jueves, 26 de noviembre de 2009

VOLAR BAJO PRESIÓN

Otro de los muchos hechos que prueban, de forma incontestable, que los humanos no están diseñados para volar, es la cantidad de problemas que tienen cuando se encuentran a altitudes por encima de los 2500 metros. Desde mareos, pérdida de visión, fatiga, náuseas, pérdida de la consciencia, hasta edemas pulmonares o incluso la muerte.


Estratosfera

Sin embargo, los aviones comerciales actuales, que transportan a millones de personas todos los años, vuelan en su mayoría por encima de los 10000 metros, haciendo necesaria una serie de medidas que suponen un desafío desde el punto de vista del diseño de la estructura y los sistemas de un avión.


¿Y por qué complicarse tanto la vida? ¿No sería mucho más sencillo volar a una altitud más moderada, digamos, una a la que pudieran sobrevivir?


Humano subiendo al Everest (peakfreaks.com)

Pues sí, seguramente, pero hacerlo tendría, a ojos de los humanos, una gran desventaja. ¿Adivináis cuál es? Por supuesto: el DINERO. Volar a gran altitud supone disminuir mucho el consumo de combustible, ya que hace que los motores a reacción sean más eficientes y disminuye la resistencia aerodinámica, permitiendo también alcanzar mayores velocidades. Así que un mismo avión puede hacer más viajes con menos costes en un tiempo determinado.


Gráficas de alcance específico para vuelo a distintas altitudes

De modo que por eso las cabinas de los aviones van presurizadas. Y esto implica que es necesario diseñar el fuselaje de la aeronave para que soporte las cargas derivadas de la presurización, mayores cuanto más grande sea la diferencia entre la presión interior y la exterior. Como el mantenimiento de la presión es esencial para la supervivencia, todos los sistemas implicados en él deben estar además duplicados para minimizar el riesgo de despresurización de la cabina. Y, en caso de que a pesar de todo ocurriera dicha despresurización, debe haber un sistema auxiliar de mascarillas de oxígeno que permita que el pasaje sobreviva.


Mascarilla de oxígeno de emergencia

Los miembros de la tripulación del avión deben ser capaces de identificar los síntomas de la hipoxia en sí mismos y en los pasajeros (aquí hay un artículo muy interesante sobre cómo la tripulación debe enfrentarse a una despresurización). Algo que no es tan sencillo como podría parecer, como quedó demostrado por el accidente del vuelo 522 de Helios Airways.


Depósito presurizado típico

La consecuencia más directa de la presurización es la forma de la cabina, que es, grosso modo, un depósito (un cilindro entre dos mamparos de presión), ligeramente modificado para que sea aerodinámicamente eficiente. Normalmente la sección es circular, ovalada y/o lobular, porque así las cargas debidas a la presión se distribuyen uniformemente y no hay puntos de concentración de esfuerzos, algo muy peligroso si las cargas son cíclicas, como en el caso de un avión que despega y aterriza unas cuantas veces todos los días. De esto se dieron cuenta los humanos en el año 1954, cuando dos aviones de Havilland Comet sufrieron descompresiones explosivas, perdiendo a todo su pasaje y haciendo que toda la flota de aviones similares aterrizara por si las moscas.


de Havilland Comet

Tras una exhaustiva investigación, los ingenieros del Comet llegaron a la conclusión de que la causa del fallo había sido precisamente la concentración de esfuerzos en las esquinas de las ventanas, que eran cuadradas, provocando la aparición de grietas de fatiga que debilitaron el fuselaje, hasta que estalló debido a las cargas de vuelo (por eso ningún avión presurizado ha vuelto a tener las ventanas cuadradas). Después de estos accidentes el Comet fue rediseñado para solucionar el problema.


Sección central de fuselaje un poco destripada

Tanto la cabina de pasajeros como la bodega de carga van presurizadas, y están comunicadas entre sí a lo largo de todo el fuselaje para que, en caso de una pérdida de presión en cualquiera de los compartimentos, ésta se iguale en ambos y la estructura no sufra por la diferencia de presión entre uno y otro. El fuselaje se diseña para que soporte una diferencia máxima de presión con el exterior de unos 61 kPa (8,85 psi), lo que haría que, a una altitud de, por ejemplo, 11000 metros (36000 pies), la presión en el interior de la cabina fuera la equivalente a la que habría a 1600 metros de altitud (es lo que se conoce como «altitud de cabina»).


Panel de control de presión

La altitud de cabina normalmente está por encima del valor correspondiente al máximo diferencial de presión, aunque se suele limitar como mucho a 2500 metros, y varía suavemente según lo hace la altitud de vuelo, reajustándose durante el descenso a la altitud del aeropuerto de destino. Las normas limitan la altitud máxima que un avión puede alcanzar a los 40000 pies (12000 metros), en previsión de que se produzca algún fallo en los sistemas de presurización.


