Per Ardua ad Astra

El otro día quedó pendiente terminar la explicación: ¿por qué los aviones están presurizados? ¿Y por qué cuando hay una despresurización te mueres si no te pones las mascarillas amarillas que caen del techo?

Antes de explicar esto, hace falta aclarar qué es la presión parcial de un gas: quien ya sepa de qué va, que pase de toda la parrafada. El caso es que el oxígeno supone un 20% de los gases atmosféricos. Que, al nivel del mar, con una presión atmosférica de 760 mmHg, significa que 159 mmHg (el 20%) son de O₂. Para esta presión parcial, la hemoglobina, el «camión» transportador de oxígeno, está saturado al 100%. Es decir, va «hasta las trancas» de oxígeno. No problemo. Pero si subimos a nivel de vuelo 200 (20.000 pies, 6.084 metros), la presión atmosférica es de unos 350 mmHg. A esta presión atmosférica, la presión parcial de oxígeno es de 73 mmHg. Eso supone una saturación del 75% de la hemoglobina. Es decir, que no transporta todo el oxígeno que le «cabe». Y, por lo tanto, no suministra todo el que se requiere. Tenemos una hipoxia leve, con los síntomas típicos: disminución de reflejos, estrechamiento del campo visual, euforia…

Vale, ya tenemos el problema ante nosotros: un avión no puede volar alto (actualmente lo hacen a niveles del orden de los 35.000 pies, 10 km) y mantener con vida a los pasajeros, a menos que se nos ocurra alguna solución…

Llegados aquí tenemos dos opciones, que son las dos que se hacen en los aviones en la realidad. Una posibilidad es aumentar el porcentaje de oxígeno inspirado (FiO₂). Supongamos un escenario: vamos en un reactor comercial, volando a nivel 300. De repente, por la causa que sea, hay una descompresión, y el interior de la cabina se pone a la misma presión que el exterior: unos 220 mmHg. Con una concentración de oxígeno del 21%, la pO₂ es de 47. Que proporciona una saturación del 24%: una hipoxia gravísima, letal. De hecho, en esas condiciones, caeríamos en coma en segundos y moriríamos en unos pocos minutos.

Ahora bien, si en ese mismo avión a 30.000 pies ocurre la misma descompresión, pero subimos el porcentaje de oxígeno inspirado al 100% (que es lo que hacen las mascarillas del techo), tenemos una pO₂ de 180 mmHg: un poco más incluso de lo que tendríamos tumbados al sol en la playa. ¡Problema arreglado!

Pero claro, cuando vamos en avión no tenemos todos la mascarita enchufada: sería un coñazo. ¿Cómo se arregla el problema entonces? Pues aumentando la presión del aire inspirado (PiO₂). Se toma el aire y, aprovechando parte de la potencia de los motores, se comprime, presurizando la cabina e imitando las condiciones de una altitud más baja, más fisiológica (en crucero es del orden de los 1.000 – 1.500 m). Con lo cual, la presión parcial del oxígeno inspirado es la misma que tenemos esquiando en Candanchú.

Y ahora, un frikidato aeronáutico. Como veis, lo que se hace en los aviones para permitir que vuelen a kilómetros de altura es presurizar la cabina. En cada vuelo, la cabina se presuriza y despresuriza. Presión y depresión y presión y vuelta a despresurizar. Esto hace sufrir mucho el material, lo que en ingeniería se llama «fatiga». Este fenómeno de la fatiga por los ciclos de presurización se descubrió a raíz de tres desgracias en respectivos de Havilland Comet, y desde entonces ha causado otros accidentes. El más espectacular de ellos, un Boeing 737-200 de Aloha Airlines que, volando entre dos islas hawaianas, perdió repentinamente una sección del fuselaje, transformándose en un bonito descapotable «rodando» a 800 km/h. El National Geographic Channel le dedicó un episodio de su serie Mayday, del que podéis ver un extracto aquí:

Y, en contra de lo que pudiera parecer, aterrizaron sanos y salvos.

Bueno, espero que, por lo menos, os haya parecido entretenido. Y si no… ¿por qué coño habéis llegado leyendo hasta aquí?

