiento 20 puede presentarse en forma de un recuperador térmico, por ejemplo dispuesto en el escape de la unidad auxiliar de potencia (APU). El módulo de calentamiento 20 está configurado para, en un primer modo de funcionamiento, calentar el flujo de aire F2 recibido del módulo de orientación de aire 7 y encaminarle después hacia el módulo de climatización 40 de la cabina y para, en un segundo modo de funcionamiento, calentar el flujo de fluido de enfriamiento gaseoso F5 recibido del módulo de intercambio calorífico 9 y enviarle hacia la turbina 30. Puede estar prevista una vía de baipás de este módulo de calentamiento para regular la energía térmica de calentamiento del flujo de aire F2.
Turbina 30
La turbina 30 está configurada para recibir un flujo de fluido gaseoso del módulo de calentamiento 20. La energía mecánica producida por la turbina 30 a partir del flujo de fluido gaseoso recibido puede ser, por ejemplo, inyectada en la caja de transmisión de la unidad auxiliar de potencia (APU), o utilizada para arrastrar un alternador, o para cualquier otra utilización eventualmente más apropiada. El flujo gaseoso a la salida F7 puede ser utilizado todavía para enfriar el compartimiento del motor de la aeronave y/o hacer inerte su atmósfera, si este fluido es nitrógeno gaseoso por ejemplo.
Módulo de climatización de la cabina presurizada de la aeronave
El módulo de climatización 40 comprende un mezclador (no representado) configurado para recibir el flujo de aire enfriado F4 del módulo de enfriamiento 10 y mezclarle con el aire de la cabina de modo que se facilite a la cabina un flujo de aire a la temperatura de regulación deseada.
El sistema de acuerdo con la invención puede también comprender medios de regulación de la presión de la cabina (no representados) y medios de mando configurados para mandar uno o el conjunto de los módulos del sistema (módulo de extracción de aire, de compresión de aire, de orientación de aire, de enfriamiento, turbina de calentamiento de climatización...).
Puesta en práctica del sistema de acuerdo con la invención
En una primera etapa E1, el módulo de extracción de aire 3 extrae aire ambiente exterior y encamina el flujo de aire ambiente extraído Fl hacia el módulo de compresión de aire 5.
En una etapa E2, el módulo de compresión de aire 5 comprime el aire extraído F1 y envía el flujo de aire comprimido F2 hacia el módulo de orientación de aire 7.
En una etapa E3, el módulo de orientación de aire 7 determina si la temperatura del flujo de aire comprimido F2 es superior o inferior a un valor de referencia asociado al nivel requerido en la entrada del módulo de climatización 40.
Cuando la temperatura del flujo de aire comprimido sea superior al valor de referencia, el módulo de orientación de aire 7 encamina, en una etapa E4, el flujo de aire comprimido F2 que haya que a enfriar hacia el módulo de intercambio calorífico 9. El flujo de aire comprimido F2 atraviesa entonces el módulo de intercambio calorífico 9, en el cual el mismo es sometido a un primer enfriamiento, durante una etapa E5, por un fluido gaseoso F5 que proviene del módulo de enfriamiento 10. El flujo de aire comprimido F3 es encaminado después hasta el módulo de enfriamiento 10 en el cual es sometido a un segundo enfriamiento durante una etapa E6.
De modo más preciso, el flujo de aire comprimido F3 atraviesa el condensador 12, en una etapa E61, en el transcurso de la cual se condensa el vapor de agua eventualmente presente en el flujo de aire. El condensador 12 utiliza el fluido criogénico recibido, a través de la primera válvula 16, del depósito 15 de fluido criogénico para disminuir la temperatura del flujo de aire hasta una temperatura ligeramente positiva, por ejemplo 2 °C de modo que permita la condensación del vapor de agua sin congelación. El fluido gaseoso F5 producido por el intercambio de calor entre el flujo de aire y el fluido criogénico es entonces encaminado hacia el módulo de intercambio calorífico 9.
El agua es extraída después del flujo de aire, en una etapa E62, por el extractor de agua 13, después el flujo de aire es encaminado hasta el enfriador 14 el cual utiliza entonces, en una etapa E63, el fluido criogénico recibido, a través de la segunda válvula 17, para disminuir la temperatura del flujo de aire seco hasta el nivel de temperatura requerido en la entrada del módulo de climatización 40, por ejemplo -15 °C. El fluido gaseoso producido por el intercambio de calor entre el flujo de aire y el fluido criogénico es también encaminado hacia el módulo de intercambio calorífico 9.
El flujo de aire frío y seco F4 es encaminado entonces, en una etapa E7 hasta el módulo de climatización de la cabina 40. La temperatura deseada en la cabina puede ser obtenida entonces gracias al mezclador del módulo de
5
10
15
20
25
30
climatización 40. Por otra parte, los medios de regulación de la presión en la cabina permiten mantener la cabina a presión, por ejemplo a 0,8 bares.
