Presurización de cabina

Presurización de cabina

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La presurización de cabina es el bombeo activo de aire en la cabina de una aeronave para asegurar la seguridad y confort de los ocupantes. Es necesario cuando un avión alcanza una altitud importante, ya que la presión atmosférica natural es demasiado baja como para suministrar el suficiente oxígeno a los ocupantes. Sin la presurización se puede sufrir mal de montaña o incluso una hipoxia.

Vuelo despresurizado

Una falta de oxígeno puede desembocar en hipoxia por la reducción de tensión de oxigeno en los alveolos. En algunos casos, especialmente personas con problemas de corazón o pulmones, los síntomas pueden comenzar en altitudes relativamente bajas de 1500 m (5000 pies) sobre el nivel del mar, aunque la mayoría pueden soportar altitudes de 2500 m (8,000 ft) sin ningún síntoma. A esta altura hay un 25% menos de oxígeno que al nivel del mar.^[1]

Los pasajeros también pueden fatigarse o tener dolor de cabeza a medida que el aparato se eleva. Las reacciones del cuerpo pueden verse entorpecidas pudiendo llegar a una pérdida del conocimiento. Vuelos a una altitud estable de más de 3,000 m (10,000 pies) precisan, por regla general, oxígeno adicional (por medio de una cánula nasal o una máscara de oxigeno) o un traje de presión).

Vuelo presurizado

Los aeronaves que realizan vuelos rutinarios sobre 3000 m (10,000 ft) están, por lo general, equipados con un sistema de oxígeno alimentado por medio de máscaras o cánulas (éstas últimas típicamente para naves pequeñas), o están presurizadas por un sistema de control ambiental (del inglés Environmental Control System, ECS) usando gas suministrado por un compresor o aire comprimido del motor. Este aire está precalentado y es extraído a una temperatura de aprox. 200 °C (392 °F), y el frío por medio de un tránsito a través de un intercambiador de calor, y la máquina de aire en ciclo (conocido en el mundo de la aviación comercial como the packs system). Las aeronaves más modernas tienen un controlador electrónico de doble canal para mantener la presurización junto con un sistema redundante manual. Estos sistemas mantienen una presión de aire equivalente a 2.500 m (8.000 pies²) o menor, incluso durante el vuelo a una altitud de más de 13.000 m (43.000&nbpies²). Las aeronaves cuentan con una válvula de alivio de presión en casos de exceso de presión en la cabina. Esto se hace para proteger la estructura de la aeronave de una carga excesiva. Normalmente, el diferencial de presión máxima entre la cabina y el aire exterior es 52–55 kPa (7.5–8  psi)). Si la cabina se mantuviera a la presurización a nivel del mar para luego subir a una altura de 10.700 m (35.000 pies) o más, el diferencial de presurización sería mayor que 60 kPa (9 psi) y la estructura del avión sufriría una carga excesiva. El método tradicional de extracción de aire comprimido del motor tiene como contrapartida un desgaste de la eficiencia energética. Algunas aeronaves, como por ejemplo el Boeing 787, usan compresores eléctricos para llevar a cabo la presurización. Esto permite una eficiencia mayor de propulsión. En la medida en que la aeronave se presuriza y descomprime, algunos pasajeros experimentan molestias, debido a la expansión o compresión de los gases corporales según los cambios de presión de la cabina. Los problemas más comunes ocurren con gas atrapado en el aparato digestivo, el oído medio y los senos nasales. Nótese que estos efectos dentro de una cabina presurizada no se deben al hecho de que la aeronave aumente o reduzca la altitud, sino a los cambios de presión que se aplican en la cabina.

Si una aeronave presurizada sufre un fallo de presurización sobre 3.000 m (10.000 pies) entonces puede hablarse de una situación de emergencia. En ese caso la aeronave debe comenzar un descenso de emergencia y las máscaras de oxígeno deben de activarse para todos los ocupantes. En la mayoría de aviones de pasajeros (como por ejemplo en el Boeing 737^[2] ), las máscaras de oxígeno de los pasajeros se activan de forma automática si la presión de la cabina se reduce por debajo de la presión equivalente de la atmósfera a 4.500 m (14.000 pies) (es decir, si la "altitud de la cabina" sube de los 14.000 pies).^[3]

Historia y uso de las cabinas de despresurización

Antes de la Segunda Guerra Mundial el Boeing 307 Stratoliner ya tenía una cabina presurizada, si bien, solo se produjeron diez de estos aparatos. Los aviones con motores de pistón de la Segunda Guerra Mundial volaban a menudo a gran altura sin estar presurizadas, por ello los pilotos usaban máscaras de oxígeno. Esto era un problema en bombarderos de mayor tamaño pues contaban con una tripulación a bordo mucho más numerosa. Por ello, el primer bombardero con cabina presurizada (para la zona de pasajeros) no tardó en llegar, fue el B-29 Superfortress. El sistema de control de la presión de la cabina lo desarrolló Garrett AiResearch Manufacturing Company, sirviéndose en parte de licencias de Boeing para el Stratoliner.^[4] Aerolíneas con aparatos de motores de pistón de la posguerra, tales como el Lockheed Constellation ampliaron esta tecnología al uso civil y, dado que las aerolíneas de jets estaban diseñadas para operar a gran altitud, todos ellos cuentan con esta tecnología. La mayoría de aeronaves con turbohélices también disponen de cabinas presurizadas para operar a media – gran altura. Algunos aviones privados de menor tamaño con motor de pistón también cuentan con esta tecnología, aunque normalmente no se precisa, por no volar a grandes alturas.

