AULA CAJAL

Teniendo perfectamente conceptuados los efectos de temperatura, humedad y altitud de presión para obtener la altitud de densidad y correlativamente las performances del avión, veremos un ejemplo práctico.

Primeramente recordemos que en Atmósfera Estándar (ISA) se establece que a nivel del mar la temperatura debe ser de 15 ºC. Disminuyendo la misma en 6.5 ºC. por cada Km que se incremente en altitud. O de otra manera, disminuyendo en 1,98 ºC cada 1000 Piés.

En consecuencia y redondeando valores tendremos que a 1000 Pies corresponden 13 ºC., a 2000 Pies 11 ºC., a 3000 Pies 9 ºC., a 4000 Pies 7 ºC. y así sucesivamente, hasta los 11000 mts. (A esta altura nos encontramos con la Tropopausa desde donde la temperatura se mantiene constante en -56,5 ºC. hasta aproximadamente los 20.000 mts.)

Por otra parte, por cada grado Centígrado de incremento de temperatura atmosférica en un determinado lugar, corresponde una disminución de la densidad que se traduce en un aumento de altitud de aproximadamente 110 Pies.
Esto quiere decir que si en nuestra posición tenemos por ejemplo una temperatura de 20 ºC. y luego la misma aumenta a 22 ºC., el efecto es como si la altitud aumentara en 2 x 110 = 220 Pies.

Veamos como afecta la altitud de densidad a la distancia necesaria para el despegue y a la velocidad ascensional de una aeronave.
En la siguiente tabla se muestran los mencionados parámetros en función de la altitud de densidad dados en porcentaje.

En la tabla vemos que por ejemplo, a una altitud de densidad de 5000 Pies la distancia necesaria para el despegue se aumenta en un 70%. A la misma altitud la velocidad ascensional disminuye un 45%
Ahora vayamos a nuestro ejemplo práctico, en el cual calcularemos las performances de despegue y velocidad ascensional.

Los factores que afectan al despegue de un avión son:
1) Peso total del avión
2) Temperatura del aire exterior
3) Altitud de presión
4) Velocidad y dirección del viento
5) Pendiente de la pista
6) Tipo de superficie de la pista
7) Porcentaje de humedad
8) Potencia del o los motores

La aeronave de nuestro cálculo es del tipo cuatriplaza, ala baja cantilever, con un grupo motopropulsor de 180 HP.
Con un peso total en la rampa de 1100 Kgs. (2425 Lbs.), tiene de acuerdo al manual de operación, al nivel del mar, en condiciones de Atmósfera Estándar (ISA), una Vlof = 50 Kt. Correspondiéndole una distancia de despegue So = 335 mts. (1100 pies)
Vlof : Lift Off Speed : Velocidad de despegue
El régimen ascensional en esas mismas condiciones es de 800 pies/min.

En la plataforma del aeródromo se consideran los siguientes parámetros:
1) Temperatura del aire exterior (OAT ): 35º C.
2) Altitud de presión: 3000 pies (Altímetro reglado a 1013 mb)
3) Viento nulo
4) Pendiente de la pista: 0%
5) Longitud de la pista asfaltada: 1200 mts.( 3937 pies )
6) Porcentaje de humedad: 90%

A la Altitud de presión considerada le corresponde una temperatura (ISA) de 9º C.
La diferencia con la OAT es de 35 - 9 = 26º C.
Dijimos que por cada grado centígrado de incremento de temperatura le corresponde un aumento de altitud de 110 pies. En consecuencia el aumento total será de: 26 x 110 = 2860 pies.

Si además tenemos en cuenta el alto porcentaje de humedad ambiente debemos adicionar 1000 pies de acuerdo a lo explicado anteriormente.
Finalmente tendremos :
Altitud de Densidad = 3000 pies (Alt. de presión)+2860 pies (incremento por temperatura)+1000 pies (incremento por humedad) = 6860 pies.
Si en la tabla dada interpolamos el valor encontrado entre los correspondientes a 6000 y 7000 pies ( 90% y 117% respectivamente ) obtendremos que el aumento de la distancia de despegue será de 114%.

Es decir, la distancia total de despegue a esa altitud de densidad será:
S = So + S1
En donde:
So = 335 mts.
S1 = 335 x 1,14 = 382 mts. ( Incremento correspondiente al 114% )
En consecuencia
S = 335 mts.+382 mts.= 717 mts.

La velocidad ascensional en las condiciones dadas de ISA a nivel del mar es de 800 pies/min.
A este valor lo debemos afectar de la correspondiente disminución debido a la Altitud de densidad de 6860 pies de nuestro caso.
Interpolando en la tabla anterior encontramos que el porcentaje de disminución en la velocidad ascensional es de 59%
Operando obtenemos:
V asc. = 800 - ( 800 x 0,59 ) = 800 - 472 = 328 pies/min.

Este ejemplo nos permite comprender la importancia que tiene en el cálculo de las performances de un avión la Altitud de densidad.

Esto es debido a la disminución de la densidad con la temperatura, altura y humedad.
En Atmósfera Estándar no se considera la humedad ( 0% el porcentaje), sin embargo, para un cálculo mas aproximado es importante considerarla, dado que la misma afecta a la densidad del aire y mas aún en el caso de alta temperatura.

Téngase en cuenta que el motor de aspiración normal (sin sobrealimentación) pierde aproximadamente de un 3% a un 4% de su potencia por cada mil pies de altitud.
Recordemos que el techo práctico es la altitud estándar en la cual el régimen de ascenso se reduce a 100 pies/minuto.
Igualmente, las características aerodinámicas del avión se ven afectadas por la altitud en todos sus parámetros.

El peso del avión tiene una influencia muy importante en sus performances de despegue, régimen ascensional, techo operativo, consumo de combustible, etc, estando por cierto muy relacionado con la altitud de densidad.
En el despegue por ejemplo, si la temperatura ambiente es elevada, la altitud de densidad también lo será, y en condición límite será necesario dentro de lo admisible, reducir la carga para una operación segura y eficiente.

Las performances dadas en los manuales de los aviones suelen ser generalmente optimistas, por lo que a veces es importante penalizar las mismas adicionándoles un 10% para una operación confiable.
Con este tema se ha tratado de repasar conceptos de importancia que el piloto debe conocer para operar con seguridad y buen rendimiento su aeronave.

Ing. Miguel A. Cajal

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