miércoles, 18 de diciembre de 2013

OPERACIÓN EN CLIMAS FRÍOS

Estamos en el invierno en el hemisferio norte y esto significa FRÍO, y el frío... HIELO, lo que para la aviación significa PELIGRO.


Sin lugar a dudas el hielo es y ha sido uno de los más peligrosos efectos climáticos a los que nos podemos enfrentar, este afecta prácticamente a todo el rendimiento de la aeronave, aumenta el peso, reduce el levantamiento, incrementa la resistencia al avance, reduce la potencia del motor a tal grado que inclusive puede llegar a detenerlo, puede llegar a afectar a la indicación de los instrumentos, la perdida de las comunicaciones de radio, la perdida del control de la aeronave, mal funcionamiento de los frenos y del tren de aterrizaje, entre otras cosas.

Dos son los factores principales para que encontremos el medio ideal para que se forme hielo en la aeronave: 1) Volar dentro de lluvia o nubes cargadas y 2) que la temperatura en el punto de la formación de hielo sea de 0° Centígrados o menos (considerando que la superficie de la aeronave normalmente esta mas fría que la temperatura ambiente) .

El agua en la atmósfera se mantiene en estado liquido aun por debajo de los 0° C., pero al ser tocada por las superficies del avión ésta se congela inmediatamente, a esto se le llama agua sobreenfriada o superenfriada, cuya característica es que su estado es inestable y al ser golpeada por la aeronave se congela y acumula, incrementando su tamaño mientras permanezcamos en esas condiciones.

Por efectos aerodinámicos el hielo va adquirir diferentes formas, en términos generales se consideran dos principales tipos de hielo: el hielo claro o cristalino y el hielo escarchado; sin embargo, también se puede presentar una combinación de ambos.

El hielo cristalino.- Este tipo de formación de hielo es característico de gotas de agua grandes, como las de la lluvia o las que se forman dentro de nubes cumuliformes, lo que ocasiona que al golpear en la aeronave estas fluyan a lo largo de la superficie congelándose y creando una capa suave y solida, lo que significa que es una capa dura, pesada y difícil de deshacer aún con sistemas de deshielo.

El hielo escarchado.- Este se forma cuando las gotas de agua son pequeñas, como son las que podemos encontrar en la llovizna ligera o en nubes estratificadas, que al golpear a la aeronave se congela tan rápidamente que se solidifica antes de poder fluir por el perfil, lo que ocasiona que se formen espacios de aire entre las gotas que siguen acumulándose. Si bien es cierto que este tipo de hielo es ligero y no afecta considerablemente a este factor en el avión, su formación es irregular, por lo que es el que mas puede afectar a la deformación de los perfiles aerodinámicos y por lo tanto disminuirá el levantamiento y aumentará la resistencia al avance. El hielo escarchado es mas fácil de remover que el cristalino.

Cuando se vuela en condiciones en las que se encuentran diferentes tamaños de gotas de agua o bien en zonas en las que exista nieve o partículas de hielo, se puede formar una combinación de los dos tipos de hielo descritos anteriormente, como podrán observar este tendrá las dos características y por lo tanto será el mas peligros de todos.

Básicamente todas las nubes con temperaturas por debajo de los 0° centígrados tienen la posibilidad de tener agua sobreenfriada en el invierno, y por lo tanto de formar hielo en la aeronave, hay que recordar que la temperatura desciende 2° C. Por cada mil pies, suponiendo que la temperatura en la superficie fuera de 10° lo cual no es nada extraño, a 5000 pies la temperatura sera de 0° C. lo que significa que seguramente encontraremos nubes con formación de hielo a esa altitud; sin embargo, el tipo de gotas, su distribución y los efectos aerodinámicos específicos de la aeronave, hacen que no necesariamente se forme hielo en las superficies del avión.

Normalmente en el invierno encontraremos nubes bajas o incluso niebla que propiciará la formación de hielo escarchado; por otro lado, las nubes tipo altostratos y/o nimbustratos que contienen una gran cantidad de agua, son potencialmente peligrosas por la formación de hielo del tipo cristalino.

