ES2266913T3 - Procedimiento para suministrar una mezcla gaseosa rica en oxigeno a los ocupantes de una aeronave. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para suministrar una mezcla gaseosa rica en oxígeno a los ocupantes de una aeronave mediante separación de aire en un sistema de adsorción con presión oscilante (APO) que comprende, en un ciclo, una fase de adsorción/producción y una fase de desorción/regeneración, en el que la duración del ciclo no supera los 10 segundos, caracterizado porque se usa un adsorbente de alto rendimiento que tiene una granulometría que no supera los 0, 8 mm y el aire de alimentación se introduce a una temperatura de entre 50 y 90ºC.
Description
Procedimiento para suministrar una mezcla
gaseosa rica en oxígeno a los ocupantes de una aeronave.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para suministrar a ocupantes de una aeronave una
mezcla gaseosa rica en oxígeno mediante separación del aire en un
sistema de adsorción por presión oscilante (APO).
Los generadores de a bordo de mezcla gaseosa
rica en oxígeno, denominados comúnmente OBOGS (del inglés "on
board oxygen generation system" - sistema de generación de
oxígeno de a bordo), se conocen desde hace varias décadas para la
alimentación de oxígeno a pilotos de aviones de armas militares y
comienzan a implantarse en los aviones de transporte civiles, tal
como se describe en el documento
FR-A-2823180 en nombre del
solicitante.
Para optimizar la razón de producto de
oxígeno/masa de a bordo se ha propuesto utilizar adsorbentes de alto
rendimiento, en particular zeolitas de tipo faujasita modificadas
mediante digestión o con un alto porcentaje de intercambio con litio
tal como las descritas en los documentos
EP-A-0297542 (invención de Chao) o
EP-A-461478 (invención de Leavitt).
En la práctica, los adsorbentes de alto rendimiento de este tipo se
ponen en práctica con temperaturas de mezcla de admisión próximas a
la ambiente, inferiores a 40ºC. El documento
US-A-4406675 muestra un
procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1.
El solicitante ha constatado que, en las
aplicaciones de a bordo, necesariamente compactas y con flujos
rápidos, una optimización del procedimiento APO permitía funcionar a
temperaturas superiores sin disminución, al contrario, de los
rendimientos.
Así, según un objeto de la invención, el
procedimiento comprende, en un ciclo, una fase de
adsorción/producción a alta presión y una fase de
desorción/regeneración a baja presión, poniendo en práctica un
adsorbente de alto rendimiento que tiene una granulometría que no
supera los 0,8 mm, no superando la duración del ciclo los 10
segundos, y el aire de alimentación se introduce a una temperatura
de entre 50 y 90ºC, normalmente entre 60 y 80ºC, ventajosamente
entre 60 y 70ºC.
Según unas características más particulares de
la invención:
- El adsorbente, ventajosamente una zeolita X
con un contenido en litio superior al 85%, ventajosamente superior
al 90%, tiene una granulometría que no supera en media los 0,6
mm.
- La duración del ciclo está comprendida entre
aproximadamente 5 y 9 segundos.
- El aire de alimentación se introduce
normalmente con un caudal comprendido entre 300 y 400 Nl/min (para
el suministro individual a un piloto o a un navegador de un caudal
útil de consumo de entre 10 y 50 Nl/min en las condiciones
habituales de presión y de temperatura) o entre 3300 y 3600 Nl/min
(para el suministro a varias filas de pasajeros de un gran avión de
línea de un caudal de consumo útil de entre 100 y 500 Nl/min).
- El aire de alimentación se introduce a una
presión inferior a 5 bares (5 x 10^{5} Pa), siendo la presión de
desorción parecida a la presión atmosférica
ambiente.
ambiente.
El solicitante ha constatado que con tales
temperaturas de adsorción se mejoraba la cinética, lo que es
significativo en el caso de los OBOGS, y el rendimiento también se
mejoraba.
Por otra parte, el aire de alimentación caliente
permite atenuar los perfiles térmicos en los lechos adsorbentes.
