El aire de la cabina, explicado: aire de sangrado, filtros HEPA y humedad en el avión

Apenas te sientas en el avión, te pica la garganta, se te secan los ojos y, a más tardar en largo radio, echas mano de la botella de agua. Al mismo tiempo persiste el mito de que en el avión se respira aire «usado» que solo se hace circular en círculo. Las dos cosas tienen que ver con la manera en que los aviones comerciales generan su aire de cabina. Este artículo te explica de dónde viene el aire de la cabina, qué tienen que ver con ello el aire de sangrado y los packs, lo bien que funcionan de verdad los filtros HEPA, por qué hay tanta sequedad y por qué el Boeing 787 tiene aquí un papel especial. Para los spotters hay además algunos detalles que puedes reconocer desde fuera en el avión.

Aire de cabina: la respuesta corta

El aire que respiras a bordo es una mezcla de aire exterior fresco y aire recirculado filtrado. En casi todos los reactores, el aire exterior se desvía en el compresor de los motores, caliente y a presión. Los packs del fuselaje lo enfrían, un colector de mezcla lo combina con aire recirculado que ha pasado por filtros HEPA, y unos conductos sobre los compartimentos de equipaje lo reparten por la cabina. Al mismo tiempo, el aire sale por una válvula en la cola. Este flujo constante se ocupa a la vez de la presión, la temperatura y la renovación del aire.

Aire de sangrado: aire que sale del motor

Un motor turbofán aspira enormes cantidades de aire y comprime una parte en varias etapas antes de inyectar queroseno y quemarlo. En determinadas etapas de ese compresor hay tomas por las que se desvía una pequeña parte del aire comprimido. Ese aire se llama aire de sangrado, o en inglés bleed air.

Lo importante para entenderlo: la toma está antes de la cámara de combustión. Así que el aire de sangrado es aire exterior corriente, solo que muy comprimido y, por eso, caliente. En operación normal no entra en contacto con gases de escape ni con queroseno. Según el régimen de potencia, el sistema usa una etapa de baja o de alta presión: con mucha potencia del motor basta la presión de una etapa anterior; en el descenso, con poco empuje, se pasa a una etapa más alta.

Tras las válvulas de regulación y un preenfriador en el pilón del motor, el aire de sangrado sigue teniendo normalmente entre 200 y 250 grados Celsius y una sobrepresión de unos 275 kilopascales. Para la cabina es demasiado caliente. Al mismo tiempo, este aire comprimido es una herramienta multiusos del avión:

• Cabina: presurización y climatización, la tarea más importante.
• Deshielo: el aire de sangrado caliente mantiene libres de hielo en vuelo las entradas de los motores y, en muchos modelos, también los bordes de ataque de las alas. El deshielo en tierra es otro tema; consulta Deshielo de aviones.
• Arranque de los motores: el aire comprimido mueve el motor de arranque, por ejemplo desde la turbina auxiliar o desde un motor que ya está en marcha.
• Tareas secundarias: entre otras, presurizar los depósitos hidráulicos y los de agua.

En tierra, con los motores aún parados, suele ser la turbina auxiliar de la cola la que suministra el aire de sangrado, o un equipo externo de aire acondicionado en la puerta de embarque. Cómo se combinan la APU, la corriente en tierra y el aire preacondicionado lo explica el artículo APU, corriente en tierra y PCA.

Los packs: del horno al aire de la cabina

El tratamiento corre a cargo de los packs (el término suele desglosarse como «Pneumatic Air Cycle Kit»), que en muchos modelos son dos, en el carenado de unión entre ala y fuselaje, bajo la parte central del fuselaje. Algunos aviones de fuselaje ancho, como el Boeing 747, el Lockheed L-1011, el DC-10 y el MD-11, tienen tres.

El corazón de cada pack es la Air Cycle Machine. Usa el propio aire como refrigerante, sin circuito de gas refrigerante como el de una nevera. El principio, en resumen:

1. Un intercambiador de calor cede calor al aire dinámico frío que entra desde fuera por una toma de aire en la panza del fuselaje.
2. Un compresor del mismo eje vuelve a aumentar la presión, el aire se calienta de nuevo y se vuelve a enfriar.
3. En una turbina, el aire se expande, realiza trabajo (mueve el compresor) y se enfría mucho al hacerlo, en parte por debajo del punto de congelación.
4. Un separador de agua elimina la humedad que se ha condensado.

