Vuelo de hoy, 24-11-2014 Tomas con viento cruzado

Vuelo tomas y despegues viento cruzado

Vuelo de hoy, 24-11-2014 Tomas con viento cruzado

El vuelo de hoy ha sido fantástico, he practicado los aterrizajes con viento cruzado, una nueva sensación la de tomar con el plano del viento bajo y tocar primero con la rueda del viento  y corrigiendo con el morro. Fantástico!

Sólo pude hacer 6 tomas y despegues por tráfico, aunque no hubo mucho sí que tuvimos unas 5/6 salidas y otras tantas llegadas que nos hiceron “perder” unos cuantos minutos.

El aterrizaje con viento cruzado se produce cuando la componente de viento predominante no es perpendicular a la pista y es necesario tener buenos conocimientos tanto de la maniobra como de la aeronave que se está volando para evitar problemas en este tipo de aterrizajes.

Existen diversas formas de realizar la maniobra de aterrizaje con viento cruzado, el De-Crab, el Crab y el Sideslip.

El De-Crab consiste en mantener la alas niveladas y el avión centrado en el eje de la pista con el morro apuntando al viento, de esta manera parece que el avión vuela escorado. Antes de realizar la toma, y llevando las alas niveladas en todo momento, se corrige la dirección con el timón para posicionar el avión completamente alineado con el eje de la pista y se compensa los posibles alabeos.
La técnica de Crab se realiza exactamente igual que la técnica del De-Crab con la salvedad que la toma se realiza con el avión en posición escorada, con el morro apuntando al viento y es en el momento de la toma, con el tren principal sobre la pista, cuando se corrige la posción de morro y se alinea con el eje de la pista.
La técnica del Sideslip, la que he practicado en este ejercicio, consiste en llevar el avión con el morro apuntando al viento manteniendo las alas niveladas y justo antes de realizar la toma bajar el plano del viento corrigiendo con el timón de dirección para no perder el eje de la pista y tocar primero con la rueda del tren principal del plano que estamos bajando.

Este es el vídeo editado del vuelo de práctica de aterrizajes con viento cruzado.

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Vuelo del día 12-11-2014

Licencia Piloto Privado - Vuelo 11-11-2014

Vuelo del día 12-11-2014

Teníamos que haber realizado una misión de tomas y despegues pero el aeropuerto estaba operando con una única pista, la 03R, y aunque no había mucho tráfico no nos autorizaron a realizarlas por lo que decidimos ir hasta la zona C para practicar unas pérdidas y vuelo lento mientras reabrían la pista 03L.

La salida fue la estándar, tras despegue viraje a izquierda para volar N-2, S-1 y S con 1000 pies o inferior, durante el trayecto a S tuvimos alguna que otra turbulencia movidita, pero sin mayor problema. Al llegar al punto S realizamos un vuelo lento, volando a 40 nudos de indicada, después un par de virajes a brújula y tres pérdidas sin motor.

Después de realizar las maniobras y habiendo confirmado con aproximación, que no estaba en la frecuencia habitual, volvimos al campo, también con algún que otro bote, a ver si podíamos hacer las tomas y despegues. Después de contactar con Torre y ya sobre Corralillos nos autorizan a incorporarnos a final de la 03R porque tenemos tiempo a realizar unas tomas y despegues antes de que llegasen los “halcones”, cortamos por la derecha e iniciamos el descenso de 2800 pies a 1000 pies para incoporarnos en final. Las tomas y despegues, por suerte, las hicimos con una componente de viento cruzado de entre 8-12 nudos y no las hice demasiado mal a no ser la última que el viento me escoró un pelín el morro del avión a la izquierda por lo que el aterrizaje fue de lado y derrapando un poco.

En este vuelo, aunque sí que lo grabé la cámara dejó de grabar de motu propiro y solo hay grabado el taxi, prueba de motor, despegue, trayecto hasta S y un par de maniobras por lo que no lo he editado todavía.

Licencia Piloto Privado - Vuelo 11-11-2014

 

Factores Humanos. La visión

Factores Humanos. Sección del ojo

Factores Humanos. La visión

Factores Humanos. Sección del ojoEl órgano de la visión está formado por los globos oculares ( ojos ) que tienen forma esférica y se encuentran alojados en dos cavidades del cráneo denominadas órbitas. Las ojos tienen tres capas:

  • Primera Capa

    Esta primera capa, denominada envoltura exterior, es fibrosa y resistente, donominándose esclerótica. Es más espesa y opaca en su parte posterior y transparente en la anterior. La córnea es la parte transparente y hace converger los rayos luminosos hacia la parte más interna del ojo, en su parte anterior se encuentra la membrana conjuntiva que se encuentra unida a la córnea y tapiza los párpados y esta parte anterior.

  • Segunda Capa

    En esta segunda capa se encuentra la coroides ( membrana muy vascularizada y pigmentada ), el cuerpo ciliar ( permite la acomodación del ojo y se encuentra en la parte anterior ) y el iris ( proporciona al ojo su color ). En el centro del iris se encuentra la pupila, mancha negra, a través de la cual la luz llega al fonde del ojo actuando como el diafragma de una máquina de foto agrandánse con poca luz y reduciéndose con mucha luz regulando la cantidad de luz que llega al fondo del ojo.

