Sistema de Presurizacion y Aire Acondicionado

Conceptos básicos de vueloAntes de poder comprender el funcionamiento de este sistema tan importante deberemosdefinir primero algunos conceptos fundamentales y ellos son:

• Presión atmosférica

• Temperatura

• Densidad

• Oxigeno/altura

Conociendo estos conceptos básicos ya podremos comprender de mejor manera lo que ocurre en el vuelo de un avión.

"Volaremos con una presión en cabina equivalente auna altura de 8000 pies". (...2500mt.) Los avionesvuelan a unos 35.000pies (10.000mt. de altura)

Conformación de la atmosferaLa atmósfera es una capa gaseosa que envuelve la tierra. Está compuesta por una mezcla degases que llamamos aire. Como el aire es invisible, no podemos definirlo por su color o su forma,así que definiremos sus propiedades: Presión, Densidad y Temperatura.

Fenómenos en la atmosferaPresión Atmosférica: La presión atmosférica, es la fuerza que ejerce el aire sobre lasuperficie terrestre. la presión que ejerce toda la masa de aire atmosférico, recibeel nombre de presión atmosférica. La presión atmosférica se suele expresar en mmde mercurio (milímetros de mercurio mmHG) o Torricelli (en honor a sudescubridor), diciéndose que la presión normal, a nivel del mar es de 760 mm deHg, 1.013 milibares (es igual a) 0 29.92 INHG. A este valor también se le llamauna(1) atmósfera.

Veamos un ejemplo. La presión atmosférica es el peso que está haciendo la columna de aire sobre nuestro organismo. a medida que ascendemos en altura, es menor el “peso de la columna de aire” sobre nuestro organismo, como se aprecia en la figura. Un milibar tiene exactamente el mismo valor que un hectopascal, por ello el uso de ambas unidades es intercambiable. (1 mbar = 1 hPa)

• Para la medición de la presión atmosférica se emplea el barómetro, (existendiversos tipos). El barómetro de mercurio, fue inventado por Torricelli

• Presión atmosférica y altura: Como la presión atmosférica es el peso del airesobre un cierto punto de la superficie terrestre, es lógico suponer que cuantomás alto esté, menor será la presión, y también menor es la cantidad de aire quehay. Por ejemplo, en una montaña la cantidad de aire que hay en la parte másalta es menor que la que hay sobre una playa, debido a la diferencia de nivel.

Temperatura a gran altura• Mientras más se asciende menos temperatura habrá. Y esto se debe a que la

densidad de la atmósfera disminuye al incrementar la altura y pierde su capacidad de absorber al calor. Cuanto mayor sea la temperatura, con mayor velocidad se estarán moviendo las moléculas, habrá más separación entre ellas y por tanto tendrán una menor densidad.

La Densidad• Denominamos densidad del aire a la cantidad de masa de aire por unidad de volumen.

La densidad del aire es el medio natural en el que nos desenvolvemos con nuestro aviónEs necesaria para que las fuerzas que actúan en el avión se puedan llevar a cabo, lasustentación, la tracción, la resistencia, etc. todas dependen de ella. Si disminuimos lamasa de aire por volumen todas las fuerzas que hemos mencionado anteriormente severán afectadas, así como la potencia del motor de nuestro avión. Es importante saberque la densidad del aire disminuye con la altura y que esto afectará a las limitacionesoperacionales del avión. Recordar que cuanto mayor es la temperatura menor es ladensidad, ya que a menor presión, menor es la densidad y que a mayor altura, menorpresión.

-a mayor altura le corresponde una menor densidad-a menor presión, menor densidad y la densidad disminuye con la temperatura-entonces cuando la densidad aumenta, la sustentación y la resistencia aumentanen el avión. y cuando la densidad disminuye la sustentación y la resistenciadisminuyen afectando la performance del avión. El calor extremo afecta la capacidad de despegue de un avión.Que zona es mas o menos denso???