Mediante una válvula de control de temperatura, una parte del aire caliente se desvía alrededor de la máquina y se vuelve a mezclar después. Así se obtiene justo la temperatura que pide el sistema.

Colector de mezcla y recirculación: por qué vuelve la mitad

Tras los packs, el aire fresco ya enfriado llega al colector de mezcla (mix manifold). Allí se une con aire recirculado de la cabina. En casi todos los aviones comerciales modernos, la proporción es aproximadamente de 50 por ciento de aire exterior y 50 por ciento de aire recirculado. Los CDC indican para los grandes aviones comerciales una parte de aire recirculado de entre el 35 y el 55 por ciento.

¿Por qué recircular? Porque cada porción de aire de sangrado cuesta energía: el motor ha invertido trabajo en la compresión, y ese trabajo ya no está disponible para la propulsión. El aire recirculado, en cambio, ya está templado, a presión y contiene algo más de humedad que el aire exterior fresco. Eso ahorra combustible y hace el aire más agradable.

Para que a nadie le falte, hay valores mínimos claros. La normativa de construcción estadounidense para aviones comerciales (14 CFR § 25.831) exige en operación normal al menos 0,55 libras de aire fresco por persona y minuto, es decir, unos 250 gramos. Para el dióxido de carbono, en las zonas de pasajeros y de tripulación rige un límite de 0,5 por ciento en volumen, convertido a nivel del mar.

Además hay aire de ajuste (trim air): una pequeña parte de aire caliente se desvía antes de los packs y se mezcla por separado en cada zona de la cabina. Por eso la tripulación puede ajustar la temperatura de forma distinta en la cabina de mando, en la cabina delantera y en la trasera.

Así circula el aire por la cabina

El aire tratado sale por toberas a lo largo de los compartimentos de equipaje, desciende atravesando la cabina y se vuelve a aspirar cerca del suelo, en las paredes laterales. El flujo principal va, pues, más bien de arriba abajo y del centro hacia los lados que en sentido longitudinal por todo el fuselaje. Una parte del aire aspirado va a los filtros de recirculación; el resto abandona el avión por la válvula de descarga (outflow valve), normalmente en la parte inferior trasera del fuselaje.

Esta válvula es a la vez el regulador de la presión de cabina: cuanto más se abre, más aire se escapa y más baja es la presión. A la altitud de crucero está casi cerrada. Más sobre la presión y lo que hace en tus oídos lo encuentras en Presión de cabina y presión en los oídos.

Ozono: el problema invisible de las grandes alturas

A la altitud de crucero, sobre todo en rutas de latitudes altas, el aire exterior puede contener bastante más ozono que a nivel del suelo. El ozono irrita las vías respiratorias y los ojos. Por eso la normativa de construcción estadounidense § 25.832 pone límites: por encima del nivel de vuelo 320, nunca más de 0,25 ppm en la cabina; por encima del nivel de vuelo 270, como máximo 0,1 ppm de media en cualquier periodo de tres horas. Los fabricantes tienen que demostrar que el avión cumple estos valores, en la práctica casi siempre con convertidores catalíticos de ozono en el conducto de aire de entrada, que transforman el ozono en oxígeno normal. Por qué los reactores vuelan tan alto lo explica el artículo Por qué los aviones vuelan a unos 10 000 metros.

Filtros HEPA: qué pueden y qué no

La parte de aire recirculado pasa por filtros HEPA (High Efficiency Particulate Air) antes del colector de mezcla. Según los CDC, retienen el 99,97 por ciento de las partículas de 0,3 micrómetros o más, entre ellas bacterias, hongos y virus unidos a gotículas o partículas. El tamaño de 0,3 micrómetros no es casualidad: se considera el tamaño de partícula más difícil de retener. Las partículas más pequeñas y las más grandes se retienen incluso mejor.

Componente	¿Lo filtra el HEPA?	Qué ayuda en su lugar
Polvo, fibras, polen	sí, con mucha fiabilidad	–
Bacterias y esporas de hongos	sí	–
Virus en gotículas o partículas	sí	distancia e higiene en el entorno inmediato
Olores (comida, perfume)	no	alta renovación de aire; en algunos modelos, filtros de olores adicionales
Gases como el CO₂	no	aporte de aire fresco, límite de 0,5 % en vol.
Ozono	no	convertidores catalíticos de ozono en el conducto de entrada

Eso sí, los filtros solo sirven si la instalación funciona. En la puerta de embarque, con la APU apagada y sin suministro externo de aire acondicionado, el aire del avión se queda parado; por eso una cabina llena durante el embarque en días de calor suele resultar más sofocante que en crucero. También es importante que los filtros protegen frente a las partículas que circulan con el aire recirculado. Frente a las gotículas que espira tu vecino de asiento, hasta la mejor técnica de filtrado ayuda solo en parte.

