CARGA Y BALANCE

Movimiento de la carga, posible causa del accidente del Boeing 747-400 en Afganistán.

Como lo hemos mencionado anteriormente en Aerowiki no pretendemos dar conclusiones acerca de las causas de algún accidente, la intención es la de repasar lo que pudo haberlo ocasionado y aprender de esto.

El peso y balance de una aeronave.

Cuando se diseña un avión, los fabricantes siempre tratan de hacerlo tan ligero como sea posible, tanto las alas como la estructura deben de soportar no solo el peso máximo estático, sino que también deben de soportar las cargas dinámicas producidas por el movimiento de la aeronave en sus diferentes maniobras de vuelo.

En un vuelo recto y nivelado las alas deben de ser capaces de cargar el peso total del avión, es decir, nivelar el peso con la fuerza de levantamiento (W=L), sin embargo fuera de esta actitud, las alas sufrirán cambios de acuerdo con las “gravedades” que la maniobra demanden. Por ejemplo en un viraje aparece la fuerza centrifuga cumpliendo con la ley de newton, ésta fuerza trata de obligar a la aeronave a continuar con su movimiento rectilíneo, como resultado de esto, el peso de la aeronave aumenta y por lo tanto las alas tendrán que resistir éste peso, -esta es la razón por la cual siempre que realizamos un viraje el levantamiento disminuye y el avión tiende a descender-. Lo mismo pasa en un despegue, al momento de rotar el avión éste describe también una curva  que aumentará las gravedades y por tanto el peso del avión, en estos momentos las alas tienen que soportar mucho mas peso que el medido en tierra.

Si efectuamos maniobras más allá de las recomendadas, volamos a velocidades fuera de rango  o bien entramos en una zona de turbulencia fuerte, la estructura de las alas pueden no soportar estas fuerzas y sufrir daños estructurales severos hasta el punto del probable desprendimiento de las superficies.

Según la normatividad, las aeronaves civiles, deben de soportar desde 3.8 hasta 4.4 veces su peso dependiendo de su categoría.

El levantamiento producido por las alas, dependerá de la densidad, la velocidad, el tipo de perfil alar y sus dimensiones y del ángulo de ataque, cualquier cambio en estos factores producirán que el levantamiento también tenga cambios, es decir, si pretendemos despegar de una aeropuerto que no esté a nivel del mar necesitaremos compensar la disminución de densidad producto de la elevación del aeropuerto con una mayor velocidad para que las alas produzcan el levantamiento suficiente para poder elevar la nave, esto quiere decir que también tendremos que tener una pista lo suficientemente larga como para poder alcanzar esta mayor velocidad.

Como el levantamiento tiene que superar al peso para poder despegar, si los factores de elevación, temperatura y/o longitud de pista, no son adecuados, lo único que podemos variar es el peso, para esto se calcula el peso máximo de despegue (MTOW) para estas condiciones especificas y el único peso que podemos disminuir es el de la carga de paga (pasajeros, equipaje o carga) y/o el combustible.

Por otro lado para que una aeronave pueda elevarse, tiene que aumentar el ángulo de ataque, para obtener un mayor levantamiento y con esto el régimen de ascenso necesario para librar obstáculos y cumplir con los segmentos del despegue. El régimen de ascenso es inversamente proporcional a la velocidad, esto es, a mayor régimen de ascenso menor será la velocidad indicada (IAS), y como a mayor peso, mayor debe ser el levantamiento, tendremos que sacrificar velocidad para obtener el régimen de ascenso adecuado.

Es obvio mencionar que la velocidad no puede ser sacrificada mas allá de aquella que nos permite volar, si esto sucediera, el ángulo de ataque seria tan grande que obligaría a que la nave entrara en un desplome, o sea una perdida de levantamiento tal que no pueda soportar el peso del avión.

Una de las consideraciones más importantes que debemos hacer antes de volar es la distribución de éste peso, como todos los cuerpos, los aviones tienen un Centro de Gravedad, es decir, existe un punto en el cual se centran  las fuerzas que la gravedad ejerce, que no necesariamente se encuentra en el centro geométrico del avión, veamos esto como una balanza, si queremos mantener el equilibrio de éste cuerpo lo lógico es poner el eje en el centro geométrico y pesos iguales en cada extremo de ésta, si queremos variar de posición el eje, es decir, sacarlo de su centro geométrico,  tendremos que variar también el peso colocado en los extremos, es decir a menor distancia del eje, mayor tendrá que ser el peso de su extremo para mantener el equilibrio. De tal modo que si no podemos variar el peso total de la balanza tendremos que quitarle a un extremo para aumentarlo en el otro, hasta un límite, por lo tanto el eje también podrá moverse limitadamente.

Vamos a referir éste mismo principio a un avión, como ya lo vimos, el MTOW está limitado por diferentes factores, por lo que una vez calculado no podremos hacer muchos cambios, la única opción para mantener la aeronave equilibrada será distribuir éste peso de tal forma que el Centro de Gravedad –el eje en el caso de la balanza- no se salga de sus limites ya que al igual que la balanza solo puede tener un movimiento limitado. Como el combustible se encuentra en las alas, es tarea de los pilotos mantener el equilibrio en el eje longitudinal del avión, balanceando estos tanques con las válvulas de alimentación a él o los motores, sin embargo el equilibrio en el eje transversal, deberá ser echo desde tierra, mas aun si todos los asientos de pasajeros están ocupados.

Uno de los factores mas importantes para poder controlar un avión, es que éste se encuentre bien equilibrado, de hecho resultaría imposible volarlo si no es así, para esto los fabricantes establecen límites que deben ser respetados, un avión “pesado de cola”, esto es, que el peso se encuentre mayormente en la parte trasera, tendrá una tendencia a aumentar el ángulo de ataque y con esto una disminución en la velocidad indicada, por el contrario un avión pesado de nariz” tendrá una tendencia a un ángulo de ataque negativo, por lo tanto a una mayor dificultad para despegar.

Si ésta distribución del peso es mayor a los limites establecidos por el fabricante, el Centro de Gravedad se saldrá también de su limite, esto puede ser por una mala distribución o bien porque la carga fue mal sujetada, moviéndose hacia atrás  al momento del despegue, desequilibrando la aeronave, haciéndola imposible de controlar.

Una situación de éste tipo podría hacer que un avión se desplome después del despegue, a una altura a la cual resulta imposible reaccionar por parte de los pilotos, una vez más insistimos en la importancia de trabajar en tierra, para poder vivir en el aire.