Aerodinámica - Efecto de suelo (Ground Effect)

Efecto de Suelo

Capitán Mauricio Ureña Durán

2018

Se conoce como Efecto de Suelo (ground effect), a un fenómeno que ocurre con la aerodinámica del avión, cuando este se encuentra a poca distancia de la pista de aterrizaje (específicamente a una distancia menor al largo de la envergadura del avión), por ejemplo durante los despegues y aterrizajes.

Para poder explicar el efecto de suelo, primero tenemos que recordar la sustentación de las alas y los vórtices de ala.  Considerando que las alas del avión están generando sustentación, existe un área de alta presión por debajo de las alas y un área de baja presión por encima de las alas.  Esta diferencia de presiones ocasionan los vórtices de ala, como en la imagen a continuación.

Además también hay que recordar que estos vórtices de ala generan resistencia al avance, por lo que si son grandes entonces existe mucha resistencia al avance, y si son pequeños existe poca resistencia al avance.

Cuando la aeronave se encuentra muy cerca de la superficie, se altera este patrón de flujo de aire en las alas, efectivamente eliminando los vórtices de ala.  La cercanía con la superficie evita que se desarrolle el vórtice, como se aprecia en la siguiente imagen.

Una vez que desaparecen los vórtices de ala, el avión tiene menos resistencia al avance, debido a que disminuye la resistencia inducida generada por la sustentación.  Además se puede considerar que se tiene un efecto de colchón por el aire que se comprime o “presuriza” debajo del avión, por lo que se experimenta un efecto de “flotación” sobre la pista.

Es importante tomar en cuenta esto, ya que gracias al efecto de suelo el avión puede elevarse antes de alcanzar su velocidad óptima, y luego al salir del efecto de suelo sin suficiente velocidad (cuando aumenta su distancia de la superficie) puede entrar en pérdida y caer violentamente.  Otro momento crítico para considerar el efecto de suelo es durante el aterrizaje. Al momento de hacer el flare para aterrizar, el efecto de suelo ocasiona que el avión flote a lo largo de la pista, lo cual puede tener consecuencias indeseadas, especialmente con un pobre control de la velocidad, la aproximación, o aterrizando con viento de cola.

El efecto de suelo nos puede ayudar a realizar despegues cortos o en superficie blanda.  El avión puede efectivamente despegar a una velocidad menor a la Vx ó Vy, lo que se requiere luego del despegue es mantener la nariz del avión nivelada, asegurarse de seguir dentro de la altura requerida para aprovechar el efecto de suelo, mientras el avión acelera a una velocidad segura para continuar con el ascenso ya sea a Vx ó Vy.

Referencias:

1.T. Thom. The Pilots Manual.  Private and Commercial. 1994.

2. ASA.  CFI Test Prep.  2012.

3.  ASA. Commercial Pilot Test Prep.  2012.

4.  Boldmethod.com

Automatic Direction Finder - ADF

Capitán Mauricio Ureña Durán

Julio 2017

El ADF es un instrumento que se usa para vuelo por instrumentos.  En sus inicios era vital
para la navegación aérea, sin embargo mejores equipos han ido sustituyendo su uso, y en la
actualidad se considera como un equipo tradicional que pronto dejará de usarse por completo.   

Este instrumento sintoniza a una estación de radio en tierra conocida como NDB
(non directional beacon).  Esta estación emite una señal de radio en todas direcciones, y el ADF
lo que hace, es ayudar a determinar el bearing para volar hacia la estación.  En otras palabras,
la aguja del instrumento siempre apunta hacia la dirección exacta de donde se encuentra el NDB.

El término correcto para lo que marca la aguja es RELATIVE BEARING (RB).  

Por ejemplo en esta imagen, la estación de radio está hacia atrás y a la derecha del avión.  
Si queremos volar hacia la estación, debemos hacer un giro hacia la derecha e invertir el rumbo.  
El RB ES 135 GRADOS.  La clave para poder volar hacia la estación de manera efectiva es
calcular exactamente el rumbo necesario que se debe volar para ir directamente a la estación.  

Para poder hacer este cálculo, se requiere saber el rumbo del avión, con respecto al norte magnético,
esto es conocido como MAGNETIC HEADING (MH). El MH lo obtenemos del giróscopo direccional,
o el compás magnético.  Cuidado, los instrumentos se parecen, pero no son iguales.  

La fórmula para calcular el rumbo magnético (Magnetic Bearing) hacia la estación, en relación al
norte magnético, es:

Magnetic Bearing = Magnetic Heading + Relative Bearing

MB = MH + RB

Nota:  algunos ADF son de carátula fija, otros son de carátula móvil.  La diferencia es que en
los de carátula móvil, podemos leer el MH (nariz del avión miniatura) y MB directamente del
instrumento (cabeza de la aguja), sin necesidad de tener que desviar la atención al giróscopo
direccional o la brújula.  Para efectos de preguntas de práctica, es importante fijarse si el ADF
es de carátula fija o Móvil.  