La densidad disminuye con la altura

Oxigeno V/S alturaA nivel del mar, el aire contiene aproximadamente 21% de oxigeno y la presiónatmosférica es de 760 mm de mercurio, esta presión equivale a una presión de un pocomás de 1 kilogramo por centímetro cuadrado sobre todo tu cuerpo.Al ascender, y al haber menos cantidad de aire sobre nosotros, la presión de la atmósferadisminuye. Pero la proporción de oxígeno no cambia, sigue siendo 21%. El problema esque al disminuir la presión atmosférica hay menor cantidad de moléculas de aire en unmismo volumen de aire, por lo que hay menor cantidad de moléculas de oxígenoinspiradas al respirar (el aire se torna menos denso). A una altura de 3.600 metros sobreel nivel del mar (m.s.n.m, la presión cae a unos 480 mm de mercurio y la cantidad demoléculas de oxígeno en una misma bocanada de aire respirado, son un 40% menor quelos que hay al nivel del mar. Recibimos menos oxígeno al respirar y el organismo sufrelas consecuencias: uno respira jadeando tratando de absorber más aire y por ende másoxígeno. El corazón late más rápido para bombear la sangre a las células que demandansu cuota normal de oxígeno para poder vivir. al disminuir la presión atmosférica dentro delos pulmones, puede pasar fluído desde los capilares sanguíneos que irrigan los alvéolospulmonares, a los propios pulmones. Esto dificulta la respiración.

Oxigeno a gran altura

¿por qué los aviones civiles siempre vuelan a gran altura?El aire es necesario para que funcionen los motores de las aeronaves y para crear la fuerza desustentación. eso permite que los aviones puedan volar,Cuanto mayor sea la altura del vuelo, menor será la densidad del aire por tanto mas eficientesserán los motores. Por lo tanto, volar rápido en el aire denso que existe cerca del suelo resultapoco económico debido a la resistencia al avance producto de la fricción.Al mismo tiempo, a alturas superiores a 12 o 15 km, la aeronave tendría que desarrollar unavelocidad supersónica para asegurarse la sustentación y proporcionar oxígeno al motor.La conclusión es que la altura de 10 km es la óptima para los aviones civiles, que vuelan a unavelocidad de entre 800 y 950 km/h..

Resumen

La temperatura V/S altura

A mayor altura menor presión

Indique a esta altura como es la temperatura, densidad, presión y cantidad de oxigeno

Indique a esta altura como es la temperatura, densidad, presión y cantidad de oxigeno

Introducción• Cuando se escala una montaña es necesario tener en cuenta que a cierta altura

se empieza a sentir el mal de altura o mal agudo de montaña (MAM) que también es conocido como mal de montaña, soroche o apunamiento y es la falta de oxigeno y la adaptación del organismo a las alturas. Por lo general se comienza a sentir a los 2.500 m. de altura sobre el nivel del mar y a más altura es más probable que se note y lo sufra.

• Cuanto más se asciende, más disminuye la presión atmosférica y la presión del oxígeno, así el oxígeno inspirado es menor y es ahí es cuando se produce la hipoxia o falta de oxígeno en la sangre. Además que la temperatura desciende considerablemente. (-60º bajo cero).

¿Entonces, como un avión puede volar a 13.000 m. y suspasajeros no sufran el mal de altura, teniendo en cuentaque a los 2.500 m. de altura el oxigeno es escaso?

• Los aviones comerciales vuelan a una altitud en la que es imposible vivir, debidoa la baja presión, baja temperatura y escaso oxigeno. Por esta razón al avión leincorporan un sistema llamado Sistema de Presurización, el cual mediante losmotores introduce aire acondicionado, temperatura, presión y humedad en elavión.

• El avión está presurizado, cuando la presión dentro del mismo es mayor a lapresión que hay en el exterior. Digamos que en ese momento el avión se estácomportando como un globo inflado, cuyo fuselaje se expande debido a esapresión mayor, y para evitar que se desgaste de forma excesiva, el fuselaje de losaviones está formado por cuadernas, largueros y una recubierta de metal. lasventanillas son como un recorte en la continuidad del fuselaje por lo tanto,mientras más grande sea la ventana, más débil es el fuselaje a los cambios depresión.

