Aire acondicionado en el CL-650

Introducción

Este sistema proporciona aire acondicionado regulando la temperatura que se manda al cockpit y a la cabina de pasajeros desde dos unidades de aire acondicionado (ACU), comúnmente denominadas "paquetes".

El sistema incluye también la calefacción eléctrica de la cabina de mando y un sistema de refrigeración de aviónica. La presurización de la aeronave se logra regulando la salida al exterior del aire acondicionado a través de dos válvulas de descarga. El sistema de presurización automática mantiene la presión de la cabina con el fin de proporcionar comodidad a los pasajeros durante todas las fases del vuelo dentro de las limitaciones de la estructura de la aeronave. Durante el vuelo sin presurización, se puede utilizar aire de impacto (RAM Air en el diagrama) para ventilar la cabina de mando y la cabina. Debajo se muestra un esquema del llamado "pack" de aire acondicionado del CL-650. 

El aire llega de los motores o del APU. La temperatura de este aire es muy alta, y antes de ser llevada a la turbina de del pack debe pasar por una serie de radiadores (precooler) donde se enfría.

¿De dónde viene el aire?

El aire para los packs viene de los motores y del APU. Debajo se muestra una imagen del motor, con sus etapas y las estaciones donde se va incrementando la presión del aire que se succiona desde la etapa décima del compresor.

El aire del motor se sangra de la etapa 10 del compresor de alta (N2) para el aire acondicionado. De la etapa 14 se saca aire para el sistema antihielo y para la resversa de los motores.

El Challenger 650 está equipado con dos motores turbofán General Electric CF34-3B de alta relación de derivación. El motor de doble ensamblaje consta de un rotor de ventilador (N1) y un rotor de compresor (N2). El rotor N1 está compuesto por un ventilador de una sola etapa conectado a través de un eje a una turbina de baja presión de cuatro etapas. El rotor N2 es un compresor de flujo axial de 14 etapas conectado a través de un eje a una turbina de alta presión de dos etapas. La caja de engranajes auxiliar es impulsada mecánicamente por el compresor N2. El empuje nominal de despegue normal es de 8729 libras por motor. Durante operaciones con un motor apagado, el sistema de reserva de rendimiento automático (APR) aumenta el empuje del motor operativo a 9220 libras.

Descripción del sistema de aire acondicionado

El sistema de aire acondicionado convierte el aire purgado de la décima etapa de los motores, el APU o una fuente externa en aire presurizado con temperatura regulada para su distribución a la cabina de mando y a la cabina de pasajeros. El sistema de aire acondicionado consta de dos paquetes, un sistema de control de temperatura, conductos de distribución y un sistema de aire de impacto para refrigeración del paquete y ventilación complementaria. Un solo paquete puede proporcionar suficiente aire para enfriar y presurizar la aeronave.

Componentes y funcionamiento

Paquetes

Los paquetes están ubicados en el compartimento de equipos de aviónica trasero y se denominan paquete izquierdo y paquete derecho. El botón (switch/light) del PAQUETE L (R) en el panel de AIRE ACONDICIONADO se utilizan para operar el paquete de aire acondicionado respectivo. Los paquetes se monitorizan para detectar condiciones de sobretemperatura y sobrepresión y tienen protección automática para ambos casos.

El paquete izquierdo está alimentado por el bus esencial de CC y el paquete derecho está alimentado por el bus 2 de CC. En caso de fallo doble de generador eléctrico durante el vuelo, lo que da lugar al despliegue del generador movido por aire de impacto, el paquete izquierdo permanece operativo, lo que permite continuar el vuelo a gran altitud.

En caso de fallo de un solo paquete, el paquete restante puede suministrar suficiente aire acondicionado a ambos compartimentos.

Regulación de presión del paquete

Cuando se presiona el botón interruptor/luz PACK L (R), la válvula de cierre reguladora de presión correspondiente (válvula ACU) permite que el aire de purga del colector de la décima etapa entre al paquete de aire acondicionado. Las válvulas ACU funcionan en dos modos diferentes, modo bajo o modo alto, de acuerdo con las siguientes condiciones:

• Modo bajo: Aire de purga suministrado por los motores, ambos paquetes en funcionamiento, presión de salida 24 psi
• Modo alto: En el aire durante operaciones de un solo paquete o, en tierra con la APU suministrando el aire de purga, presión de salida 39,5 psi

NOTA

Si el funcionamiento de un solo paquete se debe a causas distintas a la sobrepresión o la sobretemperatura, se debe deseleccionar el botón interruptor/luz del paquete defectuoso para que el paquete restante funcione en modo alto.