Otra condición digna de tomarse en cuenta es el terreno por el cual estamos volando, las áreas montañosas son particularmente peligrosas en el invierno, ya que el aire que sube por la ladera de la montaña es enfriado adiabáticamente, favoreciendo la formación de agua sobreenfriada. Uno de los consejos que comúnmente se dan, es que al tener formación de hielo se descienda de altitud, con el objeto de buscar una zona con mayor temperatura, pero en áreas montañosas eso no siempre es posible por lo que aumenta aun mas el peligro.


Existen dos tipos de sistemas en las aeronaves para poder actuar en contra de este fenómeno, los sistemas antihielo (anti-ice) y los sistemas de deshielo (de-ice), la diferencia entre ellos es que los primeros son diseñados para prevenir la formación de hielo y los segundos para deshacer el hielo ya formado, como son las botas de deshielo ubicadas en el borde de ataque de algunos aviones que al activarlos se “expanden” rompiendo la capa de hielo formada en esta parte del ala.

Los aviones monomotores de entrenamiento de las escuelas de aviación, normalmente tienen dos sistemas antihielo, uno para el tubo pitot y otro para el carburador del motor. En esta época del año, es de particular importancia revisar en tierra que estos sistemas funcionen correctamente. Como son sistemas antihielo, están diseñados para prevenir la formación de hielo y no para deshacerlo, por lo que es importante revisar el Manual de Operación (POH) para estar seguros de qué es lo que el fabricante recomienda para estos casos. Como en todo, siempre es mejor prevenir que tratar de corregir.


Normalmente el sistema de calentamiento al tubo pitot (pitot heat), se checa con el alternador, ya que al activarlo se verá una caída del amperaje, lo que significa que el sistema está consumiendo una parte de la corriente eléctrica que alimenta las resistencias que calientan al tubo, por su parte el calentamiento al carburador (carb heat), se checa con el tacómetro, ya que al activarlo se abre una válvula que “inyecta” aire caliente al carburador provocando con esto una pequeña disminución de revoluciones del motor.

¿Por que es importante calentar el tubo pitot?, como ya vimos en otro articulo, este sensor alimenta al velocímetro, y si este se obstruye con el hielo, las indicaciones de este instrumento se verán afectadas.


El tipo de indicaciones erróneas que nos dará, dependerá de como se formo el hielo en él y qué fue lo que este provocó. Normalmente el tubo pitot tiene dos orificios, uno al frente que es el que deja pasar el aire de impacto y otro trasero que sirve de dren del agua que pueda tener el aire que entra a través de él.

Si el bloqueo provocado por el hielo fue solamente por el orificio delantero, la presión de impacto se elimina, dejando el paso solamente de la presión estática del orificio trasero, por lo que el instrumento comparará dos presiones iguales, una del sensor estático y otra del tubo pitot bloqueado, por lo que la indicación del instrumento será de Cero. Esto si bien es cierto que elimina el instrumento, no es tan peligroso como cuando se tapan los dos orificios, esto significa que queda una presión atrapada dentro del sistema, (la ultima antes de que el tubo se bloqueara), esto trae como consecuencia que el instrumento comparará dos presiones diferentes, solo que la presión dinámica no cambiará, por lo que la única que se modificará será la estática, haciendo que el instrumento responda bajo los mismos principios que el altímetro; esto es, que al sentir menor presión atmosférica aumentará la indicación de velocidad y al aumentar la presión disminuirá la indicación.

Dicho en otras palabras, al “jalar” los controles, el avión tendrá una tendencia momentánea de ascenso y la indicación de velocidad aumentará, lo que va en contra de la lógica del vuelo, si el piloto no se ha percatado de que el tubo pitot esta bloqueado, o en el peor de los casos, no sabe qué efectos tiene la perdida de el tubo pitot, tratará de bajar la velocidad “jalando” aun más del control, pudiendo provocar con esto el desplome. Es importante considerar en estos casos, que si el tubo pitot se ha bloqueado por hielo, las alas del avión estarán también en esa condición, por lo que la velocidad de desplome sera más alta que en condiciones normales.

