¶ Sistema de Presurización
Un B737-800 suele volar en crucero a niveles de vuelo entre FL350 y FL410 (10-12km aprox). A esta altitud, la presión y la densidad del aire son muy bajas. Esto significa que la cantidad de oxígeno por m3 de aire es muy baja (aunque sigue teniendo una concentración de un 21%), y se estima un "tiempo util consciente" de 15-20s para adultos. Por ello, los aviones que vuelan a estas altitudes presurizan la cabina. Otros aviones como los de combate optan por mascarillas de oxígeno ya que no presurizan sus cabinas de la misma forma que los comerciales.
¿Sabías que en caso de fallo de presurización, las mascarillas de oxígeno que caen automáticamente tienen un tiempo de uso bastante limitado?
Antes de comenzar merece la pena clarificar unos términos que se usan comúnmente cuando se habla del sistema de presurización. El primer término es la altitud de cabina. Según la ISA, la presión decrece a medida que ascendemos en la troposfera. En vez de hablar de presión dentro de la cabina, se suele hablar de altitud de cabina. Con esto queremos referirnos a que la presión dentro de la cabina es la que habría a X pies sobre el nivel del mar. Por ejemplo, si la altitud de cabina es de 8000ft, la presión en la cabina es igual que la de un avión sin presurización volando a 8000ft. Ojo, esto no tiene nada que ver con la altitud a la que esté volando nuestro avión. Podemos estar volando a 10000ft sobre el nivel del mar, y que la altitud de cabina sea de 2000ft gracias a nuestro sistema de presurización.
El sistema de presurización no regula la entrada de aire a la cabina si no que regula el aire que sale de ella. Es decir, controlando cuánto aire "pierde" el avión, el sistema regula la presión. Esto se hace así porque regular la presión que entra al avión no es fácil ya que sale de los motores generalmente.
¶ Partes del sistema
Como acabamos de mencionar, el aire que entra a la cabina y por lo tanto la presuriza viene de los motores, específicamente de los PACKS de aire acondicionado que además regulan la temperatura del mismo. La presión dentro de la cabina se regula a través de la Outflow Valve (o válvula de escape). Esta válvula se abre y se cierra a lo largo del vuelo para mantener la presión correcta en la cabina y se actúa automáticamente gracias a dos ordenadores redundantes. En caso de fallo de ambos, se puede controlar manualmente por el piloto. Además existen sistemas pasivos de alivio de presión negativa y positiva para la protección del fuselaje. Estas no se indican en el cockpit.
De izquierda a derecha, outflow valve, negative pressure relief valve, positive pressure relief valve.
¶ Actuación
En el overhead panel encontraremos el panel de presurización. Desde este panel se puede controlar manualmente la outflow valve en caso de fallo, ajustar los valores que necesita el sistema automático para gestionar la presión, y ver varios indicadores del sistema.
¶ Sistema automático
En la parte inferior derecha podemos ver un selector con tres posiciones: AUTO, ALTN y MAN. Este selector se utiliza para seleccionar qué sistema de control utilizar para el manejo de la outflow valve. Por lo general estará en modo AUTO. En este modo, el ordenador de presurización utiliza los valores que establece el piloto en los selectores de FLT ALT y LAND ALT (a la izquierda del selector de modo de control).
Antes de comenzar el vuelo, el piloto debe seleccionar la altitud de crucero (en caso de step climb se coge el nivel de vuelo más alto). En caso de un cambio de nivel por instrucciones ATC o por algún fallo, el piloto debe cambiar este valor al nuevo nivel de vuelo. De la misma forma se debe introducir la elevación del aeropuerto de destino y en caso de desvío, se debe actualizar también.
En operación normal (auto), el sistema presuriza el avión positivamente antes de despegar (cabin altitude inferior a la elevación del aeródromo de despegue) para mejorar el confort de las personas. Durante el ascenso, la altitud de cabina se mantiene proporcional a la del avión. Al llegar a la altitud seleccionada de crucero, el sistema entra en modo crucero, manteniendo la presión constante aunque haya pequeñas variaciones en altitud del avión. Si se alcanza la máxima diferencia de presión, se ajustará la altitud de cabina automáticamente para mantener la diferencia de presión dentro de límites. En el descenso, al igual que en el ascenso, la altitud de cabina decrece proporcionalmente a la altitud del avión hasta llegar a una altitud por debajo de la seleccionada en el destino. Al aterrizar, la válvula se abre despacio para despresurizar la aeronave.
