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Meteorología para aviadores navales
Curso 2006
Prof.: Dr. Gustavo V. Necco
Escuela de Aviación Naval ESANA
La presión atmosférica
La presión atmosférica
Presión atmosférica
Tope de la atmosfera
AIRE
AIRE
presión
10 toneladas
presión
presión
presión
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
Torricelli
• « 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
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.
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
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 Z0 son dos alturas
- P y P0 son las presiones observadas en las alturas Z y Z0
- TVM es 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
50% por debajo
25% por debajo
500
Presión (hPa)
Troposfera
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.
Inconvenientes del QFE y del QNH
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
FRIO
PROMEDIO
PT = 697 hPa
CALIENTE
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
10000 PIES
PB 760 mm
1013.2 hPa
FRIO
Posición real
del avión
Altura indicada por el altímetro
Posición real
del avión
CALIDO
Si la Tvm es igual a la de
la atmósfera estándar la
indicación altimétrica es
correcta.
Si Tvm es más fría 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.
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
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