Una unidad de aire pre-acondicionado con módulos de refrigeración autónomos.

Una unidad de aire pre-acondicionado (10) para suministrar aire pre-acondicionado a un avión estacionado en tierra,

comprendiendo la unidad de aire pre-acondicionado una unidad principal con un alojamiento que acomoda:

un conducto de flujo (20) con una entrada de aire (22) para el aire ambiente y una salida de aire (25) para la conexión con el avión estacionado,

una soplante (30) conectada con el conducto de flujo (20) para la generación de un flujo de aire desde la entrada de aire (22) hacia la salida de aire (25), y

caracterizada por que el alojamiento además acomoda:

una pluralidad de compartimentos (34) cada uno de los cuales está configurado para la acomodación de un módulo de refrigeración autónomo (36) que comprende:

al menos un sistema de refrigeración, que incluye cada uno al menos un compresor (38), al menos un condensador (40), al menos una válvula de expansión (42), y al menos un evaporador (44) conectados en un circuito de flujo que contiene un refrigerante, y en el que cada compartimento (34) está configurado además de manera que al menos un evaporador (44) interactúe con el flujo de aire en el conducto de flujo (20) cuando el módulo de refrigeración autónomo (36) es instalado en el compartimento (34); y en el que

al menos un módulo de refrigeración autónomo (36) está instalado en la pluralidad de compartimentos (34), en el que al menos uno de los compartimentos (34) está configurado para la instalación desmontable de uno de los módulos de refrigeración autónomos (36) ubicados en él, siendo accionable la unidad (10) cuando tiene un compartimento vacío (34).

Una unidad de aire pre-acondicionado con módulos de refrigeración autónomos El presente invento se refiere a una unidad de aire pre-acondicionado que suministra aire pre-acondicionado, es decir aire calentado o aire enfriado, a un avión estacionado en tierra.

En tierra, un avión utiliza típicamente el motor de la unidad de energía auxiliar (APU) para accionar el equipo de acondicionamiento de aire para enfriar o calentar la cabina del avión a una temperatura que sea confortable para los pasajeros. Sin embargo, el funcionamiento de la APU tiene un elevado costo en términos de consumo de combustible para reactores, de ruido acústico generado, de emisiones de CO2, etc. Por ejemplo, la APU de un avión A320 consume aproximadamente 160 l de combustible por hora. Además de la contaminación general del aire, el consumo de un litro de combustible para reactores conduce a la emisión de 2, 5 kg de CO2 a la atmósfera y así, la APU emite aproximadamente 400 kg de CO2 por hora de funcionamiento.

Con el fin de evitar hacer funcionar la APU en tierra, se han previsto unidades de aire pre-acondicionado para suministrar el aire pre-acondicionado requerido al avión estacionado. Las unidades de aire pre-acondicionado son alimentadas desde la red eléctrica disponible en el aeropuerto en cuestión.

El coste, la eficiencia, la flexibilidad, y la utilidad siguen siendo un problema en las unidades de aire pre-acondicionado conocidas.

En el documento WO 2009/045927 se ha descrito un sistema de aire pre-acondicionado para suministrar aire preacondicionado a un avión estacionado en tierra. El sistema incluye múltiples unidades de refrigeración que tienen un sistema de conducto de flujo, soplante y control comunes. Una o más de las unidades pueden ser utilizadas, dependiendo de las cargas sobre el sistema.

El documento US 4.272.967 describe un sistema de acondicionamiento de aire portátil autónomo que comprende un alojamiento que acomoda sistemas de refrigeración independientes con un sistema de conducto de flujo, soplante y control comunes para suministrar aire enfriado al avión en tierra.

El documento US 6.240.742 describe un sistema de acondicionamiento de aire modular que comprende un módulo de alimentación de corriente, un módulo o módulos de soplantes, un módulo o módulos de acondicionamiento de aire y un módulo de distribución de aire. El sistema puede ser configurado con unidades de módulos diferentes para satisfacer diferentes requisitos térmicos, de filtrado y energía.

