Purga el aire

El aire de purga en ingeniería aeroespacial es aire comprimido tomado de la etapa del compresor de un motor de turbina de gas , aguas arriba de sus secciones de combustión de combustible. Las válvulas del controlador automático de presión de cabina y suministro de aire (ASCPC) purgan aire de las secciones del compresor del motor de baja o alta presión; como la presión varía con el funcionamiento del motor, el aire de la etapa baja se utiliza durante el funcionamiento a alta potencia, y el aire de la etapa alta se utiliza durante el descenso y otras operaciones de baja potencia. ^{[ 1 ] [ 2 ]} El aire de purga de ese sistema se puede utilizar para la refrigeración interna del motor, el arranque cruzado de otro motor, el sistema antihielo del motor y la estructura del avión , la presurización de la cabina , los actuadores neumáticos , los motores neumáticos, la presurización del depósito hidráulico y los tanques de almacenamiento de residuos y agua. Algunos manuales de mantenimiento de motores se refieren a estos sistemas como "aire de purga del cliente". ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

El aire de purga es valioso en una aeronave por dos propiedades: alta temperatura y alta presión (los valores típicos son 200–250 °C (400–500 °F) y 275 kPa (40 psi) , para el aire de purga regulado que sale del pilón del motor para su uso en toda la aeronave).    

En las aeronaves civiles, el uso principal del aire de purga es proporcionar presión a la cabina suministrando aire al sistema de control ambiental . Además, el aire de purga se utiliza para evitar la formación de hielo en partes de la aeronave donde podría poner en peligro la seguridad (como los bordes de ataque de las alas ). ^{[ 6 ]}

El aire comprimido se utiliza para alimentar los sistemas de las aeronaves porque está fácilmente disponible en los motores. Por ejemplo, el aire comprimido de un motor puede utilizarse para arrancar los demás. Los depósitos de agua de los lavabos se presurizan con aire comprimido que se suministra a través de un regulador de presión . ^{[ 6 ]}

Cuando se utiliza para presurizar la cabina , el aire de purga del motor debe enfriarse primero, ya que sale del compresor a temperaturas de hasta 250 °C (500 °F) . Se hace pasar por un intercambiador de calor aire-aire enfriado por el aire frío exterior. Luego se alimenta a una máquina de ciclo de aire que regula la temperatura y el flujo de aire hacia la cabina, manteniendo un ambiente confortable. ^{[ 6 ]} El aire de purga nuevo fluye continuamente hacia la cabina y el aire viciado sale. Parte de él se reutiliza después de pasar por filtros. Este proceso contradice la idea errónea común de que el aire de la cabina en los aviones es el mismo aire que se recicla. ^{[ 7 ]}  

El aire de purga también se utiliza para calentar las tomas de aire del motor . Esto evita que se forme hielo, se acumule, se desprenda y sea ingerido por el motor, lo que podría dañarlo. ^{[ 8 ]}

En aeronaves propulsadas por motores a reacción, se utiliza un sistema similar para la prevención del hielo en las alas mediante el método de "ala caliente". En condiciones de formación de hielo, las gotas de agua que se condensan en el borde de ataque del ala pueden congelarse. Si esto ocurre, la acumulación de hielo aumenta el peso y modifica la forma del ala, lo que provoca una disminución del rendimiento y, posiblemente, una pérdida crítica de control o sustentación . Para evitarlo, se bombea aire caliente a través del interior del borde de ataque del ala, calentándolo a una temperatura superior al punto de congelación, lo que impide la formación de hielo. El aire sale entonces por pequeños orificios en el borde del ala.

En las aeronaves de hélice, es común usar aire comprimido para inflar una bota de goma en el borde de ataque, rompiendo el hielo una vez que ya se ha formado. ^{[ 6 ] [ 8 ]}

El aire comprimido procedente del compresor de alta presión del motor se utiliza para alimentar las válvulas de control de reacción , que forman parte del sistema de control de vuelo de la familia de aviones militares Harrier .

