Para la comodidad de los pasajeros, no es suficiente sólo presurizar la cabina, hay que también calentar o enfriar el aire a temperaturas óptimas. Según la ISA, a FL380 (un nivel de vuelo común para el B737-800), la temperatura del aire es de -56.5ºC. Si se introdujera este aire a la cabina directamente los pasajeros parecerían este muñeco: . En vez de hacer esto, hemos visto que los packs de aire acondicionado toman aire presurizado de los motores, específicamente del compresor de los motores. El aire de los motores sale a temperaturas superiores a 200ºC por lo que si se utilizase esto directamente los pasajeros parecerían este muñeco:
. Como se comentó en el tema de bleed air, el aire del compresor de los motores se enfría algo en un precooler con el aire del bypass de los motores. Con este aire los pasajeros seguirían algo así:
. La función del sistema de aire acondicionado (los packs, específicamente), es aclimatar este aire a temperaturas más cómodas de forma segura. El sistema también se usa para enfriar otros equipos del avión. Es importante recordar que los packs no solo acondicionan la temperatura del aire, si no que son los únicos sistemas que suministran el aire a la cabina para su presurización.
En este esquema se puede apreciar cómo funciona un pack (en este caso el del pack derecho) del B737-800. Vamos a explicar siguiendo el flujo natural del bleed air el esquema.
El bleed air puede llegar del lado derecho o del izquierdo en caso de tener la isolation valve abierta y antes de llegar al pack se desvía al sistema de antihielo del ala (wing TAI). El bleed air entra al pack a través del a pack valve que regula el flujo. Esta válvula la controla el piloto desde el panel de aire acondicionado y bleed air. Ahora el bleed air se separa en dos, una parte se desvía para enfriarse y la otra (todavía caliente) va directa al colector de mezcla (mix manifold) regulada por una válvula de mezcla. El bleed air que se debe enfriar pasa por un intercambiador de calor que se enfría con ram air. Ram air es aire exterior. El intercambiador no mezcla nunca los flujos de aire ya que cada uno va por su conducto. Este aire enfriado una vez, pasa por un ciclo de refrigeración (air cycle machine). Esto consiste en comprimir el aire, subiendo su temperatura, extrayendo el calor en un segundo intercambiador con ram air, y descomprimiendo el aire en una turbina que gira el compresor. Este ciclo consigue temperaturas muy bajas por lo que se requiere un separador de agua ya que la poca humedad que quede tiene riesgo de congelarse y obstruir los conductos. Este aire deshumidificado y frío se mezcla con el bleed air en el mix manifold para obtener el aire acondicionado.
A la izquierda la entrada de Ram Air, a la derecha, la entrada, los packs y la salida de Ram air.
El aire dentro de la cabina en vuelo tiene una humedad muy baja (10-20%) por eso es común sentir la garganta, nariz y ojos secos cuándo volamos.
En este esquema podemos ver cómo se distribuye el aire acondicionado a las diferentes partes de la aeronave. El sistema sigue la siguiente filosofía: los packs producen aire a la temperatura más baja solicitada (en el b737 se puede ajustar la temperatura por zonas en la aeronave ya que no se calienta uniformemente el fuselaje). La temperatura después se regula en cada zona con el TRIM AIR que no es más que bleed air (caliente) que se ha desviado antes de los packs.
Los dos packs vierten el aire acondicionado a un colector de mezcla (mix manifold). Esto permite que los dos packs puedan suministrar aire a la cabina trabajando juntos, o uno sólo en caso de fallo. El B737-800 cuenta también con RECIRC FANS (ventiladores de recirculación). Este sistema de recirculado recoge parte del aire ya acondicionado desde las bodegas de carga y lo devuelve al colector de mezcla. Esto permite reducir el esfuerzo necesario de los packs, ahorrando combustible. La cantidad de aire recirculado es de un 25% por lo que la renovación de aire ocurre rápidamente. Cada vez es más común que los aeropuertos prohiban el uso de APU en tierra por lo que para tener aire acondicionado suministran aire con un tubo de amarillo diámetro grande que va directo al mix manifold.
Si queréis enfriar vuestros coches más rápido (o consumiendo menos) en verano, activad el recirculado ya que en vez de tener que enfriar aire caliente de fuera, solo tiene que enfriar ligeramente el aire recirculado de dentro que ya estará más frío que el de fuera.
Los sistemas eléctricos también deben enfriarse. Para ello utilizan el Equipment Cooling System que tiene un ventilador de entrada y uno de escape (y otros redundantes en caso de fallo de los principales). El sistema de entrada de aire coge aire frío de la cabina y lo sopla a los equipos que están calientes. El sistema de escape recoge el aire caliente de los equipos y lo tira por la borda cuando estamos en el suelo o en vuelo bajo. En vuelo, el aire caliente se vierte a las paredes de la bodega de carga manteniendo las bodegas a, por lo menos, 0ºC.
Salida de aire de escape de la refrigeración de E&E.
Panel de control de bleed air
Al activar los packs en modo AUTO, el sistema elige cuanto bleed air redirigir a los packs para mantener una temperatura óptima. Si activamos el modo HIGH, la válvula de los packs se abre completamente permitiendo el flujo de aire sin restricción. Un pack en modo HIGH produce más aire frío pero demanda un 25% más de bleed air de los motores. Si cualquiera de los packs está en modo HIGH, los ventiladores de recirculación se apagan.
Panel de control de temperatura de aire acondicionado
En el panel de temperatura podemos controlar la temperatura por zonas. Primero debemos activar el TRIM AIR ya que sin esto, el aire suministrado a todas las zonas será el menor seleccionado. Con los selectores de debajo del switch de TRIM AIR podremos elegir la temperatura (C = Cooler, W = Warmer). En el panel de seleccion de temperatura tambien tenemos un indicador de la temperatura en el conducto de aire. Se puede medir, usando la ruleta de su derecha la temperatura de varios conductos.
Cuando la temperatura en una zona de la cabina sobrepasa limites (88ºC), salta un error de ZONE TEMP y se cierra la valvula de trim air asociada a esa zona. Para reiniciar el trim y extinguir la luz, pulsar el botón TRIP RESET. Seleccionaremos una temperatura menor en la zona afectada, esperaremos un poco a que se enfríe y volvemos a medir la temperatura en la zona afectada. Si vemos que la temperatura sube excesivamente, cortamos el trim air.
En el panel de bleed air, la luz de PACK se iluminará si la temperatura a la salida de los packs es demasiado alta. Aunque sea antiintuitivo, para solucionar esto seleccionaremos temperaturas máximas en todas las zonas y pulsaremos TRIP RESET para retomar la configuración normal. Si el error es de un controlador electrónico que no se puede solucionar, al pulsar trip reset, la luz no se extinguirá y deberemos apagar el pack.
Está permitido volar con un único pack operativo, pero en ese caso, no deberemos subir por encima de FL250. En vuelo normal, en caso de quedar un pack inoperativo por encima de FL250, no es necesario descender.