¿Cómo funciona el sistema de Presurización en el avión? (Pressurized Aircraft)
Los aviones vuelan a gran altura por dos razones. En primer lugar, un avión que vuela a gran altura consume menos combustible para una velocidad determinada que para la misma velocidad a una altitud menor, porque el avión es más eficiente a gran altura. En segundo lugar, el mal tiempo y las turbulencias pueden evitarse volando en un aire relativamente suave por encima de las tormentas.
Muchos aviones modernos se están diseñando para operar a grandes altitudes, aprovechando ese entorno. Para volar a mayores altitudes, la aeronave debe estar presurizada o se debe proporcionar oxígeno suplementario adecuado para cada ocupante. Es importante que los pilotos que vuelan estas aeronaves estén familiarizados con los principios básicos de funcionamiento.
En un sistema típico de presurización, la cabina, el compartimento de vuelo y los compartimentos de equipaje están incorporados en una unidad sellada capaz de contener aire a una presión superior a la presión atmosférica exterior. En las aeronaves con motores de turbina, el aire de purga de la sección del compresor del motor se utiliza para presurizar la cabina.
Los Supercargadores pueden utilizarse en los modelos más antiguos de aviones con motor de turbina para bombear aire en el fuselaje sellado. Las aeronaves con motor de pistón pueden utilizar el aire suministrado desde cada turbocompresor del motor a través de un venturi sónico (limitador de flujo). El aire sale del fuselaje mediante un dispositivo llamado válvula de salida. Al regular la salida del aire, la válvula de salida permite una entrada constante de aire a la zona presurizada.
Un sistema de presurización de la cabina suele mantener una altitud de presión de la cabina de aproximadamente 8.000 pies a la altitud de crucero máxima diseñada de una aeronave. Esto evita los cambios rápidos de altitud de la cabina que pueden ser incómodos o causar lesiones a los pasajeros y a la tripulación.
Además, el sistema de presurización permite un intercambio de aire razonablemente rápido desde el interior hacia el exterior de la cabina. Esto es necesario para eliminar los olores y el aire viciado.
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| Fuente: Esta imagen es tomada del manual Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge, FAA-H-8083-25B |
Presurización de la cabina
La presurización de la cabina del avión es necesaria para proteger a los ocupantes contra la hipoxia. Dentro de una cabina presurizada, los ocupantes pueden ser transportados cómodamente y con seguridad durante largos periodos de tiempo, especialmente si la altitud de la cabina se mantiene a 8.000 pies o menos, donde no es necesario el uso de equipos de oxígeno.
La tripulación de este tipo de aeronaves debe ser consciente del peligro de una pérdida accidental de presión en la cabina y estar preparada para hacer frente a una emergencia de este tipo cuando se produzca.
Los siguientes términos ayudarán a comprender los principios de funcionamiento de los sistemas de presurización y aire acondicionado:
- Altitud de la aeronave: la altura real sobre el nivel del mar a la que vuela la aeronave
- Temperatura ambiente: la temperatura en el área que rodea inmediatamente a la aeronave
- Presión ambiental: la presión en el área que rodea a la aeronave
- Altitud de la cabina: la presión de la cabina en términos de altitud sobre el nivel del mar
- Presión diferencial: la diferencia de presión entre la presión que actúa en un lado de una pared y la presión que actúa en el otro lado de la pared. En los sistemas de aire acondicionado y presurización de los aviones es la diferencia entre la presión de la cabina y la presión atmosférica.
Sistema de control de la presión
El sistema de control de la presión de la cabina proporciona la regulación de la presión de la cabina, el alivio de la presión, el alivio del vacío y los medios para seleccionar la altitud deseada de la cabina en el rango isobárico y diferencial. Además, la descarga de la presión de la cabina es una función del sistema de control de la presión. Un regulador de presión de cabina, una válvula de salida y una válvula de seguridad se utilizan para cumplir estas funciones.
Regulador de presión de la cabina
El regulador de presión de la cabina controla la presión de la cabina a un valor seleccionado en el rango isobárico y limita la presión de la cabina a un valor diferencial preestablecido en el rango diferencial.
Cuando una aeronave alcanza la altitud en la que la diferencia entre la presión dentro y fuera de la cabina es igual a la presión diferencial más alta para la que está diseñada la estructura del fuselaje, un nuevo aumento de la altitud de la aeronave dará lugar a un aumento correspondiente de la altitud de la cabina.
Control diferencial
El control diferencial se utiliza para evitar que se supere la presión diferencial máxima para la que se diseñó el fuselaje. Esta presión diferencial viene determinada por la resistencia estructural de la cabina y, a menudo, por la relación entre el tamaño de la cabina y las zonas probables de rotura, como las zonas de las ventanas y las puertas.