Por otro lado está el carburador del motor, esta parte del motor se encarga de realizar la mezcla de aire/combustible necesarias para la combustión, así es que por un lado absorbe el aire y por otro inyecta el combustible, en el caso que nos ocupa, el punto critico esta en la entrada del aire, ya que el hielo se forma precisamente en la entrada, obstruyéndola e impidiendo el paso del aire, a tal grado que eventualmente el motor se detendrá. Para evitar esto, los fabricantes han diseñado un sistema que al activarlo, se abre una válvula dentro del motor que deja pasar aire caliente a esta parte del carburador, con la finalidad de que el hielo no se forme.


Como lo mencioné anteriormente, es mucho mejor prevenir que tratar de remediar, y dentro de esta prevención esta también el evitar volar en zonas que puedan provocar esta situación, conocer a la perfección con que sistemas cuenta la aeronave que se vuela y que estas funcionen perfectamente antes de iniciar el vuelo y por ultimo y no menos importante, el conocer que reacciones tendrá la nave y sus equipos ante estas circunstancias.   

lunes, 9 de diciembre de 2013

ANALISIS DEL DESPEGUE PARTE III

SEGMENTOS DEL DESPEGUE



En esta tercera y última parte de la serie del análisis del despegue vamos a repasar los segmentos y las velocidades de operación requeridas para esta importantísima fase del vuelo.

Antes de iniciar me gustaría señalar algunos datos interesantes.

Según estadísticas realizadas en los Estados Unidos, aproximadamente uno de cada tres mil despegues de jets comerciales terminan en un despegue descontinuado (RTO.- Rejected Takeoff); si bien es cierto, el porcentaje es bajo; sin embargo, esta cantidad nos lleva a poder calcular que mas de 6,000 despegues en el año son abortados, visto de otra manera significa que cada día mas de 16 tripulaciones toman la decisión de quedarse en tierra. Otro dato curioso según estas estadísticas, nos dice que un piloto abortará un despegue cada tres años (considerando un promedio de 80 despegues mensuales).

Otro dato estadístico nos menciona que el 75% de los RTOs, se inician a 80 Nudos o menos y que estos no terminan en un accidente; el otro 25%, ocurre después de esta velocidad, en la que la probabilidad de un accidente es mucho mayor. Esta es la razón por la que se ha fijado a los 80 KTS. Como el primer call-out, en el que se hace un chequeo cruzado de la indicación de velocidad y alerta a la tripulación de que se ha llegado al limite de la velocidad en la que un RTO requiere de nuestra máxima atención, sobretodo si el avión que estamos operando considera una Velocidad Mínima de Control en Tierra (VMGC).

Ahora bien, ¿Qué me dicen estas estadísticas? Bueno, en primer lugar que son relativamente pocas las fallas mecánicas, pero en segundo lugar y mas importante, es que se debe de tomar una muy importante decisión al momento de revisar el MEL (Minimum Equipment List o Lista de Equipo Mínimo) y detectar el Go/No Go, y no permitir que la complacencia o la presuritis, sea la razón de un RTO.

Tristemente, las estadísticas también señalan que las causas de la mayoría de los incidentes y/o accidentes en esta fase del vuelo se deben precisamente a los factores humanos, en los que se incluye por supuesto a la capacitación y adiestramiento de las tripulaciones.

Una de las razones que se han detectado como principal causa de estos accidentes, es la decisión de abortar el despegue después de V1; como lo mencioné en el articulo anterior, V1 es: La máxima velocidad en el despegue en la cual el piloto debe de tomar la primera acción para detener el aeroplano dentro de la distancia declarada de aceleración/parada (ASDA) en caso de haber tenido una falla, y no “la velocidad de decisión” como he leído en algunos manuales; en V1 NO hay nada que decidir, en esta velocidad ¡Se continúa el despegue y punto! Es por eso que una correcta técnica de vuelo indica que en V1 se debe de quitar la mano de las potencias, evitando con esto desacelerar los motores.

