Soy mexicana y viví en Madrid durante 6 años. En algún momento estuve en tu situación, mi permiso de residencia estaba en trámites y en esos día viajé a México. Sinceramente no se me cruzó por la mente que estaba en un proceso de renovación. La cosa es que al regreso, en el aeropuerto de Amsterdam (hice un vuelo México-Amsterdam-Madrid), casi me regresan a México! Porque al revisar mi NIE este ya estaba caducado. Yo no entendía que pasaba. El oficial me pedía el comprobante pero yo no lo traía conmigo. Si hubiera llevado el comprobante de que mi NIE estaba en trámite, seguramente no hubiera tenido ningún problema. Al final no pasó nada, me dejaron seguir mi camino, pero me asusté mucho.
Ahora bien, tu no saldrás de la Unión Europea y no se cómo traten este caso. Pero para estar seguro es mejor que preguntes en Madrid en alguna oficina de extranjería, tal vez con el comprobante puedas viajar. Y si tienes muchas dudas, yo mejor pospondría mi viaje para cuando estuviera en situación regular. Así no te arriesgas.