¿Qué tan caliente se pondría el aire presurizado si fallara el aire acondicionado?

Entiendo que las aeronaves se presurizan empujando aire hacia la cabina usando los motores y usando una válvula para permitir que el aire escape a una velocidad controlable, logrando así el diferencial de presión deseado. Sin embargo, cuando el aire se comprime, se calienta y, si entiendo bien, todos los aviones presurizados tienen unidades de aire acondicionado para mantener las temperaturas a un nivel razonable.

Si todas las unidades de aire acondicionado fallaran, ¿qué tan caliente estaría realmente el aire que entra en la cabina? Si esto depende de la aeronave o del tipo de motor, se agradecería cualquier ejemplo como cifra aproximada.

En realidad, la pérdida de calor a través de los conductos de aire y el aislamiento de la cabina es tan fuerte que las temperaturas de la cabina tienden a ser más bajas de lo que se considera confortable. Para ahorrar combustible, en muchas aerolíneas se reduce el flujo de aire hacia la cabina, y el poco calor que lleva este aire a la cabina no es suficiente para mantener la cabina lo suficientemente caliente.
@PeterKämpf, ¿tiene alguna referencia para respaldar esa afirmación? A partir de las respuestas, parecería que no es preciso, y presurizar el aire lo elevaría a varios cientos de grados, lo cual es mucho que perder simplemente conectándolo a la cabina.
@PeterKämpf, entonces, ¿por qué siempre tengo un calor incómodo cuando viajo en un avión?
@jwentig: No lo sé. Siempre tengo demasiado frío, especialmente en vuelos de larga distancia. El calor estaría allí si la cabina se presuriza instantáneamente, pero esto no es lo que sucede en la realidad. No considerar las pérdidas de calor da respuestas totalmente engañosas (como lo demuestran muy bien las de esta pregunta).
@PeterKämpf, ¿qué quiere decir con "[no] presurizado al instante"? El aire se toma del exterior y se comprime a la presión dentro de la cabina; ese es un proceso bastante rápido, ¿no le parece?
@PeterKämpf He estado en dos aviones diferentes en los que fallaron los paquetes, ¡y puedo asegurarles que el aire que entra en la cabina se calienta bastante!
@falstro: No discuto que el aire que sale del ACM está caliente. Pero este calor solo se puede sentir cuando el flujo de aire del ACM llena toda la cabina al instante. En realidad, el flujo es suficiente para reponer lo que se filtró más alguna cantidad para la ventilación. Por lo tanto, el calor se disipa en el aire de la cabina y la gran superficie de la cabina enfría todo el aire de la cabina. Si el flujo de ventilación es bajo, el aire de la cabina se vuelve muy frío, dada una temperatura exterior de -50 °C o menos.

Respuestas (3)

El aire acondicionado está en una llamada "máquina de ciclo de aire" (ACM). Si falla, el aire no se comprimirá (se hace en la misma máquina).

La temperatura sube y baja a medida que el aire pasa a través de los intercambiadores de calor, compresores y turbinas de la máquina, alcanzando los 250 ∘ C en el pico.

artículo de wikipedia http://www.thisisecs.com

Imagen de ECS

Para la mayoría de los aviones, el aire que ingresa al ACM ya está caliente y comprimido desde su origen. Por ejemplo, el EMB-145 extrae aire sangrado de las etapas del compresor 9 o 14 de los motores (o la APU). Esto es similar en otros aviones, aunque las etapas particulares del compresor pueden diferir. Si el ACM no estaba operativo, la temperatura resultante de la cabina debería tener la misma temperatura potencial equivalente ( θ mi ) como el aire atmosférico ambiente.

Los valores exactos dependen de la aeronave específica y la configuración del motor, por supuesto, pero hablaré de un 767-300ER con motores P&W4000 a altitud de crucero.

Lo primero a tener en cuenta es la ley de Gay-Lussac

PAG 1 T 1 = PAG 2 T 2

La presión fuera de la aeronave en crucero es de alrededor de -70 °F (~216 K) y 2,9 psi (~20 kPa). La presión dentro de la aeronave (hablaremos de la etapa de compresión en un momento) es de alrededor de 11,5 psi (~79,3 kPa).

20   k PAG a 216   k = 79.3   k PAG a T 2
T 2 = 856.44   k ( 1082 ° F )

En realidad, es un poco más complicado que esto, porque se supone que el volumen de aire es constante, que en este caso no lo es. En el compresor de etapa baja, el aire se comprime a 30 psi (~206,8 kPa) y 400 °F (~477,6 K). Eso es lo que se canaliza a través de la válvula de purga y hacia las unidades de aire acondicionado y es muy probable que sea la temperatura del aire si se cerrara la válvula de purga y se desactivaran las unidades de aire acondicionado.

Fuente (Advertencia en PDF)

1082 ° F ≈ 583 ° C
Esto está en la vecindad del aire de purga del motor, pero pasa por un preenfriador antes de usarse para cosas como el antihielo de las alas o los paquetes de aire acondicionado.

lo que nadie está considerando aquí es que el aire de purga está muy comprimido cuando se extrae del motor. 400 a 600 grados centígrados no son infrecuentes. Pero, ¿qué pasa cuando expandes los gases? Sí al contrario que al comprimirlo se enfría. Entonces, incluso sin enfriamiento, se acercaría a una temperatura razonable y, dado que el avión no está presurizado, al mismo nivel que el aire sangrado en el motor antes de dejarlo.

Y como alguien mencionó en un comentario, "el poco aire intercambiado" en la cabina. En la mayoría de los aviones de hoy en día, el aire dentro de la cabina se renueva por completo cada 3 o 4 minutos, por lo que el flujo de aire es bastante considerable.

Bienvenido al sitio Björn. En realidad, antes de llegar al paquete (ACM), el sangrado pasa a través de un preenfriador (intercambiador de calor) que asegura que se alcance una cierta temperatura (típicamente 200°C) antes de enviar el aire al paquete, por lo que no es solo expansión de 400–600°C. Puede mejorar esta publicación agregando referencias. - De la revisión
Otra cosa que nadie parece haber considerado es que el calor en la cabina de un avión comercial lo genera principalmente su carga humana. Es ese calor lo que el sistema de aire acondicionado necesita eliminar, tal como necesitaría eliminar el calor de tantos humanos en una habitación en el suelo.
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