  • Tercer Capa

    Es la más profunda y corresponde a la retina que comprende células receptoras, los conos y los bastones. Los conos se utilizan en la visión diurna y para diferenciar los colores, existen tres tipos, cada uno con un pigmento diferente que reaccionan a las diferentes longitudes de onda de los colores y se encuentran en una pequeña depresión llamada fóvea situada en el eje óptico del ojo. Los bastones tienen una alta sensibilidad a la luz y se encuentran en la retina pero fuera de la fóvea, se utilizan en la visión nocturna proporcionando una visón en tonos grises y menos precisa ya que no reaccionan a los colores.

La incidencia de la luz sobre los conos y bastones genera un proceso fotoquímico con el resultado de un conjunto de impulsos eléctricos que son conducidos al cerebro por el nervio óptico.

El llamado punto ciego se encuentra en la zona de convergencia entre el nervio óptico y la retina y no dispone de células sensoriales por lo que no aporta información. El cerebro para evitar este punto ciego y mostrar información nula recompone automáticamente la información del conjunto de la imagen recibida. Delimitando estas capas se encuentran el cristalino, humor acuoso y el humor vítreo.

El cristalino tiene forma de lente biconvexa, transparente, incoloro, flexible y transparente, se encuentra situado en la parte anterior del globo ocular, detrás del iris y del humor acuoso y por delante del humor vítreo. Está unido al músculo ciliar, que se encarga de regular su contracción y por ende le permite variar ligeramente su forma, por un conjunto de fibras, esta pequeñas modificaciones de su forma, haciéndolo más o menos abombado, es lo que permite que el ojo se amolde a las distancias.

El humor acuoso es un líquido transparente que se encuentra en la parte anterior del cristalino y permite mantener la presión ocular, un exceso de esta presión causa el glaucoma.

El humor vítreos es una gelatinoso y espeso situado en la parte posterior del cristalino.

Agudeza visual

La agudeza visual es el ángulo mínimo al cual el ojo puede distinguir la imagen de dos puntos muy próximos separados. Un ejemplo muy claro para entender la agudeza visual es la de un piloto que con una agudeza visual normal le permite distinguir otro avión a una distancia de 10 kilómetros, un piloto con una agudeza visual la mitad de lo normal podrá distinguir a otro avión a una distancia de 5 kilómetros. La pérdida de la agudeza visual o la capacidad de ver con nitidez puede ocasionar que las imágenes en la retina aparezcan superpuestas por lo que podría distinguir una de otra.

Campo visual

Es toda la zona que una persona puede ver mirando hacia delante incluyendo la visión periférica y central. La visión estereoscópica o binocular es en la que los dos ojos miran al mismo tiempo un objeto, enviando al cerebro una imagen diferente de acuerdo a su perspectiva, el cerebro procesa estas dos imágenes y al componerlas obtiene una imagen tridimensional, aunque a partir de unos 6 metros la percepción de la profundidad empieza a disminuir por lo que el cerebro para paliar este problema utiliza, incoscientemente,  diferentes métodos.
Dependiendo del nivel de iluminación se definen diferentes tipos de visión:

  • Visón fotópica. Se da a plena luz y proporciona imágenes detalladas y de alta resolución utilizando, el ojo, la visión central para interpretar las imágenes.
  • Visión escotópica. Es la visión contraria a la fotópica, experimentándose con condiciones de poca luz perdiéndose detalle y nitidez al perder los conos de la fóvea efectividad. Como es lógico disminuye la agudeza visual y para localizar objetos es necesario mover los ojos por lo que objetos poco iluminados pueden perderse de vista.
  • Visión mesópica. Se experimenta con niveles luminosos por debajo de los de la visión fotópica  (al amanecer, anochecer, con la luz de la luna…), al ir disminuyendo la luz decrece la visión en color y la agudeza visual por lo que se necesita mayor esfuerzo para detectar objetos.

Visión binocular, el punto ciego

La visión binocular proporciona una sensación de profundidad gracias a la diferencia de imagen que proporciona cada ojo. El ojo compensa el punto situado en el disco óptico denominado punto ciego. Para evitar el punto ciego en condiciones de luz es necesario mover la cabeza y los ojos procurando no enfocar fijamente los objetos situados en el campo de visión, en condiciones de poca o ninguna luz el punto ciego se debe a la inactividad de la fóvea en estas condiciones, por eso cuando miramos directamente a un objeto, por la inactividad de los conos, la vista se pierde en el objeto.

Defectos de la visión

La miopía se produce por un error de refreacción por el que los rayos luminosos procedentes del infinito ( visión lejana ) por un exceso de la capacidad de refracción del ojo se enfocan o convergen antes de la retina por lo que la imagen queda borrosa o desenfocada. Una persona con miopia tendrá la vista de cerca sin ningún tipo de problema. Este defecto se corrige con lentes cóncavas.

La hipermetropía es un error de refracción que consiste en que los rayos luminosos característicos de la visión próxima, por un defecto de la capacidad de refracción del ojo con respecto a una distancia se enfocan por detrás de la retina, por lo que los objetos que se encuentren cerca se verán desenfocados o borrosos, en este caso la visión lejana no se ve afectada y se corrige con lentes convexas.

