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Meteorología para aviadores navales Curso 2006 Prof.: Dr. Gustavo V. Necco Escuela de Aviación Naval ESANA La presión atmosférica
Presión atmosférica Tope de la atmosfera AIRE AIRE presión presión presión presión 10 toneladas Las moléculas del aire tienen un peso. Cerca del suelo una superficie de 1 m2 sufre una fuerza cercana de la que provocaria una masa de 10 toneladas (100000 Newtons por metro cuadrado). La presión se ejerce siempre perpendicular a la pared sobre la que se aplica, cualquiera sea su orientación o forma.
Unidad de presión • « milímetro de mercurio » (mm Hg) • « pulgadas de mercurio » (Hg) • « libras por pulgada cuadrada » (psi) • « baria » sistema CGS • « bar » (1 bar= 1.000.000 barias) • Milésima de bar o « milibar » (mb) • « Pascal » (Pa) : newton por metro cuadrado Torricelli El hectopascal es idéntico al milibar (1 hPa = 1 mb)
Medición de la presión Para medir la presión se usa el barómetro de mercurio (se basa en la experiencia de Torricelli) El barómetro aneroide se basa en la deformación que se produce como consecuencia de las variaciones de presión en una caja metálica de paredes flexibles, en la que se ha hecho vacío. . La deformación de la cápsula aneroide (cápsula de Vidie) es transmitida a una aguja que marca la presión sobre un círculo graduado o en un tambor giratorio en el que queda inscripta una línea continua que representa la variación de la presión con el tiempo, en este caso se llama barógrafo.
Barómetro aneroide Presión indicada La cápsula de Vidie tiene una presión casi nula al interior y está sometida a la presión atmosférica exterior y tiende a aplastarse. Un resorte compensa la presión atmosférica. Si la presión es baja se dilata y si es alta se contrae. El barómetro aneroide no es preciso ni fiel. ascenso descenso Presión real
Variaciones de la presión atmosférica en un lugar dado Regulares (marea atmosférica) + 1hPa Hora local - 1hPa Irregulares (ligadas a los fenómenos de tiempo) Lluvia continua TORMENTA TORMENTA
Atmósfera tipo o estándar Con tantas variaciones locales parecería imposible relacionar la altura con la presión. Es posible hacerlo a partir del concepto de atmósfera tipo o estándar. Es una atmosfera teórica donde se toma , para cada parámetro, un valor medio. Asi • - al nivel del mar • . Presión atmosférica = 1013.25 hPa • . Temperatura del aire = + 15°C • - en altura • . La temperatura del aire decrece 2°C cada 1000 pies (ó 0.65°C cada 100 m) desde el nivel del mar hasta 11 km de altura; • . Entre 11 y 20 km de altura la temperatura del aire permanece constante e igual a -56.5°C
Ley de Laplace Ley de la física que da el decrecimiento de la presión atmosférica Z = Z0 + 67.445 TVM Log (P0/P) Donde - Z y Z0son dos alturas - P y P0son las presiones observadas en las alturas Z y Z0 - TVMes la temperatura (virtual) media de la capa atmosférica comprendida entre Z y Z0, expresada en grados Kelvin Se ve entonces que el decrecimiento de la presión con la altura no es para nada lineal, sino logaritmico. Por esto es que nunca se debera aplicar en altura la regla de 28 pies por hPa, que sólo es válida a nivel del mar.
Variación de la presión con la altura 90% de la masa atmosférica por debajo de este nivel Estratosfera Tropopausa Tropopausa ---Jet stream (80% por debajo) 75% por debajo Altura (km) 50% por debajo Troposfera 25% por debajo Presión (hPa) 500
Principios de altimetría El altímetro es el aparato que permite conocer la altura del avión. Es un barometro aneroide y mide, por consiguiente, la presión. La conversión entre la altura Z y la presión P estará dada por la ley de Laplace. Lamentablemente la atmósfera real difiere de la estándar y la presión en superficie es casi siempre diferente a 1013.25 hPa. Por consiguiente es indispensable poder ajustar a voluntad la escala de altura en función de la presión observada en lugares donde se conoce la altura.
Principios de altimetría Deslizando la escala de altura a lo largo de la escala de presión se puede colocar la altitud cero frente a la presion atmosférica observada al nivel del mar. Los tres ejemplos muestran presiones a nivel del mar, de izquierda a derecha, de 1013, 1025 y 990 hPa respectivamente
Principios de altimetría En la práctica la mobilidad de las dos escalas se realiza con un botón de ajuste situado delante de la caja del altímetro. En la derecha del cuadrante hay una ventana en la que aparecen valores vecinos a 1000, indicando la presion en hPa, que sirven como referencia para el ajuste. El botón de ajuste mueve la placa donde estan inscriptas las presiones.
Ajustes altimétricos El QNH pista mar El QNH es una presión calculada a partir de la presión real en un aerodromo ajustada al nivel del mar siguiendo la ley de decrecimiento de la presión de una atmósfera estándar. Así la referencia de un altimetro ajustado al QNH es el nivel del mar e indicará . En la superficie del mar: 0 pies . Sobre la pista: la altitud geográfica del aeródromo . En vuelo: la altitud (por encima del nivel del mar) en la que se encuentra el avión
Ajustes altimétricos. Precauciones El QNH se basa en la atmosfera estándar, pero los meteorólogos calculan la presión a nivel del mar utilizando la atmósfera real. El simbolo codificado para esta presion es el QFF, que figura en las cartas de la situación en superficie. No se debe utilizar el QFF en lugar del QNH. Pueden diferir de varios hPa si la atmósfera real se encuentra muy alejada de la atmósfera tipo. Si no se tiene observacion meteorológica en el aerodrómo el QNH se puede obtener en forma aproximada ajustando el botón de reglaje hasta que las agujas del altímetro indiquen la altura oficial del aeródromo. El valor que aparece en la ventana es el QNH (salvo el error instrumental). En vuelo el QNH se obtiene por radio. No se debería volar mas de una hora sin solicitar un nuevo QNH y ajustar el altimetro en consecuencia.
