La hoja de Carga y Centrado (u hoja de carga y hoja de centrado) son dos grandes desconocidas que se usan generalmente en todos los vuelos que se realizan. Sus principales misiones son:

• Cargar el avión de forma correcta, asegurándonos de que el avión no excede ninguno de sus límites operativos como el MTOW, MZFW o la MLW)
• Repartir bien esta carga para comprobar que está dentro de un centro de gravedad operable para el avión y no pasen cosas como esta
• Informar al capitán de la distribución de la carga, así como el centro de gravedad, que será importante a la hora de configurar el avión para el despegue.

Con toda esta información, compuesta por el peso total en cada compartimiento de carga, peso total de los pasajeros, el momento que tiene el avión,… el capitán puede ajustar el timón de profundidad de la aeronave adecuadamente para  cerciorarse de un correcto comportamiento del avión durante las diferentes fases del vuelo. Esto es crítico en el momento del despegue, hasta el punto de alargar más de lo que la pista da, la carrera de despegue. Si el timón se ajusta mal, no nos hará el efecto “palanca” para poder levantar el morro con más facilidad.

Aquí podemos ver un ejemplo de hoja de carga del vuelo de SwissAir SR0111 de Nueva York a Ginebra. Si lo miráis con detenimiento podréis ver como se detallan los pasajeros, el peso en los compartimientos, los diferentes pesos dependiendo de la fase del vuelo y algunos ostros detalles curiosos.

También podemos ver como es una hoja de centrado, aunque desgraciadamente no he podido encontrar algo de mayor calidad para que lo podáis ver en detalle. En este caso, es la de un A320. A grandes rasgos, una vez tenemos todos los pesos introducidos en la hoja, se trazan unas rayas en la zona inferior que nos dará el centro de gravedad. De ahí, y siempre que no salga de los límites operativos (zonas oscuras), el capitán puede ajustar el timón de profundidad para el correcto comportamiento del avión.

Todo esto es llevado a cabo por los coordinadores en la aviación comercial. Personas que están ahí aunque nadie sabe de ellos, que se encargan de que el avión salga puntual (dentro de sus limitaciones) y que informan al comandante de la aeronave sobre la carga que llevará, número de pasajeros, meteo en aeropuerto de salida, destino y en ruta, entre otras muchas cosas. Si voláis a menudo y no sabéis aún de quien os hablo, lo podréis distinguir por su chaleco de alta visibilidad y por entrar en la cabina durante la parada en tierra del avión, además de andar por la plataforma, alrededor del aparato. Normalmente esto es un proceso automático que se hace mediante un ordenador, aunque en caso de fallo del sistema se hacen a mano. Además, el comandante debe revisar esta información y también debe saber interpretarla para detectar errores.

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© Will Mallinson – Airliners

Y ahora la pregunta ¿qué fue esa explosión? El fogonazo fue causado por una pérdida del compresor. En ocasiones, el flujo de aire que entra en el motor es irregular o turbulento. En estos casos, es posible que algunos álabes del compresor, que son al fin y al cabo piezas con forma de perfil alar, entren en pérdida.

Dentro de este tipo de suceso, tenemos lógicamente multitud de tipos. Desde pérdidas del compresor muy puntuales y casi ni perceptibles en los instrumentos hasta pérdidas completas del compresor, con resultados más que visibles como explosiones -como en el caso del famoso Thompson 263H en Manchester- o flameouts del motor afectado.

En los casos más severos, como el anteriormente mencionado, la combustión puede llegar a ser anormal y producirse explosiones en las que se quema el combustible sobrante, aquel que ha entrado en la cámara de combustión y se suponía que tenía que mezclarse y quemarse junto al oxígeno que no llega hasta esta etapa del motor debido a la pérdida. Una buena comparación se puede hacer con un coche de carreras, cuando vemos los fogonazos salientes del tubo de escape cuando el piloto levanta el pie del acelerador. El principio es el mismo, combustible sobrante que se quema súbitamente.

¿Qué puede causar una pérdida del compresor?