EL panel de contrl del aire acondicionado se encuentra en la posición central del panel superior.

Operación del paquete

El paquete derecho normalmente opera con el aire de purga del motor derecho y el paquete izquierdo normalmente opera con el aire de purga del motor izquierdo.

La función principal de los paquetes es producir aire frío. Se utilizan intercambiadores de calor (radiadores) y una unidad de aire frío para enfriar el aire de sangrado a medida que fluye a través del paquete. La temperatura del aire de sangrado viene muy caliente de los motores (entre 300ºC y 250ºC). Entra en el paquete y su temperatura se reduce primero mediante el intercambiador de calor del preenfriador y el intercambiador de calor primario. Luego, el aire presurizado entra en el compresor de la unidad de aire frío (air cycle machine), al intercambiador de calor secundario y, finalmente, a la turbina de la unidad de aire frío (dónde el aire se expande) para completar el proceso de enfriamiento.

Artículo relacionado: La ACM ( Air Cycle Machine)

Tratamiento del aire del paquete

Una unidad de purificación de aire de sangrado (Bleed Air Cleaner) elimina los contaminantes del aire extremadamente caliente que llega de la décima etapa antes de entrar al preenfriador. El aire se limpia mediante una combinación de generación de vórtices y acción centrífuga.

Una parte del agua contenida en el aire de sangrado se elimina después de pasar por el intercambiador de calor secundario. La temperatura del aire de descarga del paquete se controla mediante la válvula de límite bajo (Low-Limit Valve), que mantiene la salida de la unidad de aire frío justo por encima del punto de congelación. El aire pasa luego a través del separador de agua, donde se elimina el vapor de agua del aire frío antes de entrar a la cabina o al conducto de distribución de la cabina.

Salida del paquete

Aire frío

El aire frío del paquete derecho se canaliza a través de una válvula de retención en el mamparo de presión de popa, a través de conductos aislados flexibles, a cada posición de pasajero a lo largo de la cabina derecha y a la cockpit. El aire frío también se extrae de estos conductos y se dirige por debajo del piso de la cabina para enfriar el equipo de aviónica. El flujo de aire frío en la cabina se divide para abastecer las salidas de aire frío ajustables del piloto y el copiloto en el panel superior. El aire frío del paquete izquierdo se canaliza de manera similar a las salidas de aire frío de la cabina izquierda y al compartimiento de aviónica. Los conductos cruzados permiten un suministro de aire frío a ambos lados de la cabina, el área del cockpit y para la refrigeración de la aviónica, desde un paquete si es necesario.

Aire acondicionado

Una válvula de equilibrio está ubicada en cada rama del conducto de aire acondicionado de la cabina. Las válvulas de equilibrado se utilizan para equilibrar el flujo de aire entre los lados izquierdo y derecho de la cabina y entre el cockpit y el habitáculo de los pasajeros. El aire acondicionado se ventila hacia el área de la cabina de pasajeros mediante conductos ubicados debajo de las ventanas a ambos lados del fuselaje. En el habitáculo, el aire acondicionado se suministra a ambos lados a través de salidas ubicadas en las consolas laterales y respiraderos de aire ajustables ubicados en los paneles laterales.

Distribución del aire acondicionado

La cabina de mando o cockpit requiere un mayor volumen de aire acondicionado que el habitáculo del pasaje. Para lograrlo, el 100 % del aire acondicionado del paquete derecho y el 40 % del aire acondicionado del paquete izquierdo se canalizan hacia la cabina de mando. El 60 % restante de la salida del paquete izquierdo se canaliza hacia el habitáculo de pasajeros.

Control de temperatura

Cada paquete tiene un sistema de control de temperatura idéntico pero operado independientemente. El paquete izquierdo está controlado por el sistema de control de temperatura de la cabina de mando y el paquete derecho está controlado por el sistema de control de temperatura de la cabina de pasajeros. Cada subsistema controlador está compuesto por los siguientes componentes:

• Sensor de ventilador
• Sensor de temperatura del conducto
• Selector de modo
• Selector de temperatura
• Controlador de temperatura
• Válvula de control de temperatura

Sensores de temperatura del conducto

Los sensores de temperatura del conducto constan de dos elementos termistores, expuestos al flujo de aire del conducto, dentro de una carcasa tipo sonda. El sensor está conectado al controlador de temperatura y proporciona una de las entradas para el control automático de la temperatura.