En caso de descenso no planeado (antes de llegar a crucero), el sistema volverá a presurizar la aeronave a la altitud de despegue poco a poco a medida que desciende la aeronave y se iluminará un indicador en el Overhead panel de OFF SCHED DESCENT. Si se continua el ascenso, el sistema operará como siempre.
¶ Sistema manual
En caso de fallo de ambos ordenadores de presurización, la tarea de abrir/cerrar la outflow valve recae sobre el piloto. Para ello, se debe seleccionar la opción MAN en el selector del modo de control. Una vez en este modo, se puede mover el switch de control manual hacia OPEN o hacia CLOSE dependiendo de si queremos cerrar o abrir la válvula. La posición de la válvula se puede ver en el indicador situado encima del switch. La operación de la válvula es sencilla, al cerrarla, aumentará la presión y disminuirá la altitud de cabina y al contrario al abrirla. Tenemos una chuleta debajo para saber qué altitud de cabina deberíamos tener respecto a la altitud del avión. Sin embargo, no debemos ignorar el diferencial de presión que debemos mantener dentro de límites también.
¶ Indicadores
El indicador circular de mayor tamaño nos muestra dos valores, la altitud de cabina y la diferencia de presión que hay con el exterior (diferencial de presión). Esto es importante ya que representa el esfuerzo que está sufriendo el fuselaje debido a la presurización, como si se tratara de un globo. Cuándo se supera el límite, el fuselaje podría sufrir daños estructurales. Para evitar esto se tienen los sistemas pasivos de protección mencionados anteriormente.
Al igual que un globo, el fuselaje se estira y crece debido a la presurización (<1cm de diámetro y < 2cm de largo). Sin embargo, las frías temperaturas externas en crucero causan una contracción en los metales contrarrestando los efectos de la presurización.
Un factor limitante en la vida útil de los aviones es el desgaste por fatiga debido a los esfuerzos sufridos por la presurización. Por ello, la vida de los aviones se suele medir en ciclos de presurización y no solo en horas de vuelo.
El otro indicador muestra cómo de rápido cambia la presión de cabina (cómo de rápido sube o baja). Cuando la altitud de cabina sube o desciende muy rápido, notamos que se nos taponan los oídos con frecuencia. El sistema de presurización intenta mantener esto dentro de límites para la comodidad de los pasajeros.
Existe una alerta auditiva en caso de que la altitud de cabina supere los 10,000ft. Esta se puede silenciar con el botón ALT HORN CUTOUT. Se añadieron unos indicadores visuales también para complementar esta alerta ya que suena igual que la alerta de TAKEOFF CONFIG.
Aunque salte la alerta auditiva, las mascarillas de oxígeno de pasajeros no caerán hasta que la altitud de cabina alcance los 14,000ft.
Si falla el ordenador de control primario se ilumnirá el indicador AUTO FAIL y se iluminará en verde ALTN para mostrar que el sistema ahora se controla por el ordenador redundante. Para quitar la luz de error, seleccionaremos en el switch de control la opción ALTN. Si no se iluminara la luz verde quiere decir que ambos ordenadores han fallado y debemos operar la válvula manualmente.
¶ Máscaras de Oxígeno
"In case of a loss of cabin pressure, masks like this will drop automatically from the panel above your head. Remain seated and pull down firmly on the mask to start the flow of oxygen".
Si has volado con Ryanair habrás oido este mensaje alguna vez. Si la altitud de cabina supera los 14,000ft, las mascarillas de oxígeno caen directamente. El flujo de oxígeno no empieza hasta que el pasajero no tira de la mascarilla firmemente activando una reacción química que produce oxígeno. El piloto puede hacer que caigan las máscarillas manualmente moviendo el switch a la posición ON en el Overhead Panel. El indicador naranja PASS OXY ON se ilumina cuando han caido las mascarillas.
Los pilotos no tienen este sistema, si no que cuentan con unas bombonas de oxígeno y unas máscaras más avanzadas. Estas máscaras están diseñadas para poder ponerse con una sola mano en menos de 5 segundos. Tienen además varios modos de funcionamiento. En modo normal mezclan aire de cabina con oxígeno. En modo 100% suministran sólo oxígeno y se usa cuando hay humo o contaminantes en cabina que no debe respirar el piloto. En modo emergencia las máscaras mantienen una presión positiva para evitar que entren contaminantes a la máscara pero es incómodo ya que te fuerza a respirar por lo que no se suele usar a menos que sea estrictamente necesario.
Aquí un vídeo de como se pone un piloto la máscara: https://www.tiktok.com/@jet_driver96/video/7068663604916129029