Pérdida de presurización

Una de las consecuencias de la presurización de una cabina es que la presión dentro del aeroplano pueda ser 70 kPa (10 psi), mientras que la presión exterior sea sólo 15 kPa (2 psi). Lo que normalmente sería un orificio inofensivo, con esta diferencia de presión va a generar un intenso chirrido con salidas de aire a velocidades supersónicas. Un orificio de una longitud de metro y medio despresurizaría una aeronave jet en fracciones de segundo.

Se denomina descompresión rápida al cambio en la presión de la cabina en la que los pulmones se pueden descomprimir más rápido que la cabina. Este tipo de descompresión en una aeronave comercial no ocurre a menudo pero de ocurrir es peligrosa por objetos voladores, o incluso por la posible fuerza de atracción a la fisura si se está cerca de ella. También puede ocurrir una deformación interna de los paneles y del suelo.

Se denomina descompresión explosiva al cambio de presión de la cabina más rápido de lo que pueden hacerlo los pulmones (menos de 0.5 segundos). Este tipo de descompresión es potencialmente peligrosa para los pulmones y se corre también el riesgo de ser golpeado por objetos voladores.

Una descompresión gradual o lenta es peligrosa porque puede que no se detecte. El accidente de Vuelo 522 de Helios Airways en 2005 es un buen ejemplo.^[5] Los sistemas de advertencia pueden ser ignorados, malinterpretados o fallar, y por ello el reconocimiento autónomo de los efectos inherentes de la hipoxia puede verse reducido a la experiencia o al entrenamiento. Desafortunadamente en la mayoría de los países este tipo de formación se ha reducido casi exclusivamente al sector militar en una cámara hipobárica con riesgos del síndrome de descompresión y barotrauma. Los nuevos sistemas de respiración de oxígeno reducido^[6] son más accesibles y seguros y proveen una experiencia practica valiosa.^[7] Un aumento de la oferta de este tipo de entrenamientos por las autoridades reguladoras fomentaría el conocimiento de la hipoxia y, así, la seguridad en el sector da la aviación.

La hipoxia resulta en una pérdida de conciencia si no se suministra oxígeno de emergencia. El tiempo que transcurre hasta la pérdida de consciencia en un entorno con escasez de oxígeno varía con la altitud.

Además, la temperatura del aire descenderá debido a la expansión corriendo del peligro de congelamiento.

A lo contrario de lo que se pueda creer por películas de James Bond como Goldfinger, los pasajeros situados a escasos metros del orificio corren más riesgo de padecer hipoxia que de ser propulsados fuera de la cabina.

Consecuencias de la presurización de la cabina en el fuselaje de la aeronave

Cuando la aeronave se presuriza y despresuriza la capa de metal del aeroplano se expande y contrae, respectivamente, resultando en fatiga del metal. Las aeronaves modernas están diseñadas para resistir estos ciclos de compresión, pero algunas naves más antiguas (ej. De Havilland Comet) tuvieron accidentes fatales por no estar los suficientemente preparados frente a este fenómeno.

Consecuencias de la presurización de la cabina en el cuerpo humano

• Senos nasales y del oído: Hay que adaptarse al aire de la cabina presurizada desde el comienzo. Uno de cada 3 pasajeros tiene dolor en los oídos e incluso pérdida temporal auditiva durante el aterrizaje o el despegue. A este fenómeno el House Ear Institute de Los Ángeles lo denomina aerotitus. Cambios rápidos de presión provocan que la bolsa de aire dentro del oído se expanda o contraiga durante el despegue y aterrizaje, respectivamente, alargando así el tambor (oído). Para igualar la presión debe de salir o entrar aire a través de la trompa de Eustaquio. "Si un pasajero tiene una congestión seria esta sometido a un riesgo de daño del tambor'", afirma el doctor Sigfrid Soli, director del departamento HCSD en el HSI.
• Dientes: Quien tenga gas atrapado en un diente infectado puede sufrir barodontalgia, un dolor de dientes provocado por la exposición a una presión atmosférica cambiante.
• Neumotórax: A todo aquel que haya padecido un neumotórax se le recomienda no volar (incluso en una cabina presurizada) durante, al menos, un mes, y se recomienda que se examine con rayos x antes de volar.

