Condicionamento de Ar
Esta é uma divida com um dos professores...
E complicado e difícil separar o sistema de ar condicionado do sistema de pressurização, mas vamos tentar não tocar no assunto pressurização, depois de explicar sobre ar condicionado, explico sobre pressurização assim acho mais fácil entender.
A função do sistema de ar condicionado, e prover ventilação, refrigeração ou aquecimento para o ar contido na cabine, compartimento de aviônicos, e compartimento de bagagem (em algumas aeronaves).
O sistema é necessário, pois durante o voo a aeronave é exposta a fontes de calor, e estas contribuem para o aquecimento do ar no interior da cabine, sendo elas:
(1) Temperatura do ar de impacto;
(2) Calor do motor;
(3) Calor solar;
(4) Calor elétrico;
(5) Calor do corpo.
Estas fontes energéticas, podem transformar a temperatura do ar no interior da cabine para temperaturas insuportáveis, nos dois extremos.
Exemplo.
Imagine um 737 lacrado parado na taxiway esperando autorização para decolagem, com 155 passageiros a bordo, que receberão ar sangrado do motor.
imagine agora se este sistema de condicionamento parar de funcionar...
Somando a temperatura do ar sangrado do motor mais o calor humano em seu interior, mais a temperatura da superfície da fuselagem aquecida pelo sol, poderíamos chamar-lo de sauna ou Autoforno.
Necessidades de um sistema condicionador de ar, pressurizado e não pressurizado
(1) Uma fonte de ar para o interior da cabine.
Esta pode ser uma entrada de ar forçado no caso de aeronaves não pressurizadas, e no caso de aeronaves pressurizadas, um super-carregador, um compressor de cabine tocado pelo motor da aeronave, ou ar sangrado do motor ou APU.
Isto é conseguido por um regulador de pressão da cabine e uma válvula de fluxo de saída OUTFLOW.
(3) (Para Aeronaves Pressurizadas) Um método de limitação da pressão máxima diferencial à qual a área pressurizada da cabine estará sujeita.
Válvulas de alívio de pressão, válvulas de alívio negativo (vácuo) e válvulas de alijamento são utilizadas com essa finalidade.
(4) Um meio de regulagem da temperatura do ar sendo distribuído a cabine da aeronave.
Isso é conseguido por um sistema de refrigeração, trocadores de calor, válvulas de controle, elementos de aquecimento elétricos e um sistema de controle de aquecimento da cabine.
(5) (Para Aeronaves Pressurizadas) As seções da aeronave que precisam ser pressurizadas, devem ser seladas para reduzir o vazamento indesejável de ar ao mínimo. Essa área deve ser capaz de suportar seguramente a pressão diferencial máxima entre a cabine e a atmosfera, à qual ela estará sujeita.
Sistema Aquecedores de ar
O ar utilizado pelos sistemas de condicionamento, é utilizado, de diversas formas, seu uso varia assim como sua temperatura, desta forma este sistema tem que aquecer ou refrigerar o ar.
Alguns sistemas utilizam aquecedores, para aquecer o ar que entra na cabine, se trata de aquecedores, vários tipos são utilizados.
(1) Aquecedores a combustão, aquece o ar através de combustão de um combustível.
(2) Painéis Radiantes, estes formam as paredes e piso da aeronave, possuem fios em meio seu material, com a passagem da energia elétrica estes formam resistências que aquecem os painéis e o ar a sua volta. este tipo de sistema é também utilizado em para brisas para desembaçamento
(3) Aquecedores a ar comprimido, neste aquecedor o ar que e pressurizado para a cabine, e novamente pressurizado no compressor o que eleva sua temperatura.
(4) Aquecedores a gás da exaustão, através dos gases de exaustão do motor um duto contendo ar e aquecido por convecção, este ar e levado a um trocador de calor Ar para Ar assim o ar que vai para aeronave e aquecido.
Sistema de Refrigeração
Sistema responsável por refrigerar o ar, basicamente dois tipos são utilizados.