• Daño estructural previo en los álabes (desgaste, por ejemplo).
• FOD (Foreign Object Damage), ingestión de pájaros, piezas.
• Flujo de aire anormal en la parte frontal del motor.

Daño estructural previo en los álabes

El desgaste de los álabes puede, lógicamente, alterar el flujo de aire y por lo tanto hacer que ése álabe entre en pérdida. Generalmente, la pérdida de un sólo álabe no causa una reacción en cadena que produzca una falla completa en el compresor, pero sí puede ser perceptible por la tripulación, generalmente en forma de pérdida de empuje momentánea.

FOD

La ingesta de un objeto como un pájaro, pieza desprendida de otro aparato, un bloque de hielo, granizo, etc. puede causar daño a las palas, alterando su forma y por tanto, causando una pérdida en los álabes afectados. Generalmente, el daño es más extenso que en el primer caso, al dañar el objeto varios álabes. En este caso, se puede producir una reacción en cadena, o mejor dicho, una pérdida en cadena. Al perder efectividad varios álabes, los que le siguen en la secuencia de compresión podrán hacer lo propio. Es el caso del Thomson 263H o del A320 del río Hudson.

Flujo de aire anormal

Si el aire que entra en el motor es turbulento o insuficiente, se puede causar una pérdida del compresor. Por ejemplo, en el primer vídeo de esta entrada. El aire caliente y turbulento que expulsa la reversa es aspirado de nuevo por el motor causando un “compressor surge”. Otro ejemplo de pérdida del compresor causado por turbulencia es el visto en la película “Top Gun”, cuando un F-14 cruza la estela turbulenta de otro aparato.

Por último, tenemos la pérdida cuando el aire que aspira un motor es insuficiente para su funcionamiento normal. Lo general es que esto ocurra por una posición anormal del avión. Un ángulo de ataque excesivo, un ascenso siguiendo la vertical en el que te quedas estático en el aire al llegar a la cúspide de la trepada, etc.

Al comienzo de la era de los reactores esta incidencia no era poco común. La ausencia de FADEC hacía necesario ser extremadamente cauto al controlar el motor. Los cambios de potencia bruscos podían causar más fácilmente que ahora un compressor surge al necesitar la planta motriz más aire de forma inmediata. Actualmente, el FADEC se encarga de aumentar progresivamente la potencia, evitando un compressor surge. Un buen ejemplo era el Concorde, donde al despegar, se avanzaban de un golpe todas las palancas de potencia, aunque los motores se tomasen su pequeño tiempo para acelerar.

¿Cómo se detecta una pérdida del compresor?

Generalmente, se percibe una subida de la temperatura de los gases de escape (EGT) por aquel combustible que se quema donde no le corresponde.

Si el la pérdida ha sido muy puntual y de poca importancia, bajará el valor de N1 o EPR para reestablecerse al poco tiempo. Este no será el caso cuando la pérdida sea completa, situación en la que un sonoro y preocupante ‘boom’ acompañará a una pérdida de potencia del motor.

Puede darse el caso de que la pérdida del compresor de lugar a sucesivas explosiones del combustible sobrante como en el caso del Thompson o del vídeo del A330 abajo mostrado, teniendo, ciertamente, que apagar el motor afectado o reducir su potencia al ralentí para evitar daños mayores.

Si existe daño o las pérdidas son continuadas, también podrá aumentar la vibración del motor afectado, viéndose este aumento reflejado en el correspondiente instrumento en la cabina.

¿Y cómo se soluciona?

Dependiendo de la gravedad de la pérdida del compresor, será necesario realizar una reducción momentánea de la potencia para permitir la recuperación del motor; el ajuste de potencia a ralentí o la parada completa del motor para evitar más daños al mismo (TOM263H).

En el caso de que ocurra un apagón del motor por una pérdida del compresor, generalmente será posible reencenderlo, siempre que no haya habido un daño extenso a la planta motriz.

Para aprender más:

Maclittle – Y el motor dijo basta

Pérdida del compresor en un ejercicio militar. El compresor entra el pérdida, aumenta la EGT a pesar de tener los gases al ralentí y el piloto se ve obligado a parar el motor, declarar emergencia y volver a  Gran Canaria. Nótese el daño del compresor.