Por último, el astigmatismo se produce por irregularidades en la curvatura de la córnea por lo que los rayos de luz no se refractan del mismo modo en todas las direcciones provocando una visión borrosa y se corrige con lentes cilíndricas.

Por su parte la presbicia no se puede considerar un defecto de la refracción  sino un defecto, a causa de la edad, del poder de acomodación o de una variación de la distancia focal del cristalino y se corrige con lentes convexas.

Ilusiones ópticas

Al estar los ojos situados, lado por lado, en la parte frontal y debido a su proximidad cada uno de los ojos ve la misma zona pero con una pequeña diferencia angular. A continuación citamos algunas ilusiones visuales, puedes encontrar más ilusiones ópticas aquí y aquí.

 

Factores humanos. Ilusión óptica. Distorsión angular
Distorsión angular
Factores humanos. Ilusión óptica. Distorisón de curvatura
Distorisón de curvatura
Factores humanos. Ilusión óptica. Distorisón de tamaño
Distorsión de tamaño
Factores humanos. Ilusión óptica. Distorisón de horizontal-vertical
Distorsión horizontal-vertical
Factores humanos. Ilusión óptica. Distorisón de distancia
Distorsión de distancia

Factores Humanos. Presurización y aceleraciones

Factores humanos. Aceleración G

Factores Humanos. Presurización y aceleraciones

En relación con la hipoxia uno de los mejores métodos para prevenirla es la utilización de cabina presurizadas consiguiendo que los ocupantes no soporte presiones inferiores a las correspondientes a 10.000 pies.

Factores humanos. Presurización en cabinaPara realizar la presurización de la cabina se incrementa la presión en relación con la presión exterior. Normalmente este proceso se realiza inyectando aire del exterior por medio de un compresor, para realizar la correcta presurización de cabina se ajusta el aire del exterior que se introduce y la cantidad de aire que se deja escapar a través de válvulas. Los métodos de presurización son:

  • Presurización de control isobárico. La altitud de presión en cabina se mantiene constante, como es lógico la diferencia entre la presión dentro-fuera aumentará con la altura. Este es el método utilizado en la aviación comercial.
  • Presurización de control diferencial. En este caso la presión diferencial es la que se mantiene constante en lugar de la altitud de presión. En este caso el sistema de presurización detecta la presión exterior y la presión interior y mantiene siempre la misma diferencia, PresiónInterior – PresiónExterior = Constante.

Aunque los beneficios de la presurización en cabina son evidentes hay que destacar:

  • la menor probabilidad de problemas con la hipoxia
  • la reducción constante de la necesidad de uso de oxígeno
  • la disminución de la enfermedad comprensiva
  • la reducción de los barotraumatismos ( otitis, dolor de muelas… )
  • un nivel de confort en cabina mayor en cuanto a temas de ventilación, temperatura, humedad…

Las desventajas de los sistemas de presurización son, básicamente, la necesidad de aumentar la fortaleza estructural de la cabina, la necesidad de aumentar la potencia, maoyor necesidad de mantenimiento, posibilidad de la contaminación del aire en cabina por humos, aunque la mayor desventaja de estos sistemas es la posibilidad de una descompresión rápida.

La descompresión rápida

La descompresión rápida se produce por la pérdida súbita e importante de la estanqueidad de la cabina que produce en un instante una explosivo movimiento del aire interior de la cabina para igualar las presiones con el exterior. La fuerza de la presión de aire es capaz de arrastrar objetos e incluso a personas.

La tasa de pérdida de presión es proporcional al tamaño de la rotura y a la presión relativa interior-exterior. El primer síntoma de este gravísimo problema se percibe en forma de silbido o explosión y por el súbito decrecimiento de la presión y la temperatura.

Los efectos fisiológicos son:

  • Hipoxia. Es el efecto más importante. Aunque el efecto no es inmediato la brusca caída de la presión parcial de oxígeno induce a la hipoxia en función del cambio de flujo de oxígeno en los pulmones y la disminución de la actividad cardiorespiratorio.
  • Pulmones. Por la brusca descomprensión la actividad pulmonar puede verse afectada.
  • Senos paranasales y oídos. La descomprensión no afecta a estos órganos pero sí el consiguiente descenso de emergencia.
  • Tracto gastrointestinal. En casos graves se puede producir una importante bajada de tensión llegando a perder el conocimiento. Aunque lo normal es que los gases existentes en el tracto gastrointestinal se expandan empujando el diafragma y dificultanto la respiración.
  • Efermedad descomprensiva. Se produce a causa de la formación de burbujas de nitrógeno en los tejidos del cuerpo al disminuir la presión ambiental ( Leyes de los gases -> Ley de Henry ). Esta enfermedad no suele producirse a no ser que la exposición a la baja presión sea prolongada o la altitud de cabina no sea superior a 33.000 pies.
  • Hipotermia. Por la descomprensión se produce también una súbita caída de la temperatura a valores muy por debajo de cero grados.

El tiempo de consciencia está directamente relacionado con los problemas inherentes de la hipoxia, ver Factores Humanos. La hipoxia, como sabemos para volar a ciertas altitudes es necesario la utilización de máscaras de oxígeno ya sea diluido o al 100%.