El fluido gaseoso F5 resultante de los intercambios de calor en el condensador 12 y en el enfriador 14 es encaminado a través de un bucle de retroacción, durante una etapa E8, hasta el módulo de intercambio calorífico 9 donde el mismo sirve para efectuar un primer enfriamiento del flujo de aire comprimido F2 que proviene del módulo de orientación de aire 7.
Una vez realizado el intercambio de calor en el módulo de intercambio calorífico 9, el flujo de fluido gaseoso es encaminado hasta el módulo de calentamiento 20 el cual aumenta su temperatura, en una etapa E9, antes de enviarle hacia la turbina 30 de la APU durante una etapa E10. La turbina 30 puede entonces utilizar el fluido gaseoso F6 para, por ejemplo, alimentar un generador y producir electricidad.
Cuando la temperatura del flujo de fluido gaseoso F7 sea inferior a un valor de referencia, por ejemplo una treintena de grados Celsius, el flujo puede servir para enfriar el compartimiento del motor de la aeronave y/o hacer su atmósfera inerte en una etapa E11.
Cuando la temperatura del flujo de aire comprimido F2 sea inferior al valor de referencia, el módulo de orientación de aire 7 encamina, en una etapa E12, el flujo de aire comprimido F2 que haya que recalentar hacia el módulo de calentamiento 20.
El módulo de calentamiento 20 aumenta entonces la temperatura del flujo de aire durante una etapa E13 y después le encamina hacia el módulo de climatización 40 de la cabina durante una etapa E14. La temperatura deseada en la cabina puede ser obtenida entonces gracias al mezclador del módulo de climatización 40.
Naturalmente, en una forma simplificada de realización del sistema de acuerdo con la invención, el módulo de intercambio calorífico 9 podría estar ausente y el flujo de aire comprimido F2 podría ser encaminado entonces directamente del módulo de orientación de aire 7 al módulo de enfriamiento 10.
El sistema de acuerdo con la invención permite por tanto comprimir un flujo de aire extraído del aire ambiente exterior a la aeronave hasta un valor próximo al de la presión requerida en la cabina, por ejemplo con una tasa de compresión de 3 o 4, la cual por lo tanto no necesita mucha energía. El módulo de enfriamiento permite después enfriar el flujo para disminuir su temperatura al nivel requerido en la entrada del módulo de climatización de la cabina.

Claims (7)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    REIVINDICACIONES
    1. Sistema de acondicionamiento de aire para una cabina presurizada de una aeronave, comprendiendo el citado sistema (1) un módulo de extracción de aire (3) configurado para extraer aire ambiente exterior a la aeronave, un módulo de compresión de aire (5) configurado para comprimir el flujo de aire extraído (F1) y un módulo de enfriamiento de aire (10), caracterizado por que el módulo de enfriamiento de aire (10) está configurado para enfriar el flujo de aire comprimido (F2, F3) a partir de un fluido criogénico, comprendiendo el módulo de enfriamiento (10) un condensador (12) para condensar el agua del flujo de aire, un extractor de agua (13) para extraer dicha agua, un enfriador (14) para enfriar el flujo de aire seco procedente del extractor de agua (13) y un depósito (15) de un fluido criogénico por el cual el agua del flujo de aire es condensada en el condensador (12) y el aire seco procedente del extractor es enfriado en el enfriador (14).
  2. 2. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el módulo de enfriamiento (10) es autónomo.
  3. 3. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el cual el módulo de enfriamiento (10) está configurado para facilitar un fluido gaseoso de alimentación de una turbina (30) a partir del fluido criogénico.
  4. 4. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo el citado sistema (1) un módulo de calentamiento (20) configurado para recibir, de un módulo de intercambio calorífico (9), un flujo de fluido gaseoso (F5) y encaminarle hacia una turbina (30) o para recibir, de un módulo de orientación de aire (7), un flujo de aire comprimido (F2) que haya que recalentar y encaminarle hacia un módulo de climatización (40) de la cabina de la aeronave.
  5. 5. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo el citado sistema (1) un módulo de intercambio calorífico (9), dispuesto entre el módulo de compresión de aire (5) y el módulo de enfriamiento (10), configurado para enfriar el flujo de aire comprimido (F2), recibido del módulo de compresión de aire (5), a partir del flujo de fluido gaseoso (F5) facilitado por el módulo de enfriamiento (10), y encaminar, por una parte, el flujo de aire comprimido así enfriado (F3) hacia el módulo de enfriamiento (10) y, por otra, el flujo de fluido gaseoso (F5) hacia el módulo de calentamiento (20).
  6. 6. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo el citado sistema (1) un módulo de orientación de un flujo de aire (7) dispuesto entre el módulo de compresión (5) y el módulo de enfriamiento (10) y configurado para orientar el flujo de aire (F2), comprimido por el módulo de compresión de aire (5), hacia el módulo de enfriamiento de aire (10), cuando la temperatura de aire comprimido sea superior a la temperatura requerida en la entrada de un módulo de climatización (40) de la cabina, o hacia el módulo de calentamiento (20), cuando la temperatura del aire comprimido sea inferior a la temperatura requerida en la entrada de un módulo de climatización (40) de la cabina.
  7. 7. Aeronave caracterizada por que la misma comprende un sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6.
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