Una nueva unidad de aire pre-acondicionado es proporcionada para suministrar aire pre-acondicionado a un avión estacionado en tierra. La nueva unidad de aire pre-acondicionado comprende una unidad principal y uno o más módulos de refrigeración autónomos montados en la unidad principal. La unidad principal tiene un alojamiento con paredes que definen un conducto de flujo con una entrada de aire para admisión de aire ambiente que ha de ser acondicionado a una temperatura baja, típicamente una temperatura del orden de -5º C a +5º C, y una salida de aire para conexión con el avión estacionado, por ejemplo con una o más mangueras, para suministrar el aire acondicionado al avión estacionado. Para impedir pérdidas de refrigeración, las paredes exteriores del conducto de flujo pueden estar provistas con una capa de material aislante térmicamente.

La unidad principal de la unidad de aire pre-acondicionado comprende además una soplante acomodada en el alojamiento y conectada con el conducto de flujo para la generación de un flujo de aire desde la entrada de aire hacia la salida de aire. La soplante es preferiblemente un ventilador centrífugo muy eficiente. La soplante está montada preferiblemente con amortiguadores de vibraciones y fijada con conexiones flexibles al conducto de flujo.

El alojamiento de la unidad principal tiene una pluralidad de compartimentos para recibir y contener los módulos de refrigeración autónomos. Cada uno de los módulos de refrigeración autónomos comprende al menos un sistema de refrigeración cada uno del cual incluye al menos un compresor, al menos un condensador, al menos una válvula de expansión, y al menos un evaporador conectados en un circuito de flujo refrigerante que contiene un refrigerante. El circuito de flujo refrigerante forma un bucle cerrado y sellado herméticamente. Así, el módulo de refrigeración autónomo puede ser instalado en el alojamiento de la unidad principal sin interferir con al menos un sistema de refrigeración del módulo de manera que el montaje y el posible desmontaje de los módulos de refrigeración autónomos en el alojamiento pueden ser realizados por personas sin experiencia específica en el campo de sistemas de refrigeración. Los módulos de refrigeración autónomos pueden ser fabricados en un lugar particularmente adecuado para la fabricación de sistemas de refrigeración para la subsiguiente integración con unidades principales en otro lugar particularmente adecuado para la fabricación de equipo de tierra del aeropuerto aumentando en general por ello la flexibilidad de fabricación y disminuyendo el coste de fabricación de las unidades de aire pre-acondicionado.

Preferiblemente, el módulo de refrigeración autónomo es instalado de forma desmontable en el alojamiento de la unidad principal facilitando la separación de un módulo de refrigeración autónomo instalado del alojamiento, por ejemplo utilizando tornillos, tuercas y pernos para la sujeción del módulo de refrigeración autónomo al alojamiento y utilizando conectores eléctricos para establecer las interconexiones eléctricas requeridas entre el módulo de refrigeración y la

unidad principal cuando el módulo de refrigeración es insertado en el alojamiento de la unidad principal. Esto aumenta el buen estado de funcionamiento de la unidad de aire pre-acondicionado ya que un módulo de refrigeración autónomo que posiblemente funciona mal puede ser separado del alojamiento de la unidad principal y sustituido por un módulo que funciona con un mínimo de tiempo de inactividad de la unidad de aire pre-acondicionado. Además, el módulo que funciona mal puede ser separado de la unidad principal y movido para su reparación a un lugar remoto particularmente adecuado para la reparación de sistemas de refrigeración, lo que es mucho más eficiente que tener que desmontar y mover toda la unidad de aire pre-acondicionado para su reparación.

A lo largo de toda la presente descripción, el término "de manera desmontable" significa que el módulo puede ser montado con la unidad principal y subsiguientemente desmontado de la unidad principal sin destruir las conexiones mecánicas y eléctricas previas entre el módulo y la unidad principal, es decir el montaje y desmontaje son realizados utilizando el mismo tipo de herramientas. Este es por ejemplo el caso cuando se utilizan tornillos, tuercas y pernos para la sujeción de un módulo en un alojamiento de la unidad principal y se utilizan conectores eléctricos para las interconexiones eléctricas entre los circuitos eléctricos del módulo y los circuitos eléctricos de la unidad principal, y éste no es el caso cuando, por ejemplo, el módulo está soldado al alojamiento de la unidad principal.