Modo de Uso

Ya sabemos que el ADF apunta hacia la estación, sin importar el rumbo del avión o su posición.  
El RB es el ángulo entre el rumbo del avión y la estación, medido en sentido de las manecillas
del reloj tomando el cero como la nariz del avión.  Por ejemplo cuando la aguja del instrumento
apunta al 0, la estación está directamente al frente del avión.  Si la aguja apunta al 180, la estación
está directamente atrás del avión.  Con la aguja apuntando a 090, la estación está directamente
a la derecha del avión.  

Cuando la aeronave se acerca a la estación, la aguja se mueve de un lado  a otro, y es imposible
seguirla.  En este caso se vuela con alas niveladas un rumbo definido, hasta que sobrevolamos la
estación.  Una vez que esto ocurre, ya la aguja comienza a marcar adecuadamente de nuevo.  

Una maniobra se conoce como HOMING, esto significa virar el avión hasta que la aguja marca 0,
y de ahí en adelante hacemos correcciones para mantener la aguja en 0.  La idea de esta maniobra,
es que no se toman en cuenta los rumbos a volar, y lo único que importa es mantener la agua en 0.  
Por ejemplo si la aguja marca 090, viramos a la derecha, hasta que la aguja marca 0, luego
nivelamos las alas y seguimos volando ese rumbo.  

Otra maniobra se conoce como TRACKING, y en esta maniobra se mantiene a la aeronave en un
rumbo deseado para ir HACIA o DESDE la estación.  Es una maniobra más compleja que el homing,
pero también es más exacta.    

Ejemplos:  

3580.  Figura___ ilustración 1 (figuras privado)

Determinar la marcación magnética HACIA (TO) la estación.

1. 030
2. 180
3. 210

Respuesta:  Primero note que es un ADF de carátula móvil.  En este equipo el MB se lee
directamente de la cabeza de la aguja, y se  muestra el bearing:  210 grados.

3581.  Figura __ ilustración 2 (figuras privado)

¿Qué marcación magnética debe utilizar el piloto para volar
HACIA (TO) la estación?

1. 010
2. 145
3. 190

Respuesta:  Respuesta:  Primero note que es un ADF de carátula móvil.  En este equipo
el MB se lee directamente de la cabeza de la aguja, y se  muestra el bearing:  190 grados.

3582.  Figura 30 ilustración 2 (figuras privado)

Determinar el rumbo aproximado para interceptar la marcación
180° HACIA (TO) la estación.

a)040

b)160

c)220

Respuesta:  Para determinar el ángulo para interceptar, vire al MB, y note los grados desde
la nariz del avión hasta el rumbo a interceptar.

Virar rumbo 190

Interceptar 180

190-180 = 10

 Duplique esta figura para obtener un ángulo de intersección de 20 grados.

Ahora, sume 20 + 180 = 200 grados.  

La única respuesta posible sería la C 220 grados, ya que las otras respuestas alejarían al
avión de la estación.   

3583.  Figura 30 ilustración 3 (figuras privado)

¿Cuál es la marcación magnética DESDE (FROM) la estación?

1. 025
2. 115
3. 295

Respuesta:  La aguja muestra un MB HACIA la estación de 295 grados.  El MB DESDE la
estación es el recíproco, o sea 115 grados.

3585.  Figura 30 ilustración 1 (figuras privado)

¿Qué marcación saliendo cruza la aeronave?

1. 030
2. 150
3. 180

Respuesta:  Igual procedimiento a la 5583.  Respuesta 030 grados.

3586.  Figura 30 ilustración 1 (figuras privado)

¿Cuál es la marcación relativa hacia (TO) la estación?

1. 030
2. 210
3. 240

Respuesta:  Despejar la fórmula MB = MH + RB   (NOTA:  luego de despejar, si el número
es negativo, se le suman 360 grados)

210 = 330 + RB

210 - 330 = RB

-120 = RB

-120 + 360 = RB

240 = RB

3589.  Figura 31 ilustración 1 (figuras privado)

La marcación relativa HACIA (TO) la estación es

1. 045
2. 180
3. 315

Respuesta:  ADF carátula fija.

El RB (marcación relativa) se lee directamente del instrumento, o sea 315 grados.  

3592.  Figura 31 ilustración 4 (figuras privado)

En un rumbo magnético de 320°, la marcación magnética
HACIA (TO) la estación es

1. 005
2. 185
3. 225

Respuesta:  ADF carátula fija.

MB = MH + RB

MB = 320 + 225

MB =  545

MB = 545 - 360

MB = 185 grados Hacia la estación.  

