Como o ar entra na cabina de um avião: a ciência por detrás da respiração a 35.000 pés
Está confortavelmente sentado no seu lugar junto à janela, a subir pelos 30 000 pés, quando lhe ocorre um pensamento: De onde vem todo este ar?
É uma pergunta que a maioria dos passageiros nunca considera... até haver turbulência, a cabina ficar abafada ou alguém próximo começar a tossir. De repente, fica muito consciente do ar que está a respirar neste tubo metálico pressurizado que atravessa o céu a grande velocidade.
A verdade sobre o ar da cabina dos aviões é muito mais fascinante - e tranquilizadora - do que a maioria das pessoas imagina. Vamos revelar um dos sistemas da aviação mais incompreendidos.
imagem: Airbus
O sistema de ar de sangria: a sua linha de vida em altitude
Quando viaja a 35 000 pés de altitude, o ar exterior é hostil à vida humana. A temperatura exterior à altitude de cruzeiro pode ser tão baixa como -65°C (-85°F) e o ar é tão rarefeito que não contém oxigénio suficiente para os seres humanos respirarem.
Então, como é que o ar fresco entra?
A resposta está numa engenhosa peça de engenharia chamada sistema de ar de sangria. O ar de sangria é ar comprimido retirado da fase do compressor do motor, a montante das secções de combustão do combustível, com valores típicos de 200–250°C (400–500°F) e 275 kPa (40 psi).
Eis como funciona:
Passo 1: O ar entra no motor
O ar proveniente do exterior do avião entra nos motores a jato, onde é pressurizado à medida que é aquecido e comprimido. Embora a maior parte deste ar avance para a câmara de combustão para arder com o combustível de jato e gerar impulso, uma parte é desviada antes de chegar à chama.
Passo 2: Arrefecimento do ar sobreaquecido
Como o ar de sangria está a mais de 250°C quando sai do motor, tem de ser arrefecido através de um permutador de calor ar-ar antes de circular, fazendo passar ar exterior frio sobre o ar de sangria quente até atingir a temperatura pretendida.
Pense nisto como um radiador de automóvel, mas para ar em vez de líquido de refrigeração. O sistema utiliza o ar exterior gélido como agente de arrefecimento, reduzindo a temperatura para um nível confortável na cabina.
Passo 3: Distribuição por toda a cabina
Depois de arrefecido e tratado, este ar fresco é distribuído por toda a aeronave. O ar entra na cabina através de numerosas entradas de ar no topo da cabina e sai ao nível do chão, concebidas para impedir o fluxo de ar longitudinal no interior da cabina.
Compreender a pressurização da cabina: porque pode respirar normalmente
A pressurização e o fornecimento de oxigénio são questões distintas, mas relacionadas. O sistema de pressurização da cabine garante que existem moléculas de oxigénio suficientes disponíveis para respirar confortavelmente.
Uma fuselagem hermética é pressurizada utilizando uma fonte de ar comprimido e controlada por um sistema de controlo ambiental (ECS), sendo a fonte mais comum o ar de sangria proveniente do estágio do compressor dos motores de turbina a gás.
O Desafio do Oxigénio
À altitude de cruzeiro, a atmosfera contém aproximadamente a mesma percentagem de oxigénio (cerca de 21%), mas a pressão do ar é tão baixa que simplesmente não há moléculas de oxigénio suficientes por respiração para manter a consciência.
Há menos oxigénio no ar quando a cabine está pressurizada a 8 000 pés do que ao nível do solo -cerca de três quartos (74%). É por isso que a maioria dos aviões comerciais mantém a pressão da cabine equivalente a uma altitude de 6 000-8 000 pés, mesmo quando voa a 35 000-40 000 pés.
O sistema funciona através de válvulas de saída, normalmente localizadas na parte traseira da fuselagem. A válvula de saída controla a pressão da cabine e funciona como válvula de segurança, com controladores automáticos a ajustarem constantemente a posição da válvula para manter uma altitude adequada na cabine.
O Ar que Respira na Realidade: Fresco vs. Recirculado
Agora, a pergunta para a qual todos querem realmente uma resposta: O ar dos aviões é simplesmente reciclado vezes sem conta?
A resposta curta: Não.
A maioria dos sistemas modernos de ventilação de aviões comerciais fornece aproximadamente 50% de ar fresco proveniente da sangria dos motores, misturado com 50% de fluxo de ar recirculado. Mas eis o que torna isto seguro:
A Vantagem do Filtro HEPA
A maioria dos aviões comerciais dos EUA utiliza filtros de ar de partículas de elevada eficiência (HEPA) no fluxo de ar recirculado, que removem 99,97% das partículas, incluindo vírus e bactérias.
Estes não são filtros comuns: são sistemas de nível hospitalar, a mesma tecnologia utilizada em salas de operações cirúrgicas. Cerca de 40% do ar da cabine é filtrado através de sistemas HEPA, enquanto os restantes 60% são ar fresco introduzido do exterior, com o ar da cabine a ser completamente renovado, em média, a cada 2-3 minutos durante o voo de cruzeiro.
O Ar Renova-se Mais Rapidamente do que no Seu Escritório
O ar na cabine é completamente substituído cerca de 15 vezes por hora. Compare isso com um edifício de escritórios típico, que pode renovar o ar 2-4 vezes por hora, e perceberá que o ar dos aviões é, na realidade, mais limpo do que a maioria dos ambientes interiores que frequenta regularmente.
Nenhum do ar fornecido às casas de banho, cozinhas e porões de carga dos aviões é recirculado para a cabine. Em vez disso, é expelido diretamente para o exterior.
A única coisa que o sistema não resolve: a humidade
É aqui que o sistema revela a sua única limitação significativa.
