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Como funciona o ar-condicionado dos aviões

Adaptado do site Aviões e Músicas


O ar-condicionado está presente nos mais diferentes veículos, inclusive nos aviões. Como cada veículo tem características próprias o sistema de ar-condicionado tem que ser projetado especialmente para ele. Tal não é diferente com os aviões, que usam o sistema de ciclo de ar. Hoje em dia não se usa mais gás refrigerante que apesar de muito eficiente, por agredir ao meio ambiente, acabou dando lugar aos sistemas de ciclo de ar, comumente chamados de "packs".

Embora o esquema a seguir seja baseado no Boeing 777, ele é bem semelhante ao 747. O do 737 é parecido mas com algumas diferenças da mesma forma que os do Airbusses.

Esquema de funcionamento do ar-condicionado em um avião

No esquema podemos ver os números 1 e 2 que são as entradas e saídas de ar refrigeração que ficam localizadas fisicamente na barriga do avião, tal como na foto abaixo:

Entrada e saída de ar  de refrigeração em aviões

A medida que o avião voa, temos uma passagem constante de ar por esse duto formado pelos números 1 e 2. Quando ele está parado, para que ocorra a passagem de ar existe um ventilador ("F") próximo ao número 2 para puxar o ar para entrar pelo número 1. Na prática é como se o avião estivesse voando e por isso termos ar-condicionado mesmo com o avião parado.

O ar que passa por esse duto serve apenas para refrigera um ar muito quente vindo do motor e que entra pelo número 3 no esquema acima.

Esse ar quente passa no trocador de calor primário (PRI HX), muito semelhante ao radiador de um carro. Quando o ar quente passa nesse trocador, ele perde muito calor e fica mais frio. Em seguida esse ar segue o compressor da ACM (Air Cycle Machine – Máquina de Ciclo de Ar – letra "C"), fazendo o compressor girar. Esse compressor na verdade é uma turbina.

O detalhe é que o eixo dessa turbina (compressor da ACM) é o mesmo do ventilador próximo ao número 2. Ou seja, se a turbina gira, o ventilador gira puxando ar através do trocador de calor primário.

Quando o ar passou pela turbina, ele gerou energia e consequentemente se aqueceu, então ele segue por dentro do duto para passar dentro do SEC HX (trocador de calor secundário). Como esse trocador está bem na frente do fluxo de ar frio do duto dos números 1 e 2, o ar dentro do tubo fica de novo fresco e segue o caminho o “4", que é a entrada do “Reheater”(reaquecedor).

Ele passa pelo pelo reheater e vai para o condensador "5", onde sofre uma queda brusca de temperatura… tão brusca que o ar fica cheio de umidade. Continuando o caminho o ar segue para o número "6" que é um coletor de água. Sua função é remover toda a água do ar através de centrifugação - esse ar fica tão seco que algumas pessoas percebem isso na cabine, quando respiram.

Continuando o caminho, esse ar fresco segue para girar uma turbina ("T1"). Como a quantidade de energia nele é pouca, ele passa novamente pelo reheater de novo, onde ele recebe um pouco do calor do ar que está entrando pelo 4 e resfria um pouco o ar que vai entrar no condensador.

Agora esse ar segue com uma temperatura maior e gira a turbina "T1", onde ocorre o condicionamento de ar. Essa turbina expande o ar de tal maneira que ele fica abaixo de zero (-20oC ) e em seguida entra no condensador. Esse é o motivo porque o ar no condensador "5" sofre uma queda brusca de temperatura.

Agora esse ar que estava a -20oC precisa chegar na turbina T2, mas não tem energia. Ao passar pelo condensador duas coisas são feitas: ele diminui a temperatura do ar que veio do reheater pelo 4 e se aquece para seguir o caminho com mais energia a turbina T2.

Agora o ar está seguindo meio morno e ao chegar na turbina T2 expande novamente e cai para baixo de zero graus Celsius novamente (como a água já foi removida lá atrás, não há perigo de formar gelo). Daí ele segue “Mix Manifold”, onde vai ser misturado com ar filtrado e recirculado que vem da cabine e seguirá seu destino entrar na cabine, a baixa temperatura.

Apenas por curiosidade, um compressor de um ar-condicionado janela ou split gira em média a 3.000 RPM (rotações por minuto). O compressor/ turbina do avião gira a cerca de 60.000 RPM. A essa velocidade, o eixo do compressor/ turbina não possui rolamento físicos, ele fica suspendo num colchão de ar para reduzir o atrito ao mínimo.

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