Sistemas de gestión del aire

Los sistemas de acondicionamiento del aire proporcionan un ambiente seguro y cómodo en la cabina de la aeronave, tanto para los pasajeros como para la tripulación; pero la introducción de cantidades significativas de aire refrigerado en la cabina presurizada no solo mantiene en esta un ambiente confortable, sino que también permite garantizar una correcta ventilación y/o refrigeración de los sistemas electrónicos y de aviónica.

El sistema de acondicionamiento del aire procesa aire a alta presión y alta temperatura que se suele tomar o «purgar» fundamentalmente de los motores de la aeronave (sistema de aire de purga del motor).

El núcleo del sistema del acondicionamiento del aire lo constituyen las unidades de acondicionamiento del aire; estas se basan en lo que se conoce como turbinas de refrigeración (ACM), que están equipadas con cojinetes neumáticos y ofrecen por tanto un grado superior de fiabilidad. El accionamiento de estas turbinas de refrigeración es por lo general de tipo neumático, si bien puede ser eléctrico o mecánico. También forman parte del sistema diversos componentes, como intercambiadores de calor, recalentadores, condensadores, extractores de agua, válvulas de control de caudal, sensores o controladores.

Una vez que el aire enfriado se introduce en la cabina, debe ser conducido hasta las zonas apropiadas y hacerse circular por todo su interior. Esto se consigue mediante lo que se conoce como el sistema de distribución de la cabina.

Algunos consumidores pueden precisar ventilación local. Esta función la realiza el sistema de control de la ventilación, formado básicamente por ventiladores de accionamiento eléctrico, válvulas, sensores, mandos y software. Otros consumidores pueden necesitar refrigeración local. Esta es proporcionada típicamente por un sistema de ciclo de vapor. Dicho sistema está formado por componentes diversos, como compresores, intercambiadores de calor, evaporadores, condensadores, extractores de agua, sensores y controladores.

De manera alternativa, y si es necesario, los sistemas de Liebherr también pueden suministrar calefacción local, p. ej., en la zonas de descanso de la tripulación. De ello se encargan los calentadores desarrollados por Liebherr.

Liebherr ofrece tecnologías adicionales que mejoran la calidad del aire de la cabina y, por tanto, el confort de los pasajeros y la tripulación.

Dado que la atmósfera es muy seca a gran altitud, el aire de la cabina tiene un nivel de humedad relativamente bajo, especialmente en vuelos de larga duración. De ahí que sea necesario aumentar el nivel de humedad del aire hasta el 20 o el 25 % para poder garantizar unas condiciones adecuadas de confort para los pasajeros y la tripulación, tanto en la cabina de pilotaje como en la cabina de pasajeros y en los compartimentos de descanso de la tripulación.

Liebherr suministra sistemas de humidificación para aeronaves comerciales y reactores de empresa. Estos sistemas se conectan al sistema de agua de la aeronave y se pueden accionar mediante el aire de purga del motor o a través de la red eléctrica de la aeronave.

Cuando resulta necesario poner al día una aeronave para integrar un sistema de este tipo, Liebherr propone una instalación específica (certificado de tipo suplementario).

Los sistemas de purga de aire del motor sirven para eliminar el aire a alta temperatura y alta presión a través de las tomas de baja presión y alta presión del motor. El caudal de aire es procesado por distintos dispositivos de control de la temperatura y de la presión y es suministrado corriente abajo al sistema principal de acondicionamiento del aire de la aeronave, al sistema de protección contra la acumulación de hielo en el fuselaje y al sistema principal de arranque del motor.

Los sistemas de aire de purga del motor constan de válvulas de control de temperatura, válvulas de regulación y desconexión de presión, válvulas de alta presión, válvulas de sobrepresión, intercambiadores de calor de los refrigeradores previos, conductos de alta presión, sensores de temperatura, sensores de presión, dispositivos de detección de sobrecalentamiento/fugas de aire caliente y una unidad electrónica de control y monitorización.