Maclittle – Qué bonito es el vuelo sin motor

Parada de ambos motores a 40.000 pies tras una pérdida del compresor causada por una velocidad demasiado baja para la altitud a la que se encontraban.  Reencendido de ambos a un nivel inferior y de vuelta al ejercicio de caza.

El A330 dice ‘boom’

El turbofan Pratt & Whitney nos saluda al despegar de Zurich, ¿FOD?

Once it gets under your skin, you’ll never get it out.

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Después de todo el revuelo levantado por el accidente del AF447 del que poco se sabe aún, la hipótesis del impacto de un rayo cobró fuerza los primeros días, pero ¿cómo afecta un rayo a una aeronave? Vamos a intentar explicar lo que pasa cuando un rayo alcanza un avión.

Los rayos son algo que no vemos pero que están ahí. Aproximadamente en este momento hay alrededor de 2000 tormentas eléctricas alrededor del mundo con una consecuencia muy clara: hay 100 impactos de rayo por segundo. Aún habiendo tantos y pasar tan desapercibidos, no nos debemos tomar a la ligera el efecto de un rayo. Un impacto puede traer consigo mil millones de voltios, 200.000 amperios y 30.000ºC de temperatura. No obstante, se calcula que un avión es alcanzado de media cada 10.000h de vuelo.

Frecuencia de Impacto de Rayos en el mundo – Wikimedia

Obviamente, un rayo no sale de la nada, y es debido a un seguido de procesos que en la nube se crea una energía potencial. Según Wikipedia

Generalmente, los rayos son producidos por particulas negativas por la tierra y positivas apartir de nubes de desarrollo vertical llamadas cumulonimbos. Cuando un cumulonimbo alcanza la tropopausa, las cargas positivas de la nube atraen a las cargas negativas, causando un relampago y/o rayo. Esto produce un efecto de ida y vuelta, esto se refiere a que al subir las particulas instantaneamente regresan causando la vision de que los rayos bajan.

Siendo algo menos generalistas, las turbulencias y las corrientes ascendentes en el interior de las nubes hacen que pequeñísimas partículas de agua coquen con partículas de hielo. Si estas no quedan “unidas”, la partículas de agua quedan positivamente cargadas. Como estas son más ligeras, suben hacia arriba de la nube haciendo una separación en su interior de cargas. Ya lo tenemos todo para crear un rayo.

El avión entonces tiene dos posibles maneras de interactuar con él. Podemos diferenciar entre interceptación de rayos (por debajo de 20.000 pies) o la más habitual generación de rayos (por encima de 20.000 pies) debido a la própia carga que lleva el avión y que desequilibra las cargas.

Para evitar los daños del impacto existe una exigente normativa (RTCA/DO-160) para no lamentar daños mayores a un pequeño susto. Quizás la contramedida más famosa para evitar los efectos de un rayo es el conocido efecto de la jaula de Faraday, y esto lo consiguen con estructuras conductoras, generalmente de Aluminio. Como curiosidad, actualmente se están encontrando con problemas, pues los nuevos materiales, mucho más ligeros que el aluminio, resultan ser menos conductores que este, y están creando más de un dolor de cabeza a los ingenieros.

Otra medida es el favorecer la salida del rayo. Para ello se habilitan caminos rectos sin ningún tipo de obstaculo ni elemento vital para el avión para que el rayo pueda desplazarse libremente por el exterior del casco de la aeronave. También se habilitan los descargadores de estática, que además de reducir la electricidad estática, ofrecen una salida rápida para el rayo. De costumbre, un impacto directo con un rayo no deja más que alguna quedamura en la pintura del avión y bordes de este.