La decisión de Go/NoGo, no solamente se toma en plataforma, esta se extiende al rodaje y a la carrera de despegue justo antes de V1, esto quiere decir que si se tiene una falla de motor critico en V1 o después, deberemos de esperar a alcanzar Vr, que es la velocidad en la que se presenta al avión en posición de despegue, pero esto no significa que éste se eleve a esta velocidad, ahora con un motor menos, no solo se tardará mas tiempo, sino que utilizará mas distancia de pista para alcanzar Vlo, que por sus siglas en inglés significa Lift off speed, o velocidad de ascenso inicial, la cual nos dará la posibilidad de alcanzar los primeros 35 pies de altura sobre la pista y con esto terminar con el primer segmento del despegue.

Estos 35 pies se deberán alcanzar antes o al final de la pista o bien dentro del Cleraway si la pista lo contempla -Precisamente para esto es esta zona-. A partir de aquí inicia el segundo segmento del despegue, en el cual se debe de tener ya V2, que es la velocidad mínima de control con un motor inoperativo. Como la prioridad en estos momentos es ascender lo mas pronto posible con el fin de librar los obstáculos que hubiere, es recomendable mantener V2 hasta los 400 pies de altura, en donde se termina el segundo segmento.

Una técnica de vuelo adecuada, nos dice que en este segmento y considerando todos los motores operando, se deberá de mantener V2 ó V2 + 10 y hasta 25 Nudos -dependiendo del tipo de avión de que se trate-; sin embargo, con un motor menos, se tratará de mantener la menor velocidad (V2) hasta alcanzar 400 pies, pues esto nos dará la máxima velocidad de ascenso posible ya que la prioridad es alejarse del terreno.

Es importante mencionar que durante todo este segmento estaremos contrarrestando el movimiento de guiñada provocado por la perdida de un motor, por lo que convierte a este segmento en tal vez uno de los mas críticos del despegue, un viraje de 15° de banqueo reduce la velocidad vertical en aproximadamente 100 pies por minuto, los cuales en estos momentos son muy considerables. Recuerdo que mi instructor en la escuela de aviación me decía “Pata buena al motor bueno”, queriendo decir con esto que presionara el pedal del lado del motor operativo.

Es también en este segmento en el que se deberá de reducir la carga aerodinámica producida por el tren de aterrizaje, el cual genera una muy importante resistencia al avance, al tener un motor menos, esta acción se convierte en una parte muy importante, pero, ¡Ojo!, al igual que en cualquier despegue se deberá de confirmar un “ascenso positivo”, esto es que el indicador de velocidad vertical (VSI o IVSI) nos muestre que la aeronave ya esta ascendiendo.

El tercer segmento o segmento de aceleración, comienza a los 400 pies AGL (Sobre el Nivel del Terreno), y es considerada una fase en la que se deberá de aumentar la velocidad con el fin de “limpiar el avión”; esto es, subir las aletas gradualmente hasta la posición de 0° y alcanzar con esto Vfs, o Velocidad de Final de Segmento; la cual, esta basada en la velocidad mínima requerida para ascender con potencia reducida a máxima continua y el avión limpio (aproximadamente 1.25% de Vs). Este punto dará por terminado el tercer segmento.



Durante este tercer segmento se mantendrá la potencia de él o los motores operativo(s) en su nivel mas alto posible, hay que recordar que esta potencia está limitada en tiempo por los fabricantes, (normalmente éste es de 5 minutos), por lo que es una práctica muy recomendable (obligatoria según yo) tomar el tiempo del despegue al momento de aplicar esta potencia en el inicio del despegue.

Como lo mencioné, una vez alcanzada Vfs inicia el cuarto segmento, éste estaría ubicado entonces entre 400 pies y terminaría a 1,500 AGL, ya con potencia máxima continua. Según la reglamentación la aeronave deberá de poder mantener un gradiente de ascenso de 1.2 a 1.7% dependiendo del numero de motores de la aeronave.

