miércoles, 9 de abril de 2014

Columna del Lic. Esteban Mendoza: "La altimetría nuestra de cada día"

Lic. Esteban Mendoza
En varias situaciones he observado cierta confusión respecto del correcto ajuste y cálculos sobre altimetría,
lo cual ha derivado en un tipo de error común y algunos malos entendidos por parte de controladores aéreos, tanto como de pilotos, a la hora de aplicar separaciones verticales utilizando la altitud de transición (TA) y el nivel de transición (TL).

El ejemplo más común es el siguiente:


“En un aeródromo X, la altitud de transición es de 8000FT mientras que el nivel de transición es FL085 de acuerdo a la presión QNH sobre ese mismo aeródromo (1032 hPa. para este ejemplo). Hay dos aeronaves, una que despega y otra que aproxima hacia la vertical para realizar una aproximación IAC (que se inicia con nivel de transición) y posteriormente aterrizar. Ambas aeronaves se van a cruzar en un determinado punto del espacio y del tiempo, por lo que es necesario aplicar una separación vertical para evitar que se choquen. Esa separación no puede ser inferior a 1000FT según la reglamentación.”

Situación 1: el controlador de tránsito aéreo decide mantener a la aeronave que despega con 8000FT (altitud de transición) y a la aeronave que navega hacia la vertical del aeródromo con FL090 (500FT por encima del nivel de transición), suponiendo (por sentido común) que ambas aeronaves estarán separadas verticalmente con 1000FT de diferencia, ya que asume que esta separación se dará entre los 8000FT (QNH) y el FL090 (QNE) – El piloto de la aeronave llegando acepta gustoso e inicia la aproximación con una altitud (o nivel de vuelo) por encima de lo estipulado, porque también analiza la separación con el mismo sentido común que el controlador.

Situación 2: el controlador de tránsito aéreo, confiando en lo que la reglamentación y los procedimientos de ajuste altimétrico dicen, decide mantener a la aeronave que despega con 8000FT (altitud de transición) y a la aeronave que navega hacia la vertical del aeródromo con FL085 (nivel de transición), asumiendo y confiando ciegamente en que, a pesar de no poder explicar esta separación, ambas aeronaves no estarán a menos de 1000FT de separación vertical, aunque una vuele con 8000FT (QNH) y la otra vuele con FL085 (QNE) – El piloto de la aeronave llegando se niega rotundamente a aceptar esta separación porque dice (por sentido común) que entre ambas aeronaves no habrá más de 500FT de separación vertical.

Situación 3: el controlador de tránsito aéreo decide mantener a la aeronave que despega con 8000FT (altitud de transición) y a la aeronave que navega hacia la vertical del aeródromo con FL090 (500FT por encima del nivel de transición), suponiendo (por sentido común) que ambas aeronaves estarán separadas verticalmente con 1000FT de diferencia, ya que asume que esta separación se dará entre los 8000FT (QNH) y el FL090 (QNE) – El piloto de la aeronave llegando, seguro de sus cálculos altimétricos solicita descender para FL085 (nivel de transición) para iniciar la aproximación según lo publicado – El controlador de tránsito aéreo le niega dicha autorización por temor a vulnerar la mínima de separación vertical y lo instruye para mantener FL090.  

Bien, para poder iniciar el análisis de estas situaciones es necesario recordar algunos conceptos y refrescar algunas cuestiones sobre la reglamentación en materia de ajuste altimétrico.

Comencemos:


Altitud de transición (TA): altitud a la cual, o por debajo de la cual, se controla la posición vertical de una aeronave por referencia a altitudes. Se trata de un valor fijo para cada aeródromo. Para los aeródromos internacionales la altitud de transición se publica en las Publicaciones de Información Aeronáutica (AIP), mientras que para los aeródromos nacionales este valor figura en las cartas de aproximación. No se publica la altitud de transición para aeródromos no controlados. En nuestro país y dependiendo de la geografía, hay variedad de altitudes de transición (todas ellas fijas por supuesto), por ejemplo Ezeiza tiene una altitud de transición de 3000FT, mientras que Ushuaia tiene una altitud de transición de 8000FT y Jujuy tiene una de 9000FT.

