Sistema de acondicionamiento de aire de un compartimiento de pasajeros de una aeronave.

Sistema de acondicionamiento de aire de un compartimiento (1) para pasajeros de una aeronave,

comprendiendo el sistema:

- un circuito de alimentación de aire que une al menos una entrada de aire exterior (E) al menos a una salida de distribución de aire (S) apta para desembocar en el compartimiento (1),

- un dispositivo auxiliar de potencia (4) montado en el citado circuito de alimentación y dispuesto para comprimir un flujo de aire en el circuito de alimentación,

que comprende:

-un primer ramal de calentamiento (B1), que une el dispositivo auxiliar de potencia (4) a la salida de distribución de aire (S),

-un segundo ramal de enfriamiento (B2), que une el dispositivo auxiliar de potencia (4) a la salida de distribución de aire (S), y

- medios de conmutación (81-86) adaptados para repartir el flujo de aire entre el primer ramal de calentamiento (B1) y el segundo ramal de enfriamiento (B2),

caracterizado por el hecho de que los medios de calentamiento (6) del flujo de aire están montados en el primer ramal de calentamiento.

Sistema de acondicionamiento de aire de un compartimiento de pasajeros de una aeronave La presente invención concierne al ámbito de la aeronáutica y de modo más particular a un sistema de acondicionamiento de aire de un compartimiento de pasajeros de una aeronave.

Para asegurar el confort de los pasajeros de una aeronave, se conoce y es obligatorio ventilar el compartimiento de los pasajeros (denominado igualmente cabina de pasajeros) haciendo circular un flujo de aire nuevo en el compartimiento. El aire de ventilación nuevo es tomado del exterior de la aeronave y es conducido por un circuito de alimentación al interior del compartimiento. La temperatura del flujo de aire de ventilación es regulada de manera que la temperatura del compartimiento se mantenga en límites aptos para asegurar el confort de los pasajeros. De esta manera, aunque la mayor parte del tiempo es necesario enfriar el flujo de aire de ventilación para compensar el calor generado por los pasajeros y equipos presentes en el compartimiento (iluminación, etc.) , sigue siendo cierto que es necesario que el flujo de aire de ventilación tenga que ser calentado en ciertas condiciones, en particular en tiempo frío, especialmente en la fase de calentamiento inicial del compartimiento.

Un ejemplo de sistema de ventilación está mostrado en el documento EP 1 880 939 A1.

La ventilación del compartimiento representa un consumo energético que conviene reducir todo lo posible tanto en el transcurso del vuelo de la aeronave como cuando la aeronave está estacionada en un aeropuerto y sus motores están apagados. Para ventilar el compartimiento de la aeronave durante su estacionamiento, es necesario recurrir a un dispositivo de potencia auxiliar (APU de Auxiliar y Power Unit) montado en la aeronave que facilita energía a la aeronave y permite así la ventilación del compartimiento de pasajeros.

A título de ejemplo, refiriéndose a la figura 1 que representa un sistema de acondicionamiento de aire de acuerdo con la técnica anterior, un compartimiento 1 en el cual están situados los pasajeros de la aeronave es alimentado por un circuito de alimentación de aire que comprende:

- un dispositivo de potencia auxiliar 4 que facilita un flujo de aire a presión FAPU, -un paquete de acondicionamiento de aire 2 que recibe el flujo de aire a presión FAPU y que regula su temperatura, comprendiendo el paquete de acondicionamiento de aire 2 preferentemente un grupo frío para enfriar el flujo de aire a presión FAPU, -un mezclador de aire 3 que recibe un flujo de aire regulado en temperatura del paquete de acondicionamiento 2 y un flujo de aire del compartimiento 1 reciclado para formar un flujo de aire mezclado FM que alimenta el compartimiento 1 y -válvulas de entrada de aire caliente 9 que permiten modular de manera fina la potencia térmica inyectada en las diversas zonas del compartimiento 1 a fin de controlar localmente la temperatura, escapándose un flujo de aire del compartimiento 1 después de la circulación de este último.

De manera clásica, el dispositivo de potencia auxiliar 4 facilita un flujo de aire FAPU idéntico cualquiera que sea el modo de funcionamiento (calentamiento o enfriamiento del compartimiento 1) . Esto presenta un inconveniente dado que para facilitar de manera eficaz un flujo de aire frío, el paquete de acondicionamiento de aire 2 necesita idealmente un flujo de aire a alta presión mientras que para facilitar un flujo de aire caliente, el paquete de acondicionamiento de aire 2 necesita un flujo de aire a presión moderada.

