tema 10 turbulencia meteorologÍa aeronÁutica (parte i) carlos rincón melero o.e.p. 2.010

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TEMA 10TURBULENCIA

METEOROLOGÍA AERONÁUTICA (Parte I)Carlos Rincón Melero

O.E.P. 2.010

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TEMA 10.- TURBULENCIA

DEFINICIÓN:- Cambios bruscos en las componentes

horizontal y vertical del viento → Remolinos y movimiento caótico: partículas que pasan sucesivamente por un mismo punto, siguen trayectorias diferentes.

- Aeronáutica: perturbaciones lo suficientemente significativos como para afectar a la seguridad o simplemente a la comodidad del vuelo.

- Se produce tanto en nube como en aire claro.

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EFECTOS DE LA TURBULENCIA SOBRE LA AERONAVE:- Considerada como el factor meteorológico más peligroso.

* Boeing 747: 1700 horas turbulencia moderada y 20 horas fuerte al año.* Puede ocasionar un fallo estructural.

- Los efectos de la turbulencia dependen del diseño, masa y velocidad de la aeronave. Escala empírica de Darmstadt: * Turbulencia 0: oscilaciones muy ligeras de vez en cuando.* Turbulencia 1: golpes laterales frecuentes; ligero balanceo.* Turbulencia 2: el avión se separa de su línea de vuelo. Los pasajeros pierden, a veces, por un instante, el contacto con su asiento.* Turbulencia 3: el avión se separa con frecuencia y bruscamente de la línea de vuelo. Los pasajeros pierden el contacto con su asiento y sólo se mantienen gracias a los cinturones.


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Factores que influyen en el efecto de la turbulencia:- Tamaño del remolino y de la aeronave:

* Turbulencia más significativa: remolinos con tamaño del orden de la envergadura del avión.* Si el diámetro de los remolinos es grande: ascendencias y descendencias.* Si el diámetro de los remolinos es pequeño: baches y meneos; incomodidad del vuelo.

- Velocidad de la aeronave:* Más velocidad → mayor número de remolinos por unidad de tiempo → mayor esfuerzo en la estructura.* Casas constructoras recomiendan reducir la velocidad entre un 10% - 15%.

- Peso y características de la aeronave:* Un avión ligero se ve más afectado por la turbulencia que uno pesado.


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INTENSIDAD Y MEDIDA DE LA TURBULENCIA:

- OACI utiliza el índice de disipación de torbellino: EDR (Eddy Dissipation Rate).

* Medida independiente de la aeronave.* De acuerdo al anexo 3, la turbulencia se considera:a) fuerte, si el valor máximo de la raíz cúbica del EDR es mayor que 0,7;b) moderada, si es mayor que 0,4 y menor o igual que 0,7;c) ligera, si es mayor que 0,1 y menor o igual que 0,4; yd) nula (NIL) si es menor o igual que 0,1


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- Intensidad de acuerdo al factor de carga “n”: relación entre L (sustentación del avión) y W (peso del avión): n = L/W.* Turbulencia ligera: 0,8 < n < 1,2. Corrientes verticales inferiores a 350 ft/min (1.75 m/s).* Turbulencia moderada: 0,5 < n < 1,5. Corrientes verticales, de 350 a 600 ft/min (1.75 a 3 m/s). * Turbulencia fuerte: 0,0 < n < 2,0. Corrientes verticales superiores a 600 ft/min (3 m/s).

- De manera aproximada las turbulencias ligera, moderada y fuerte corresponden respectivamente a los valores 1, 2 y 3 de la escala Darmstadt.

- Alrededor de un 10% del tiempo de vuelo sobre el Atlántico Norte transcurre con turbulencia ligera; un 1%, moderada; y un 0,01%, fuerte.


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TURBULENCIA JUNTO AL SUELO:

- Turbulencia mecánica:* Rozamiento del aire con la superficie. 1.000 metros de espesor (capa turbulenta).* Obstáculos.* Zonas montañosas.


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- Turbulencia térmica:* Inestabilidad atmosférica: corrientes ascendentes y descendentes.

Calentamiento de las capas bajas de la troposfera.Enfriamiento de las capas superiores.