Por qué el aire del avión es tan seco

La sequedad a bordo no tiene que ver con una mala técnica, sino con la física. A diez o doce kilómetros de altura hay temperaturas de unos menos 50 grados Celsius y aún más bajas. Un aire tan frío solo puede absorber muy poco vapor de agua. Si se calienta hasta unos 22 grados, la cantidad absoluta de agua sigue igual, pero la humedad relativa cae a valores que solo se conocen de los desiertos. Además, los packs extraen humedad para que no se condense agua en los conductos.

Los CDC indican para la cabina valores habituales de 10 a 20 por ciento de humedad relativa. La humedad que hay procede en gran parte de los propios pasajeros: de la respiración y de la piel. Por eso una cabina llena es medible más húmeda que un vuelo medio vacío.

¿Por qué no se humedece sin más? En los fuselajes clásicos de aluminio es delicado: el aire húmedo de la cabina se condensa en el revestimiento helado del exterior, se acumula en el aislamiento y favorece la corrosión. Existen humidificadores adicionales, sobre todo en las cabinas de mando o en las cabinas premium de algunos modelos, pero son más bien la excepción.

La excepción: el Boeing 787 sin aire de sangrado

Con el Dreamliner, Boeing tomó otro camino. El Boeing 787-8, el 787-9 y el 787-10 funcionan con una llamada arquitectura No-Bleed: los motores no suministran aire de sangrado para la cabina ni para el deshielo de las alas. En su lugar, cada motor mueve dos generadores, y unos compresores accionados eléctricamente aspiran aire exterior por entradas propias delante de las alas y lo llevan a la presión de cabina. El deshielo de las alas también es eléctrico.

Las ventajas que se citan para este diseño:

• Eficiencia: el aire se comprime solo lo que necesita la cabina, en lugar de generar primero aire a alta presión y luego estrangularlo.
• Peso: desaparecen largas tuberías calientes, válvulas y preenfriadores en el ala y el pilón.
• Sin aceite en la vía del aire: como no se conduce aire a través de los motores, desaparece esa posible vía de contaminación.
• Menos conductos calientes: el aire caliente se queda en la góndola del motor, lo que reduce el riesgo de fugas en el ala y el fuselaje.

Los packs en sí y el aire recirculado filtrado por HEPA también existen en el 787. La diferencia está en la fuente del aire fresco.

La fibra de carbono permite más humedad

Además de la fuente de aire, influye el material. El fuselaje del 787 y del Airbus A350-900 o del A350-1000 de Airbus es en su mayor parte de plástico reforzado con fibra de carbono, que no se corroe como el aluminio. Por eso, ambos modelos pueden volar en largo radio con una humedad algo mayor (se citan valores en torno al 16 por ciento) y tienen una altitud de cabina máxima más baja que los reactores más antiguos. Parece poca cosa, pero en un vuelo de doce horas muchos pasajeros notan la diferencia. Justo en los vuelos de ultralargo radio, estos factores de comodidad pesan mucho.

Importante: el A350, pese a su fuselaje de fibra de carbono, usa aire de sangrado de forma clásica. La solución No-Bleed sigue siendo hasta hoy una particularidad del 787 entre los aviones comerciales. Cómo distinguir junto a la valla a estos dos aviones de fuselaje ancho lo muestra la guía ¿A350 o Boeing 787?, y la comparación con el Boeing 777-300ER la encuentras en Diferenciar el Boeing 777 y el 787.

Característica	Reactor clásico (p. ej., A320, 777)	Airbus A350	Boeing 787
Fuente de aire fresco	aire de sangrado del motor/APU	aire de sangrado del motor/APU	compresores eléctricos, entradas propias
Material del fuselaje	principalmente aluminio	principalmente fibra de carbono	principalmente fibra de carbono
Aire recirculado con filtro HEPA	sí	sí	sí
Humedad en largo radio	baja, normalmente 10–20 %	puede ser algo mayor	puede ser algo mayor
Altitud de cabina máxima	hasta 8000 ft	más baja	más baja

Fume events: raros, pero reales

Un tema que sale una y otra vez en los medios son los fume events. En ellos, vapores de aceite de motor o de fluido hidráulico llegan al aire de sangrado y, con ello, a la cabina o a la cabina de mando. La causa suele ser un sello de rodamiento con fugas en un motor o en la APU. La tripulación suele notarlo por un olor a humedad que recuerda a «calcetines sucios» y, en casos raros, por humo visible.