Hiperventilación

La hiperventilación se produce por el aumento anormal de la ventilación pulmonar a causa de la caída de la presión parcial del oxígeno alveolar ocasionando una caída de la presión por debajo de los valores normales ( 40mm Hg ). La hiperventilación aumenta el ritmo y la profundidad de la respiración, se deteriora el equilibro entre el CO2 producido y el eliminado ( mayor el eliminado ) , a nivel sanguíneo la tasa de bicarbonato cae y se aumenta el PH produciendo alcalosis. Aunque la principal causa de la hiperventilación es la hipoxia a altitudes inferiores a 10.000 pies se puede producir por:

  • Factores psicológicos. Las alteraciones psicológicas pueden alterar el equilibrio normal en la respiración.
  • Factores ambientales. Las vibraciones, altas temperaturas, fuerza G elevada también pueden ser causantes de la hiperventilación
  • Factores farmacológicos. La utilización de ciertos fármacos también son causantes de la hiperventilación
  • Factores patológicos. También ciertas enfermedades como la hipoglucemia, anemia o fiebre contribuyen a la hiperventilación

Los síntomas no se detectan fácilmente ya que se pueden confundir con los de la hipoxia hipóxica, aunque en la hipoxia los síntomas se desarrollan más rápidamente en la hiperventilación suelen ser más graduales, siendo los síntomas más destacados los siguientes:

  • sensación de hormigueo
  • adormecimiento de extremidades
  • mareo
  • vértigo
  • dolor de cabeza
  • palidez
  • disminución del control y coordinación muscular
  • espasmos musculares
  • rigidez
  • aumento de la frecuencia respiratoria

Para evitar la hiperventilación es necesario volar por debajo de 10.000 pies para descartar la posible hipoxia pero si aún así siguen apareciendo síntomas es conveniente reducir el ritmo y la intensidad de la respiración, la administración de oxígeno al 100%, respirar el aire espirado en una bolsa de plástico. También sería necesario un descenso para poder eliminar el posible estrés, ansiedad, temor y como es lógico si estos síntomas continuaran la más sabia decisión es el aterrizaje.

Aceleraciones

En un vuelo recto y nivelado a velocidad constante el cuerpo no está sometido a ninguna fuerza de aceleración pero al cambiar la velocidad el cuerpo puede someterse a fuertes aceleraciones, lineales,radiales/centrípetas,angulares, que pueden afectar negativamente a la fisiología corporal.

  • Aceleración lineal.Es la variación del vector de la velocidad con respecto al tiempo o la tasa de cambio de la velocidad con respecto al tiempo. Podemos representarla como aceleración = (VelocidadFinal – VelocidadInicial)/TiempoTotal
  • Aceleración angular. Se define como la variación, en vuelo, simultáneamente de la velocidad y dirección. Este tipo de aceleración suele estar asociada con la desorientación en vuelo.
  • Aceleración radial o centrípeta. Se define como la variación sólo de la dirección.

Factores Humanos ejes anatómicosLa aceleración como vector se suele representar por medio de un eje de tres coordenadas. Los efectos fisiológicos de las aceleraciones se encuentran en relación con la duración, intensidad y dirección siempre que la duración de la aceleración se mantenga, al menos, durante 1 segundo, siendo la unidad de aceleración en aviación la fuerza de la gravedad, G ( G = aceleración/aceleración de la gravedad de la Tierra . El valor de g es 9,81m/segundos al cuadrado ).

En consonancia con los ejes anatómicos la fuerza de la gravedad puede afectar al cuerpo durante la acelaración en cualquiera de los 4 ejes siendo los efectos fisiológicos más destacables los siguientes:

  • Aceleraciones con G,s positivos en el eje Z (+Gz)

    Las aceleraciones con G,s positivas o aceleraciones centrípetas son las más comunes en aviación y las que suelen tener mayores consecuencias. En esta aceleración el cuerpo es acelerado hacia la cabeza con lo que la fuerza de inercia actúa en dirección opuesta, hacia los pies. El piloto es aplastado contra el asiento.
    Los G,s positivos tienen diferentes efectos en el cuerpo entre los que destacamos: cardiocirculatorios, respiratorios, neurológicos, visuales…, ya que esta aceleraciónproduce una disminución de la presión sanguínea por encima del corazón y un aumento por debajo.

  • Aceleraciones con G,s negaticos en el eje z (-Gz)

    Estas aceleracion provocan el efecto contrario de las anteriores y son las peor toleradas por el cuerpo. El cuerpo es acelerado hacia los piescon lo que la fuerza de inercia actúa en dirección contraria, hacia la cabeza. El piloto es elevado de su asiento. La presión sanguínea aumenta por encima del corazón pudiendo producirse bradicardia ( pulso lento ). El incremento de la presión venosa puedo producir dolor de cabeza, edema facial, visión roja y se llegar a perder capacidad en el manejo del avión. El límite de tolerancia de este tipo de G,s es de 3 G,s negativos durante 30 segundos.

  • Aceleraciones transversales con G,s positicos en el eje x (+Gx)

    Estas aceleraciones se producen cuando el cuerpo es acelerado desde la espalda hacia el pecho con lo que la fuerza de  la inercia actúa en dirección opuesta, desde el pecho a la espalda. Este tipo de aceleración ocurre durante la fase de despegue.

