Ciclo Bootstrap

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA, UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO 26 DE MARZO DE 2015, I SEMESTRE ACADÉMICO DE 2015

CARACTERIZACIÓN CARACTERIZACIÓN DE UN SISTEMA DE ENFRIAMIENTO BOOTSTRAP Eri! "#$i%&' (i$)*i%&! M!r+*

")- G!.ri%$ T)r&%$$) Ni%&)

2093372

2091977

INTRODUCCIÓN Mant Manten ener er una una corr correc ecta ta temp temper erat atura ura en un avión avión comer comercia ciall con ciento cientos s de pasajer pasajeros os a bor bordo via viajand jando o a 40. 40.000 000 pies pies de altur ltura a (12.000 (12.000 metros) representa representa un enorme enorme reto para los especialista especialistas s en acondiciona acondicionamiento miento de aire ire. Lograr un ambiente nte de cabin bina confortable para los pasajeros y tripulantes de un avió avión n reui euier ere e el cont contro roll de dist distin inta tas s vari varia ables bles como omo! "empe empera ratu tura ra del del aire# ire# $umedad# %resión# &ontrol de la calidad del aire. 'stos son los factores ue intervienen en la operación d el sistema de acondicionamiento de aire. La cabina de un avió avión n come comerc rcia iall repr epresen esenta ta un volu volume men n enorme para la nica fuente de aire dispo disponib nible le para para el acon acondic dicio iona namie mient nto o del del mism mismo# o# nos nos refer eferim imo os al aire ire calie alient nte e a presión ue se saca de los motores. 'l sistema "o *+eel ,ootstrap# consiste en una turbina y compresor en un eje comn# este sistema consiste de una etapa &omp &ompre reso sora ra y una etap etapa a de "urbin urbina a en un mismo eje# en el cual el aire proveniente de una una fuent fuente e neumneum-tic tica a y es pasa pasado do por por un inte interc rcam ambia biado dorr de calo calorr del del tipo tipo aire airea air ire e primario el cual permite un descenso de la temper temperatur atura a neum-t neum-tica ica## despu/s despu/s el aire aire es conduc nducid ido o a la entr ntrada del compre presor centrfugo de la &M para elevar la presión# pero como la pre presión ión es direc irecttamente proporcional a la temperatura# (mayor presión mayor mayor temper temperatu atura) ra) se debe refr refresc escar ar este este aire aire pero pero tratand tratando o de manten mantener er la presió presión# n# para para ello ello pasm pasmos os el air aire a tra trav/s v/s de un

intercambiador de calor secundario y despu/s es devu devuel eltto a la &M per pero a la etap etapa a de turb turbin ina a ue ue es del del tipo tipo cent centr rpe peta ta el cual cual acel aceler era a el air aire libe libera rand ndo o la pres presió ión# n# este este fenómeno permite un descenso brusco de la temperatura.  "eniendo  "eniendo claro los dos principales ciclos de compresión de gas para el acondicionamiento de aire en los aviones# m-s especcamente con con el uso uso del del sist sistem ema a ,oot ,ootst stra rap p o dobl doble e compr mpresió esión# n# en el sigu siguie ient nte e trab traba ajo se desar desarro rolla lla un an-lis an-lisis is para para este este sistema sistema de refrigeración# ue ser- utili3ado para el aire acon acondi dici cion onad ado o de un avió avión n ue ue usa como como refrigerante aire. %ara desarrollar este an-lisis se empl emplea ea un prog progra rama ma en '' '' donde donde se encuentran las propiedades del aire para cada etapa.

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL •

5eterminar los valores en los cuales se debe deben n cumpl umplir ir las las cond condic icio ione nes s de pres presió ión n y temp temper erat atur ura a dent dentro ro de la cabi cabina na de un avió avión n gara garant nti3 i3an ando do el confort a sus tripulantes# utili3ando el sistema ,ootstrap o de doble compresión de gas.