Sistema de presurización de cabina

El aire a presión se obtiene mediante un sangrado de los motores desde el compresor del turbofán, y la presión interior se controla a través de una válvula que expulsa el exceso de aire a la atmósfera. Todo el sistema es redundante y funciona de forma automática, aunque también puede controlarse manualmente en caso de ser necesario.


Como medida adicional de seguridad, las puertas de la mayoría de los aviones están diseñadas para que sea imposible abrirlas con la cabina presurizada. Suelen abrirse hacia adentro, con lo que la propia presión interior se opone a ello, y algunas tienen una de sus dimensiones mayor que el marco, para que además sea necesario girarlas para poder abrirlas.


Puerta de cabina de un Airbus

A pesar de todas estas medidas y precauciones, son muchos los humanos que temen la posibilidad de que el avión se despresurice en vuelo. Y, como ocurre con casi todo (si los humanos tienen algo que ver en ello), la aeronáutica va aprendiendo de sus errores, y casos como el del Comet, debidos a fallos de diseño, son poco probables. Por supuesto, eso no quiere decir que la industria cinematográfica (como todos sabéis, un fiel reflejo de la psique humana) no saque buen provecho del concepto de despresurización, a veces bajo premisas bastante peregrinas.


Cartel de la película Snakes on a Plane

En definitiva, queda claro que los humanos son expertos en complicarse la vida.


24 piopíos:

Captain Miller dijo...

¡Gracias por volver con estos estupendos artículos!
una pregunta creo relacionada con el tema de la diferencia de presión. ¿Cómo están construidas de las ventanillas de los aviones? A mi me llama la atención que la parte interior sea de algún tipo de plástico y que la parte exterior tenga un pequeño orificio.

Un saludo y espero volver a leerte.

Aerobio dijo...

¿Y qué pasa cuando se despresuriza la cabina de pasajeros?
- Que la humedad condensa súbitamente y quedas inmerso en una espesa niebla.
- Que el piloto inicia rápidamente una maniobra de descenso de emergencia para llegar lo antes posible a una altitud con suficiente presión.
- Que la acusada inclinación del avión hace que las mascarillas cuelguen hacia adelante en vez de hacia tí, pero con la niebla no las ves, así que no las encuentras.

Folken dijo...

Efectivamente, Serpientes en un Avión es un fiel reflejo de la frique humana.

Lyd dijo...

Hola chicos! Perdonad el retraso (más vale tarde que nunca). Ahí voy, por turnos:

Captain Miller: Las ventanas están construídas generalmente con tres paneles: el exterior es el que soporta las cargas debidas a la presurización, y el intermedio es un panel de seguridad por si el primero falla. El agujero está en este segundo panel y sirve para comunicar las cámaras de aire que hay entre los tres paneles. El panel interior, aunque también es capaz de soportar la carga de presurización, sirve para aislar la cabina acústicamente y para proteger la ventana del entorno interior. Los paneles suelen fabricarse con plásticos acrílicos de alta resistencia, y están montados en marcos de aluminio integrados en el revestimiento del fuselaje.
Saludos! ;)

Aerobio: Gracias por la aportación! Ya sabéis que, entre las cosas que se me olvida mencionar, y las que decido no mencionar por no extenderme demasiado, siempre dejo mucho por contar, así que cualquier información extra que añadáis siempre viene bien :D
En cuanto a lo que dices, pues no puedo hablar desde la experiencia, porque nunca me ha ocurrido, pero supongo que el descenso lo hará el piloto lo más rápido que pueda, así que la aceleración hacia adelante echará la mascarilla hacia ti, y si andas listo podrás cogerla, o como mínimo flotará en una pseudo-microgravedad y no será tan complicada de atrapar, no?
Y tanta humedad hay como para que al vaporizarse se forme niebla? Porque supongo que esto pasará sólo con los líquidos, ya que la humedad del ambiente ya está en forma de vapor... aunque, claro, si de repente uno se encuentra en una situación de descompresión súbita, yo supongo que los ríos de sudor frío serán un factor a tener en cuenta :P

Folken: Pues si te digo que no la he visto... xD

yoshi dijo...

una pregunta por favor... me dejaron en la U .. toda la fisica relacionada al fuselaje del avion.... me podrias ayudar.. porfavor....

Proximo dijo...

Queremos más!!

Lyd dijo...

Un día de estos... de momento me estoy tomando una temporada de descanso, pero espero volver! ;)

UnAngel dijo...