Sistema "CICLO AR" , e Sistema "CICLO DE VAPOR A FREON"
"Sistema CICLO AR"
Um sistema de resfriamento do tipo ciclo de ar consiste de uma turbina de expansão (turbina de resfriamento), um ou mais trocadores de calor ar-para-ar, e válvulas que controlam o fluxo de ar através do sistema.
A turbina de expansão incorpora um compressor e uma turbina em um eixo comum. O ar sob alta pressão do compressor da cabine é direcionado para a seção da turbina. À medida que o ar passa, ele gira a turbina e o compressor.
Quando o ar comprimido desenvolve o trabalho de girar a turbina, ele sofre uma queda de pressão e de temperatura. É essa queda de pressão e de temperatura que produz o ar frio usado para o condicionamento do ar.
Trocador de calor
Trocadores de calor são equipamentos capazes de trocar calor entre fluidos, no caso do sistema de condicionamento de ar este fluido é o ar e os trocadores utilizados são os do tipos Ar-para Ar.
Separador de aguá
Os separadores de água são usados no sistema de condicionamento de ar da cabine, para remover a umidade excessiva do ar. Na maioria dos sistemas de refrigeração, um separador de água está instalado no duto de descarga da turbina de resfriamento.
O separador de água remove o excesso de umidade do ar condicionado pela passagem do ar, através de um saco aglutinador ou condensador. As partículas de água muito pequenas na forma de névoa ou vapor, contidas no ar, são transformadas em grandes partículas quando passam através do condensador.
Á medida que o ar carregado de umidade passa pelas palhetas do suporte aglutinador, as partículas de água são transportadas pelo turbilhão de ar e jogadas para fora contra as paredes do coletor. A água, então, escorre para um cárter coletor, sendo drenada para a atmosfera.
Abaixo podemos ver o sistema de condicionamento de ar de um 737
Abaixo podemos ver o diagrama deste sistema.
Neste sistema o ar sangrado do motor passa pela Pack valve entra no trocador de calor primário la e resfriado e segue para a Air Mix Valve, onde é dosado o fluxo de ar que vai para o compressor da ACM, no compressor este ar é comprimido ganhando temperatura e pressão, depois é levado ao trocador de calor secundário onde é resfriado, e levado a turbina de expansão, onde e expandido perdendo pressão e temperatura, após a turbina é levado ao separador onde é retirada a umidade, levado a câmara de mixagem, onde encontra o ar quente liberado pela Air Mix Valve através do Bypass do ar sangrado, sendo temperado e levado a cabine com a temperatura solicitada pela tripulação no painel de controle de temperatura.
Sistema de distribuição
O ar que é refrigerado pelo sistema de condicionamento, e levado a cabine através de uma rede de tubos, com válvulas unidirecionais, sensores e ventiladores de circulação. o sistema começa na câmara de mixagem e termina no difusor de ar na cabine da aeronave, e sua função levar ar para cockpit, para-brisas, cabine de passageiros, e compartimentos que serão refrigerados
Abaixo vemos um esquema com apresentação do sistema.
Sistema eletrônico de controle da cabine
Este sistema é o responsável por controlar as válvulas do sistema, e através destas válvulas controlar a temperatura, selecionada pela tripulação, ele e composto por sensores, cabos elétricos, e acionadores das válvulas dos sistema de condicionamento.
"CICLO VAPOR DE FREON"
Os sistemas de resfriamento, por ciclo de vapor, são usados em várias aeronaves de transporte, de variados tamanhos.
Esse sistema normalmente tem uma capacidade de resfriamento maior que um sistema de ciclo de ar e, além disso, pode ser usado para resfriamento no solo quando os motores não estão operando.
Um sistema a Freon para aeronave é basicamente similar em princípio, a um refrigerador ou condicionador de ar caseiros. Ele usa componentes e princípios de operação similares, e na maioria dos casos depende de um sistema elétrico para alimentá-lo.