Según la reglamentación para aeronaves en la categoría de transporte y con motores de turbina, se deberá de despegar con un peso tal que  permita realizar un patrón de ascenso en el que se puedan librar los obstáculos de por lo menos 35 pies al final de la pista (o TODA), y extenderse hasta 1,500 pies de altura sobre la elevación de la pista, o a la que en la transición entre el despegue y la configuración de ascenso en ruta se haya terminado. Todo esto con un motor inoperativo.

Esto significa que es responsabilidad del piloto el conocer cual es la MSA (Minimum Safe Altitude) o Altitud Mínima de Seguridad, y qué capacidad tiene la aeronave para poder cumplir con estos requisitos locales. Dicho en otras palabras, Cuantas millas náuticas se recorrerán para alcanzar la altitud que garantice el libramiento de los obstáculos, ya sean naturales o estructuras hechas por el hombre que representen un peligro a lo largo de la trayectoria de ascenso.

Si el despegue fue realizado en VMC (Visual Meteorological Conditions), la decisión y acción para regresar al aeropuerto se puede decir que es relativamente fácil; sin embargo, si estas condiciones son restringidas (IMC), las cosas no son tan sencillas, por lo que se deberá de estudiar a conciencia antes de iniciar el vuelo acerca de qué acciones se deberán de tomar en caso de una falla e informar a la tripulación en el briefing previo al despegue.

En otros artículos estudiaremos algunos de estos aspectos, como pueden ser aeropuertos alternos para despegue, MCG o Gradiente Mínimo de Ascenso publicado, altitudes mínimas como la MSA, MEA, MORA, MOCA, Salidas Codificadas por Instrumentos (SID) etc.

Créditos fotográficos Wikimedia Commons


martes, 3 de diciembre de 2013

ANALISIS DEL DESPEGUE PARTE II

DISTANCIAS DECLARADAS 


Cuando vamos a realizar un despegue, uno de los puntos de mayor importancia que debemos de revisar son ¿Qué distancia tiene la pista? y ¿Cuanta distancia de ella puedo utilizar para este propósito?

Pues si; esto quiere decir, que no necesariamente se puede contar con la longitud total de la pista para despegar; o bien, que se puede considerar aún más de la distancia para poder hacer los cálculos de velocidades para el despegue.

Antes de continuar me gustaría definir algunos puntos para poder entender mas adelante el porque de la importancia de estos conceptos.

Como ya vimos, la capacidad de una aeronave para poder despegar esta en función de la velocidad de operación mínima para poder controlarla en el aire, (VMCA) y esta se alcanzará según los parámetros que están en función de su peso y la aceleración que esta tenga, eso nos dará una distancia mínima requerida para poderlo lograr, a estos puntos debemos de añadir: El uso de flaps, la elevación de la pista, la temperatura existente, la pendiente de la pista y el viento (ver). Una vez obtenida esta distancia debemos de saber que remanente tendremos para que; en caso de una falla, podamos descontinuar el despegue y detener el avión dentro de la pista.

Como no siempre ésta relación se puede cumplir, es necesario que se determine una velocidad en la cual, en caso de una falla antes de alcanzar la velocidad de rotación (Vr), debemos de abortar el despegue e iniciar el procedimiento de frenado con la suficiente distancia de seguridad. A esta velocidad se le llama V1 la cual podemos definir como: La máxima velocidad en el despegue en la cual el piloto debe de tomar la primer acción para detener el aeroplano dentro de la distancia declarada de aceleración/parada (ASDA), en caso de haber tenido una falla.

Al ser V1 una velocidad máxima, en caso de tener una falla después de ella, deberemos de continuar con la maniobra de despegue, aun cuando la falla sea de uno de los motores, ya que no tendremos suficiente distancia de pista para lograr detener la nave con seguridad. Esto significa que deberemos de alcanzar Vr y posteriormente elevar el avión y ya en el aire alcanzar V2, que es la velocidad mínima de seguridad en vuelo con un motor inoperativo.