  • Aceleraciones transversales con G,s negativos en el eje x (-Gx)

    Se producen cuando el cuerpo es acelerado desde el pecho hacia la espalda actuando la fuerza de la inercia desde la espalda hacia el pecho, esta aceleración ocurre durante la fase de aterrizaje. Aunque estas aceleraciones están mejor toleradas por el cuerpo a partir de, aproximadamente, 6G,s puede aparecer cierta dificultad para respirar.

  • Aceleraciones horizontales con G,s positivos en el eje y (+Gy)

    Este tipo de aceleración se produce cuando el cuerpo es deplazado lateralmente hacia la izquierda actuando la fuerza de inercia hacia la derecha.

  • Aceleraciones horizontales con G,s negaticos en el eje y (-Gy)

    Esta aceleración es la contraria a la anterior, el cuerpo es deplazado lateralmente hacia la derecha actuando la fuerza de inercia hacia la izquierda.

Factores humanos. Aceleración G

Factores Humanos. Respiración y circulación de la sangre

Factores Humanos - Fases de la respiración

Factores Humanos. Respiración y circulación de la sangre

La respiración consiste en el intercambio de gases entre un organismo y el medio externo. Durante este proceso el aire o mezcla de gases se introduce en los pulmones y permite que éste llegue a la sangre y al resto de tejidos del cuerpo.

Una de las fases más importantes de la respiración es la llamada ventilación, en la que la masa de aire entra en los pulmones y el aire pulmonar es expelido. Existen dos fases en la respiración:

  • Fase de inspiración. El aire entre en los pulmones y debido al incremento del tórax ( contracción del diafragma ) que reduce la presión pulmonar permite que el aire entre.
  • Fase de espiración. Disminuye el volumen del tórax ( relajación del diafragma ) y se incremente la presión en los pulmones forzando al aire a salir.

Factores Humanos - Fases de la respiración

El diafragma el moverser durante el incremento de volumen del tórax puede llegar a oprimir los gases instentinales y/o las vísceras del abdomen, por lo que para evitar problemas respiratorios por la dilatación de los gases intestinales durante un vuelo es recomendable no realizar comidas copiosas, evitar bebidas gaseosas o ingerir alimentos que propicien el aumento de este tipo de gases.

La respiración externa se caracteriza por el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono entre el exterior y las células del cuerpo.

La respiración interna se caracteriza por el intercambio gaseoso entre la sangre y las células. La cantidad de oxígeno que se introduce es los pulmones es de 1000ml * 21%, lo que es igual a 210ml. Es importante conocer que cantidades de oxígeno inferiores al 15% no suelen ser suficiente para la respiración interna.

La circulación de la sangre

La sangre circula a través de los miles vasos sanguíneos gracias al constante bombeo del corazón y está formada por,

  • Parte líquida. Se compone de un 90% de agua y un 10% de sustancias como minerales, vitaminas, nutrientes,proteínas…
  • Parte sólida. Se compone, fundamentalmente, de glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas.
  • Elementos gaseosos. Oxígeno y anhídrido carbónico.

El sistema de circulación sanguínea distribuye la sangre a todo el cuerpo ( circulación sistémica ) aportando gases y nutrientes y recogiendo los desehechos o la distribuye a órganos específicos. Esta circulación transporta la sangre hacoa o desde los pulmones, las arterias transportan el anhídrido carbónico a los pulmones donde se produce el intercambio gaseoso con el contenido de los alveolos pulmonares, la sangre ya oxigenada vuelve al corazón por las venas.

El transporte del oxígeno a la corriente circulatoria se realiza de forma:

  • física, por disolución del oxígeno en el plasma sanguíneo ( la más importante )
  • química, por combinación del oxígeno con las moléculas de hemogoblina

El transporte del oxígeno se puede ver mermado por el pH de la sangre, ya que con unos valores alejados de su valor normal ( 7,4 ) el cuerpo se resiente gravemente, otro factor que afecta a la capacidad para el transporte de oxígeno es la disociación del oxígeno desde las células de los glóbulos rojos a los tejidos., cuando la temperatura aumento el oxígeno se disocia con mayor facilidad.

 

Factores Humanos. Leyes de los gases

Factores Humanos - Leyes de los gases

Factores Humanos. Leyes de los gases

Factores Humanos - Leyes de los gasesEs necesario conocer una serie de leyes de los gases y en concreto de los gases equivalentes a perfectos, como el aire, por su comportamiento en los seres vivos.

Ley de Boyle Mariotte

A una temperatura constante el volumen de un gas está en razón inversa de la presión a la que es sometido.

Presión Inicial/Presión Final = Volumen Inicial/Volumen Final

A 18000 pies la presión que existe es, aproximadamente, la mitad que a nivel del mar y el volumen de gas será el doble que el volumen inicial.

Si queremos calcular la expansión real de un gas en el organismo en función de la altura debemos escribir la ecuación de Boyle como:

(Presión Inicial-47)/(Presión Final -47)/ = (Volumen Final)/(Volumen Inicial)

El valor 47 es la presión que debemos añadir a la presión total ya que en el cuerpo humano el aire se encuentra saturado de vapor de agua.