Que es la Presurización ATA 21• Es el bombeo de aire comprimido enviada a la cabina de piloto y pasajeros de

una aeronave, para garantizar la seguridad y confort de los ocupantes (se diceque el avión esta Presurizado).

• Cuando el avión alcanza una gran altitud, la presión atmosférica natural esdemasiado baja como para suministrar suficiente oxígeno a los pasajeros uocupantes. Sin la presurización se puede sufrir mal de montaña (MAM mal agudode la montaña)) o incluso una hipoxia. Las aeronaves que realizan vuelosrutinarios sobre 3.000 mts. o 10.000 pies deben estar, equipados con un sistemade oxígeno alimentado por medio de máscaras, o están presurizados por unsistema de control ambiental, usando el gas suministrado por un compresor oaire comprimido del motor. Si un avión presurizado sufre un fallo de presurizaciónsobre 3.000 m. o 10.000 pies se puede hablar de una situación de emergenciagrave, . En ese caso la aeronave debe comenzar un descenso de altura y lasmáscaras de oxígeno se activaran automáticamente.

• 3000 mts. X 3,28084= 9.843 aprox. A 10.000 pies

• Despresurización: Es la pérdida de aire dentro de la cabina (se dice que el aviónse despresurizo). Como el aire es menos denso y poco oxígeno esto puededesembocar en una falta de oxígeno en la sangre.

• Una despresurización provoca un gran estrés entre los pasajeros, ya que causamareos, dolor en el oído, dolor de cabeza, perdida del conocimiento etc. Peroen principio es una de las maniobras que más practican los pilotos en lossimuladores de vuelo.

• En una subida a la montaña, los síntomas pueden comenzar en altitudes relativamente bajas (de 1.500 m.) sobre el nivel del mar, aunque la mayoría pueden soportar altitudes de hasta 2.500 m. (8.000 pies ) sin ningún síntoma. A esta altura, la respiración ya es de un 25% menos de oxígeno que al nivel del mar.2500mts. X 3,28084= 8.000 pies aprox.

Despresurización Explosiva

• Según los pilotos es difícil que se produzca una despresurización, porque el funcionamiento es automático y el propio avión cambia de sistema si este falla. Se podría producir una situación por un falla en el funcionamiento de las válvulasde presurización, o en los casos más graves a un boquete en el fuselaje. Por eso no puede haber armas en un avión, porque si se dispara y se produce cualquier tipo de fuga se daría una de las despresurizaciones más peligrosas, la llamada Despresurización explosiva. Este tipo de despresurizaciones son las que habitualmente se ven en las películas de cine, donde vemos como salen cosas volando, e incluso los pasajeros no pueden respirar porque los pulmones son incapaces de tomar y expulsar el aire

Como Funciona• COMO LO EFECTUA: En los aviones a reacción, el aire que se respira en un avión

se obtiene mediante una derivación de los compresores de los motoresprincipales (etapa 5ª y 9ª etapa del compresor) cuando la presión de la 5ª etapano es suficiente para los requerimientos del sistema, automáticamente se abre laválvula de la 9ª etapa del compresor para mantener el flujo de aire adecuadopara el funcionamiento del sistema. el flujo de aire que entra y el que sale de lacabina es controlado por medio de válvulas autorreguladoras, es posiblemantener una presión constante y cómoda para la tripulación y los pasajeros.Este sistema es llamado en aeronáutica Bleed Air (aire de sangrado)

Bleed Air o Sangrado de motor

Bleed Air System ATA 21

• El avión utiliza dos sistemas de fluidos que son:

- La HIDRÁULICA, que estudia la utilización de la presión del agua o del aceite.

- La NEUMÁTICA, que estudia la utilización del aire comprimido.