En la práctica, el dispositivo de potencia auxiliar 4 se contenta con facilitar, en cualesquiera circunstancias, un flujo de aire FAPU a alta presión al paquete de acondicionamiento de aire 2. Así, cuando hay que calentar el compartimiento 1, el flujo de aire a alta presión FAPU es descomprimido, en el paquete de acondicionamiento de aire 2, para ser inyectado en el compartimiento a la presión del compartimiento. Dicho de otro modo, una parte importante del aire comprimido por el dispositivo de potencia auxiliar 4 ha sido comprimida con una tasa de compresión excesiva con respecto al mínimo requerido para su utilización como fuente caliente. Ahora bien, cuanto mayor es la tasa de compresión, más elevado es el consumo. Esta tasa de compresión excesiva representa un gasto energético superfluo que esta invención pretende suprimir.

La invención pretende optimizar la utilización del flujo de aire comprimido facilitado por el dispositivo de potencia auxiliar 4 al tiempo que limite el coste energético ligado al calentamiento del citado flujo de aire.

Con el fin de eliminar al menos algunos de estos inconvenientes, la invención concierne a un sistema de acondicionamiento de aire de un compartimiento para pasajeros de una aeronave, comprendiendo el sistema:

- un circuito de alimentación de aire que une al menos una entrada de aire exterior al menos a una salida de distribución de aire apta para desembocar en el compartimiento,

- un dispositivo auxiliar de potencia montado en el citado circuito de alimentación y dispuesto para comprimir un flujo de aire en el circuito de alimentación, comprendiendo el circuito de alimentación:

- un primer ramal de calentamiento, que une el dispositivo auxiliar de potencia a la salida de distribución de aire, en la cual están montados medios de calentamiento del flujo de aire, -un segundo ramal de enfriamiento, que une el dispositivo auxiliar de potencia a la salida de distribución de aire, y -medios de conmutación adaptados para repartir el flujo de aire entre el primer ramal de calentamiento y el segundo ramal de enfriamiento.

Los medios de conmutación permiten ventajosamente utilizar el flujo de aire comprimido por el dispositivo auxiliar de potencia según dos modos de funcionamiento diferentes que están optimizados tanto para el calentamiento como para el enfriamiento. Además, los medios de calentamiento permiten ventajosamente aportar calorías al flujo de aire y así evitar un consumo energético excesivo por parte del dispositivo auxiliar de potencia.

De manera ventajosa, la aportación de calorías permite disminuir la tasa de compresión del dispositivo auxiliar de potencia y por tanto su consumo de carburante.

Preferentemente, el segundo ramal de enfriamiento comprende medios de enfriamiento del flujo de aire del circuito de alimentación. Los medios de enfriamiento permiten ventajosamente aportar frigorías al flujo de aire y así aumentar la potencia frigorífica del sistema para, por ejemplo, limitar la resistencia aerodinámica de la aeronave, mejorar el enfriamiento de zonas críticas, limitar las dimensiones y la masa del dispositivo auxiliar de potencia, etc.

De manera preferida, los medios de enfriamiento se presentan en forma de un intercambiador de calor dispuesto para aportar frigorías al flujo de aire del circuito de alimentación por circulación de un flujo de aire de enfriamiento. Preferentemente, el flujo de aire de enfriamiento es un flujo de aire exterior tomado de fuera de la aeronave. Así, el flujo de aire comprimido por el dispositivo auxiliar de potencia es enfriado de manera externa sin aportación de energía propia a la aeronave.

De acuerdo con un aspecto de la invención, los medios de conmutación están dispuestos para modificar el punto de funcionamiento del dispositivo auxiliar de potencia durante el calentamiento. De manera ventajosa, los medios de conmutación son activados durante el calentamiento a fin de limitar la potencia del dispositivo auxiliar de potencia y así limitar su consumo de carburante. Cualquier defecto de compresión provoca una disminución de la temperatura del flujo de aire a presión que ventajosamente es compensada por la aportación de energía térmica facilitada por los medios de calentamiento. Dicho de otro modo, el dispositivo de potencia es utilizado de manera óptima en función del objetivo buscado (calentamiento o enfriamiento) .