Además, en las posibles zonas de impacto se utilizan elementos hidráulicos y mecánicos para intentar minimizar los efectos de la descarga

Radomo del A320 de Clickair. Podéis ver al agujero y algún que otro chispazo del radar – Autor: Still

Punto de salida del rayo. Se aprecian los descargadores de estática intactos- Autor: Still

No obstante, a veces lo caprichoso de la naturaleza hace que estas medidas a veces no sean del todo efectivas tal como muestran este par de fotografías de un A320 de Clickair alcanzado por un rayo. Podemos ver en la primera foto el punto de entrada, con el rádomo del avión agujereado y la salida, por uno de los descargadores de estática(falta uno y lo podemos ver en que hay la marca de los cuatro remaches que lo sujetaban), pero que no evitaron un pequeño reventón de parte del timón de profundidad.

Así, como podréis deducir por las fotos, lo rayos alcanzan los aviones por sus extremos (morro o ala), recorriendolos de punta a punta.

Los daños más comunes se producen en plásticos no conductivos, como el radomo. También hay otros daños que pueden llegar a ser catastróficos. Recordemos que el rayo puede alcanzar hasta 30.000ºC, más que suficiente como para calentar más de la cuenta el punto de entrada al avión. Si este punto de entrada se encuentra cerca de un tanque de combustible, se puede dar el caso de que en el interior del mimo exista vapor de combustible, pudiendose encender y explotar.

Un rayo alcanza un B747 de ANA en el despegue - Youtube

Otros daños menos visible, pero no menos peligrosos, pueden afectar al aparato durante el impacto. Debido a este, se crean potentes campos magnéticos que afectan a los equipos electrónicos de los aparatos, dejándolos pacialmente dañados o incluso totalmente inoperativos hasta el punto de poder dejar el avión en una situación crítica de navegación y vuelo. También puede afectar a otros elementos tales como baterías, generadores o circuitos eléctricos.

¿Qué se hace para comprobar que el avión puede aguantar un rayo? Según el reglamento RTCA/DO-160, las secciones 22 y 23 especifican cómo deben probarse. Así, simulan el impacto de un rayo al casco del avión para probar la tolerancia a su deterioro. Otras pruebas, como el de aplicar alto voltaje a los equipos electrónicos, también son utilizadas para la comprobación de su resistencia.

Desde luego, un rayo no es para tomarselo a la ligera, aunque en la mayoría de los casos, por suerte, no pasa del susto

Quiero agradecer a Carlos Ferraz, junto a su equipo, Jaume Graells y Mònica Subirats,por facilitarme y darme la idea de escribir sobre esto. Ferraz, más vale tarde que nunca

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Recien salido del horno, ya está disponible el informe preliminar del vuelo AF447 entre Rio y París.

El informe viene a ser una crónica de lo que todos más o menos sabemos, y además añade información técnica que hasta ahora yo por lo menos desconocía. Un ejemplo es a lo largo del transcurso del tiempo desde que sale el vuelo hasta que lo pierden, como los ATC van contactandose uno a uno preguntandose si tienen contacto con el AF447. Incluso llegan a pregunta a Shanwick [situado en el atlántico norte] si han tenido contacto del vuelo. Otra cosa que me fascina es como analizan paso por paso cada uno de los mensajes ACARS que se recibieron, el significado, como lo vio el piloto, como afecto eso al avión, …

Como conclusión parcial, llega a decir que según los mensajes que saben que lanzó de advertencia, la velocidad que mostraba a los pilotos no era congruente, y además, eso afecto a otros sitemas que fueron cayendo a continuación.

Hay muchas más cosas, pero concluye con una frase bastante rotunda:

visual examination showed that the airplane was not destroyed in flight ; it appears to have struck the surface of the sea in a straight line with high vertical acceleration.

Básicamente nos dice que el avión no se destruyo en vuelo, pues los restos encontrados en el mar estan trazados por una línia que hace pensar en un impacto a gran velocidad vertcal contra el agua.

Si entendéis inglés o francés, es muy recomendable que os lo leáis, porque a parte del informe del própio accidente, se añade (como es costumbre) información en relación a los sistemas que han estado supuestamente implicados en la tragedia, como es el sistema ACARS, el Pitot, …

Aquí tenéis en versión on-line el pdf. Más abajo los links de descarga.

Lo téneis disponible para descarga en [francés] e [inglés]

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