Respecto a las cifras, me he basado en esta joya:
Guyton & Hall Textbook of Medical Physiology, 11^th ed., Elsevier

Seguro que todos habéis visto la típica escena de una película en la que hay una descompresión en un avión, e inmediatamente caen del techo unas máscaras de oxígeno. Algo así:

Sin embargo, ¿no os habéis preguntado alguna vez cómo funcionan esas máscaras? ¿De dónde sale el oxígeno que emplean? En contra de lo que se pueda pensar, no hay una circuitería de gas que distribuya a todos los asientos el gas de una botella «central». El mecanismo es bien diferente: según me ha explicado un mécanico de aviones, este oxígeno se produce en una especie de «generador» que lleva cada máscara.

Recuerdo que mi libro de Bachillerato contaba que estos generadores químicos de oxígeno tienen en su interior superóxido potásico. Sin embargo, según leo en la omnisciente Wikipedia parece que esto ya se ha quedado algo desfasado, pues ahora emplean preferiblemente clorato sódico (lo de mi libro se usaba en la antigua URSS). En cualquier caso, se trata de un peróxido, un compuesto (generalmente inestable) que libera oxígeno en una reacción exotérmica, es decir, calentándose.

Así pues, cuando ocurre una descompresión (o el avión coge un «bache» en el aire) y se abren los compartimentos de las mascarillas de oxígeno, lo que ocurre es que se activan esos generadores y empiezan a producir oxígeno puro que nos permitirá sobrevivir: recordad que el aire, a ciertas altitudes, es irrespirable (no tiene el suficiente oxígeno para permitir la vida). Y, aunque la duración de los generadores es bastante breve, dan tiempo suficiente para que los pilotos bajen a una altitud donde sí sea seguro respirar aire ambiente.

Una curiosidad: transporte generadores oxígeno

Dicho sea de paso, estos generadores se han de transportar como mercancía peligrosa bajo el nº ONU 3356. No obstante, en el epígrafe en que el ADR habla de ellos (2501, 27.b) se dice textualmente: «Los generadores químicos de oxígeno (…) sólo deberán admitirse al transporte bajo este epígrafe en el caso de que estén excluidos de la Clase I [en otras palabras: se podrán transportar como comburentes y no como explosivos] (…) El generador sin embalaje deberá poder resistir una prueba de caída (…) en la posición en que exista más riesgo de resultar dañado, sin pérdida de su contenido y sin accionamiento. Cuando un generador esté equipado con un dispositivo de accionamiento, deberá llevar al menos dos sistemas de seguridad directos (…)».

Vale. ¿Y qué significa todo ese rollo legislativo? Pues que los generadores son y se transportan como mercancía peligrosa. Por lo tanto, si en un avión se despliegan las máscaras (por lo que sea) y hay que recambiar los generadores… nos tocará esperar varios días a que nos los traigan desde la base. Y un avión sin máscaras no puede volar, es AOG. Putadón para la compañía (y para los mecánicos).

Otra curiosidad: Oxígeno, concentración y toxicidad

Cuando discutimos este tema en el foro de TCAS, un compañero dijo que dudaba que se emplease oxígeno al 100% porque «cualquier cosa en contacto con eso ardería» y, además, era tóxico.

Sin embargo, eso no es del todo cierto. Respecto a lo del fuego, es cierto que el oxígeno facilita la combustión, pero eso no significa que «cualquier cosa» arda «al tocarlo». Tan sólo es necesario tener más cuidado, pues, si hay un fuego, el oxígeno lo avivará. Y, atención, el oxígeno no es inflamable (como mucha gente cree), sino comburente. Inflamable es «lo que arde» (gasolina, hidrógeno…); comburente u oxidante es «lo que permite(/facilita) que arda» (generalmente oxígeno, pero también nitratos, peróxidos, o incluso el cloro). El problema viene cuando se juntan uno y otro, que es lo que hacen los terroristas: mezclar abono (nitrato amónico) con gasoil.

Por otra parte, el oxígeno al 100% no es tóxico (en principio). De hecho, en muchas enfermedades (como el Síndrome de Distrés Respiratorio Agudo) se emplea una FiO₂ (Fracción Inspiratoria de O₂) del 100%.

No obstante, digo «en principio» porque en ciertas administraciones, o en neonatos a altas concentraciones, sí es tóxico. Como bien sabéis, el oxígeno es un fuerte oxidante, de modo que puede atacar a los tejidos mediante radicales libres. En concreto, en el caso de los neonatos, «oxida» su cristalino, opacificándolo y provocándoles ceguera. En adultos sanos, administrándolo al 100% durante varios días, o a altas presiones durante menos tiempo (ya veremos por qué), causa tos y dolor al respirar, y acabaría produciendo una fibrosis pulmonar. Pero eso son «excepciones»: en general, coger una máscara de oxígeno al 100% y respirar un rato no mata a nadie. Hacerlo con una de cloro o amoníaco, sí.