* Máxima turbulencia: inicio de la fase de madurez y en el tercio central del CB.* Ascendencias pueden alcanzar los 35 m/s y las descendencias los 15 m/s.


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- Turbulencia de estela:* Generada por los aviones en vuelo.* Cuanto más grande y pesado es el avión y mayor velocidad: vórtices más grandes y turbulencias más fuertes.* Se forman debido a la diferencia de presión dinámica por encima y por debajo de las alas.* Un viento cruzado puede barrer la turbulencia en poco tiempo, pero puede llevarla sobre otra pista* Un viento ligero, permite la permanencia de la turbulencia.* No es puramente meteorológica.* El control aéreo espacia las operaciones de aeronaves, entre otras razones, para evitarlo.


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NUBES Y TURBULENCIA:- Nubes altas: generalmente sin turbulencia

(raramente cirrocumulos).- Altocúmulos: Sin turbulencia significativa.

* Altocúmulos castellatus reflejan una mayor inestabilidad.* Altocúmulos lenticulares: ondas de montaña.

- Altostratos:* Delgados: sin turbulencia significativa.* Espesos: ligera, ocasionalmente moderada.

- Nimbostratos: Turbulencia débil o moderada.* Niveles bajos y zonas de montaña puede ser fuerte.


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- Estratos: Sin turbulencia.- Estratocúmulos: Por debajo, turbulencia por

térmica.- Cúmulos:

* Humilis: turbulencia ligera producida por térmica.* Congestus: Turbulencia moderada o fuerte. Los aviones evitan entrar en ellos.

- Cumulonimbos: Turbulencia fuerte. Los aviones evitan entrar en ellos.


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TURBULENCIA EN AIRE CLARO:- CAT (Clear Air Turbulence): Se produce en ausencia

de nubes.* A veces, cirros asociados

- Cizalladura del viento:* Vertical: nudos (K) por cada 1.000 pies (300 metros)

> 2K: posibilidad de CAT.> 4K: alta probabilidad. Moderada o fuerte.> 6K: Fuerte o extrema.

* Horizontal: Variación del viento por cada 60 millas náuticas (111 Km)

> 20 kt/60 millas. Empieza posibilidad.> 45 kt/60 millas. Probabilidad prácticamente

del 100%. * Cizalladura vertical, más importante y representativa que la horizontal


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- Características generales:* Probabilidad de CAT de cualquier intensidad: 15%. Moderada: 6%. Fuerte: 1%.* Máximo de ocurrencia: invierno. Gradiente velocidad del viento, y horizontal de temperatura, son máximos.* Se alarga en la dirección del viento.* Espesor: 2.000 pies (600 metros). Extensión horizontal: de 10 a 80 km. Longitud: puede alcanzar los 100 km.* Duración: entre minutos y horas.* En dos situaciones similares, una desarrolla CAT y otra no.


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*Zonas de CAT:Izquierda del

chorro: hasta 4.000 pies por encima de la tropopausa y 7.000 pies por debajo.

Derecha del chorro debajo de la tropopausa; a más de 1.000 pies por debajo.

Derecha del chorro debajo de la tropopausa.

ZONAS FORMACIÓN CAT:- Corriente en chorro.

* 64% de las turbulencias moderadas o fuertes, en las proximidades del chorro.


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* Mirando corriente abajo la cizalladura horizontal es mayor a la izquierda que a la derecha → A la izquierda la turbulencia es más intensa.


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* Caso especial: el chorro polar se mueve muy marcadamente hacia el sur acercándose a menos de 300 millas del chorro subtropical → máximo CAT en la zona de interacción de los dos chorros.* Turbulencias asociadas al chorro, más probables e intensas en terrenos montañosos.


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- Curvatura de la corriente:

* Cambio de dirección → variación de velocidad del viento → cizalladura que puede dar lugar a turbulencia.

* En los surcos, CAT moderada, que puede ser fuerte.* Zonas con bajas cerradas CAT en solo el 5%.


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- Ondas de gravedad-cizalladura:* Se originan cuando un impulso perturba la atmósfera → la gravedad genera olas a partir de estas alteraciones si hay diferencia de densidad entre dos masas de aire superpuestas.* Se pueden presentar en cualquier parte de la atmósfera: tropopausa se dan los factores idóneos.


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