• En este caso estudiaremos el sistema Neumático que es el uso del aire. En elavión encontramos un sistema llamado Presurización y Aire acondicionado AC,este sistema es neumático y en aeronáutica es llamado “Bleed Air”.

• Que es Bleed Air?

• Aire de “sangrado” o aire comprimido

• Es un aire de muy alta presión y muy alta temperatura (250º C. 40PSI)

• Se utiliza en el sistema Neumático (aire) del avión

• Como se consigue el Bleed Air:

• Se obtiene de diversas fuentes del motor y lo distribuye a los sistemas que lo necesitan

• El aire que entra a la cabina viene del motor. Al proceso se le llama "sangrado” del motor del avión y se envía a:

• Cabina de mando cabina de pasajeros Cabina trasera (Aft.)

Bleed AirSe obtiene:

• De los Motores: que son los creadores del Bleed air (5ª y 9ª etapa del compresor)

• La APU (Auxiliary Power Unit) / Unidad de Poder Auxiliar

• La GPU External Air Cart o (ASU Air Starter Unit) carro externo que alimenta conaire al avión mientras esta en tierra generando aire y temperatura (también parala partida).

Motor APU GPU

• Distribucion: (se utiliza en)

- La Presurización y aire acondicionado de la cabina (respirar)

- Presurización de los depósitos del sistema hidráulico: El deposito esta presurizado y completamente sellado. La presión atmosférica no afecta la presión del tanque.

- Anti-Ice para el motor y las Alas

- Presurización para el tanque de agua Potable

- Ignición Arranque de los motores

La fuente de energía son los motores y presurizan los diferentes sistemas

Sistema anti-hielo (Motores y Alas)

Inodoros y Galley (cocinas)

Avión en tierra motores apagados o partida de motor

Circuito básico conceptual

Presurización y Aire acondicionado respirando normalmente como si estuviésemos en tierra

Válvula de Escape OUT-FLOW sirve en caso de una sobrepresion

Válvula Outflow mantiene y libera presión en el avión

Cuestionario

1.- Indique como es la Presión Atmosférica, a mayor altura y a menor altura

2.- Indique como es la Densidad, a mayor y a menor altura

3.- Señale como es la temperatura, a mayor y a menor altura

4.- Indique como es el oxígeno, a gran altura y a menor altura

5.- Señale que es Presurización y para qué sirve en el avion

6.- Indique que es Hipoxia

7.- Señale que es Hipotermia

8.- Indique cuantos tipos de Despresurización existen e indique la más letal

9.- En caso de una despresurización violenta que debieran hacer los PAX y la tripulación.

10.-Indique cual es el ATA que corresponde al sistema de presurización y aire acondicionado

11.- Indique la definición de Presurización

12.- Indique cual es la parte más débil de un avión hablando de una despresurización

13.- Indique porque los PAX salen hacia el exterior en caso de una despresurización cual es el fenómeno que se produce

14.- Complete la oración: Un avión aterrizó de emergencia luego que uno de sus motores explotara en pleno vuelo, uno de los fragmentos del motor causo un orificio en la ventana provocando en el avión una…………………………………………………. producto de esto la mujer que venía en esa ventana fue………………………………………. ……………………………….exterior producto de la……………….……..el piloto que viajaba con 150 personas a bordo comenzó a……………………………………..mientras los pasajeros respiraban con sus…………………………………..y se preparaban para el impacto. Felizmente el piloto logro aterrizar ante la emergencia.

15.- Señale desde que parte se obtiene la presurización en un avión e indique el número de las etapas

16.- Indique que significa “Bleed Air”

17.- Señale cuantas cabinas posee un avión y como se llaman

18.- Indique a que otros sistemas alimenta el sistema de Preurizacion

19.- En caso de una sobrepresión en el avión existe una válvula llamada………………………………………………………………….

20.- Como se llaman el dispositivo que baja la temperatura y la presión en el sistema para que los Pax vayan cómodamente (ni baja ni alta temperatura o exceso o falta de presión) e indique su significado.