Preferiblemente, el módulo de refrigeración autónomo tiene dimensiones físicas adecuadas para ser movido mediante una carretilla de horquilla elevadora facilitando el transporte del módulo, por ejemplo para el almacenamiento, montaje en unidades de aire pre-acondicionado, y servicios. Por ejemplo, un módulo que funciona mal puede ser retirado o desmontado del alojamiento con una carretilla de horquilla elevadora y un módulo que funciona adecuadamente puede ser instalado en el alojamiento con una carretilla de horquilla elevadora.

El módulo de refrigeración autónomo opera de acuerdo con los principios de refrigeración bien conocidos y con un refrigerante bien conocido tal como el R134a con bajo potencial de calentamiento global.

Cuando un módulo de refrigeración autónomo es instalado en un compartimento respectivo, una superficie de refrigeración de al menos un evaporador es posicionada para interacción con el conducto de flujo para refrigeración del flujo de aire. La superficie de refrigeración puede por ejemplo estar posicionada dentro del conducto de flujo para contacto directo a través de una gran área con el flujo de aire en el conducto de flujo.

La previsión de la pluralidad de compartimentos en el alojamiento conduce a varias ventajas adicionales: La unidad principal puede estar equipada con una alimentación de corriente y circuitos de control y una interfaz de usuario de tal manera que la unidad principal puede funcionar junto con un número arbitrario de módulos de refrigeración... [Seguir leyendo]

1. Una unidad de aire pre-acondicionado (10) para suministrar aire pre-acondicionado a un avión estacionado en tierra, comprendiendo la unidad de aire pre-acondicionado una unidad principal con un alojamiento que acomoda:

un conducto de flujo (20) con una entrada de aire (22) para el aire ambiente y una salida de aire (25) para la conexión con el avión estacionado, una soplante (30) conectada con el conducto de flujo (20) para la generación de un flujo de aire desde la entrada de aire (22) hacia la salida de aire (25) , y caracterizada por que el alojamiento además acomoda:

una pluralidad de compartimentos (34) cada uno de los cuales está configurado para la acomodación de un módulo de refrigeración autónomo (36) que comprende:

al menos un sistema de refrigeración, que incluye cada uno al menos un compresor (38) , al menos un condensador (40) , al menos una válvula de expansión (42) , y al menos un evaporador (44) conectados en un circuito de flujo que contiene un refrigerante, y en el que cada compartimento (34) está configurado además de manera que al menos un evaporador (44) interactúe con el flujo de aire en el conducto de flujo (20) cuando el módulo de refrigeración autónomo (36) es instalado en el compartimento (34) ; y en el que al menos un módulo de refrigeración autónomo (36) está instalado en la pluralidad de compartimentos (34) , en el que al menos uno de los compartimentos (34) está configurado para la instalación desmontable de uno de los módulos de refrigeración autónomos (36) ubicados en él, siendo accionable la unidad (10) cuando tiene un compartimento vacío (34) .

2. Una unidad de aire pre-acondicionado según la reivindicación 1, en la que el módulo de refrigeración autónomo (36) tiene dimensiones físicas adecuadas para su movimiento por una carretilla de horquilla elevadora (47) .

3. Una unidad de aire pre-acondicionado según la reivindicación 1 ó 2, que comprende además al menos un accionador de frecuencia variable (46) para la alimentación de corriente de al menos uno de al menos un compresor (38) de al menos un módulo de refrigeración autónomo (36) .

4. Una unidad de aire pre-acondicionado según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en la que al menos uno de los módulos de refrigeración autónomos (36) incluye al menos un accionador de frecuencia variable (46) conectado para alimentación de corriente de al menos uno de al menos un compresor (38) .

5. Una unidad de aire pre-acondicionado según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además al menos un ventilador (48) de condensador para generación de un flujo de aire que interactúa con al menos uno de al menos un condensador (40) de al menos un módulo de refrigeración autónomo.

6. Una unidad de aire pre-acondicionado según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en la que al menos uno de los módulos de refrigeración autónomos (36) incluye al menos un ventilador de condensador para la generación de un flujo de aire que interactúa con al menos uno de al menos un condensador (40) .

7. Una unidad de aire pre-acondicionado según la reivindicación 5, que comprende además al menos un accionador de frecuencia variable (54) conectado a la fuente de alimentación de al menos uno de al menos un ventilador (48) de condensador.