Ley Gay Lussac

A volumen constante la presión de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta. Al disminuir la temperatura con la altura la presión disminuye proporcionalmente.

Presión1/Temperatura1 = Presión2/Temperatura2

Ley de Avogadro

Con las mismas condiciones de presión y temperatura, los volúmenes iguales de un gas contienen el mismo número de moléculas. Por ejempo, a 15ªC y 1013,25mm de mercurio el oxígeno tiene el mismo número de moléculas que cualquier otro gas en esas condiciones.

Ley de Daton

La presión total ejercida por un conjunto de gases, siempre que los gases no reaccionen químicamente entre ellos, es igual a la suma de las presiones parciales de cada uno de ellos.

Presión total = Presión1 + Presión2 + Presión3+…+PresiónN

Por lo que la presión parcial de un gas es igual al producto de la presión total de la mezcla por el porcentaje de ese gas en la mezcla gaseosa.

Como sabemos que la atmósfera se compone en un 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y 1% de otros gases podemos escribir:

PresiónTotal = PresiónOxígeno + PresiónNitrógeno + PresiónOtrosGases

Ley de Henry

La cantidad de un determinado gas disuelta en un determinado líquido es directamente proporcional a la presión parcial de ese gas en la disolución, la cantidad de gas disuelta es función de:

  • La presión parcial del gas
  • El coeficiente de solibilidad del gas
  • La duración del contacto entre el líquido y el gas

Ley de Flick

La tasa de transferencia de un gas a través de una membrana semipermeable es directamente proporcional al área de la membrana y a la diferencia de las presiones parciales de gas a ambos lados de la membrana e inversamente proporcional al espesor de la membrana. Podemos expresarla como:

Volumen del gas/unidad de tiempo = Área/grosos de la membrana * Constante de difusión * (Presión parcial de un lado – Presión parcial del otro lado)

Ley de Graham

En idénticas condiciones de presión y temperatura las tasas relativas de difusión de los gases son inversamente proporcionales a las raíces cuadradas de las densidad de estos gases, por lo tanto, los gases con menor peso molecular se difunden a mayor velocidad.

 

 

Principios de vuelo. Sustentación y resistencia

Relación entre el Coeficiente de Sustentación y el Ángulo de Ataque

Principios de vuelo. Sustentación y resistencia

Para resolver problemas comunes que tienen que ver con el estudio y control de las fuerzas que actúan sobre una aeronave se utiliza la incidencia de una corriente de aire sobre un perfil. Las fuerzas aerodinámicas quer actúan sobre el perfil son las de sustentación, resistencia y la resultante.

En la figura 1 vemos como actúa la fuerza de sustentación ( L ) y de resistencia ( D ) sobre un perfil bidimensional. El perfil se encuentra en una corriente de aire con una velocidad V y un ángulo de ataque α. Por definición, las componentes de la fuerza aerodinámica, R, son las de sustentación ( L ) y de resistencia ( D ). Estas fuerzas son perpendicular y paralela, respectivamente, a la dirección del viento.

Para calcular las fuerzas de resistencia y sustentación sin entrar en farragosas ecuaciones y cálculos, utilizaremos el método basado en las formas adimensionables denominados coeficientes. Si denominamos CL al coeficiente de sustentación y Cd al coeficiente de resistencia, “q” a la presión dinámica (1/2 ρ V2) y S a la superficie alar, obtenemos la siguientes ecuaciones para la sustentación ( L ) y para la resistencia ( D ),

L = CLqS

D = CDqS

En la siguiente tabla se indican diferentes formas adimensionales con sus relaciones

Número adimensional Fórmula Relación entre
Coeficiente de sustentación CL
Fuerza de sustentación y Fuerza dinámica
Coeficiente de resistencia CD
 
Fuerza de resistencia y Fuerza dinámica
Número de Mach M
 
Velocidad corriente y Velocidad del sonido
Número de Reynolds Re
 
Fuerza de inercia y Fuerza viscosidad
Coeficiente de presión Cp
 
Presión estatica y Presión dinámica
Coeficiente de fricción
 
Fuerza de fricción y Presión dinámmica

 

CL y CD y su relación con el ángulo de ataque

El coeficiente de sustentación, CL, representa la eficacia del perfil en transformar la presión dinámica en fuerza sustentadora. Suponiendo que en la fórmula L = CLqS se mantengan constante los valores de q y S y se establecen coeficientes de sustentanción dependiendo del ángulo de ataque, observamos que para perfiles delgados, velocidad subsónica y pequeños ángulos de ataque tiene como expresión,

CL = 2Πsen(α-αL=0)

Relación entre el Coeficiente de Sustentación y el Ángulo de Ataque
Figura 1. Relación entre el Coeficiente de Sustentación y el Ángulo de Ataque

Con esta expresión deducimos que a mayor ángulo de ataque mayor coeficiente de sustentación, por lo que mayor será la sustentación, esta igualdad se cumple, aproximadamente, para ángulos de ataque entre 0º y 12º. Ver figura 1.