Ruta MRPV - MRLM

La ruta visual de Pavas a Limón también es una ruta relativamente corta, de aproximadamente una hora y media en un avión de escuela.  Esta ruta ofrece increíbles vistas de los volcanes Irazú y Turrialba, así como la cordillera de Talamanca a lo lejos.  Con un poco de suerte y con ayuda del viento, a veces es posible ver erupciones de ceniza desde el Volcán Turrialba.  Además también se aprecian paisajes rurales donde resaltan las fincas agrícolas y de ganadería extensiva.   Aunque es una ruta corta, es un poco más compleja por varios factores, como por ejemplo el clima, el terreno, y el servicio de ATC. 

El clima del caribe es muy diferente al del Valle Central del país, y puede que en el aeropuerto de salida las condiciones sean perfectas para volar visual, pero de Cartago hacia limón las condiciones para vuelo visual pueden no ser las óptimas.  Una ventaja es que el aeropuerto de limón cuenta con una estación meteorológica que emite reportes METAR.  Junto al METAR se puede agregar una llamada a el servicio de meteorología aeronáutica y una llamada a pilotos que tengan información actualizada de las condiciones de la ruta, con esto se puede tener un panorama bastante bueno para tomar decisiones antes de despegar y durante el vuelo.  

El terreno a lo largo de la ruta propuesta tiene varios puntos con altas elevaciones sobre el nivel del mar, por lo que la ruta debe preparase con especial énfasis en aprovechar las áreas o pasos que presentan elevaciones menores.  Además en la época del año donde predominan los vientos alisios, la turbulencia generada por el viento y las montañas puede afectar un poco ciertas porciones de la ruta.  En la siguiente imagen podemos ver al Norte de la ruta propuesta los volcanes mencionados.  Al sur la Cordillera de Talamanca.  

Con respecto al servicio de ATC, hay que tomar en cuenta que a raíz de las elevaciones del terreno a lo largo de la ruta, perfectamente pueden ocurrir pérdidas parciales o totales de comunicación.  En ocasiones el ATC puede escucharnos pero nosotros no los escuchamos a ellos, y viceversa.

Muchas veces aeronaves en ruta a niveles de vuelo superiores, o que se encuentran más cerca del Valle Central pueden ayudar como puente de comunicación.  Esto significa que pueden escuchar nuestras transmisiones, y luego retransmitirlas al servicio de ATC.  Si fuera necesario mantener comunicación en dos vías, las otras aeronaves de igual manera copiarían las instrucciones del ATC y las transmitirían para nosotros en ruta.  

Puntos de la ruta:

MRPV - Paso de Cartago y Recope - PARAI - Pueblo Turrialba - MRLM

Información General

Altitudes:

Aeropuerto MRPV: 3287 ft.

Salida por el Paso de Cartago: 7500 ft.

Entrada por Paso de Cartago: 8500 ft. 

Aeropuerto MRLM: 7 ft. 

Pistas:

MRPV 09 - 27

MRLM 14 - 32

Fotos de la ruta: 

Listos para despegar en MRPV, la montaña al fondo es el Volcán Irazú. 

 Paso de Coris, Volcán Irazú. 

Cartago y Volcán Irazú.

Volcán Irazú y Volcán Turrialba con erupción activa (se observa justo debajo del wingtip).

Cerca de Turrialba, Cordillera de Talamanca. 

Cerca de Turrialba, entrando a las llanuras del Caribe de Costa Rica. 

Aeropuerto de Limón justo al lado de la línea de costa.  Al fondo el puerto de Moín y la ciudad. 

Desembocadura del Río Banano, al Sur del Aeropuerto de Limón. 

Bono que se puede aplicar a esta ruta:

Esta ruta se puede alargar unos 45 minutos más, y se puede volar siguiendo la línea de costa hacia el Sur, hasta llegar a playas espectaculares como Cahuita, Puerto Viejo, Punta Cocles, y Manzanillo.  

Aproximación y aterrizaje a MRLM  (lluvia, viento y pista húmeda)

https://vimeo.com/111921793

https://vimeo.com/245190048

Ruta MRPV - MRTR

La ruta del aeropuerto de Pavas a Tambor es una de las primeras rutas que completa un estudiante de piloto privado.  Esta ruta tiene varias ventajas, por ejemplo es una ruta corta, de aproximadamente hora y media en un Piper Cherokee.  Además es bastante sencilla de planear, y se tiene la ventaja de aprovechar el control de tráfico aéreo en casi la totalidad de la ruta.   Para pilotos privados también es una de las rutas favoritas, pues aplica perfectamente para esa "$100 burger" y aprovechar un vuelo recreativo con familia y amigos.  

