Para conseguir ahorros de combustible mayores, los aviones de última generación vuelan a altitudes mayores que sus antecesores. A esas altitudes la concentración de ozono es mayor. Para evitar las molestias físicas desprendidas de respirar aire con ozono, los aviones cuentan con una defensa en sus sistemas de aire acondicionado.
Hasta la aparición de los reactores, la aviación se limitaba a volar en un espacio aéreo que existe “cercano” al suelo, es decir, la troposfera. Dicha capa de la atmósfera nos lleva desde la superficie terrestre hasta una altitud entre 8 y 11 kilómetros, dependiendo si nos encontramos en los polos o en el ecuador. En esta capa se desarrollan el mayor número de fenómenos atmosféricos como las precipitaciones de diferente tipo y las nubes.
Sin embargo, con la aparición del reactor, los aviones eran capaces de volar aún más alto y más rápido. Para realizar los vuelos de manera más eficiente y de mayor alcance, éstos debían volar en la capa inmediatamente por encima, la estratosfera. Ante la carencia de humedad y que la temperatura se mantiene prácticamente constante alrededor de los -56ºC, no existe nubosidad. No obstante, existen otros fenómenos que combatir, como los efectos del ozono o la radiación. Hablemos del primero.
Amigo – enemigo. El ozono.
El Ozono (O3) es una molécula de gas incolora y con ligero olor acre. En grandes concentraciones tiene ligero color azulado. Se forma al disociarse las moléculas de oxígeno por acción de los rayos ultravioleta. Las moléculas de oxígeno se unen a estos átomos disociados y dan como resultado la molécula de ozono (O2 + O = O3). Algunas veces, cuando hay tormentas con alto aparato eléctrico, los rayos descomponen el oxígeno y podemos encontrar ozono cerca del suelo.
El ozono existe en muy bajas concentraciones en la atmósfera terrestre (0,004 pmmv) según datos de la NASA, pero en la parte baja de la estratosfera, es donde mayores concentraciones del gas existe. En numerosas lecturas se hace referencia a la “Capa de Ozono”. La capa de ozono de la estratosfera reduce la cantidad de los rayos ultravioleta procedente del sol que alcanza la superficie terrestre.
El ozono es un oxidante muy potente que puede irritar las vías respiratorias. Puede provocar tos, irritación de garganta, dolor de cabeza y empeorar la bronquitis o el asma. Dados sus efectos, las aeronaves han de contar con un sistema que rebaje los niveles del ozono del aire utilizado para el aire acondicionado.
En 1.968, la American Conference of Government Industrial Hygienists (A.C.G.I.H.) adoptó el límite del valor máximo T.L.V. (Threshold Limit Value) de 0,1 partes por millón de volumen (pmmv). Este es el valor máximo para una persona trabajando 8 horas al día, 40 horas a la semana.
El descubrimiento del ozono en las cabinas.
Los aviones utilizan el aire de la atmósfera para su acondicionamiento y que tanto los tripulantes como los pasajeros puedan respirar el aire en condiciones ambientales adecuadas de temperatura, presión y humedad. Hasta la aparición de los reactores, las altitudes a las que los aviones volaban no superaban los 25.000 ft. Incluso, cuando los reactores irrumpieron en el transporte aéreo, los cruceros se realizaban entre 25.000 y 35.000 pies. Sobre todo, con la crisis del petróleo, en la que los niveles de crucero comenzaron a tener su importancia para reducir el consumo de combustible.
En el año 1.976 la FAA comenzó a recibir un incremento en el número de reportes sobre molestias físicas del personal de vuelo y pasajeros en los aviones de fuselaje ancho empleados en vuelos de largo recorrido. Tras varias investigaciones realizadas a lo largo de 1.977 por miembros de la FAA, de las aerolíneas y de los fabricantes de aeronaves, determinaron que el origen de los reportes era debido a la respiración de aire con altas concentraciones de ozono.
Durante los estudios se detectaron datos que superaban los 0,1 pmmv con creces. Los valores variaban en función de la época del año y de la zona geográfica.
Llegados a este punto, era necesario una normativa que regulase el valor máximo de ozono en cabina. Boeing y Pan Am en este momento habían instalado un filtro para reducir la cantidad de ozono en sus 747 hasta en un 90%. Sin embargo la nueva normativa nació a primeros de los años 80 y requería en muchos de los casos reducirse por encima de ese 90% para cumplir con el valor límite arriba mencionado. Dicha norma se aplicó a todos los aviones que operaran por encima de los 18.000 pies de altura.
El catalizador.
Cuando la FAA decidió regular al respecto del valor máximo de ozono en el aire de cabina, existían dos métodos principales para lograrlo: Un filtro como el que había utilizado Pan Am en sus 747, y un catalizador que descomponía las moléculas de O3 en O2.
El sistema que mejor solución ofrecía era el catalizador, que además de su sencillez, carecía de los problemas que surgían con los otros sistemas estudiados.
Los materiales catalíticos son muchos y variados, e incluyen un gran número de metales base y metales óxidos y metales nobles como platino, paladio y plata. Es decir, metales que por sus características poseen una actividad catalítica. El catalizador tiene forma de cámara alargada con una entrada de aire por un lado y una salida en el otro. El aire entra a través de unos tubitos minúsculos o cánulas de acero que, al verlos de frente, parecen una malla. Al penetrar el aire, el ozono hace reacción con un sustrato cerámico de material activo y separa las moléculas de oxígeno.
De esta manera, el conversor de ozono se monta a la entrada del sistema de aire acondicionado y pasa a formar parte del ECS (Environmental Control System). El aire sangrado del compresor del motor entra en el Pack de aire acondicionado a través del conversor de ozono, el cual transforma el aire en oxígeno por efecto catalítico, entonces continua su camino hacia la Flow control Valve que regula el flujo de aire demandada por el sistema de aire acondicionado y de presurización.
Representación.
Como se ha mencionado antes, las concentraciones de ozono son variables tanto en niveles de altitud como zonas geográficas, además de variar por épocas del año. Existen algunas aplicaciones que usamos los pilotos para obtener información sobre meteorología en ruta, como el e-WAS de SITA ON AIR, en la que aparece la concentración de ozono. Si bien es meramente informativo, los aviones comerciales, como hemos mencionado antes, tienen la capacidad de reducir el ozono hasta niveles por debajo del valor de 0,1 pmmv por certificación.