8. Una unidad de aire pre-acondicionado según la reivindicación 6, en la que al menos un módulo de refrigeración autónomo (36) comprende además al menos un accionador de frecuencia variable conectado para alimentación de corriente de al menos uno de al menos un ventilador de condensador.

9. Una unidad de aire pre-acondicionado según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el alojamiento

(12) acomoda además un accionador de frecuencia variable (56) conectado para alimentación eléctrica de la soplante (30) .

10. Una unidad de aire pre-acondicionado según cualquiera de las reivindicaciones 3, 4 ó 7-9, en la que al menos uno de al menos un accionador de frecuencia variable (46, 54, 56) tiene un controlador que está configurado para la variación de la frecuencia de salida de al menos un accionador de frecuencia variable (46, 54, 56) .

11. Una unidad de aire pre-acondicionado según la reivindicación 10, en la que el controlador está configurado para la variación de la frecuencia de salida de al menos un accionador de frecuencia variable (46, 54, 56) por encima de la frecuencia de la red eléctrica de la unidad de aire pre-acondicionado (10) .

12. Una unidad de aire pre-acondicionado según la reivindicación 10 u 11, en la que el controlador (60) de al menos un

accionador de frecuencia variable (46, 54, 56) está configurado además para el ajuste de la frecuencia de salida en respuesta a la salida de un sensor conectado al controlador.

13. Una unidad de aire pre-acondicionado según cualquiera de las reivindicaciones 3, 4 ó 7-12, en la que al menos un accionador de frecuencia variable (46, 54, 56) mantiene la relación entre la tensión de salida y la frecuencia sustancialmente constante para mantener un par motor elevado a lo largo de todo el rango de frecuencia de salida.

14. Una unidad de aire pre-acondicionado según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en que el alojamiento

(12) acomoda además un controlador central (60) que está configurado para controlar el funcionamiento de la unidad de aire pre-acondicionado.

15. Una unidad de aire pre-acondicionado según la reivindicación 14 como dependiente de las reivindicaciones 10 a 13, en la que el controlador central (60) está conectado al menos a un controlador de los accionadores de frecuencia variable (46, 54, 56) .

16. Una unidad de aire pre-acondicionado según la reivindicación 14 ó 15, en la que el controlador central (60) tiene una entrada de control para compartir potencia para el control del consumo de corriente de la unidad de aire preacondicionado.

17. Una unidad de aire pre-acondicionado según cualquiera de las reivindicaciones 14-16, en la que el controlador central

(60) ajusta automáticamente la refrigeración proporcionada por la unidad de aire pre-acondicionado (10) al menos a un elemento de entre: El tipo de avión seleccionado, la temperatura ambiente, la humedad, la temperatura de cabina, y el flujo de aire de salida desde la unidad de aire pre-acondicionado.

18. Una unidad de aire pre-acondicionado según cualquiera de las reivindicaciones 15-17, en la que cada uno de los sistemas de refrigeración está configurado para detección de fallos de manera que, en el caso de que uno de los sistemas de refrigeración falle, el sistema de refrigeración que falla transmita una señal de fallo al controlador central (60) .

19. Una unidad de aire pre-acondicionado según la reivindicación 18, en la que el controlador central (60) está configurado además para ajustar automáticamente la cantidad de refrigeración requerida entre los sistemas de refrigeración restantes que funcionan correctamente de la unidad de aire pre-acondicionado (10) en respuesta a la señal de fallo.

20. Una unidad de aire pre-acondicionado según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en que el alojamiento acomoda además un rectificador (62) conectado a una entrada de la red eléctrica (64) de la unidad de aire preacondicionado (10) para la generación de una alimentación de tensión de CC.

21. Una unidad de aire pre-acondicionado según la reivindicación 20, en la que el rectificador (62) es uno seleccionado del grupo que consiste de un rectificador de 12 impulsos, un rectificador de 18 impulsos, y un rectificador de 24 impulsos.

22. Una unidad de aire pre-acondicionado según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además al menos un elemento de entre: un panel (58) de interfaz de usuario con teclas de entrada y una pantalla de presentación (72) , un control remoto, una interfaz de ordenador, una interfaz de red y un altavoz.

23. Una unidad de aire pre-acondicionado según cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende además un calentador (32) en el conducto de flujo (20) .