Como valor agregado están los paisajes a lo largo de la ruta, que combinan ciudades, la línea de costa y el puerto de caldera, atracciones turísticas como isla tortuga, hoteles en Tambor donde se puede comer muy bien, etc. 

Para esta ruta vamos a considerar los siguientes puntos de chequeo:

Primero se revisa el corredor visual CVC2, el cual se compone de los puntos: SANAT - MENTO - FANAL - ATENA - MATEO - CASCA.  Este corredor visual nos lleva desde el aeropuerto de Pavas, hasta Cascajal de Puntarenas, un pueblo justo antes de la línea de costa.  Es importante revisar las publicaciones del corredor visual, incluyendo altitudes de entrada y de salida, puntos de chequeo, rumbos, etc. 

La información de este corredor visual se puede encontrar en la siguiente dirección:  http://www.dgac.go.cr/wp-content/uploads/2017/06/sa08_16-AIRAC-CORREDOR-VISUAL-NORTE-MROC-11-4-a.pdf 

De CASCA - VIVES - ISLA TORTUGA - MRTR.

La ruta en la carta de navegación se observa así:

Algunos puntos de chequeo se ven así:

Línea de costa y tivives: también al fondo se puede ver Puntarenas.

Bahía de tambor.  puntos importantes son los hoteles de Tambor y Los Delfines, que ayudan a ubicar la pista de aterrizaje en caso de no conocer la zona.  La playa de Pochote es un punto de reporte de posición común para muchas aeronaves, indicando que están ingresando o saliendo de la bahía sobrevolando ese punto.  Otro ingreso a tambor es directo desde la bahía, lo cual también es un reporte de posición importante. 

En la siguiente imagen se aprecia el aeropuerto, y los hoteles a ambos lados de la pista de aterrizaje. 

De vuelta, entrando por el CVC2, vemos a la izquierda el Puerto de Caldera y Puntarenas.  A la derecha vemos el Río Tárcoles y la Ruta 27. 

Información General

Altitudes:

Aeropuerto MRPV: 3287 ft.

Salida por el CVC2: 6000 ft.

Entrada por CVC2: 5000 ft. 

Aeropuerto MRTR: 33 ft. 

Pistas:

MRPV 09 - 27

MRTR 30 - 12

Llegada a Tambor

Una vez en descenso hacia tambor, cambiamos la frecuencia de radio a UNICOM, y en ese momento también ajustamos el altímetro a 29.92 inHg.   Es nuestra responsabilidad mantener vigilancia de otros tránsitos, y esto incluye búsqueda activa de aeronaves, escuchar la frecuencia, y hacer reportes de posición de manera frecuente.  Si el plan es ingresar por la bahía, es una buena práctica indicar ANTES de ingresar a la bahía nuestras intenciones.   Si el plan es ingresar directo a tambor, sobrevolando Pochote, también debemos comunicar las intenciones de manera clara.  

El sobrevuelo del aeródromo es muy importante, y usualmente se realiza a 1000 ft sobre el terreno.  Se revisa la condición de la pista, se confirma que no hay obstrucciones, personas, otras aeronaves, etc.  Si se aproxima por Pochote el sobrevuelo se realiza básicamente manteniendo el rumbo, para luego hacer un tramo inicial izquierdo a la pista 30.  El tramo inicial puede extenderse bastante, no hay ninguna necesidad de apresurar las cosas, y esto es sumamente importante debido a que la aproximación a esta pista es un poco complicada.   

Por qué la aproximación y aterrizaje es complicada?  Pues bueno generalmente hay viento de cola a la pista 30, y la pista 12 básicamente no se puede utilizar por terreno de gran elevación en ese extremo de la pista.  Además este mismo terreno vuelve muy poco práctica una ida al aire en una eventualidad.  

Terminando el tramo inicial se completa el before landing checklist, y es muy importante iniciar el descenso final a una velocidad estabilizada adecuada para un aterrizaje corto.  El aterrizaje debería hacerse siguiendo las especificaciones del POH de la aeronave para un aterrizaje corto, utilizando la totalidad de la pista.  Hay que tomar en cuenta que el viento de cola va a aumentar la velocidad sobre el terreno, y esto implica un aumento en la distancia de aterrizaje y frenado de la aeronave.   IMPORTANTE:  si la aproximación no está estabilizada en el tramo final a la pista 30, efectuar ida al aire para realizar una nueva aproximación.  En esta pista es fundamental no forzar una aproximación fuera de parámetros de velocidad o altitud para una pista corta.

Consideraciones especiales: Aterrizaje pista 30.  Despegue pista 12.  Configurar la aeronave para un despegue corto según especificaciones del POH.  Cuidado con aves.  Cuidado con personas en el umbral de la pista 30.  

Video:

vimeo.com/244069489