Cómo funciona una cabina presurizada

Han sido ya varias las ocasiones en las que las noticias han difundido una escena poco común: una fotografía de la cabina de un avión al que, estando en vuelo, se le abrió un gran agujero en el techo que comunicaba al exterior. Podemos imaginar lo que fue ésta escena para las personas que estaban en esos vuelos. Si ha visto fotos o videos de alguno de estos agujeros, puede usted haberse impresionado por el poco material que hay en el espacio comprendido entre "dentro" y "fuera" de un avión.

Básicamente, hay un pedazo de plástico finamente trabajado en el interior, un excelente aislamiento intermedio y una piel fina de aluminio en el exterior del avión... y eso es todo. Esto genera una pregunta interesante: ¿qué es lo que sucede dentro de la cabina de avión cuando se encuentra en crucero a 10,000 metros?

Pues resulta que los pasajeros están volando en algo que vagamente se parece a una cápsula espacial. Expliquemos el por qué y echemos un vistazo a cómo funciona la cabina presurizada de un avión.

La primera cosa que debemos entender es que las personas vestidas con ropa normal sin duda no pueden sobrevivir a 10,000 metros: ésta altura es el equivalente a la de la cumbre del monte Everest y, si hubiera alguna manera de poder colocarse en el exterior de la ventana de un avión, aún en el hipotético caso de que éste estuviera estático a 10,000 metros, lo primero que notaria es que está increíblemente frío (40 grados centígrados bajo cero o más frío); el segundo problema es la baja presión del aire, tan baja que la gente perdería el sentido (y moriría después) muy rápidamente por la falta de oxígeno. Así mismo, el aire a esa altitud y temperatura es extremadamente seco.

Así que, ¿cómo somos capaces de sentarnos en cómodos asientos de un avión a 10,000 metros, y a pesar de ello sentir que estamos sentados en la sala de algún amigo?

Trataré de explicarles grosso modo cómo funciona la presurización de la cabina de un avión. La presión del aire al nivel del mar es aproximadamente de 14.7 PSI (libras por pulgada cuadrada); la presión a 10,000 metros es aproximadamente 4 PSI, así es que algo tiene que realizarse para aumentar la presión en el interior de la cabina o, como les mencioné, la gente rápidamente se desmayaría por la falta de oxígeno. Aquí es donde afortunadamente, las turbinas del avión actúan como grandes compresores de aire.

Si pudiéramos desarmar una turbina de avión y analizarla, notariamos que tiene cuatro secciones principales: en la parte delantera, donde golpea el aire, existe la etapa que se conoce como compresor, en donde pequeñas aspas succionan el aire y lo comprimen; una vez comprimido, pasa a unas cámaras de combustión, atrás del compresor, en donde el combustible es inyectado en el aire comprimido y la parte de oxígeno del aire es encendido en la llamada etapa de combustión; al hacer ignición, el aire se expande de manera muy importante por el calor de la combustión y fluye a través de otro conjunto de pequeñas aspas llamadas turbinas de alta, que van unidas alrededor de un eje o flecha y que a su vez se unen a la parte de compresor frontal, provocando que éste último se mueva más rápido y así “retroalimenta” la velocidad de la turbina; por último, los gases de escape fluyen fuera del motor en la salida o tobera, para crear un impulso que mantiene el avión en el aire.

Mediante la creación de una abertura en el motor entre la etapa de compresión y la combustión, aire a muy alta presión puede drenarse (purgarse) hacia afuera e inyectarse dentro de la cabina para simular una altitud menor en el interior y de ésta manera presurizarla; aunque debe tomarse muy en cuenta que éste aire al salir de la turbina, es caliente, por lo que el sistema de ventilación del avión tendrá primero que enfriarlo (con el aire frio que está disponible) a una temperatura agradable. Otra cosa que debemos comprender es que la presión del aire dentro del avión no es la presión a nivel del mar (normalmente se mantienen entre 1800 y 2500 metros de altitud dentro de la cabina), pues se requeriría una tremenda cantidad de aire comprimido para tal logro, además de que los materiales del avión deberían ser tan fuertes que lo harían muy pesado, muy poco práctico y costoso; de hecho, los primeros aviones jet (Comet 1), tuvieron una serie de accidentes pues la cabina no soportaba la presurización (apenas la investigación al respecto se encontraba en pañales), lo que provocaba que literalmente se rompieran en vuelo. Así es que, piense usted en la cabina del avión como un gran tubo a presión.

Ahora tenemos una cabina que está presurizada y caliente pero, debido a que el aire exterior en las alturas a las que vuelan los aviones comerciales es increíblemente seco, debe hacerse alguna consideración para humidificarlo. Afortunadamente el avión está lleno de humidificadores: la misma gente (como ya lo habíamos mencionado en otro artículo) proporciona humedad cada vez que exhala y también a través de la transpiración, de tal manera que el aire seco del exterior es mezclado con el aire que se encuentra en la cabina y es recirculado. La proporción de aire nuevo y aire existente es típicamente 50/50. Al final, la purga de aire de los motores pasa a través de filtros que eliminan cualquier macropartícula aerotransportada; el aire entonces en el interior de la cabina es aún seco (no se puede humidificar mucho pues dañaría seriamente los mismos componentes del avión), pero no tan seco que nos haga realmente un daño fisiológico de importancia. Los grandes fabricantes de aviones estan logrando avances para que los nuevos modelos de avión tengan cabinas más húmedas, y con esto, menos agresivas para nuestro organismo.

Ahora bien, ¿qué pasa si existe una falla de presurización de la cabina? Esto puede ocurrir si la piel del avión se rompe o alguna otra superficie pueda debilitarse y romperse (como una ventanilla o puerta); personalmente, he podido constatar un vuelo donde la ventana del copiloto se rompió, y eso fue suficiente para despresurizar la cabina de manera relativamente rápida.

Si esto llegara a suceder, un sensor de altitud de cabina provocará que se desplieguen las mascarillas de oxígeno (los pilotos se asegurarán que el mecanismo se active) y el capitán inmediatamente comenzará a descender hasta una altura de aproximadamente 3,000 metros, en donde existe suficiente oxígeno para poder sobrevivir sin ningún sistema adicional de oxígeno.

Por cierto que las mascarillas modernas no obtienen el oxígeno de tanques a presión (como ocurría en los aviones de antes, pero que eran demasiado pesados); ahora se utilizan generadores de oxigeno que utilizan una reacción química que generalmente utiliza cloruro de potasio (cuando se calienta, el cloruro de potasio produce gran cantidad de oxígeno, resultando en un generador de oxígeno químico que es muy ligero, relativamente hablando).

La otra cosa que debemos saber es que, en el caso de los vehículos espaciales, no se utilizan cabinas presurizadas sino cabinas totalmente selladas, pues además de que operan en un ambiente donde no hay oxigeno exterior para inyectar, no deben tener absolutamente ninguna fuga (que en las cabinas presurizadas normales están calculadas para ser toleradas hasta cierto punto) pues el ser humano sabemos que no puede sobrevivir en un ambiente sin gravedad con oxígeno.

La próxima vez que aborde un avión, tómese un momento para maravillarse con lo que está sucediendo. Usted estará sentado en un cómodo asiento a 10,000 metros, igual que si usted pudiera sentarse en su sala de estar; y una cantidad increíble de tecnología lo hace posible.