O sistema de ciclo de vapor faz uso do fato científico de que um líquido pode ser vaporizado a qualquer temperatura, com a mudança da pressão atuando sobre ele.
o sistema e composto por compressor, condensador, reservatório, evaporador, filtro secativo, linhas para o gás freon circular, e dutos de ar para alimentar o condensador e evaporador, com ar externo e ar quente da cabine.
Compressor
O princípio de operação do sistema pode ser explicado iniciando-se com as funções do compressor. O compressor aumenta a pressão do Freon quando ele está em forma de vapor.
Essa alta pressão eleva a temperatura de condensação do Freon, e produz a força necessária para circular o Freon através do sistema. O compressor é acionado por um motor elétrico, ou como em alguns aviões menores pelo motor.
O compressor pode ser do tipo centrífugo ou tipo a pistão.
O compressor é projetado para atuar sobre o Freon no estado gasoso e, em conjunção com a válvula de expansão, mantém a diferença de pressão entre o evaporador e o condensador.
Se o líquido refrigerante entrasse no compressor, uma operação inadequada poderia ocorrer. Esse tipo de mal funcionamento é chamado lentidão (“SLUGGING”). Controles automáticos e procedimentos adequados de operação podem ser usados para prevenir o efeito.
Condensador
No condensador, o gás passa através de um trocador de calor onde o ar exterior (ambiente) remove o calor do Freon. Quando o calor é removido do gás Freon a alta pressão, a mudança de estado ocorre e o Freon condensa para líquido. É este processo de condensação que libera o calor que o Freon recebe do ar da cabine. O fluxo de ar ambiente através do condensador é ordinariamente modulado por uma entrada controlada ou uma porta de saída, de acordo com as necessidades de refrigeração.
Um ventilador de resfriamento de ar do condensador, ou ejetor de ar, é freqüentemente usado para auxiliar a força do ar ambiente através do condensador. Este item é importante para a operação do sistema no solo.
Reservatório
o freon liquido proveniente do condensador é armazenado no reservatório.
Válvula de expansão
A válvula de expansão
Evaporador
Assim como o condensador o evaporador e uma especie de trocador de calor porem passa por ele o ar quente da cabine, este ar para ser resfriado flui através do evaporador. O Freon muda de líquido para gás no evaporador. Com efeito, o Freon ferve no evaporador, e a pressão do Freon é controlada para o ponto onde a ebulição ocorre (evaporação) a uma temperatura que é menor que a temperatura do ar da cabine. A pressão necessária (pressão saturada) para produzir a temperatura correta de ebulição não deve ser muito baixa; caso contrário, o congelamento da umidade do ar da cabine bloqueará as passagens de ar do evaporador.
À medida que o Freon passa através do evaporador, ele é inteiramente convertido ao estado gasoso. Isso é essencial para se obter o máximo de refrigeração e, também, para impedir que o Freon líquido alcance o compressor. O evaporador é projetado para que o calor seja retirado do ar da cabine; dessa forma, o ar da cabine é refrigerado.
Abaixo podemos ver um esquema básico de sistema de refrigeração a freon, sem pressurização de cabine
O sistema de distribuição do sistema Ciclo de vapor, não diferencia da sistema de ciclo ar, ele contem dutos difusores, válvulas unidirecionais, e sensores de temperatura.
Fonte:
Apostila: de Celula MMA capitulo de Sistema de pressurização e ar condicionado
Apostila: Airframe vol 2 FAA
Manual de sistemas Boeing 737, Sistema Pneumatico
Espero que tenham gostado! no próximo explico o sistema de pressurização.
Carlos Henrique Peroni Junior.
mapblog.sac@gmail.com
O ar utilizado pelos sistemas de condicionamento, é utilizado, de diversas formas, seu uso varia assim como sua temperatura, desta forma este sistema tem que aquecer ou refrigerar o ar.
Alguns sistemas utilizam aquecedores, para aquecer o ar que entra na cabine, se trata de aquecedores, vários tipos são utilizados.