Como comprobamos en la figura 1 el coeficiente de sustentación y la sustentación aumentan con el ángulo de ataque hasta llegado un punto, CLMáx en el que de una manera más o menos brusca el coeficiente de sustentación empieza a disminuir llegando a la pérdida, que será más o menos rápido cuanto menor sea el radio de la curvatura del borde de ataque del perfil.

Relación entre el coeficiente de resistencia y el ángulo de ataque
Figura 2.Relación entre el coeficiente de resistencia y el ángulo de ataque

Si mantenemos constantes los parámetros q y S en la fórmula D = CDqS y establecemos los coeficientes de resistencia ( CD ) en función del ángulo de ataque, la curva de de esta relación tiende a parecerse a una rama de parábola. El coeficiente de resistencia de referencia lo se consigue en el punto en el que e ángulo de ataque es cero, y se va incrementando a medida que lo hace el ángulo de ataque, ver figura 2.

Principios de vuelo. Descripción de un perfil

Perfil alar

Principios de vuelo. Descripción de un perfil

Un perfil es un modelo bidimensional resultante de cortar un cuerpo por medio de un plano para conocer su estructura, por ejemplo, son son perfiles, tanto un ala infinita colocada en una corriente de un fluido ideal como la sección cruzada de un ala.

Un perfil aerodinámico, perfil alar o simplemente perfil consta, ver figura 1, de:

  • Borde de ataque, es la parte anterior del perfil es el primer lugar donde incide la corriente del fluido.
  • Borde de salida, es la parte posterior de un perfil, es el lugar donde sale la corriente después de juntarse la corriente del la parte superior ( extradós ) e inferior ( intrados ) de un perfil.
  • Cuerda, es una línea recta imaginaria que une el borde de ataque con el borde de salida.
  • Línea de curvatura media, es la línea que une los puntos equidistantes entre el extradós y el intradós.
  • Espesor máximo, es la distancia máxima entre el extradós y el intrados. Normalmente se divide este espesor entre la longitud de la cuerdad para obtener valores adimensionales expresados en tanto por ciento.
  • Radio de curvatura del borde de ataque, es el radio de la curvatura que define la forma del borde de ataque.
  • Espesor máximo de la línea de curvatura media, es la distancia máxima entree la línea de curvatura media y la cuerda. También se suele dividir este valor por la longitud de la cuerda para obtener valores adimensionales expresador en tanto por ciento.
  • Ángulo de ataque, es el ángulo que forma la dirección de la corriente libre de aire (  viento relativo) y la cuerda del perfil, ver figura 2.
    Perfil alar
    Figura 1. Perfil alar

    ángulo de ataque
    Figura 2. Ángulo de ataque

Principios de vuelo. Circulación del aire por un perfil

Circulación del aire alrededor de una superfice perpendicular al flujo de aire

Principios de vuelo. Circulación del aire por un perfil

Como hemos dicho en posts anteriores para conocer el movimiento de un cuerpo en el seno de un fluido es indiferente que la corriente del fluido se encuentre en reposo y el cupero en movimiento o al revés. La diferencia entre los fluidos perfectos y  los reales es la pequeña capa situada entre el cuerpo y la corriente de aire libre, la capa límite.

Como ejemplo para conocer como circula el aire en torno a una superficie plana utilizaremos como ejemplo una superficie plana colocada paralelamente a la corriente de aire y en el que uno de sus ejes coincida con la dirección del flujo. En nuestro ejemplo el fluido será ideal por lo que carecerá de viscosidad ( no será aplicable la interacción entre el fluido y el cuerpo ), por lo que las líneas de corriente no se verán afectgadas por la superficie plana.

Como vemos en la figurar 1 las líneas de corriente no se ven afectdas por la placa, que no tiene espesor, por lo tanto no existe distribución de presiones o por la simetría que existe a ambos lados del eje la distribución de presiones será la misma y no habrá sustentación.

Si, como ocurre en la figura 2, consideramos el eje de la superficie plana perpendicular a la dirección del flujo, observamos que las líneas de corriente,

  • contornean los bordes, tanto superior como inferior de la plaxa
  • se aceleran más cuanto mayor sea el número de líneas interrumpidas por la placa
  • se separan en la parte delanteras y vuelven a sus posición relativa anterior al sobrepasar la placa
Circulación del aire alrededor de una superfice paralela al flujo de aire
Fig. 1 – Circulación del aire alrededor de una superfice paralela al flujo de aire
Circulación del aire alrededor de una superfice perpendicular al flujo de aire
Fig. 2 – Circulación del aire alrededor de una superfice perpendicular al flujo de aire

Debido a la simetría que existe a ambos lados del eje la distribución de presiones será la misma y no habrá sustentación.

En el caso de que el fluido fuera real si la placa se encuentra paralela a la corriente toda la resistencia que se genera es debida a las fuerzas de fricción y en el caso de que la placa se encuentra perpendicular a la corriente de aire la resistencia que ejerce la placa al movimiento es debida fundamentalmente a las fuerzas de presión, siendo prácticamente nulas las fuerzas de fricción.