Nivel de transición (TL): nivel más bajo de vuelo disponible para usarlo por encima de la altitud de transición. Se trata de un valor variable que depende de la presión atmosférica sobre el aeródromo en relación al nivel medio del mar (QNH). Sin embargo, los niveles de vuelo (incluido en nivel de transición) son expresiones verticales referidas a isobaras específicas basadas en una presión atmosférica estándar de 1013,25 hPa (QNE).  

Capa de transición: espacio aéreo entre la altitud de transición y el nivel de transición. En nuestro país la capa de transición NUNCA es inferior a 1000FT (se explica el cálculo más abajo). Es decir que entre la altitud de transición y el nivel de transición siempre estará garantizada una separación vertical mínima de 1000FT, así los números me lleven a suponer otra cosa por “sentido común”.

Altimetría: parte de la topografía que se dedica a la medición de las alturas.

Altímetro: instrumento que suele formar parte de la aviónica de las aeronaves y que sirve para medir las distancias verticales.

Atmósfera estándar: se trata de una condición teórica determinada convenientemente para establecer condiciones constantes a los fines de los cálculos y procedimientos. Se caracteriza por una temperatura a nivel medio del mar de 15°C, una presión atmosférica de 1013,25 hPa (ó 29.92 Hg), el aire se comporta como un gas perfecto y absolutamente seco. La atmósfera estándar es representativa de una condición ideal propia de los 40° de latitud norte.    

Las aeronaves deberán expresar su posición vertical en altitudes por debajo de la altitud de transición o bien durante el descenso y a partir del nivel de transición. Para eso el controlador de tránsito aéreo informará el valor del QNH una vez que autorice a una aeronave a iniciar una aproximación o a descender desde un nivel de vuelo a una altitud determinada.

Las aeronaves deberán expresar su posición vertical en niveles de vuelo por encima del nivel de transición o bien durante el ascenso y a partir de la altitud de transición. En este caso no hace falta que el controlador de tránsito aéreo informe un reglaje de altímetro específico ya que, como se dijo anteriormente, los niveles de vuelo están siempre basados en una presión estándar (QNE=1013,25).

En algunos casos (no es el de nuestro país), el nivel de transición puede ser casi coincidente con la altitud de transición para maximizar el número de niveles de vuelo disponibles. 

Durante la aproximación al aterrizaje, también se puede determinar el margen vertical sobre el terreno, utilizando (bajo circunstancias específicas), una presión atmosférica sobre el aeródromo sin necesidad de que esta esté en relación con el nivel medio del mar, conocida como QFE, que indicará la altura y no la altitud sobre el punto en el que se ha tomado el valor QFE.

Bien, hasta este punto la cosa es bastante conocida por el común de los aeronáuticos, pero ahora surge la siguiente pregunta: ¿cómo puede haber 1000FT (o más) de separación vertical entre una altitud de transición de 8000FT y un nivel de transición de FL085? Trataré de explicarlo con un ejemplo en el que realizaré un cálculo adaptado para esta situación. Sin embargo, también en esta oportunidad es necesario recordar algunas cuestiones relacionadas con la física y la altimetría.

Sigamos:


La presión es inversamente proporcional a la altura. Es decir que a mayor altura, menor será la presión. Ejemplo, si sobre una superficie terrestre (GND) determinada hay 1009 hPa, por encima habrá presiones inferiores a 1009 hPa y por debajo habrá presiones mayores a 1009 hPa.


