AULA CAJAL

Si bien es conocida la importancia que tiene la altitud de densidad para el correcto calculo de las performances del avión, siempre es útil recordar o ampliar los conceptos teniendo en cuenta la óptima prestación de nuestra aeronave.

Un ejemplo de esto es el cálculo de la longitud de pista necesaria para el despegue, en el cual, no solo influye el peso de nuestro avión, la dirección e intensidad del viento, la altitud y las características de la pista, sino también, la temperatura, la presión y el porcentaje de humedad.
Si tenemos en cuenta esto, el despegue será seguro y no nos encontraremos con la desagradable y trágica sorpresa que la pista termina y aun estamos lejos de poder rotar el avión.

Comenzaremos por recordar las definiciones de las cinco "altitudes" utilizadas en aviación.
1) ALTITUD INDICADA: Es el valor que nos muestra el altímetro de nuestro avión cuando el sistema es calibrado con precisión, y el instrumento es reglado a la presión barométrica local referida al nivel del mar.
Esta altitud es usada especialmente para la separación del tránsito aéreo dentro de la zona de control de un aeropuerto (El altímetro es reglado de acuerdo al QNH).
Esta altitud nos da una razonable medida de nuestra altura sobre el nivel del mar, y está limitada para el cálculo de las performances del avión, dado que la misma no refleja las desviaciones de temperatura con relación a la estándar.

2)ALTITUD VERDADERA: Es la altitud indicada corregida por las desviaciones de temperatura y presión con relación a las estándar (Atmósfera Estándar).
Dado que las diferencias entre esta altitud y la indicada suelen ser pequeñas, tanta precisión no suele ser necesaria en la cabina del avión.
Si el baroaltímetro es exacto, si el reglaje en la ventanilla Kollsman se realiza con la precisa presión local, y si se usan tablas de la atmósfera para efectuar correcciones por temperatura y humedad locales, se puede calcular la exacta altitud sobre el nivel del mar. Por otra parte, esta altitud no es usada en aviación en los procedimientos de rutina.
Las elevaciones de los aeropuertos, obstáculos y terreno que se detallan en documentos y cartas aeronáuticas, son altitudes verdaderas obtenidas con instrumentos de precisión.

3)ALTITUD ABSOLUTA: Es la altura del avión sobre el terreno
La altitud absoluta puede ser medida directamente mediante un radioaltímetro o por un radar. También se puede obtener por diferencia entre la altitud verdadera y la conocida elevación del terreno (reglaje QFE).
En algunos tipos de vuelo es importante conocerla para evitar colisionar con el terreno.

4) ALTITUD DE PRESION: Es la indicada en el baroaltímetro cuando el reglaje del mismo en la ventanilla Kollsman es de 29.92 pulgadas de mercurio o de 1013,25 Hectopascales.
Determina una superficie estándar teórica sobre la cual se desplaza el avión a una presión constante.
Es la utilizada cuando se vuela en niveles de vuelo (Flight Level - reglaje QNE).
La altitud de presión sirve para obtener la altitud de densidad, altitud verdadera, velocidad verdadera, etc., mediante cálculo o por medio del computador.

5) ALTITUD DE DENSIDAD: es un valor teórico que se equipara a la densidad del aire a una altitud específica en atmósfera estándar.
O dicho de otra forma: Es la altura en la atmósfera estándar en la cual la densidad del aire es la misma que la de la ubicación del avión.
Téngase en cuenta que todas las performances del avión como así también la calibración de sus instrumentos, fueron calculados de acuerdo a la Atmósfera Estándar Internacional (ISA-International Standard Atmosphere).
El propósito de computar y usar la altitud de densidad, es la de estimar las performances de nuestro avión, bajo las predominantes condiciones de temperatura, presión y humedad que tenemos para despegar, volar o aterrizar. Esto incluye carrera de despegue, longitud de pista necesaria, velocidad ascensional, techo operativo, velocidad a un determinado porcentaje de potencia, consumo de combustible, autonomía, etc.etc. Parámetros importantes para poder realizar el vuelo con eficiencia y seguridad.

