Las aeronaves se vuelan a grandes altitudes por dos razones. En primer lugar, una aeronave volada a gran altitud consume menos combustible para una velocidad aerodinámica dada que para la misma velocidad a menor altitud porque la aeronave es más eficiente a gran altura. En segundo lugar, se puede evitar el mal tiempo y la turbulencia 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 altitudes más altas, la aeronave debe estar presurizada. Es importante que los pilotos que vuelan estos aviones estén familiarizados con los principios operativos básicos.

En un sistema típico de presurización, la cabina, el compartimento de vuelo y los compartimentos de equipaje se incorporan a una unidad sellada capaz de contener aire bajo una presión más alta que la presión atmosférica exterior. En aviones propulsados por motores de turbina, se utiliza el aire de purga de la sección del compresor del motor para presurizar la cabina. Los supercargadores se pueden usar en aviones con motor de turbina de modelo más antiguo para bombear aire al fuselaje sellado. Las aeronaves propulsadas por pistones pueden utilizar aire de cada turbocompresor de motor a través de un Sonic Venturi (limitador de flujo). El aire es liberado del fuselaje por un dispositivo llamado válvula de salida. Al regular la salida de aire, la válvula de salida permite una entrada constante de aire al área presurizada. [Figura 6-40]

Un sistema de presurización de cabina generalmente mantiene una altitud de presión de cabina de aproximadamente 8,000 pies a la altitud máxima de crucero diseñado por un avión. Esto evita cambios rápidos de altitud de cabina que pueden ser incómodos o causar

Lesiones a pasajeros y tripulantes. 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 para eliminar el aire viciado. [Figura 6-41]

La presurización de la cabina de la aeronave es un método aceptado para proteger a los ocupantes contra los efectos de la hipoxia. Dentro de una cabina presurizada, los ocupantes se pueden transportar cómodamente

y de forma segura durante largos períodos de tiempo, particularmente si la altitud de la cabina se mantiene a 8,000 pies o menos, donde no se requiere el uso de equipos de oxígeno. La tripulación de vuelo en este tipo de aeronaves debe ser consciente del peligro de pérdida accidental de la presión de la cabina y estar preparado para hacer frente a tal emergencia siempre que ocurra.

Los siguientes términos ayudarán a comprender los principios operativos 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 inmediatamente a la aeronave
• Altitud de cabina: presión de cabina en términos de altitud equivalente sobre el nivel del mar
• Presión diferencial: la diferencia de presión entre la presión que actúa sobre 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 aeronaves, es la diferencia entre la presión de la cabina y la presión atmosférica.

El sistema de control de presión de cabina proporciona regulación de presión de cabina, alivio de presión, alivio de vacío y los medios para seleccionar la altitud de cabina deseada en el rango isobárico y diferencial. Además, el vertido de la presión de la cabina es una función del sistema de control de presión. Se utilizan un regulador de presión de cabina, una válvula de salida y una válvula de seguridad para realizar estas funciones.

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 cabina a un valor diferencial preestablecido en el rango diferencial. Cuando una aeronave alcanza la altitud a 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 de fuselaje, un aumento adicional en la altitud de la aeronave resultará en un aumento correspondiente en la altitud de cabina. El control diferencial se utiliza para evitar que se exceda la presión diferencial máxima, para la que se diseñó el fuselaje. Esta presión diferencial está determinada por la fuerza estructural de la cabina y, a menudo, por la relación del tamaño de la cabina con las áreas probables de ruptura, como las áreas de ventanas y puertas.

La válvula de seguridad de presión de aire de cabina es una combinación de alivio de presión, alivio de vacío y válvula de descarga. La válvula de alivio de presión evita que la presión de la cabina exceda una presión diferencial predeterminada por encima de la presión ambiental. El alivio de vacío evita que la presión ambiental exceda la presión de la cabina al permitir que el aire externo entre en la cabina cuando la presión ambiental excede la presión de la cabina. El interruptor de control de la cubierta de vuelo acciona la válvula de descarga. Cuando este interruptor se coloca a la RAM, se abre una electroválvula, lo que hace que la válvula descargue el aire de la cabina a la atmósfera.