Válvula de seguridad de la presión
La válvula de seguridad de la presión del aire de la cabina es una combinación de válvula de alivio de presión, de vacío y de descarga. La válvula de alivio de presión impide que la presión de la cabina supere una presión diferencial predeterminada por encima de la presión ambiente.
La válvula de alivio de vacío evita que la presión ambiental exceda la presión de la cabina permitiendo que el aire externo entre en la cabina cuando la presión ambiental excede la presión de la cabina. El interruptor de control de la cabina de vuelo acciona la válvula de descarga. Cuando este interruptor se coloca en posición de ariete, una válvula solenoide se abre, haciendo que la válvula descargue el aire de la cabina a la atmósfera.
El grado de presurización y la altitud de funcionamiento de la aeronave están limitados por varios factores críticos de diseño. En primer lugar, el fuselaje está diseñado para soportar una determinada presión diferencial máxima en la cabina.
Manómetro de presión
Se utilizan varios instrumentos junto con el controlador de presurización. El manómetro de presión diferencial de la cabina indica la diferencia entre la presión interior y la exterior. Este manómetro debe ser monitoreado para asegurar que la cabina no exceda la presión diferencial máxima permitida.
También se proporciona un altímetro de cabina para comprobar el funcionamiento del sistema. En algunos casos, estos dos instrumentos se combinan en uno solo. Un tercer instrumento indica la velocidad de ascenso o descenso de la cabina.
La descompresión se define como la incapacidad del sistema de presurización de la aeronave para mantener el diferencial de presión diseñado. Esto puede ser causado por un mal funcionamiento del sistema de presurización o por daños estructurales en la aeronave.
Tipos de Descompresión
- Descompresión explosiva: un cambio en la presión de la cabina más rápido de lo que los pulmones pueden descomprimir, posiblemente lo que provoca daños en los pulmones. Normalmente, el tiempo requerido para liberar el aire de los pulmones sin restricciones, como como las máscaras, es de 0,2 segundos. La mayoría de las autoridades consideran que cualquier descompresión que ocurre en menos de 0,5 segundos es es explosiva y potencialmente peligrosa.
- Descompresión rápida: un cambio en la presión de la cabina en que los pulmones se descomprimen más rápido que la cabina.
Durante una descompresión explosiva, puede haber ruido y uno puede sentirse aturdido por un momento. El aire de la cabina se llena de niebla, polvo o restos voladores. La niebla se produce debido al rápido descenso de la temperatura y al cambio de la humedad relativa. Normalmente, los oídos se aclaran automáticamente. El aire sale a borbotones por la boca y la nariz debido al escape de aire de los pulmones y puede ser notado por algunos individuos.
La descompresión rápida disminuye el período de conciencia útil porque el oxígeno de los pulmones se exhala rápidamente, reduciendo la presión en el cuerpo. Esto disminuye la presión parcial de oxígeno en la sangre y reduce el tiempo de rendimiento efectivo del piloto entre un tercio y un cuarto de su tiempo normal.
Por esta razón, debe usarse una máscara de oxígeno cuando se vuela a altitudes muy elevadas (35.000 pies o más). Se recomienda que los miembros de la tripulación seleccionen el ajuste del 100% de oxígeno en el regulador de oxígeno a gran altitud si el avión está equipado con un sistema de oxígeno a demanda o a presión.
Peligro de la descompresión
El principal peligro de la descompresión es la hipoxia. La utilización rápida y adecuada del equipo de oxígeno es necesaria para evitar la inconsciencia. Otro peligro potencial al que se enfrentan los pilotos, la tripulación y los pasajeros durante las descompresiones a gran altitud es la enfermedad por descompresión con gas evolucionado. Esto ocurre cuando la presión en el cuerpo cae lo suficiente, el nitrógeno sale de la solución y forma burbujas dentro de la persona que pueden tener efectos adversos en algunos tejidos del cuerpo.
La descompresión causada por el daño estructural de la aeronave presenta otro tipo de peligro para los pilotos, la tripulación y los pasajeros: ser arrojados o expulsados de la aeronave si se encuentran cerca de las aberturas. Las personas que se encuentren cerca de las aberturas deben llevar arneses de seguridad o cinturones de seguridad en todo momento cuando la aeronave esté presurizada y ellos estén sentados. Los daños estructurales también tienen el potencial de exponerlos a ráfagas de viento y a temperaturas extremadamente frías.
El descenso rápido de la altitud es necesario para minimizar estos problemas. Los sistemas automáticos de advertencia visual y auditiva están incluidos en el equipamiento de todos los aviones presurizados.
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Fuente: La información (texto e imágenes) utilizado para este artículo está basado en el manual de la FAA (Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge - FAA-H-8083-25B) y manuales de instrucción de centros académicos aeronáuticos.