La resistencia ejercida en la superficie plana perpendicular al flujo es el resultado de la diferencia entre la presión que existe delante y detrás de la placa. En la parte delantera de la placa, como la corriente no ha sido perturbada, la presión es la total, de remanso o de impacto ( Pt = P + 1/2 ρV2 )  y en la parte trasera de la placa, por la aceleración que se genera cuando el fluido pasa por los bordes de la placa la presión será un poco menor, por lo tanto la diferencia de presiones delante y detrás de la placa será, Pt – P = (P + 1/2 ρV2) – P = 1/2 ρV2.

Coeficientes de resistencia
Fig.3 – Coeficientes de resistencia

La resistencia que ejerce la placa es igual a 1/2 ρV2 y la fuerza de resistencia Fd = 1/2 ρV2SCd, por lo que el coeficiente adimensional (coeficiente de resistencia), Cd, será igual a: Cd = Fd = 1/2 ρV2SCd

En la figura 3 podemos observar diferentes objetos con diferentes Coeficientes de Resistencia dependiendo de su forma. Como vemos dependiendo de la forma del objeto se genera más o menos resistencia y por lo tanto se modifica también el coeficiente de resistencia.

 

 

Principios de vuelo. Flujo laminar y flujo turbulento

Flujo turbulento

Principios de vuelo. Flujo laminar y flujo turbulento

Existen dos tipos de flujo, el laminar y el turbulento.

Flujo laminar
Fig. 1 – Flujo laminar

En el flujo laminar la corriente de fluido se distribuye en capas o láminas paralelas de diferente velocidad que se deslizan unas con respecto a las otras.

En el punto 1 y 2 de la figura 1 podemos ver un flujo laminar y sin rozamiento tanto en una corriente rectilínea como en una corriente curvada, en el punto 3 de esta misma figura podemos observar el mismo flujo laminar que en en el punto 2, pero esta vez añadiendo la fuerza de rozamiento, por lo que la velocidad de las diferentes capas varía por la viscosidad del fluido.

 

 

Flujo turbulento
Fig. 2 – Flujo turbulento

En el flujo turbulento, a diferencia del laminar, la diferencia de velocidad entre láminas de fluido es elevada y, a causa del rozamiento, al deslizarse unas láminas sobre otras o sobre un cuerpo rompen la estructura laminar adquiriendo movimientos y formando remolinos aleatorios.

Como vemos en la figura 2, punto 1, la zona en la que el flujo laminar de las distintas capas comienza a mezclarse sin que las perturbaciones generen remolinos se denomina zona de transición, es a partir de la zona de transición cuando el fluido empieza a adquirir movimeintos aleatorios y se producen los remolinos. Al aumentar la resistencia de fricción el deslizamiento por la superficie del cuerpo es menor, la velocidad se incrementa a medida que lo hace la separación con el cuerpo y el espesor de la capa límite se ensancha, puntos 2 y 3 de la figura 2. La transición del flujo laminar al flujo turbulento se acelera en función del incremento de rugosidad en la superficie del cuerpo, turbulencias en la corriente de aire, vibraciones, forma del cuerpo, disminución de fuerzas por efecto de la viscosidad….

Cuando la presión aumente con la distancia en la corriente libre de aire se incrementa la inestabilidad y el flujo laminar tenderá a ser turbulento, y, al contrario, cuando la presión disminuye con la distancia en la corriente libre de aire aumenta la estabilidad y el flujo laminar tenderá a ser más estable, retrasando la zona de transición.

Cuando el gradiente de presión que aumenta corriente abajo es grande, el espesor de la capa límite crece más rápido y se genera tal turbulencia que porciones de la capa límite pueden invertir la dirección y fluir en sentido contrario, este efecto se denomina separación de flujo ( pérdida ).

El número de Reynolds ( Re ) y la resistencia de fricción permiten determinar la transición de flujo laminar a flujo turbulento. Número bajos de Reynolds suelen asociarse a flujos laminares, mientras que aún con pequeños valores de rugosidad, los números de Reynolds altos se asocian a flujos turbulentos.

Efecto Venturi

Como comentamos en nuestra entrada sobre la Circulación del aire en torno a un cuerpo subsónico la ecuación de bernouilli para el caso particular de un tubo de corriente horizontal ( h1 = hn ) obteníamos la ecuación alternativa a la de Bernouilli,

constante = 1/2ρV2 + P

 Esta ecuación nos dice que a lo largo de cualquier línea de corriente la presión total ( suma de la presión estática y la presión dinámica ) es constante. Debemos tener en cuenta que la ecuación de Bernouilli solo se cumple cuando se trata de fluidos compresibles ( con una densidad constante ) y sin viscosidad, para el aire al ser viscoso, estos resultados podrían extrapolarse hasta valores aproximados a 0,5 de número de Mach.

Si en la ecuación de Bernouilli asumimos que la densidad ( ρ ) es siempre la misma podemos decir que V2 + P = constante . De esta ecuación deducimos que al aumentar la velocidad se debe producir una disminución de la presióny viceversa.

Una aplicación práctica del teorema de Bernouilli es el tubo de Venturi, este tubo horizontal tiene la misma sección por donde entra el fluido incrompresible que por donde sale y una sección inferior en el centro,con todo lo que hemos visto y para que conserve la igualdad, la velocidad en la parte más ancha del tubo tiene que ser mayor que en la zona estrecha y lógicamente la presión en la parte ancha será menor que en la parte estrecha.

Tubo de Venturi
Tubo de Venturi