Ahora bien, cuando se diseña un aeropuerto se deben de tomar muchos aspectos para definir cual será el uso que a este se le va a dar y de esta manera decidir si podrá ser utilizado por aeronaves de gran tamaño o no. Una vez tomada esta decisión, se deberá de declarar que distancia de la pista está destinada para las diferentes maniobras que en ella se realizarán, y publicarlas en los manuales de Información Aeronáutica (AIP, A/FD, etc.) y/o en los NOTAMS (Notice To Airman)

Estas distancias declaradas son las siguientes:

TORA.- Que por sus siglas en inglés significa Takeoff Run Available- Distancia disponible y adecuada, para el recorrido en tierra de una aeronave en la carrera de despegue.

TODA.- Takeoff Distance Available- Esta distancia se refiere a la TORA, mas el Clearway. Si lo hubiera (mas adelante veremos este concepto).

ASDA.-Accelerate-Stop Distance Available- Que se refiere a la distancia de la pista (TORA) disponible y adecuada para la aceleración y desaceleración de una aeronave que aborta un despegue más el Stopway si lo hubiera,

Clearway (CWY).- O área libre de obstáculos, se refiere a una zona rectangular ubicada al final de la pista en la dirección del despegue, autorizada y apropiada para ser utilizada para cumplir con los requerimientos del primer segmento del despegue, esto es, 35 pies sobre la elevación de la pista.

Esta área ubicada mas allá de la pista, no debe de tener menos de 500 pies (152 m) de ancho, tomando como centro el eje central de la pista y debe de estar bajo el control de las Autoridades aeroportuarias, no debe de tener una pendiente de mas del 1.25 % y obviamente sin obstrucciones.

Stopway (SWY).- O zona de parada, se refiere a una área de seguridad mas allá de la distancia de la pista declarada, que únicamente podrá ser utilizada para el frenado de las aeronaves que abortan un despegue, esta zona no debe ser menos ancha que la pista, así como soportar el peso de una aeronave sin causarle daños estructurales a la misma.

De esta manera podremos deducir lo siguiente:

TODA = TORA + CWY
ASDA = TORA + SWY

Para una pista que no cuenta con CWR y SWY, TORA, TODA Y ASDA son iguales.

Para una pista que cuenta por ejemplo con una longitud de 2,800 metros y un SWY de 100 metros, TORA y TODA son igual a 2,800 mts. Pero el ASDA es igual a 2,900 mts., por lo que al hacer el análisis del despegue se puede contar con esa longitud para calcular la V1.

Suponiendo ahora que la pista cuenta también con un CWY DE 200 mts. Quedaría:
TORA = 2,800 mts.
TODA = 3,000 mts.
ASDA = 2,900 mts.


Esto es independiente del RESA Runway End Safety Area, la cual no esta diseñada para estos fines, sino que esta área es aquella preparada para reducir el riesgo de daños a una aeronave en el caso de una salida de la pista, sin embargo, las distancias declaradas sí pueden ser utilizadas para obtener un RSA (Runway Safety Area) adicional.

Para aquellas pistas que no tienen distancias declaradas publicadas, éstas serán igual a la distancia física de la pista, a menos de que esta tenga la cabecera desplazada, lo que impactará en la LDA (Landing Distance Available), que aunque constituye parte integral de las distancias declaradas, la analizaremos en otra serie dedicada a los aterrizajes.

Tampoco debemos de confundir el Blast Pad con el stopway. El blast pad, es una zona pavimentada que provee protección de la erosión provocada al asfalto de las pistas al operar aeronaves de turbina y no se puede considerar como una SWY.

Un cuidadoso análisis de la pista para el despegue, nos dará siempre la seguridad que requerimos para realizar esta maniobra, que técnicamente es tal vez la mas delicada en la realización de un vuelo, en la siguiente y última parte de esta serie, analizaremos el segundo segmento del despegue y el ascenso inicial, incluyendo las velocidades de operación y reglamentarias.

Créditos fotográficos wikimedia commons