(1) Aquecedores a combustão, aquece o ar através de combustão de um combustível.
(2) Painéis Radiantes, estes formam as paredes e piso da aeronave, possuem fios em meio seu material, com a passagem da energia elétrica estes formam resistências que aquecem os painéis e o ar a sua volta. este tipo de sistema é também utilizado em para brisas para desembaçamento
(3) Aquecedores a ar comprimido, neste aquecedor o ar que e pressurizado para a cabine, e novamente pressurizado no compressor o que eleva sua temperatura.
(4) Aquecedores a gás da exaustão, através dos gases de exaustão do motor um duto contendo ar e aquecido por convecção, este ar e levado a um trocador de calor Ar para Ar assim o ar que vai para aeronave e aquecido.
Sistema de Refrigeração
Sistema responsável por refrigerar o ar, basicamente dois tipos são utilizados.
Sistema "CICLO AR" , e Sistema "CICLO DE VAPOR A FREON"
"Sistema CICLO AR"
Um sistema de resfriamento do tipo ciclo de ar consiste de uma turbina de expansão (turbina de resfriamento), um ou mais trocadores de calor ar-para-ar, e válvulas que controlam o fluxo de ar através do sistema.
A turbina de expansão incorpora um compressor e uma turbina em um eixo comum. O ar sob alta pressão do compressor da cabine é direcionado para a seção da turbina. À medida que o ar passa, ele gira a turbina e o compressor.
Quando o ar comprimido desenvolve o trabalho de girar a turbina, ele sofre uma queda de pressão e de temperatura. É essa queda de pressão e de temperatura que produz o ar frio usado para o condicionamento do ar.
Trocador de calor
Separador de aguá
O separador de água remove o excesso de umidade do ar condicionado pela passagem do ar, através de um saco aglutinador ou condensador. As partículas de água muito pequenas na forma de névoa ou vapor, contidas no ar, são transformadas em grandes partículas quando passam através do condensador.
Á medida que o ar carregado de umidade passa pelas palhetas do suporte aglutinador, as partículas de água são transportadas pelo turbilhão de ar e jogadas para fora contra as paredes do coletor. A água, então, escorre para um cárter coletor, sendo drenada para a atmosfera.
Abaixo podemos ver o sistema de condicionamento de ar de um 737
Sistema de distribuição
O ar que é refrigerado pelo sistema de condicionamento, e levado a cabine através de uma rede de tubos, com válvulas unidirecionais, sensores e ventiladores de circulação. o sistema começa na câmara de mixagem e termina no difusor de ar na cabine da aeronave, e sua função levar ar para cockpit, para-brisas, cabine de passageiros, e compartimentos que serão refrigerados
Abaixo vemos um esquema com apresentação do sistema.
Sistema eletrônico de controle da cabine
Este sistema é o responsável por controlar as válvulas do sistema, e através destas válvulas controlar a temperatura, selecionada pela tripulação, ele e composto por sensores, cabos elétricos, e acionadores das válvulas dos sistema de condicionamento.
"CICLO VAPOR DE FREON"
Os sistemas de resfriamento, por ciclo de vapor, são usados em várias aeronaves de transporte, de variados tamanhos.
Esse sistema normalmente tem uma capacidade de resfriamento maior que um sistema de ciclo de ar e, além disso, pode ser usado para resfriamento no solo quando os motores não estão operando.
Um sistema a Freon para aeronave é basicamente similar em princípio, a um refrigerador ou condicionador de ar caseiros. Ele usa componentes e princípios de operação similares, e na maioria dos casos depende de um sistema elétrico para alimentá-lo.
O sistema de ciclo de vapor faz uso do fato científico de que um líquido pode ser vaporizado a qualquer temperatura, com a mudança da pressão atuando sobre ele.
o sistema e composto por compressor, condensador, reservatório, evaporador, filtro secativo, linhas para o gás freon circular, e dutos de ar para alimentar o condensador e evaporador, com ar externo e ar quente da cabine.