Volviendo al tema: concentración de oxígeno y presión atmosférica

O, en otras palabras: «¿Por qué el aire ambiental, a partir de cierta altitud, no permite la supervivencia?» Bueno, esto haría que la entrada se alargase excesivamente, y tampoco es cuestión de aburrir. En un par de días colgaré la explicación…

Cuando la tripulación realizó la segunda aproximación tenían en su mente un escenario que era muy difícil de cambiar. Una vez que se hace una suposición falsa a menudo no es fácil de corregir. Quizás la característica más peligrosa de una hipótesis falsa es que es con frecuencia extremadamente resistente a la corrección. Es fácil adoptarla y muy difícil de abandonar a pesar de que otras evidencias o explicaciones la contradigan.

Dos azafatas protagonizan stripteases en pleno vuelo.
Las jóvenes se desnudaron en la cabina de los pilotos, que jugueteaban con ellas

Y ahora, modestia aparte, tengo que decir: yo ya lo sabía. Mira el vídeo llamado: «Disfrutar del sistema de entertainment on board». ¿Fecha del post? 11 de diciembre del año pasado.

Cuando la de abajo se calienta, la de arriba ya no piensa

Acabo de ver esta pregunta en los Microsiervos, y os la planteo a vosotros. La cuestión es:

Tenemos un avión en una pista de despegue, la cual se mueve a la misma velocidad que el avión pero en sentido contrario (similar a una cinta transportadora). ¿Podrá despegar el avión?

Entonces, sin ir siguiendo los links para encontrar la respuesta… ¿Vosotros qué pensáis? Os daré mi opinión:

¿Por qué la realidad es distinta de lo que parece a primera impresión? Analicemos a qué se debe esa primera impresión: seguro que todos os habéis imaginado un coche andando en una cinta transportadora. U os habéis acordado de cuando os pusisteis a hacer el indio en los pasillos rodantes del centro comercial. Además, os acordáis de física, de la suma vectorial de velocidades y esas cosas… Así que concluís: imposible que el avión despegue, porque cuanto más corra el avión, más correrá la cinta, así que el avión no se mueve, ergo no despega.

Sin embargo, ahora os propongo que os imaginéis un escenario. Ese mismo pasillo/escaleras mecánicas del centro comercial, en el que vosotros os ponéis a correr contracorriente… pero agarrados con las manos a unas espalderas fijas en el techo. Dejad los pies apoyados en el suelo (arrastrándolos o moviéndolos, como prefiráis), y empezad a moveros por las espalderas. ¿Avanzáis o no?

Vale, dicho esto, vamos al caso que nos ocupa: ¿despega el avión? O, en otras palabras, ¿se mueve el avión? Espera, desempolvemos el libro de Física. Leyes de Newton. La tercera. ¿No? De acción y reacción. ¿Ahora? El coche no avanza porque ejerce una fuerza sobre la cinta, que es neutralizada por el propio avance de la misma. Sin embargo, el avión no se impulsa sobre la cinta, sino sobre el aire. El avión ejerce una acción, lanzar el aire hacia atrás a gran velocidad, que genera una resultante de reacción, el empuje del avión hacia delante. Esta resultante es independiente del movimiento del suelo, como tampoco depende de la edad del capitán o de la masa de la aeronave.*

No os he convencido, ¿no? ¿Y si os digo que el tren de aterrizaje son vuestros pies, y el aire son las espalderas? Me parece que ahora mejor…

Además, vamos a dar un paso más (para redondearlo del todo) Lo que es más curioso es que la velocidad del movimiento del avión es independiente de lo rápido que vaya la cinta: al moveros por las espalderas, vuestra velocidad tan sólo dependerá de lo cachas que tengáis los brazos.

*-> DISCLAIMER: Puretas, estoy suponiendo que Mantenimiento ha engrasado muy bien el tren y el rozamiento es nulo.

¡Un saludete!

ACTUALIZACIÓN: Como este tema trajo bastante cola en el foro de TCAS, que es donde lo planteé, en los próximos días colgaré una explicación más extensa.