Ajustes altimétricos El QFE es la presión que reina sobre el aerodromo. Si un piloto desea conocer la altura de su avión respecto a ese aerodromo debera solicitar el QFE. Nivel de pista pista pista Nivel del mar Atención: el QFE indica la altura del avión en relación a la pista y no la altura del avión en relación al suelo que sobrevuela.
Ajuste estándar 1013 hPa. Niveles de vuelo Niveles de vuelo Nivel del mar Nivel de vuelo (antes altitud de presión) es el valor en centenas de pies que indica un altimetro ajustado sobre 1013 hPa. Ventajas: indicacion de altimetros comparable Inconveniente: ninguna relación directa con los obstaculos en superficie.
La altura indicada depende de la temperatura del aire situado debajo del avión ALTURA INDICADA 10000 PIES Como la presión es igual en las bases y en los topes de cada columna, la altura indicada por el altímetro es la misma en el tope de las columnas. Cuando el aire es mas frío que el promedio (derecha) el altímetro indica valores más altos que la altura real. Cuando el aire es más caliente que el promedio (izquierda) indica valores inferiores a los de la altura real. ALTURA REAL PT = 697 hPa CALIENTE PROMEDIO FRIO PB 760 mm 1013.2 hPa
Si la Tvm es igual a la de la atmósfera estándar la indicación altimétrica es correcta. Si Tvm es másfría la altitud Z es más baja que la indicación altimétrica. Si Tvm es más caliente la altitud Z es más alta que la indicación altimétrica. Posición real del avión FRIO Altura indicada por el altímetro Posición real del avión CALIDO
Cuando la temperatura BAJA en ruta el avión esta más BAJO que lo que indica el altímetro
Cuando la presión BAJA en ruta el avión esta más BAJO que lo que indica el altímetro
ALTITUDES UTILIZADAS EN AVIACIÓN • 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. • ALTITUD VERDADERA: • Es la altitud indicada corregida por las desviaciones de temperatura y presión con relación a las estándar (Atmósfera Estándar o Tipo). • ALTITUD ABSOLUTA: • Es la altura del avión sobre el terreno • 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 Es la utilizada cuando se vuela en niveles de vuelo (Flight Level – reglaje QNE). • ALTITUD DE DENSIDAD
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. La densidad está determinada por la presión, la temperatura y la humedad. En un día caliente el aire se vuelve mas liviano o « delgado » y la densidad del entorno es la que equivale a una altura mayor de la Atmosfera Tipo – de allí el término « alta altitud de densidad ». No es en realidad una altura, es un indicador de la performance del avión. Una altitud de densidad alta es un peligro real porque reduce la performance del avión.
ALTITUD DE DENSIDAD NIVEL DEL MAR VELOCIDAD ASCENSIONAL 1300’/MIN DISTANCIA DE DESPEGUE 1300 PIES ALTURA EN PIES POR ENCIMA DE LA PISTA ALTITUD DE DENSIDAD 3000 PIES VELOCIDAD ASCENSIONAL 1000’/MIN DISTANCIA DE DESPEGUE 1800 PIES Efectos de la altitud de densidad sobre el despegue y la trepada: Una altitud de densidad alta aumenta la distancia de despegue y disminuye la velocidad ascensional
Precauciones antes del vuelo • Se necesita siempre una referencia vertical cualquiera sea el tipo de vuelo y habrá que ajustar el altimetro antes de despegar. • Si no hay torre de control: • Si sólo se requiere alturas basta con el QFE. Girar el botón del altímetro hasta que las agujas indiquen 0 m ( o 0 pies). • - Si se requieren referencias de altitudes se necesita el QNH. En este caso se gira el botón hasta que las agujas indican la altura oficial del aeródromo. • Si hay torre de control: • La torre indicará el QFE o QNH, o ambos. En pista se efectuará entonces el mismo procedimiento anterior. • Se podría aqui conocer el error del altímetro. Se lee la presión dada en la ventanilla Kollsman (por ejemplo 1012 hPa), y se la compara con la dada por la torre (p.e. 1011 hPa). La diferencia es el error instrumental del altimetro (en el ejemplo el altimetro acusa un error instrumental de + 1 hPa). • En la práctica si el error es mayor a 3 hPa se recomienda reparar o cambiar el instrumento.
Situaciones a evitar y precauciones • Nunca se está al abrigo de olvidos y bien se puede que no se ajuste el altimetro al despegar. En vuelo se hecha una mirada al altimetro y, ay, indica altura negativa! Habrá que actuar y pedir por radio el QFE y QNH del lugar. Si no es posible, intentar obtener el QNH de algún aerodromo cercano. • Si se vuela hacia mal tiempo seguramente se vuela hacia presiones más bajas: el avión volará más bajo que la altitud indicada: Peligro. • Si la temperatura del aire de admisión desciende, la altitud indicada por el altimetro es más alta que la altitud real del avion: Peligro. • Cuando su avión esté sobrecargado, la temperatura esté anormalmente alta y/o la presión anormalmente baja calcule la altitud de densidad y verifique con el manual si puede despegar con la longitud de pista disponible