Compressor
O princípio de operação do sistema pode ser explicado iniciando-se com as funções do compressor. O compressor aumenta a pressão do Freon quando ele está em forma de vapor.
Essa alta pressão eleva a temperatura de condensação do Freon, e produz a força necessária para circular o Freon através do sistema. O compressor é acionado por um motor elétrico, ou como em alguns aviões menores pelo motor.
O compressor pode ser do tipo centrífugo ou tipo a pistão.
O compressor é projetado para atuar sobre o Freon no estado gasoso e, em conjunção com a válvula de expansão, mantém a diferença de pressão entre o evaporador e o condensador.
Se o líquido refrigerante entrasse no compressor, uma operação inadequada poderia ocorrer. Esse tipo de mal funcionamento é chamado lentidão (“SLUGGING”). Controles automáticos e procedimentos adequados de operação podem ser usados para prevenir o efeito.
Condensador
Um ventilador de resfriamento de ar do condensador, ou ejetor de ar, é freqüentemente usado para auxiliar a força do ar ambiente através do condensador. Este item é importante para a operação do sistema no solo.
Reservatório
o freon liquido proveniente do condensador é armazenado no reservatório.
Válvula de expansão
A válvula de expansão
diminui essa pressão e, dessa forma, baixa a
temperatura do Freon líquido.
Evaporador
À medida que o Freon passa através do evaporador, ele é inteiramente convertido ao estado gasoso. Isso é essencial para se obter o máximo de refrigeração e, também, para impedir que o Freon líquido alcance o compressor. O evaporador é projetado para que o calor seja retirado do ar da cabine; dessa forma, o ar da cabine é refrigerado.
Abaixo podemos ver um esquema básico de sistema de refrigeração a freon, sem pressurização de cabine
Abaixo podemos ver o esquema do Cessna Mustang
Fonte:
Apostila: de Celula MMA capitulo de Sistema de pressurização e ar condicionado
Apostila: Airframe vol 2 FAA
Manual de sistemas Boeing 737, Sistema Pneumatico
Espero que tenham gostado! no próximo explico o sistema de pressurização.
Carlos Henrique Peroni Junior.
mapblog.sac@gmail.com
fino
ResponderExcluirPô, maneiro aí. Seu professor vai ficar orgulhoso.
ResponderExcluirJarbas, Gabriel, e Santosfe
ResponderExcluirAgradeço a participação de vocês e fico satisfeito que tenham gostado.
ola gostei de mais das esplicaçoaes mas gostaria de saber quantos psi e necessario em um compreçor de avia mono motor e bi motor
ResponderExcluirotimo resumo
ResponderExcluirola bom dia. muito bom o material e explicação me ajudou muito.
ResponderExcluirExcelente matéria, mas o gás freon pode ser bem tóxico, na realidade, com a reciclagem do ar, a tripulação e os passageiros podem ser contaminados por esse sistema. O ideal seria um Boeing 787, já que ele utiliza um sistema elétrico para a ventilação, eu não sou especialista nisso, apenas uma pessoa comum, mas que as empresas aéreas sabem disso, ah se elas sabem, mas um Boeing 787, por exemplo, é extremamente caro, então eles preferem os mais baratos, que na verdade saem mais caros pelo preço que a tripulação e os passageiros pagam para serem contaminados, vlw.
ResponderExcluirExcelente matéria, mas o gás freon pode ser bem tóxico, na realidade, com a reciclagem do ar, a tripulação e os passageiros podem ser contaminados por esse sistema. O ideal seria um Boeing 787, já que ele utiliza um sistema elétrico para a ventilação, eu não sou especialista nisso, apenas uma pessoa comum, mas que as empresas aéreas sabem disso, ah se elas sabem, mas um Boeing 787, por exemplo, é extremamente caro, então eles preferem os mais baratos, que na verdade saem mais caros pelo preço que a tripulação e os passageiros pagam para serem contaminados, vlw.
ResponderExcluironde faço curso desse sistema
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