En aproximadamente 1 de cada 5000 vuelos, ^{[ 9 ]} el aire de purga utilizado para el aire acondicionado y la presurización puede contaminarse con sustancias químicas como aceite o fluido hidráulico. ^{[ 10 ]} Esto se conoce como un evento de humos. Si bien estas sustancias químicas pueden ser irritantes, no se ha demostrado que tales eventos causen daños a largo plazo. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

Se han relacionado anecdóticamente ciertos efectos neurológicos y respiratorios con la exposición al aire de purga que supuestamente estaba contaminado con niveles tóxicos en aeronaves comerciales y militares. Esta supuesta enfermedad a largo plazo se conoce como síndrome aerotóxico , pero no es un síndrome reconocido médicamente. Un posible contaminante es el fosfato de tricresilo . ^{[ 13 ]}

Se han creado numerosos grupos de presión para promover la investigación sobre este peligro, entre ellos el Aviation Organophosphate Information Site (AOPIS) (2001), el Global Cabin Air Quality Executive (2006) y la Aerotoxic Association (2007), con sede en el Reino Unido. La investigación sobre el entorno de cabina es una de las muchas funciones del Grupo ACER, ^{[ 14 ]} pero sus investigadores aún no han establecido ninguna relación causal . ^{[ 15 ] [ 16 ]}

Si bien un estudio realizado para la UE en 2014 confirmó que la contaminación del aire de la cabina podría ser un problema, ese estudio también afirmó:

"Muchos de los incidentes de humos notificados causaron limitaciones de confort para los ocupantes, pero no supusieron ningún peligro. No fue posible verificar la contaminación del aire de la cabina con sustancias tóxicas (por ejemplo, TCP/TOCP) en los incidentes de humos investigados por la BFU." ^{[ 17 ]}

Si bien hasta la fecha no existe evidencia científica que demuestre que el aire de las cabinas de los aviones haya estado contaminado a niveles tóxicos (que superen los niveles seguros conocidos, en ppm, de cualquier sustancia química peligrosa), un tribunal australiano falló a favor de una ex auxiliar de vuelo en marzo de 2010 , alegando haber sufrido problemas respiratorios crónicos tras haber estado expuesta a vapores de petróleo durante un viaje en marzo de 1992. ^{[ 18 ]} Este tipo de pruebas son poco frecuentes debido a la negativa de Boeing a instalar sensores de calidad del aire en sus aviones, por temor a demandas de la tripulación o los pasajeros por incidentes relacionados con los vapores, y a que las aerolíneas se negaron a permitir que los auxiliares de vuelo llevaran muestreadores de aire después de que el Congreso exigiera mediciones químicas. ^{[ 19 ]}

La FAA ha revocado los certificados médicos de varios pilotos que desarrollaron problemas neurológicos tras incidentes con humos. ^{[ 20 ] [ 21 ]} Un juez que otorgó una indemnización laboral a un piloto que sufrió encefalopatía tóxica (daño cerebral) a causa de un incidente con humos condenó la obstrucción de la industria aérea en torno a estos incidentes. ^{[ 19 ]}

En julio de 2015, los pilotos de un vuelo de Spirit Airlines quedaron parcialmente incapacitados por los gases presentes en el aire de purga. ^{[ 22 ]}

Los sistemas de purga de aire se han utilizado durante varias décadas en aviones de pasajeros. Las recientes mejoras en la electrónica de estado sólido han permitido reemplazar los sistemas de energía neumática por sistemas de energía eléctrica. En una aeronave sin purga de aire, como el Boeing 787 , cada motor cuenta con dos generadores eléctricos de frecuencia variable para compensar la falta de suministro de aire comprimido a los sistemas externos. Se cree que la eliminación de la purga de aire y su sustitución por generación eléctrica adicional proporciona una mejora neta en la eficiencia del motor, un menor peso y una mayor facilidad de mantenimiento. ^{[ 23 ]}

Según documentos internos de Boeing, eliminar el uso del aire de purga como fuente de aire de cabina también se traduce en la "eliminación de contaminantes del motor que potencialmente podrían ingresar al suministro de aire de cabina". ^{[ 24 ]}

• Componentes de los motores a reacción