El aire acondicionado de ciclo de vapor es un sistema cerrado en el que un refrigerante circula a través de tubos y una variedad de componentes. El objetivo es eliminar el calor de la cabina del avión. Mientras circula, el refrigerante cambia de estado. Al manipular el calor latente necesario para ello, el aire caliente se sustituye por aire frío en la cabina del avión.
Para empezar, el R134a se filtra y se almacena bajo presión en un depósito conocido como secador receptor. El refrigerante está en forma líquida. El refrigerante fluye desde el secador receptor a través de una tubería hasta una válvula de expansión.
Dentro de la válvula, una restricción en forma de pequeño orificio bloquea la mayor parte del refrigerante. Como está bajo presión, una parte del refrigerante es forzada a atravesar el orificio. Sale en forma de rocío de pequeñas gotas en la tubería que se encuentra aguas abajo de la válvula.
La tubería se enrolla en un conjunto tipo radiador conocido como evaporador. Un ventilador se coloca para soplar el aire de la cabina sobre la superficie del evaporador. Al hacerlo, el calor del aire de la cabina es absorbido por el refrigerante, que lo utiliza para cambiar su estado de líquido a vapor.
Se absorbe tanto calor que el aire de la cabina soplado por el ventilador a través del evaporador se enfría considerablemente. Este es el aire acondicionado del ciclo de vapor que reduce la temperatura en la cabina.
El refrigerante gaseoso que sale del evaporador se introduce en un compresor. Allí se aumenta la presión y la temperatura del refrigerante. El refrigerante gaseoso de alta presión y alta temperatura fluye a través de tubos hasta un condensador. El condensador es como un radiador compuesto por una gran longitud de tubos con aletas unidas para favorecer la transferencia de calor.
El aire exterior se dirige sobre el condensador. La temperatura del refrigerante en el interior es superior a la del aire ambiente, por lo que el calor se transfiere del refrigerante al aire exterior. La cantidad de calor que se desprende es suficiente para enfriar el refrigerante y condensarlo de nuevo en un líquido a alta presión. Éste fluye a través de los tubos y vuelve al secador receptor, completando el ciclo de vapor.
El sistema de aire acondicionado de ciclo de vapor tiene dos caras. Uno acepta el calor y se conoce como el lado de baja. El otro cede calor y se conoce como lado alto. La baja y la alta se refieren a la temperatura y la presión del refrigerante.
Así, el compresor y la válvula de expansión son los dos componentes que separan el lado de baja del lado de alta del ciclo. El refrigerante del lado de baja se caracteriza por tener baja presión y temperatura. El refrigerante del lado de alta tiene alta presión y temperatura.
Componentes del sistema
El examen de cada uno de los componentes del sistema de aire acondicionado por ciclo de vapor permite comprender mejor su funcionamiento.
Refrigerante
Durante muchos años, el diclorodifluorometano (R12) fue el refrigerante estándar utilizado en los sistemas de aire acondicionado de ciclo de vapor de los aviones. Algunos de estos sistemas siguen utilizándose en la actualidad. Se descubrió que el R12 tenía un efecto negativo sobre el medio ambiente; en particular, degradaba la capa de ozono protectora de la Tierra.
En la mayoría de los casos, ha sido sustituido por el tetrafluoroetano (R134a), que es más seguro para el medio ambiente. El R12 y el R134a no deben mezclarse, ni debe utilizarse uno en un sistema diseñado para el otro. Podrían dañarse los componentes blandos, como las mangueras y las juntas, lo que provocaría fugas y/o un mal funcionamiento.
Utilice únicamente el refrigerante especificado cuando realice el mantenimiento de sistemas de aire acondicionado de ciclo de vapor. El R12 y el R134a se comportan de forma tan similar que las descripciones del sistema de aire acondicionado de ciclo de vapor R134a y de sus componentes en los siguientes párrafos también se aplican a un sistema R12 y a sus componentes.
Secador receptor - Receiver Dryer
El secador receptor actúa como el depósito del sistema de ciclo de vapor. Está situado aguas abajo del condensador y aguas arriba de la válvula de expansión. Cuando hace mucho calor, el sistema utiliza más refrigerante que cuando las temperaturas son moderadas. Para ello, se almacena refrigerante adicional en el secador receptor.
Válvula de expansión
El refrigerante sale del secador receptor y fluye hacia la válvula de expansión. La válvula de expansión termostática tiene un orificio ajustable a través del cual se dosifica la cantidad correcta de refrigerante para obtener una refrigeración óptima.
Esto se consigue controlando la temperatura del refrigerante gaseoso a la salida del siguiente componente del ciclo, el evaporador. Lo ideal es que la válvula de expansión sólo deje pasar al evaporador la cantidad de refrigerante que pueda convertirse completamente en vapor.
Evaporador
La mayoría de los evaporadores están construidos con tubos de cobre o aluminio enrollados en una unidad compacta. Las aletas están unidas para aumentar la superficie, facilitando una rápida transferencia de calor entre el aire de la cabina soplado sobre el exterior del evaporador con un ventilador y el refrigerante del interior.
La válvula de expansión situada en la entrada del evaporador libera refrigerante líquido de alta presión y alta temperatura en el evaporador. A medida que el refrigerante absorbe el calor del aire de la cabina, se transforma en un vapor de baja presión.
Éste es descargado por la salida del evaporador al siguiente componente del sistema de ciclo de vapor, el compresor. Los captadores de temperatura y presión que regulan la válvula de expansión están situados a la salida del evaporador.
Compresor
El compresor es el corazón del sistema de aire acondicionado de ciclo de vapor. Hace circular el refrigerante por el sistema de ciclo de vapor. Recibe el vapor refrigerante de baja presión y baja temperatura desde la salida del evaporador y lo comprime.
Al aumentar la presión, también aumenta la temperatura. La temperatura del refrigerante se eleva por encima de la temperatura del aire exterior. A continuación, el refrigerante sale del compresor hacia el condensador, donde cede el calor al aire exterior.
Condensador
El condensador es el último componente del ciclo de vapor. Es un intercambiador de calor similar a un radiador, situado de forma que el aire exterior fluye sobre él y absorbe el calor del refrigerante de alta presión y alta temperatura que recibe del compresor. Normalmente se incluye un ventilador para hacer pasar el aire por el compresor durante el funcionamiento en tierra.
En algunas aeronaves, el aire exterior se canaliza hacia el compresor. En otros, el condensador se baja a la corriente de aire desde el fuselaje a través de un panel con bisagras. A menudo, el panel se controla mediante un interruptor en las palancas del acelerador. Se ajusta para retraer el compresor y aerodinamizar el fuselaje cuando se necesita toda la potencia.
Válvulas de servicio - Service Valves
Todos los sistemas de aire acondicionado de ciclo de vapor son sistemas cerrados; sin embargo, es necesario el acceso para el mantenimiento. Esto se logra mediante el uso de dos válvulas de servicio. Una válvula se encuentra en el lado alto del sistema y la otra en el lado bajo.
Un tipo común de válvula utilizada en los sistemas de ciclo de vapor que funcionan con refrigerante R12 es la válvula Schrader. Es similar a la válvula utilizada para inflar los neumáticos. Un núcleo central de la válvula se asienta y desasienta presionando un vástago unido a ella.
Un pasador en el accesorio de la manguera de servicio está diseñado para hacer esto cuando se enrosca en las roscas exteriores de la válvula. Todas las válvulas de servicio de las aeronaves deben estar tapadas cuando no se utilizan.