El grado de presurización y la altitud operativa de la aeronave están limitados por varios factores críticos de diseño. Principalmente, el fuselaje está diseñado para soportar una presión diferencial máxima de cabina particular.

Se utilizan varios instrumentos junto con el controlador de presurización. El manómetro diferencial de cabina indica la diferencia entre la presión interior y exterior. Este indicador debe ser monitoreado para asegurar que la cabina no exceda la presión diferencial máxima permitida. También se proporciona un altímetro de cabina como control del rendimiento del sistema. En algunos casos, estos dos instrumentos se combinan en uno. Un tercer instrumento indica la velocidad de la cabina de ascenso o descenso. En la Figura 6-42 se ilustra un instrumento de escalada de cabina y un altímetro de cabina.

La descompresión se define como la incapacidad del sistema de presurización de la aeronave para mantener su diferencial de presión diseñado. Esto puede ser causado por un mal funcionamiento en el sistema de presurización o daños estructurales a la aeronave. Fisiológicamente, las descompresiones se dividen en dos categorías:

• Descompresión explosiva: un cambio en la presión de la cabina más rápido de lo que los pulmones pueden descomprimirse, lo que posiblemente cause daño pulmonar. Normalmente, el tiempo necesario para liberar aire de los pulmones sin restricciones, como las máscaras, es de 0,2 segundos. La mayoría de las autoridades consideran que cualquier descompresión que ocurra en menos de 0,5 segundos sea explosiva y potencialmente peligrosa.

• Descompresión rápida: un cambio en la presión de la cabina en el que los pulmones se descomprimen más rápido que la cabina, lo que no resulta en la probabilidad de daño pulmonar.

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 escombros voladores. La niebla ocurre debido a la rápida caída de la temperatura y al cambio de humedad relativa. Normalmente, los oídos se aclaran automáticamente. El aire se precipita de la boca y la nariz debido al escape de aire de los pulmones, y algunas personas pueden notar.

La descompresión rápida disminuye el período de conciencia útil porque el oxígeno en los pulmones se exhala rápidamente, reduciendo la presión sobre el cuerpo. Esto disminuye la presión parcial de oxígeno en la sangre y reduce el tiempo de rendimiento efectivo del piloto en un tercio a un cuarto de su tiempo normal. Por esta razón, se debe usar una máscara de oxígeno cuando se vuele a altitudes muy altas (35,000 pies o más). Se recomienda que los miembros de la tripulación seleccionen el 100 por ciento de oxígeno en el regulador de oxígeno a gran altura si la aeronave está equipada con un sistema de oxígeno de demanda o presión.

El principal peligro de descompresión es la hipoxia. Es necesaria una utilización rápida y adecuada del equipo de oxígeno para evitar la inconsciencia. Otro peligro potencial que enfrentan los pilotos, la tripulación y los pasajeros durante las descompresiones a gran altitud es la enfermedad de descompresión de gas evolucionada. Esto ocurre cuando la presión sobre el cuerpo cae lo suficiente, el nitrógeno sale de la solución y forma burbujas que pueden tener efectos adversos en algunos tejidos del cuerpo.

La descompresión causada por daños estructurales a la aeronave presenta otro tipo de peligro para los pilotos, la tripulación y los pasajeros, siendo arrojados o expulsados de la aeronave si están ubicados cerca de las aberturas. Las personas cerca de las aberturas deben usar arneses de seguridad o cinturones de seguridad en todo momento cuando la aeronave esté presurizada y esté sentado. Los daños estructurales también tienen el potencial de exponerlos a las ráfagas de viento y temperaturas extremadamente frías.

Es necesario un rápido descenso desde la altitud si estos problemas han de minimizarse. Los sistemas automáticos de advertencia visual y auditiva están incluidos en el equipo de todas las aeronaves presurizadas.