O ar da cabina dos aviões é extraordinariamente limpo e bem filtrado. É também extremamente seco, apresentando uma humidade relativa entre 5% e 12%, em comparação com os 40-50% preferidos pelas suas vias respiratórias. Cada etapa do processo descrito acima - compressão, arrefecimento, expansão - retira humidade, e o ar que chega do exterior já tinha muito pouca para começar.
As companhias aéreas poderiam voltar a adicionar humidade, mas, em grande parte, optam por não o fazer. A água é pesada, e uma humidade mais elevada aumenta o risco de condensação e corrosão no interior das estruturas convencionais de alumínio das aeronaves. A explicação completa - a física, as limitações de engenharia e o que horas a respirar esse ar realmente fazem ao seu organismo - está disponível em porque é que as cabinas dos aviões são tão secas.
Em resumo, as consequências são as seguintes: num voo de longo curso, perde um a dois litros de água através da respiração, as suas membranas mucosas secam e retêm os agentes patogénicos com menos eficácia, e o jet lag torna-se mais intenso. Uma máscara humidificadora passiva combate a perda de humidade na origem, devolvendo ao ar que inspira a humidade do seu próprio ar expirado.
Desmistificar os mitos comuns sobre o ar da cabina dos aviões
Vamos esclarecer de frente estes equívocos:
Mito n.º 1: «O ar da cabina é simplesmente reciclado vezes sem conta»
Realidade: Embora uma parte do ar da cabina seja recirculada, o ar fresco entra continuamente na cabina através de complexos sistemas de ventilação nos motores. Os aviões não são ambientes hermeticamente selados. Metade do ar que respira vem do exterior, e todo o volume de ar da cabina é renovado a cada 2-3 minutos.
Mito n.º 2: «O ar reciclado deixa-o doente»
Realidade: Estudos demonstraram que um avião lotado não tem mais germes do que outros espaços fechados e, geralmente, tem menos, sendo que a Boeing indica que entre 94% e 99,9% dos microrganismos presentes no ar são capturados pelos filtros HEPA.
Os aviões modernos dispõem de sistemas de filtragem avançados que conseguem remover mais de 95% dos germes, com sistemas HEPA de qualidade hospitalar a limpar e renovar o ar até 30 vezes por hora.
Mito n.º 3: «Os pilotos reduzem o fluxo de ar para poupar combustível»
Realidade: Este mito urbano persistente não tem fundamento - os pilotos não reduzem normalmente o volume do fluxo de ar para poupar combustível. As taxas de ventilação são controladas automaticamente e mantidas para garantir a segurança e o conforto dos passageiros.
Mito n.º 4: «Os pilotos reduzem os níveis de oxigénio para manter os passageiros dóceis»
Realidade: Isto não só é falso, como a falta de oxigénio causaria hipóxia, provocando confusão, náuseas e fortes dores de cabeça, em vez de sonolência. Os níveis de oxigénio são determinados pela pressurização da cabine e raramente são ajustados durante o voo de cruzeiro, exceto se houver uma avaria.
Mito n.º 5: "O ar dos aviões é viciado e pouco saudável"
Realidade: O ar numa cabine de avião é, na realidade, renovado com muito mais frequência do que o ar de outros espaços interiores, como lojas, escritórios ou até restaurantes. Estudos da FAA e da EASA indicam que a qualidade do ar nas cabines é equivalente ou superior à de outras formas de transporte público e de edifícios públicos.
O que realmente o faz sentir-se mal nos aviões
Se o ar é tão limpo, porque é que as pessoas se sentem frequentemente mal depois de voar?
Em geral, não é tanto o que está a respirar, mas sim o quão seco está. O ar seco degrada a barreira mucosa que normalmente retém as partículas no nariz e na garganta, e é também por isso que começa a ter dores de garganta algures sobre o Atlântico, e não antes da descolagem.
Inovações modernas: a diferença do Boeing 787
Alguns aviões mais recentes estão a enfrentar diretamente o problema da humidade. O Boeing 787 tem um dos ambientes de ar mais saudáveis de qualquer avião comercial, graças a filtros com uma eficiência de 99,97% e a níveis de humidade mais elevados, possibilitados pela sua estrutura totalmente composta, menos suscetível a danos por condensação do que o alumínio.
O sistema de circulação exclusivo do 787 bombeia inclusive ar seco através do revestimento entre as paredes da cabine e a estrutura exterior, permitindo níveis de humidade mais confortáveis sem risco de corrosão estrutural. Ainda assim, atinge apenas 15-20%.
Em suma: mais limpo do que pensa, mais seco do que gostaria
O ar da cabine dos aviões é uma maravilha da engenharia - extraordinariamente limpo, eficientemente circulado e cuidadosamente controlado. Os sistemas de filtragem HEPA funcionam como anunciado, o ar fresco flui continuamente dos motores e a taxa de renovação completa do ar excede largamente a da maioria dos edifícios onde entra.
O verdadeiro desafio não é a qualidade do ar nem o oxigénio. É a humidade. Com uma humidade relativa de 5% a 12%, as cabines dos aviões criam um ambiente genuinamente desconfortável que pode agravar a desidratação, a irritação respiratória e o jet lag.
Compreender como funcionam realmente os sistemas de ar dos aviões ajuda a separar os factos da ficção. O ar que respira a 35 000 pés é fresco, filtrado e seguro. É apenas muito, muito seco.
E isso é um problema que vale a pena resolver.
A Dra. Petra Illig, MD é médica de emergência certificada pelo conselho que se tornou examinadora médica sénior de aviação, tendo prestado serviços tanto a companhias aéreas comerciais como a pilotos privados. Combina a sua experiência como piloto licenciada com décadas de prática aeromédica especializada para abordar a saúde no ambiente da cabine, a fisiologia do voo e as normas de certificação.