Lyd, te echamos de menos :-D

Molinero dijo...

Te echo de menos! quiero mas post! y sino dime al menos un blog que a ti te guste leer de aeronautica que merezca la pena como el tuyo
Saludos.

Lyd dijo...

Hola Molinero!

Pues puedes echar un vistazo a los aerolinks de la columna de la derecha. Te recomiendo en particular TCAS. No es un blog de ingeniería, pero yo lo encuentro muy interesante... aunque la verdad es que hace tiempo que estoy desconectada del mundo de los blogs, (incluído el mío). Saludos, y gracias por el interés! :)

UnAngel dijo...

Qué pedazo de temporada de descanso :-D

Es que echamos de menos tus amenas y completísimas explicaciones, vamos, por lo menos yo.

En todo caso me gusta pasar de vez en cuando y leerte. Me resisto a pensar que ya no colgarás nada nuevo.

Un saludo.

El Rober dijo...

como te echo de menos, lyd.
Espero que te vaya todo muy bien.
Es una lastima no poder seguir disfrutando de tu trabajo.
un beso.

Lyd dijo...

Hola chicos,

Siento mucho que echéis de menos mis entradas. Me gustaría seguir escribiendo, pero lo cierto es que la vida a veces se complica y con el poco tiempo libre que me queda actualmente y lo cansada que estoy cuando termina el día, no me quedan fuerzas para ponerme a trabajar en el blog y menos todavía si quiero mantener el nivel de calidad de las entradas.

Me resisto a darle carpetazo porque todavía tengo esperanzas de poder volver algún día, pero no creo que sea esta semana ni la que viene, ni siquiera si podrá ser este año. Espero que lo entendáis.

En cualquier caso, quiero que sepáis que me halaga muchísimo que todavía sigais esperando. Muchas gracias, de verdad. Este tipo de cosas son las que me hacen querer volver! ;)

UnAngel dijo...

Hola Lyd,
no te apenes porque echemos de menos tus entradas. Entendemos (vamos, lo hago extensible) que el día a día pesado y rutinario acaba por quitarnos las ganas de hacer nada, y tus post, precisamente, deben ser arduos, trabajados y fatigosos.
Es fácil llegar aquí y decirte que publiques más cosas, pero claro, quien se lo tiene que currar eres tu :-D y seguro que de lo lindo, así que tranquila, que lo entendemos, tanto si decides cerrar esto definitivamente como si vuelves a postear pase el tiempo que pase.
A fin de cuentas, si no disfrutas, si lo haces por obligación o presión será perder el espíritu que te llevó a abrir este espacio.

Un abrazo y cuídate.

Fabi juegos gratis dijo...

es espectacular!!

the boss dijo...

hola, buen blog, tengo un blog de cazas de combate,

http://cazasdecombate.blogspot.com/

y era si quieres para intercambiar enlaces,
Para cualquier cosa ponme un comentario en mi blog, indicando tu pagina web.
Gracias y un Saludo.

Josue dijo...

Muy interesante el blog, soy un aficionado a los aviones, me encanta jugar con el avión que me regalaron por mi cumpleaños y también en la consola. Me gusta mucho leer sobre esto, excelente entrada. Saludos

Lee Kim Stefanel Erika dijo...

interesante, cada vez que paso por que veo cosas muy buenas, siempre informando y dándonos conocimientos importantes

Lari - juegos de autos dijo...

muy muy interesante, gracias por compartirlo.

Shirley Torrents dijo...

muy interesante e importante los conocimientos compartidos, un amistoso saludo.

Nautica dijo...

Muy buennooo!!!!!!!!!

Clari dijo...

hay que estar atento a todos los consejos que no dan al viajar.
suelo hacer solo vuelos promocionales ya que de otra forma se me dificulta viajar pero de todos modos aprendí bastante sobre las precauciones por la presión que hay en el aire con las alturas

Juls dijo...

Lástima que llegué tan tarde a este blog.

Si le dedicas la mitad de la pasión que transmitías a través de este blog al trabajo que estás realizando a día de hoy, seguro que te tiene que ir a las mil maravillas.

Mucha suerte y un saludo,

Paginas Web Bogota dijo...

Al estar en un avión lo primero es tomar aire y relajarnos, tener la plena confianza que todo saldrá bien y que los pilotos y azafatas harán todo lo que este en sus manos para hacer sentir a los tripulantes cómodos y seguros.
si eres de aquellas personas que te gustan investigar un poco mas, es bueno que investigues sobre un avión, como se ha estado explicando en el blog y en el articulo, saber lo que puede pasar al alterarnos dentro de este y como podemos afectar a los demás.

Gracias por publicar este articulo, ha sido de gran ayuda.



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