Preferentemente, los medios de calentamiento se presentan en forma de un intercambiador de calor dispuesto para aportar calorías al flujo de aire del circuito de alimentación por circulación de un flujo de aire de calentamiento obtenido de los gases de escape del dispositivo auxiliar de potencia. Se aprovecha ventajosamente parte del calor facilitado por el dispositivo auxiliar de potencia para calentar el flujo de aire comprimido.

De acuerdo con un aspecto de la invención, comprendiendo el segundo ramal de enfriamiento medios de enfriamiento del flujo de aire del circuito de alimentación, el primer ramal de calentamiento está unido al segundo ramal de enfriamiento aguas arriba de los medios de enfriamiento de manera que se hace circular el flujo de aire calentado en los medios de... [Seguir leyendo]

1. Sistema de acondicionamiento de aire de un compartimiento (1) para pasajeros de una aeronave, comprendiendo el sistema:

- un circuito de alimentación de aire que une al menos una entrada de aire exterior (E) al menos a una salida de distribución de aire (S) apta para desembocar en el compartimiento (1) , -un dispositivo auxiliar de potencia (4) montado en el citado circuito de alimentación y dispuesto para comprimir un flujo de aire en el circuito de alimentación, que comprende:

- un primer ramal de calentamiento (B1) , que une el dispositivo auxiliar de potencia (4) a la salida de distribución de aire (S) , -un segundo ramal de enfriamiento (B2) , que une el dispositivo auxiliar de potencia (4) a la salida de distribución de aire (S) , y -medios de conmutación (81-86) adaptados para repartir el flujo de aire entre el primer ramal de calentamiento (B1) y el segundo ramal de enfriamiento (B2) , caracterizado por el hecho de que los medios de calentamiento (6) del flujo de aire están montados en el primer ramal de calentamiento.

2. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el segundo ramal de enfriamiento (B2) comprende medios de enfriamiento (7) del flujo de aire del circuito de alimentación.

3. Sistema de acuerdo con la reivindicación 2, en el cual los medios de enfriamiento (7) se presentan en forma de un intercambiador de calor dispuesto para aportar frigorías al flujo de aire del circuito de alimentación por circulación de un flujo de aire de enfriamiento (FREF) .

4. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual los medios de conmutación (81-86) están dispuestos para modificar el punto de funcionamiento del dispositivo auxiliar de potencia (4) durante el calentamiento.

5. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual los medios de calentamiento (6) se presentan en forma de un intercambiador de calor dispuesto para aportar calorías al flujo de aire del circuito de alimentación por circulación de un flujo de aire de calentamiento (FECH) procedente de los gases de escape del dispositivo auxiliar de potencia (4) .

6. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual, comprendiendo el segundo ramal de enfriamiento (B2) medios de enfriamiento (7) del flujo de aire del circuito de alimentación, el primer ramal de calentamiento (B1) está unido al segundo ramal de enfriamiento (B2) aguas arriba de los medios de enfriamiento (7) de manera que se hace circular el flujo de aire calentado en los medios de enfriamiento (7) .

7. Sistema de acuerdo con la reivindicación 6, en el cual los medios de conmutación (81-86) están dispuestos para inactivar los medios de enfriamiento (7) cuando un flujo de aire calentado circula en los medios de enfriamiento (6) .

8. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual, comprendiendo el circuito de alimentación un mezclador (3) que alimenta la salida de distribución de aire (S) , el primer ramal de calentamiento (B1) que une el dispositivo auxiliar de potencia (4) al mezclador (3) y el segundo ramal de enfriamiento (B2) , que une el dispositivo auxiliar de potencia (4) al mezclador (3) , son distintos.

9. Sistema de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual, comprendiendo el dispositivo auxiliar de potencia (4) una salida de aire a baja presión (FAPU-BP) y una salida de aire a alta presión (FAPU-HP) , el primer ramal de calentamiento (B1) está unido a la salida de aire de baja presión (FAPU-BP) y el segundo ramal de enfriamiento (B2) está unido a la salida de aire a alta presión (FAPU-HP) .

10. Sistema de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 9, en el cual el circuito de alimentación comprende un ramal de desviación (B3) en paralelo con el primer ramal de calentamiento (B1) de manera que alimenta el mezclador (3) con un flujo de aire de baja presión (FAPU-BP) no calentado por los medios de calentamiento (6) .