Si bien existe un gradiente constante (teórico) de variación de la presión con relación a la altura, la disminución real es de carácter exponencial, es decir que cuanto más subimos, la presión disminuye con mayor lentitud.
Sin considerar la variación exponencial de la presión con la altura y a los fines de favorecer los cálculos, consideraremos que la presión varía 33 hPa por cada 1000FT, es decir que varía 1hPa por cada 30FT aproximadamente. Este último valor será el que utilizaré para el ejemplo que detallo a continuación:

Caso
a) ¿cuál es el nivel de transición según el QNH dado?
b) ¿cuál es el ancho de la capa de transición del aeródromo X? 
c) ¿existe separación vertical de 1000FT o más entre la altitud de transición y el nivel de transición?

Datos:
Altitud de transición: 8000FT
QNH: 1032 hPa

a) Para calcular el nivel de transición hay que realizar el siguiente cálculo:

  • Determinar la diferencia de presión entre QNH y QNE
1032 (QNH) - 1013,25 (QNE) = 18,75 hPa (diferencia de presión)


  • Convertir la diferencia de presión obtenida en altitudes de acuerdo a la variación de presión en relación a la altura

1 hPa = 30FT
18,75 hPa = 562,5FT (diferencia en pies) (18,75 hPa x 30FT)


  • Determinar la equivalencia existente entre los 8000FT de la altitud de transición y la altitud correspondiente a la presión estándar 1013,25 




Redondear el valor de altitud equivalente obtenido con la diferencia de QNE, al entero inmediato superior. Considerar que según la expresión de los niveles de vuelo, los enteros se consideran en valores de miles o de quinientos (pares e impares). Ejemplo: 3500FT (FL035) – 4000FT (FL040) – 4500FT (FL045) etc.  

7437,5FT redondeado al entero inmediato superior = 7500FT (ó FL075 valor que aparece en la tabla para calcular el nivel de transición)


Determinar la diferencia existente entre el valor redondeado y el valor equivalente original.

 7500FT (valor redondeado) – 7437,5FT (valor equivalente original) = 62,5FT (diferencia)


Según la tabla para calcular el nivel de transición, al valor obtenido (FL075) hay que sumarle 10 (1000FT) para obtener el nivel de transición final, el cual asegurará una separación de por lo menos 1000FT respecto de la altitud de transición.

 FL075 (ó 7500FT) + 10 (ó 1000FT) = FL085 nivel de transición (u 8500FT)


b) Ahora solo resta determinar el ancho de la capa de transición, para lo cual nos serviremos de los valores obtenidos anteriormente, transformándolos a todos a pies (FT).
62,5FT (diferencia obtenida entre valor equivalente original y valor redondeado) + 1000FT (valor sumado al valor redondeado obtenido para llegar al nivel de transición) = 1062,5FT (ancho de la capa de transición)

c) Finalmente responderemos a la última de las preguntas: SI, entre una altitud de transición de 8000FT y un nivel de transición de 085 para un QNH 1032, existe una separación vertical de más de 1000FT. La separación es de 1062,5FT, para ser más exactos, por lo que no existe peligro de que dos aeronaves sean separadas con diferente reglaje de altímetro siempre y cuando una de ellas mantenga la altitud de transición con QNH 1032 y la otra mantenga el nivel de transición volando con QNE.

Ahora bien, lo mismo sucederá en el caso en que la presión QNH esté por debajo de la presión estándar, pero en este caso se deberá realizar un pequeño cambio en la manera de calcular esta diferencia, ya que en vez de restar esta diferencia se deberá sumarla para obtener los valores equivalentes. El resultado final también nos resultará llamativo ya que se supone que la capa de transición tiene un ancho mucho más grande que el que realmente tiene.