Liebherr también suministra válvulas neumáticas del motor e intercambiadores de calor para alta presión y alta temperatura destinados a funciones como la protección contra la acumulación de hielo en el carenado del motor, la válvula de comprobación de la presión intermedia, la manipulación de la válvula de purga y la válvula de regulación de la separación entre alta presión y baja presión.

La presión atmosférica disminuye a medida que la altitud aumenta, hasta que llega un punto en el que se vuelve incompatible con la fisiología humana. De ahí que sea preciso controlar tanto el nivel de presión reinante en la cabina como la rapidez con la que esta varía, para así poder proporcionar unos valores de presión adecuados para el confort y la seguridad de los pasajeros y la tripulación. Esto sucede de forma completamente automática en todas las fases de vuelo gracias al sistema de control de la presurización.

El sistema completo de control de la presión en la cabina proporcionado por Liebherr está integrado por las válvulas de descarga y de seguridad, el panel de control, el controlador y el software.

Cuando un avión vuela en condiciones favorables a la formación de escarcha, la góndola y las alas pueden quedar cubiertas por una capa de escarcha blanca. Puede hasta llegar a acumularse hielo en los bordes de ataque.

Esta acumulación de hielo suele afectar negativamente al rendimiento aerodinámico de las alas, además de incrementar el peso del avión, lo que perjudica seriamente las prestaciones y la seguridad de la aeronave. Resulta por tanto imprescindible retirar este hielo o impedir que aumente su cantidad.

El sistema de protección contra la acumulación de hielo en el fuselaje transporta el aire caliente suministrado por el sistema de aire de purga del motor y lo conduce a lo largo de las partes del fuselaje más sensibles a la formación de hielo (entradas de aire de la góndola del motor y bordes de ataque de las alas y de la cola).

Un sistema de protección contra la acumulación de hielo en el fuselaje se compone de válvulas reguladoras de presión, sensores de temperatura, sensores de presión, conductos de alta presión y dispositivos de detección de sobrecalentamiento y de fugas de aire caliente, así como de un controlador.

Además del sistema de acondicionamiento de aire utilizado para refrigerar el aire de la cabina de pasajeros, también se necesita un sistema adicional de refrigeración de a bordo para poder almacenar comida y bebida.

De esta función se encarga un sistema de refrigeración centralizada de alta potencia. La refrigeración generada se distribuye mediante un circuito de líquido refrigerante que llega a todos los lugares necesarios. Un intercambiador de calor conectado a este circuito de líquido refrigerante transforma la energía refrigerante en un caudal de aire frío dirigido hacia la comida y la bebida.

Los sistemas de este tipo también se pueden usar para refrigerar los radares y los sistemas electrónicos.

Liebherr suministra asimismo sistemas de refrigeración hidráulica destinados a enfriar los canales hidráulicos de alta presión (5000 psi) situados a bordo de la aeronave.

Para poder generar nitrógeno con el fin de inertizar el depósito de combustible se necesita disponer de un suministro de aire a alta presión. Liebherr ofrece una amplia gama de sistemas de suministro de aire para la inertización del depósito de combustible; se basan tanto en el uso de aire de purga como de aire comprimido por medios eléctricos y utilizan componentes exclusivos como intercambiadores de calor, válvulas, turboventiladores, compresores y sus controles correspondientes.

Liebherr tiene en Toulouse (Francia) unas instalaciones de ensayos de grandes dimensiones para sistemas de aire. Están equipadas con bancos de ensayos para sistemas de gestión del aire que permiten llevar a cabo pruebas complejas con los sistemas de aire de la aeronave completa.

Se trata del centro de ensayos ISA («Intégration des Systèmes d'Air») de Toulouse, donde se pueden ensayar en particular todos los sistemas de accionamiento eléctrico de las aeronaves futuras, cuyo grado de electrificación será superior al de las actuales.

Dispone de bancos de ensayos de vibración con la tecnología más avanzada, una cámara anecoica destinada a la optimización acústica y cámaras hipóxicas de varios tamaños, lo que hace de este centro de ensayos una potente herramienta para la investigación y el desarrollo.