Sobre la frecuencia hay estimaciones diversas. Una estimación muy citada, procedente de informes de medios estadounidenses, es de aproximadamente un suceso por cada 5000 vuelos; otras cifras son más bajas. Como posible componente problemático se discute, entre otros, el fosfato de tricresilo (TCP) de los aceites de turbina.

La cuestión de las consecuencias a largo plazo es controvertida en la ciencia. Un «síndrome aerotóxico» no está reconocido médicamente como diagnóstico propio; varios comités de expertos llegaron a la conclusión de que los datos no bastan para una relación sólida. Al mismo tiempo, hay estudios e informes de miembros de tripulaciones que describen molestias tras estos sucesos. Autoridades y fabricantes siguen trabajando en métodos de medición, sensores y estándares de mantenimiento. Para ti como pasajero vale lo siguiente: un fume event es un asunto raro de mantenimiento y seguridad operacional, no una carga cotidiana del aire de la cabina.

Mitos sobre el aire de la cabina

• «La aerolínea baja el aire para ahorrar combustible.» El aporte de aire fresco sigue valores mínimos de la normativa de construcción. Algunos modelos permiten operar un pack con caudal reducido cuando hay poca carga, pero la cantidad de aire fresco por persona exigida se mantiene.
• «En el avión solo se respira aire recirculado.» Aproximadamente la mitad es aire exterior fresco, y todo el aire se renueva varias veces por hora, bastante más a menudo que en la mayoría de los edificios de oficinas.
• «El aire viene del escape.» El aire de sangrado se extrae antes de la cámara de combustión y, en operación normal, no tiene contacto con los gases de combustión.
• «En el avión te da sueño por el aire.» El motivo principal suele ser la menor presión parcial de oxígeno con una altitud de cabina de hasta unos 2400 metros, combinada con la sequedad, estar sentado y el cambio de huso horario. La calidad del aire en cuanto a contaminantes casi no influye.
• «La tobera de encima del asiento no sirve para nada.» La tobera de aire personal suministra el mismo aire tratado. Una corriente de aire dirigida puede ayudar a mezclar el aire justo a tu alrededor.

Lo que ves desde fuera en el avión

Para los spotters, el aire acondicionado no es solo teoría. Hay algunas cosas que puedes observar en la plataforma o junto a la valla:

• Vapor de agua en la puerta de embarque: en días húmedos y cálidos se ve a veces niebla saliendo por las salidas de la cabina cuando los packs insuflan aire frío. Es humedad del aire condensada, no humo.
• Gases de la APU en la cola: cuando la turbina auxiliar está en marcha, el aire reverbera detrás del cono de cola. Suministra aire de sangrado a los packs en tierra. Cómo reconocer motores y turbinas auxiliares lo describe la guía Reconocer los motores.
• Mangueras de PCA: gruesas mangueras amarillas o grises que van desde la puerta de embarque hasta debajo del fuselaje llevan aire preacondicionado del exterior. Así la APU puede quedar apagada.
• Entradas de aire del 787: en el Dreamliner llaman la atención las entradas de aire del fuselaje delante de las raíces de las alas, que alimentan los compresores eléctricos.

Conclusión

El aire de la cabina es uno de los sistemas más regulados del avión. El aire exterior fresco llega en casi todos los reactores como aire de sangrado del compresor, se enfría y se deshumidifica en los packs, se mezcla con aire recirculado filtrado por HEPA y se renueva por completo varias veces por hora. Su mayor debilidad no es la limpieza, sino la sequedad, consecuencia del aire helado a la altitud de crucero. El Boeing 787 sigue su propio camino con compresores eléctricos, y los reactores de fibra de carbono como el A350 y el 787 vuelan con algo más de humedad. Los fume events son raros, pero un asunto de mantenimiento que se toma en serio. Quien entiende el sistema mira con otros ojos los packs, la APU y las mangueras de aire en el próximo vuelo o en la plataforma.