Sensores del ventilador de la cabina de mando y la cabina de pasajeros

Los sensores del ventilador constan de un ventilador axial de paletas y una placa de circuito que contiene un sensor de control y un sensor indicador. El ventilador aspira aire sobre los sensores. La temperatura detectada se convierte en una señal eléctrica y se transmite al controlador de temperatura. La señal de temperatura del sensor del ventilador de la cabina del pasaje se utiliza para la pantalla CABIN TEMP (TEMPERATURA DE LA CABINA) en la página EICAS y la página SUMMARY (RESUMEN).

Controlador de temperatura

Los controladores de temperatura monitorizan la temperatura de la cabina o del puesto de pilotaje mediante el sensor de ventilador, el sensor de temperatura del conducto y la posición de los selectores CKPT TEMP y CABIN TEMP en el panel AIR CONDITIONING. Los controladores de temperatura modulan automáticamente la válvula de control de temperatura para mantener la temperatura seleccionada cuando se encuentran en los modos NORM o STBY.

Selectores de modo

Las perillas selectoras de modo para controlar la temperatura en la cabina (CKPT) y la cabina de pasajeros (CABIN) se encuentran en el panel AIR CONDITIONING y se pueden seleccionar en los modos NORM, STBY o MAN.

Modo NORM

En el modo normal, el controlador de temperatura proporciona un control automático de la temperatura en el compartimiento seleccionado, utilizando las entradas del sensor del ventilador, el sensor del conducto y el selector de temperatura.

Cuando hay una diferencia de más de 3 °F entre la temperatura real y la seleccionada, se comanda la válvula de control de temperatura para que funcione a máxima temperatura caliente o máxima temperatura fría. Cuando la temperatura real y la seleccionada están dentro de los 3 °F, la temperatura del conducto se controla modulando la válvula de control de temperatura para mantener la temperatura seleccionada. El rango de control de temperatura del modo NORM es de 15 °C a 32 °C (60 °F a 90 °F).

Modo STBY

En el modo de espera, el controlador de temperatura proporciona un control automático de la temperatura en el compartimiento seleccionado. El sensor del ventilador está inhibido y el controlador de temperatura utiliza las entradas del selector de temperatura y del sensor del conducto. El rango de control de temperatura del modo STBY es de 2 °C a 82 °C (35 °F a 180 °F).

Modo MAN

Cuando se selecciona el modo manual, la tripulación de vuelo comanda directamente la válvula de control de temperatura ajustando el selector de temperatura correspondiente en el panel AIR CONDITIONING. El rango de control de temperatura del modo MAN es de 2 °C a 93 °C (35 °F a 200 °F).

Selectores CKPT TEMP y CABIN TEMP

Las perillas selectoras de temperatura para controlar la temperatura en CKPT y CABIN se encuentran en el panel AIR CONDITIONING. Se giran para variar la temperatura deseada de la cabina o del compartimiento de vuelo dentro de los límites del modo seleccionado.

Protección de presión y temperatura del paquete

El control de sobrepresión del paquete se logra mediante un interruptor de sobrepresión en la salida del intercambiador de calor primario. Una condición de sobrepresión hará que el paquete afectado se apague (cerrando la válvula ACU reguladora de presión). Durante una condición de sobrepresión, la válvula de aislamiento de la décima etapa y la válvula de cierre de la décima etapa correspondiente también se cerrarán automáticamente. Una condición de sobrepresión del paquete iluminará el anuncio FAIL en el interruptor/luz L (R) PACK afectado y mostrará el mensaje de precaución L (R) PACK HI PRESS EICAS.

El control de sobretemperatura del paquete se logra mediante un sensor de temperatura ubicado en el conducto entre el compresor de la máquina de ciclo de aire y el intercambiador de calor secundario. Las temperaturas de salida del compresor superiores al ajuste de disparo hacen que el paquete se apague automáticamente (cerrando la válvula ACU reguladora de presión), iluminando el anuncio FAIL en el interruptor/luz L (R) PACK afectado y mostrando el mensaje de precaución L (R) PACK HI TEMP EICAS. Una vez que el paquete se haya enfriado, se puede volver a seleccionar.

Hay un interruptor termostático en el conducto de salida de aire frío de cada unidad de control de la bomba. El aire caliente de purga podría ingresar a la unidad de control de la bomba si la válvula de la unidad de control de la bomba no se cierra cuando se selecciona la unidad de control de la bomba de agua. El interruptor hace que se muestre el mensaje de advertencia EICAS PAQUETE L (R) NO APAGADO.