Altitud de densidad

septiembre 21, 2021

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Aquí damos comienzo a esta serie de pequeños artículos sobre materias que, cada día más, surgen en nuestros simuladores empezando por este tema, en demasiadas ocasiones pasado por alto en simulación, la altitud de densidad.

La altitud de densidad se define como la densidad del aire dada como altura sobre el nivel del mar, o, desde el punto de vista contrario, la densidad que correspondería a una cierta altura sobre el nivel del mar en condiciones de atmósfera estándar.

Es decir, dados los valores de la atmósfera estándar (ISA) conocidos de 15ºC y 1013,25mb, sabemos que la temperatura y la presión descienden con la altura, y por lo tanto la densidad, que aunque es un concepto que habitualmente se obvia en favor de los dos anteriores, menos abstractos, es el que más influirá en las actuaciones de la aeronave y de ahí su importancia. Como esos valores de descenso son conocidos, podemos hacer una tabla con los gradientes de descenso de la densidad en función de la temperatura y la presión. En esa tabla podemos comprobar fácilmente a qué altitud equivaldría en una atmósfera estándar la densidad en un día dado a nivel del suelo en el lugar que estemos. Esa altitud equivalente es nuestra altitud de densidad. O lo que es lo mismo, si tengo digamos un día de 30ºC y 1020Mb de presión a nivel del suelo, a qué altitud correspondería en atmósfera estándar la densidad que tengo en esas condiciones.

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Gráfica de altitud de densidad

Si hemos entendido el concepto hasta aquí, creo que podemos vislumbrar por qué es importante todo esto. Si tengo una altitud de densidad de 5000ft en un día de calor, es decir a nivel del suelo tenemos la densidad equivalente a 5000ft en atmósfera estándar, nuestro aparato volará y actuará como si estuviésemos a esa altura, solo que estamos despegando, con todo lo que implica tanto en el mismo avión reduciendo la sustentación y empeorando el comportamiento general, como en el motor reduciendo la potencia, y la eficacia en el caso de la hélice. En los manuales habituales suele haber tablas indicando la distancia de la carrera de despegue, por cada Kg de carga, y por altitud de densidad. En la vida real no es raro que en un día de calor encontremos consultando esas tablas que nuestro avión necesita una carrera de despegue más larga que la pista que tenemos disponible. Obviamente son días donde no hay que salir a volar, o si tuviésemos una pista donde sí se pudiese operar, aún en esas condiciones, es un dato muy a tener en cuenta para adaptar nuestro vuelo a las condiciones del día. Y sin embargo en simulación no le hacemos caso a este dato y a veces ocurren sorpresas desagradables sin que sepamos muy bien porqué.

En el uso aeronáutico habitual no se suele mirar ni utilizar la densidad directamente, sino indirectamente a través de la temperatura y la presión, más manejables y fácilmente obtenibles en los habituales METAR, de ahí que para saber la altitud de densidad haga falta hacer unos cálculos a partir de esos dos datos. En simulación, al menos de momento, quizá sea demasiado hacer todo esto pero lo que no está de más es conocer el concepto y manejarlo de cara a esos días raros en los que el avión parece que no vuela como esperamos y a veces no se tiene muy claro el porqué, pero es muy habitual que la razón sea la altitud de densidad que no tuvimos en cuenta. Como decimos, la densidad es un concepto abstracto y operamos a través de otros datos más tangibles, pero en realidad cuando notamos nuestro avión volando mejor en invierno se debe a la alta densidad, y cuando le cuesta en esos días de verano igualmente es por la baja densidad. Incluso el anemómetro en realidad no mide la velocidad del aire como tal, sino una cierta cantidad de aire que es la que pasa por nuestras alas, o sea, en realidad podríamos decir que estamos buscando una cierta densidad para volar, no una velocidad propiamente. Todo esto es la razón por la que a 35000ft o más a nuestro avión realmente le cuesta volar, pero solemos obviar que la densidad del aire no solo disminuye con la altura, a nivel del suelo también lo hace según las condiciones del día, y ese cambio puede ser para mejor, comparado a las condiciones ISA, o para peor en el caso de grandes altitudes de densidad. No hay que dejar de mencionar, aun siendo obvio, que lo mismo esa altitud de densidad puede ser alta a nivel del mar en ciertas condiciones, como si nuestro lugar de salida ya de por sí se encuentra a gran altura sobre el nivel del mar, con lo que empeora por dos frentes, el nivel del terreno, y las condiciones atmosféricas. Es común que ciertos aparatos en ciertos lugares no operen en condiciones óptimas, o incluso que bajo ciertas circunstancias sean imposibles de operar, caso de helicópteros, o aviones ligeros, en montaña o lugares con una gran altura media sobre el nivel del mar, por ejemplo.

Y en simulación, ¿qué podemos hacer con esto? Pues hay un sencillo experimento donde podemos comprobar en nuestras propias carnes el problema que supone. Si ponemos una simple C172 en el aeropuerto de Lukla (Himalaya, y aquí da más o menos igual en qué atmósfera por razones obvias) veremos que apenas podemos despegar del suelo. O en otros simuladores donde podemos controlar la temperatura y la presión atmosférica jugando con estos valores podemos ver cómo influye en el comportamiento de la aeronave, aun estando en un mismo lugar, el solo hecho de cambiar esos parámetros. En simulación, y en la realidad, poco se puede hacer para mejorar las condiciones cuando la altitud de densidad es demasiado alta, en la realidad no salir a volar, pero en el simulador podemos cambiar las condiciones de la misión a unas más adecuadas, detalle interesante para los creadores de misiones. O si estamos online en una misión que no podemos controlar, sí podemos modificar nuestra carga de pago para adecuarla a las condiciones en vez de pelear con el avión sin saber porqué.

No hace falta llegar a esto, no