Finalmente, estando los sistemas de separación
de a bordo alimentados por aire comprimido que proviene de una etapa
de compresión de un motor del avión a una temperatura generalmente
superior a 150ºC, el procedimiento según la invención permite
reducir considerablemente las dimensiones de los intercambiadores de
enfriamiento del aire de alimentación y por tanto ganar en peso y en
volumen.
Otras características y ventajas de la presente
invención surgirán a partir de la siguiente descripción de un modo
de realización, facilitado a modo ilustrativo y de ninguna manera
limitativo, realizado con relación al dibujo anexo en el que:
- la figura 1 es un esquema de implantación de
un sistema de a bordo para suministrar una mezcla gaseosa rica en
oxígeno según la invención.
En la figura 1, se reconoce una unidad 1 de APO,
que comprende al menos dos adsorbentes 2 que funcionan
alternativamente, que reciben desde una etapa C de compresión de
motor de avión un flujo de aire caliente a presión, con el caudal
regulado en 30 y la presión en un reductor 3 de presión, enfriado en
un intercambiador 4 de calor, para separarse en la unidad 1 en un
flujo 5 de mezcla enriquecida en nitrógeno, usado por ejemplo para
inertizar los compartimientos o depósitos del avión, y un flujo 6
de mezcla enriquecida en oxígeno, encauzado, mediante una válvula 7
de regulación, hacia redes 8 de usuarios, por ejemplo máscaras de
oxígeno de pasajeros y/o tripula-
ción.
ción.
La cadena de transferencia de gas se completa
por un medidor 9 de caudal másico de entrada, un medidor 10 de
caudal másico de salida, un detector 11 de la temperatura de
entrada, detectores 12 y 13 de presión de entrada y de salida, y un
analizador 14 del contenido en oxígeno, permitiendo estos diferentes
detectores, conectados a un sistema de control (no representado),
ajustar los caudales y las presiones a lo largo de la cadena.
En un modo de realización particular que
conviene para la alimentación de pasajeros de un avión comercial, un
subconjunto para suministrar oxígeno comprende normalmente dos
adsorbentes 2 emparejados que funcionan en ciclos alternativos y
usan como adsorbente una zeolita LiX que tiene una razón de Si/Al
comprendida entre 1 y 1,25 e intercambiada a más del 92% por
cationes de litio. La presión de admisión es de aproximadamente 3
bares para una presión de desorción de aproximadamente 0,5 bares; el
caudal del aire de admisión está comprendido entre 3400 y 3500
Nl/min. La temperatura del aire de admisión está comprendida entre
60 y 65ºC y el tiempo de ciclo es de 2 x 4 segundos.
Aunque la invención se ha descrito con relación
a modos de realización particulares, no se encuentra limitada sino
que es susceptible de modificaciones y variantes que serán evidentes
para el experto en la técnica en el marco de las siguientes
reivindicaciones.
Claims (9)
1. Procedimiento para suministrar una mezcla
gaseosa rica en oxígeno a los ocupantes de una aeronave mediante
separación de aire en un sistema de adsorción con presión oscilante
(APO) que comprende, en un ciclo, una fase de adsorción/producción y
una fase de desorción/regeneración, en el que la duración del ciclo
no supera los 10 segundos, caracterizado porque se usa un
adsorbente de alto rendimiento que tiene una granulometría que no
supera los 0,8 mm y el aire de alimentación se introduce a una
temperatura de entre 50 y 90ºC.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la temperatura de entrada está
comprendida entre 60 y 80ºC.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque la temperatura está comprendida entre 60
y 70ºC.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
granulometría del adsorbente no supera de media los 0,6 mm.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la duración
del ciclo está comprendida entre 6 y 9 segundos.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el aire de
alimentación se introduce a una presión inferior a 5 bares.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque el aire de alimentación se introduce con
un caudal de entre 300 y 3600 Nl/min.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
adsorbente es una zeolita X con un contenido en litio superior al
85%.
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque la zeolita tiene una razón de Si/Al
comprendida entre 1 y 1,25.
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