Junto con los problemas que puedan padecer algunos pasajeros, la presión de la cabina equivalente a un altitud de 2.500 m (8.000 pies) de la mayoría de vuelos contribuye a la fatiga que se sufre en vuelos largos. El Boeing 787 airliner (en desarrollo) contará con una presurización equivalente a 1.800 m (6.000 pies), que según Boeing aumentará considerablemente el confort de los pasajeros. El Airbus A350 podría ir incluso más allá considerando una presurización equivalente a 1.500 m (5.000 pies).^{[cita requerida]}

Puede haber personas que pueden padecer síntomas del mal de la montaña a pesar de la presión de la cabina.

Incidentes relevantes

• BOAC Flight 781: Un fatiga del metal durante el vuelo causó una descompresión explosiva en 1954 costándole la vida a 35 personas. Este fue el primero de una serie de accidentes de de Havilland Comet que hicieron evidente la necesidad de un rediseño de las aeronaves.
• American Airlines Flight 96: Un DC-10 perdió su puerta trasera de carga durante el vuelo debido a un problema con el cierre del mecanismo. La descompresión resultante colapsó el suelo de la cabina, causando daños en los conductos hidráulicos que controlan la cola del avión y uno de los motores. El incidente no causó ninguna baja gracias al uso del empuje diferencial de los motores de las alas de la aeronave para limitar la inclinación del avión y controlar la guiñada.
• Turkish Airlines Flight 981: Un DC-10 perdió, igualmente, su puerta trasera de carga, debido a un problema con el cierre. La gravedad de la despresurización daño los controles hidráulicos provocando la pérdida de control del aparato. Los 346 pasajeros del avión murieron.
• Japan Airlines Flight 123: La presión trasera del muro vertical separador de un Boeing 747 falló, resultando en una descompresión explosiva. El daño en la aeronave comprometió el sistema hidráulico y la tripulación perdió el control sobre la maquina. 520 personas murieron. Hubo 4 supervivientes.
• Aloha Airlines Flight 243: Un descompresión explosiva en un Boeing 737 resultó en la muerte de un asistente de vuelo.
• United Airlines Flight 811: Un Boeing 747-122 perdió su puerta de carga delantera causando la pérdida de varios asientos en la clase ejecutivo del aparato, provocando la muerte a 9 pasajeros.
• El golfista Payne Stewart y cinco personas más fallecieron en el el accidente de un jet como resultado de la pérdida de presión en la cabina.
• Helios Airways vuelo 522: Un Boeing 737 chipriota se estrelló en Grecia el 14 de agosto de 2005, terminando con la vida de las 121 personas a bordo. Se cree que hubo un fallo en la despresurización del aparato y los pilotos perdieron el conocimiento.
• China Airlines Flight 611: Un Boeing 747 se desintegró durante el vuelo a la altitud de crucero el 25 de mayo de 2002 acabando con la vida de las 225 personas a bordo. El accidente fue causado por fatiga del metal, debido a una reparación defectuosa 22 años antes, provocando una descompresión de la cabina.

Ficción

• En la película Snakes on a Plane, la descompresión ayudo a librarse de serpientes repartidas por la cabina gracias a una ventana "abierta".

Véase también

• Atmósfera (unidad)
• Aire comprimido
• Rarefacción
• Traje espacial

Primeras aeronaves con sistemas de presurización

• Boeing 307
• Avro Tudor
• Lockheed Constellation
• Douglas DC-6

Referencias

1. ↑ «Altitude oxygen calculator» (2008). – Calculadora online interactiva altura – cantidad de oxígeno
2. ↑ Emergency Equipment (en inglés)
3. ↑ USATODAY.com – When oxygen masks mysteriously appear (en inglés)
4. ↑ Seymour L. Chapin, "Garrett and Pressurized Flight: A Business Built on Thin Air," Pacific Historical Review 35 (agosto 1966): 329-343.
5. ↑ J. Laming. «Helios out of oxygen. Flight Safety Australia magazine - Nov-Dec 2005, pp 27-33». (en inglés)
6. ↑ R. Westerman. «Hypoxia familiarization training by the reduced oxygen breathing method. ADF Health 2004; 5 (1): 11-15». (en inglés)
7. ↑ AM. Smith. «Hypoxia symptoms in military aircrew: long-term recall vs. acute experience in training. Aviat Space Environ Med. Enero 2008;79(1):54-7.». (en inglés)

Bibliografía

• Seymour L. Chapin, "Garrett and Pressurized Flight: A Business Built on Thin Air," Pacific Historical Review 35 (agosto 1966): 329-343.
• Seymour L. Chapin, "Patent Interferences and the History of Technology: A High-flying Example," Technology and Culture 12 (julio 1971): 414-446.
• Portions from the United States Naval Flight Surgeon's Manual (en inglés)
• CNN: 121 Dead in Greek Air Crash (en inglés)
• "Explosive Decompression" segment of MythBusters episodio 10, 11 de enero 2004
• Todo o parte de este artículo fue creado a partir de la traducción del artículo Cabin pressurization de la Wikipedia en inglés, bajo licencia Creative Commons Compartir Igual 3.0. y GFDL.

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