Deshielo de aviones – Por esto deben lavar los aviones durante el invierno
¿Alguna vez te has preguntado qué tan peligrosa podría llegar a ser la época de invierno para el transporte aéreo? Volar durante el invierno constituye un alto riesgo para la aviación, especialmente en épocas de fuertes nevadas, donde la formación de grandes capas de hielo es inevitable sobre el fuselaje, las alas y las partes móviles de control de vuelo que inciden directamente durante la operación de un avión.
Sería absurdo negar que los aviones son una gran obra de la ingeniería, pero debemos reconocer que estos están sometidos a grandes desafíos que plantea la madre naturaleza, desafíos que los hacen extremadamente susceptibles, al punto tal que pueden afectar su manera normal operación e incluso la seguridad. La gran mayoría de estos desafíos pasan desapercibidos para los pasajeros que solo desean llegar a su destino final para pasar tiempo de calidad con sus familiares y amigos.
Las bajas temperaturas y la nieve pueden afectar adversamente la capacidad de sustentación de las alas de un avión. Esto se debe a que la acumulación de hielo en la parte superior del borde de ataque de las alas modifica la curvatura aerodinámica responsable de producir sustentación. Esta modificación de diseño aerodinámico influye directa y adversamente en el desempeño del avión, a un punto tal que sería peligroso volar.
Es importante mencionar que las alas de un avión son las responsables de soportar todo el peso de este.
Para ilustrar esto de la mejor manera posible empecemos respondiendo a la gran pregunta que muchos suelen hacerme ¿Por qué vuela un avión ¿Cuál es el mecanismo que puede hacer que un aparato tan grande y pesado pueda sustentarse y a su vez pueda desplazarse a través del aire?
Cuando un avión está en vuelo sobre él influyen cuatro fuerzas fundamentales, denominadas: sustentación, peso, empuje y resistencia. Donde sustentación es igual al peso y el empuje es igual a la resistencia. Para mantener un vuelo recto y nivelado todas las fuerzas deben estar en equilibrio.
Estas fuerzas son la base sobre la cual está fundamentado el principio que permite a cualquier aeronave elevarse y mantener el nivel vuelo.
Veamos cómo funciona cada una de ellas.
1. Sustentación
La sustentación es el principal componente que favorece que una aeronave se mantenga en vuelo y podríamos describirla como la fuerza que produce un movimiento de ascenso. Se ejerce desde abajo hacia arriba y es perpendicular al viento relativo y paralelo a la trayectoria de vuelo de la aeronave.
2. Peso
El peso es la fuerza con la que la gravedad de la superficie terrestre atrae a la masa de la aeronave. Es una fuerza que se aplica desde el centro de gravedad de la aeronave (donde todas las fuerzas de todos los pesos se encuentran en equilibrio. Desde donde podríamos ejemplificarla creando una línea vertical imaginaria que une el avión con la superficie terrestre.
3. Empuje
El empuje es la fuerza contraria a la inercia, en el caso de los aviones este es producido por el motor o los motores del avión. Esta fuerza permite a la aeronave moverse a través del aire y es opuesta a la resistencia.
4. Resistencia
La resistencia es la fuerza aerodinámica que se opone al movimiento de avance de la aeronave a través del aire. La fuerza de resistencia producida por un avión dependerá de varios factores, como pueden ser: el tamaño de la superficie que ejerce el movimiento hacia adelante, la velocidad del movimiento, la densidad del aire, la temperatura y la potencia de los motores.
La resistencia total producida por una aeronave siempre será de dos tipos:
1. Resistencia parásita
Este tipo de resistencia aumenta con la velocidad y esto se debe a que mantiene una correlación con el rose de todas las partes del avión que se encuentran expuestas al viento relativo, como pueden ser: el diseño del fuselaje, el tren de aterrizaje, los motores, los remaches de ensamblaje y otros componentes importantes del avión como lo son las antenas de navegación y radiocomunicación.
2. Resistencia inducida
Por otro lado, tenemos la resistencia inducida, la cual es generada por la sustentación y es el resultado de la diferencia entre altas y bajas presiones.
El principio de Bernoulli
Ahora que conocemos las cuatro fuerzas, veamos como el principio de Bernoulli nos muestra de una manera sencilla como se produce la sustentación. El principio de Bernoulli se puede utilizar para calcular la fuerza de sustentación en un perfil aerodinámico.