La altitud de densidad se determina mediante tres variables de suma importancia:
A) Altitud de presión, es decir: la altitud que muestra nuestro baroaltímetro cuando la ventanilla Kollsman está calibrada a 29.92 pulg. de Hg. o 1013,25 Hectopascales.
B) La temperatura ambiente de la misma ubicación.
C) La humedad o la cantidad de vapor de agua presente en el aire en ese lugar.

Estas tres variables están entre si relacionadas, pero el análisis de cada una de ellas ayuda a comprender su individual contribución en las performances del avión.
La Altitud de Presión es afectada por la densidad del aire desde que a mayor altura esta disminuye y a menor altura aumenta. O bien, a menor densidad la lectura del instrumento nos indica mayor altitud y a mayor densidad la indicación es de menor altitud.
En este principio se basa el trabajo del baroaltímetro.

La razón por la cual debemos reglar nuestro altímetro en los valores de 29.92 pulg. de Hg. o 1013 Hectopascales, es en orden a conseguir una razonable medida de altitud de presión, que hecha las correcciones por temperatura y humedad, corresponda a una altitud en atmósfera estandar.
La temperatura afecta a la densidad del aire a una dada altitud de presión.
Cuando el aire se calienta, se expande y disminuye su densidad. Esta disminución tiene un inmediato y directo efecto en las performances del motor, hélices y aerodinámicas del avión.
En conclusión, tengamos siempre en cuenta que cualquier incremento de la temperatura sobre la estándar causa una disminución de la densidad del aire.

En la mayoría de los manuales de vuelo se anexan cartas o tablas que nos dan la altitud de densidad partiendo de la altitud de presión y temperatura del aire en la ubicación. del avión.
En estas tablas no se considera el efecto de la humedad, en consecuencia, la altitud de densidad así obtenida, nos permite calcular las performances del avión con bastante aproximación siempre y cuando el porcentaje de humedad sea bajo.

El vapor de agua pesa aproximadamente un 37% menos que el aire seco, por consiguiente, la humedad en el mismo hace disminuir en forma considerable su densidad , incrementando consecuentemente la altitud de densidad.

Por otra parte, el aire caliente tiene mayor capacidad de incluir vapor de agua que el aire frío, por lo tanto, si se conjugan estos dos factores tendremos como resultado valores incrementados de altitud de densidad.

En lo que respecta a los motores, la humedad tiene importantes efectos, dado que su inclusión en el aire desplaza parte del oxígeno necesario para la combustión, y la mezcla combustible / aire se enriquecerá mas allá de la óptima generando menor potencia.
El vapor de agua en el aire retarda la propagación del frente de llama en el cilindro, causando el mismo efecto que un retardo en el avance del encendido.

En un caso concreto supongamos una temperatura de 32º Centígrados y una humedad del 90%, la pérdida de potencia debida al vapor de agua se estima en mas del 6%, pudiendo llegar al 12% en casos de extrema temperatura y humedad.

Igualmente, el rendimiento de hélices y características aerodinámicas del avión se ven influidas.
En el caso de las turbinas, estas no son tan afectadas por la presencia de humedad y la pérdida de potencia puede estar entre el 3 y 4 %, aún en aire totalmente saturado.

En los casos de alto porcentaje de humedad, podemos considerar su efecto en el cálculo de las performances, adicionando 1000 pies a la altitud de densidad.
De esta manera, el cálculo de la altitud de densidad requiere tres etapas:
1)Determinar la Altitud de Presión, para lo cual reglamos nuestro altímetro a 29,92 Pulg. de Hg. o 1013 Hectopascales.
2)Utilizando las tablas del manual del avión, con la altitud de presión encontrada en 1) y el valor de la temperatura de aire exterior (OAT), determinar la altitud de densidad.
3) Al valor hallado de altitud de presión adicionar 500 Pies para un porcentaje de humedad moderado y 1000 pies en el caso de alta humedad.

Si hemos efectuado los cálculos correctamente, la altitud de densidad encontrada es la equivalente a la altitud en Atmósfera Estándar en la cual el aire tiene la misma densidad, permitiéndonos computar las performances del avión con suficiente aproximación optimizando así el rendimiento del mismo.

NOTA: En la próxima entrega continuaremos sobre el tema.
Ing. Miguel A.Cajal

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