OBJETIVOS ESPECIFICOS •

•

5ete 5eterrmina minarr la pres presió ión n en la ue ue el trabajo de compresión es mnimo. 6eali3ar una iteración de la presión de alta alta y relac relacion ionar ar esta esta pres presió ión n con con la

•

•

potencia consumida utili3ando la +erramienta ''. nali3ar los resultados de las diferentes %resiones de alta iteradas con la potencia. &alcular el trabajo empleado para la compresión teniendo en cuenta la presión m-7ima a la ue puede llegar el sistema.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA &alcular el trabajo de comprensión para el ciclo de refrigeración por gas en un avión. %ara un sistema ,88""6%# estimar el efecto de la presión m-7ima en el consumo energ/tico del compresor *c12 (9ue es el nico trabajo ue se debe suministrar)# en la cabina del avión# teniendo en cuenta las siguientes condiciones! 6euerimiento! 1 "8: ; 9L < %cabina ; %atm. CÓDIGO DE PROGRAMA EES =>nalisis del ciclo ,88" "6%= ?;@00  "0;A#A =temperatura del ambiente a @000 m de altura= 5"ram;(0#0001@02B?C2D1#E )B0#F =en grados centigrados= %Gatm;101#H2IJKpa %Galta;1A0 JKpaN ='stado 01 &alentamiento =  "1;"0O5tram %Gbaja;1H#EB101#HDH0 +1;'nt+alpy(irG+a<";"1<%;%Gbaja) s1;'ntropy(irG+a<";"1<%;%Gbaja) ='stafo 12 G&ompresión1= +2s;'nt+alpy(irG+a
+H;'nt+alpy(irG+a<";"H<%;%Gmedia) sH;'ntropy(irG+a<";"H<%;%Gmedia) ='stado H4 G&ompresión2= +4s;'nt+alpy(irG+a6'9P'6QMQ':"8 5' &8:R86"= =5atos Senerales=  "Gavion;2H J& +Gavion;'nt+alpy(irG+a<";"Gavion<%;%Gatm ) mGa;H#I1AD(+Gavion+@) =KgDs de aire ue evacan 1 "on de refrigeración en la cabina= *G&ompresión;mGaB(+2+1) *G&ompresión2;mGaB(+4+H) *G'7pansión;mGaB(+I+@) *G&ompresión2;*G'7pansión =&ompresión del aire desde %Gbaja +asta %Gatm (a la cual estar- la cabina)# para cumplir el reuerimiento de presuri3ación= eGcom;(+ps+1)D(+p+1) +ps;'nt+alpy(irG+a<%;%Gatm
ANALISIS DE RESULTADOS

el ue se estabili3a el sistema y por m-s ue aumente la presión no puede disminuir m-s el trabajo de compresión. 

Muc+os de los pueden enfriar por debajo de 0 no se especca ue temperatura.



Los sistemas ,ootstrap deben ser implementados solo en condiciones como estas ya ue se disponen de una alta cantidad de aire y el sistema de enfriamiento se vuelve eciente y el m-s adecuado para los reuerimientos dados. dicionalmente el desempeTo y el consumo de energa por parte del avión es mejor en comparación a la refrigeración simple de los aviones.



'l uso de un compresor de segunda etapa se utili3a con el n de mejorar el a+orro de trabajo ue reuiere el avión# y es por medio de una turbina ue se suplen las necesidades de esta segunda etapa de compresión# dejando a la primera etapa como los reuerimientos los cuales se deben cumplir mediante otros sistemas aTadidos al avión.



La mayora de la información encontrada en internet relata ue la temperatura óptima de compresión oscila un poco menor a la temperatura de 0 grados. %robablemente esta se ve afectada si sigue bajando provocando esfuer3os en los compresores. %ues cabe resaltar ue en el momento de la compresión se genera un aumento de temperatura y en condiciones de la tierra un compresor normal puede llegar a los 1E0 grados.

Sis et a bu l al at e mp er a t u r ad ee nt r a da a l ac a bi n as e puede obser varque est a di smi nuye a medi da que l a p r e s i ó na ume nt a ,ac o nt i n ua c i ó ns ep r e s en t au nag r á fi c a d on d es ep u ed eob s e r v a rme j o re s t ef e nó me no :

CONCLUSIONES 

'l trabajo de compresión disminuye a medida ue se aumente la presión m-7ima del sistema# de igual manera se puede ver ue llega un momento en

sistemas ,ootstrap +asta temperaturas grados sin embargo concretamente +asta