Las alas de los aviones cuentan con un estupendo diseño muy especial. La parte superior de estas es más curvada que la inferior, es decir, que la parte inferior cuenta con un diseño más recto y plano.
Esta ligera variación de diseño superior e inferior hace que el aire que pasa por encima del ala tenga una distancia más larga que recorrer hasta llegar a la parte posterior. Provocando así que el viento relativo que viaja por la parte superior se acelere como resultado de la curvatura aerodinámica, de esta manera incide de manera positiva para que el flujo de aire superior viaje mucho más rápido que el flujo de aire inferior.
El principio de Bernoulli describe que si un fluido se mueve a mayor velocidad tiene una presión más baja. De esta manera se genera una diferencia de presiones entre el aire que se encuentra en la parte superior e inferior de las alas. Como consecuencia de menor presión en la parte superior, se genera una fuerza debajo del ala que la impulsa hacia arriba.
Conociendo ya este principio deberíamos intuir que modificar accidentalmente este diseño provocará serios problemas a la hora de volar un avión. ¿Pero cómo podría la nieve modificar el perfil aerodinámico de las alas?
Muy fácil, la acumulación de nieve se irá incrementando según aumenta el tiempo que la aeronave permanece en tierra, como resultado de esto se irán formando grandes capas de hielo que modificarán adversamente la curvatura aerodinámica de la parte superior, dando como resultado una superficie plana e incapaz de generar sustentación.
Por ejemplo, un avión que ha estado expuesto a bajas temperaturas y a fuertes nevadas no puede ser operado hasta que la escarcha sea removida de las alas, porque de lo contrario el avión no será capaz de alzar el vuelo durante la carrera de despegue.
De forma general, el hielo puede aparecer cuando alguna parte de la estructura de la aeronave está a una temperatura por debajo del punto de congelación de las partículas de agua contenidas en la atmósfera. A la formación de hielo sobre la superficie de la aeronave se lo conoce como engelamiento.
El engelamiento se considera un alto riesgo, tanto en tierra como en vuelo.
Aparte de las alas, el hielo también afecta adversamente a otras partes del avión que son vitales para desempeñar el vuelo, como lo son: los alerones, los flaps, el elevador, el rudder y los compensadores de cada una de estas superficies móviles ya mencionadas.
Esto quiere decir que antes de volar cualquier indicio de hielo deberá que ser removido de todas las superficies de control de vuelo.
No se si lo han notado, pero en la época de invierno las aerolíneas emplean camiones especiales para cumplir con la tarea de eliminar el hielo de los aviones. Estos camiones llevan incorporado un depósito de 5.000 litros con una mezcla de agua y glicol, la cual debe calentarse a una temperatura de 82°C, el resultado de esta mezcla no es tóxico ni supone una amenaza para medio ambiente. El glicol es un líquido transparente usado en soluciones anticongelantes. A la mezcla se añade un colorante verde o anaranjado, para una fácil comprobación de la correcta aplicación sobre las superficies del avión.
En el camión van instaladas unas bombas que elevan la mezcla de manera que, cuando el operador abre la válvula de escape, permite la salida del líquido a la presión necesaria.
El agua derrite el hielo, la escarcha o la nieve, mientras que el glicol evita su formación durante un determinado periodo de tiempo. El porcentaje de la mezcla a utilizar depende de la temperatura exterior. Este proceso puede demorar de cinco minutos a una hora, todo dependerá del estado en el que se encuentre el avión y de su tamaño.
Los aviones normalmente pasan por el proceso de deshielo mientras se encuentran en la zona de embarque, de esta manera ahorran combustible y evitan retrasos. Otras veces el proceso se lleva a cabo en una plataforma cerca de la pista de despegue, lo cual incrementa el consumo de combustible y en muchos casos retrasa la salida de los vuelos.
En este Boeing 787-Dreamliner, se puede observar claramente que rociaron un químico de color verde sobre la superficie de las alas y el elevador.
Una vez el avión se encuentre en vuelo, el piloto puede activar el sistema antihielo de las alas y de los motores para garantizar que la aeronave opere de manera segura durante todo el trayecto.
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Despedida
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