Propongo al lector realizar los cálculos pero con los siguientes valores:

Altitud de transición: 3000FT
QNH: 996

Se deberían obtener los siguientes resultados:

Diferencia en presión: 17,25 hPa
Diferencia en pies: 517,5FT
Altitud equivalente: 3517,5FT
Valor redondeado: 4000FT (FL040)
Diferencia entre valor equivalente y valor redondeado: 482,5FT
Nivel de transición: FL050 
Capa de transición entre una altitud de transición de 3000FT y un nivel de transición de FL050: 1482,5FT

Antes de finalizar, me gustaría dejar planteada la siguiente cuestión en relación a este mismo tema: la normativa argentina dice que la presión debe darse redondeándose a números enteros (según MANOPER ATM y Doc 4444 ATM/501) o en números completos o con cinco décimos (según las RAAC 91), planteándose una nueva disyuntiva entre nuestra propia normativa, ya que ambos documentos están en vigencia de manera simultánea. Sin embargo y por lo que se, en varios aeródromos de nuestro país se sigue informando la presión atmosférica en decimales. 

Suponiendo que el controlador de tránsito aéreo haciendo caso a la reglamentación vigente decide redondear las siguientes presiones para informar adecuadamente a los vuelos bajo su control, ¿cuáles serían los valores finales para cada caso?

a) QNH 1001,1 = ?
b) QNH 1001,4 = ?
c) QNH 1001,5 = ?
d) QNH 1001,6 = ?
e) QNH 1001,9 = ?

Nuevamente y según lo que suelo observar como resultado de la lógica de mis alumnos, las respuestas más comunes suelen ser las siguientes:

a) QNH 1001,1 = 1001
b) QNH 1001,4 = 1001
c) QNH 1001,5 = 1001 o 1002 (siempre suele haber dudas y diferencias en este valor ya que el sentido común deja de ser tan común)
d) QNH 1001,6 = 1002
e) QNH 1001,9 = 1002

Pues bien, en realidad las respuestas más acertadas, sin considerar que existen diferencias en la aplicación de la normativa, son:

a) QNH 1001,1 = 1001
b) QNH 1001,4 = 1001
c) QNH 1001,5 = 1001,5
d) QNH 1001,6 = 1001
e) QNH 1001,9 = 1001

La forma de redondear los valores de presión es siempre hacia el entero inmediato inferior (según MANOPER ATM y Doc 4444 ATM/501) pero como las RAAC 91 también permite valores de cinco décimos, el único caso que se mantiene tal como está es el correspondiente a la letra c).

He dicho!

Lic. Esteban Mendoza

Referencias:

AT: altitud de transición
FL: nivel de vuelo
FT: pies – unidad de medida para distancias verticales
GND: superficie
Hg: pulgadas
hPa: hectopascales – unidad de medida para la presión atmosférica – también suelen usarse “milibares” y “pulgadas”
MSL: nivel medio del mar
QFE: presión atmosférica existente al nivel del aeródromo. Si sobre la cabecera de aterrizaje el QFE es 1011 y la aeronave se encuentra posada en esa cabecera y tiene reglado este ajuste altimétrico, el piloto recibirá información de que se encuentra a 0 ms de altura.
QNE: es la presión estándar sobre el nivel medio del mar. Es un valor fijo (1013,25 hPa) y se utiliza para volar sobre isobaras específicas que dan nombre a los niveles de vuelo. Si el piloto vuela a 14000FT con un altímetro reglado en QNE, estará volando a nivel de vuelo FL140.
QNH: es la presión atmosférica sobre el aeródromo, pero en relación al nivel medio del mar. Si el aeródromo se encuentra a 100FT sobre el nivel medio del mar y el piloto tiene regulado el altímetro en QNH y se encuentra posado sobre el punto de referencia de elevación de dicho aeródromo, recibirá información de que se encuentra a 100FT de elevación. 
TL: nivel de transición

Bibliografía:

Doc 8168 OPS/611 Operación de aeronaves, Volumen I Procedimientos de vuelo
MANOPER ATM
Doc 4444 ATM/501 Gestión del Tránsito Aéreo
Anexo 2 Reglamento del aire
Anexo 3 Servicio meteorológico para la navegación aérea internacional
RAAC 91 Reglas de vuelo y operación general, Subparte B Reglas generales de vuelo
AIP Volumen I ENR 1.7 Procedimientos para el reglaje de altímetro


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