¿Por qué los aviones vuelan tan alto?

Alguna vez os habéis preguntado por qué los aviones vuelan tan alto. Si os fijáis, hoy en día durante un vuelo comercial, se suele indicar al pasajero por pantalla la altura a la que va el avión, la velocidad,... y siempre van a unos 30.000ft (10.000m). Podrían hacerlo simplemente a 500m de altura, donde no van a chocarse contra nada y así ahorrarse subir, ¿no? ¿Qué necesidad hay de volar a tan alto?

Comencemos por el principio. En 1935, Douglas sacó al mercado el DC-3, un avión capaz de llevar a 21 pasajeros (11 más que le Boeing 247) y mucho más rápido. En seguida se ganaron casi todo el mercado, consiguiendo hacerse con hasta el 90% del tráfico aéreo. Boeing no podía quedarse de brazos cruzados viendo como su competidor le dejaba en la ruina.

Entonces analizó un estudio realizado por Tommy Tomlinson, un piloto de TWA, del que se decía que poseeía más horas de vuelo por encima de los 30.000 ft que todos los demás pilotos de la época juntos. En dicho estudio, Tomlinson afirmaba que un avión civil podía volar a más de 4.000m de altura, conllevando una mejora de confort para los pasajeros y reducción del consumo. Al volar más alto, se reducían las ráfagas y turbulencias, haciendo el vuelo mucho más placentero (imaginaros que volar en aquella época suponía muchísimo ruido, frío, estrechez,...)

Pero claro, al volar tan alto aparecían dos problemas: la presión y la temperatura. Surgió entonces la necesidad de presurizar los aviones y aclimatarlos para garantizar un hábitat seguro y cómodo para el pasajero. Con esta nueva y revolucionaria idea, Boeing sacó en 1938 el Boeing 307 Stratoliner. Este avión era capaz de volar de Los Ángeles a Newark (Nueva Jersey) en tan sólo 13h y 40min, 2 horas menos que el DC-3!!

Más tarde aparecieron los motores a reacción. Estos motores permitían volar mucho más rápido que los turbohélice, sin embargo consumían mucho más. Pero la ventaja de dichos motores era que su consumo disminuía con la altura (a más altura menos densidad del aire), por lo que nuevamente los aviones incrementaron su altura de crucero.

Hoy en día cada avión tiene una altura óptima de vuelo, que depende de su carga y de los motores con los que vaya equipado el avión. La tripulación solicitará al centro de control el nivel de vuelo correspondiente para intentar consumir lo menos posible, satisfaciendo así las exigencias de la aerolínea.

Fuente: Simons, David and Withington, Thomas. Historia de la aviación. Parragon Books Ltd.

¿Por qué hace tanto frío en Nueva York?

Buenas a todos y bienvenidos un año más a Los Porqués. Espero que hayáis pasado un verano relajado y podido descansar lo más posible. A los que durante el verano nos habéis seguido en nuestra página de Facebook, leyendo las casi 20 entradas publicadas, daros las gracias por ayudar a que poco a poco vayamos creciendo y sed también bienvenidos!

Empezamos el año con una de vuestras preguntas:


Jesús:

¿Por qué en Nueva York hace mucho más frío que en Gijón, si ambos están a la misma altura (latitud)?

Gracias!

Alberto


Bien por la pregunta, ya que es curiosa y muy interesante. Para quien no lo sepa (sobretodo para nuestros seguidores latinoamericanos), Gijón es una ciudad costera del norte de España. Y aunque no lo parezca, está más al Norte que Nueva York! En concreto, 3 grados más. Y, ¿cómo es que dos ciudades, estando a la misma latitud, las dos costeras, y dando al mismo océano (supongamos que el agua del Mar Cantábrico está a la misma temperatura que en el Atlántico), en una en invierno se llega a temperaturas de -15º (NYC) y en otra apenas se llega a 0º?

La culpa de esta gran injusticia la tiene la corriente del Golfo. Ésta corriente transporta una inmensa masa de agua cálida de más de 1000 km de ancho desde el Caribe a Europa. Atravesando el Océano Atlántico consigue llevar agua para calentar Europa.


¿Y Nueva York? ¿A ella no le llega esta corriente? Pues no. Y no sólo no le llega, sino que además, la corriente que baña la costa norte estadounidense viene del Polo Norte!! Mirad:


Como veis, la que llega a Nueva York es la corriente Labrador, que no es otra que la que del Golfo tras su paso (y enfriamiento) por el Polo Norte.

Así que ya sabéis otra curiosidad más para comentar en el café tras la vuelta al trabajo!

Verano, veranito...

Nuevamente, otro año más, me despido de vosotros durante el verano. Desearos que lo paséis muy bien de vacaciones, descanséis y disfrutéis mucho de estos meses. Volveremos en Septiembre con más preguntas y publicaciones más frecuentes (I promise). Ya tengo algunas entradas escritas, preguntas antiguas, pero cualquier pregunta que os parezca interesante para el blog, no dudéis en escribidme durante el veranito.

Aún así, seguiré colocando noticias en nuestra página de facebook y podréis contactar conmigo también en nuestro muro. Facebook no descansa!

Un saludo y feliz verano!!!

¿Qué es un flap? ¿Y un slat? ¿Y los spoilers?

Cuando estaba en la Universdad en 1º, un día uno le preguntó a la profe de Aeronaves que qué era un flap. Ella ni corta ni perezosa le contestó: "Un dispositivo hipersustentador". ¡Claro! ¡Imaginaros! Tú, un pequeño aventurado de la vida, probablemente el primero de tu promoción en el cole, acababas de entrar en la Escuela de Aeronáuticos, con un subidón increíble, las hormonas por las nubes, con ganas de comerte el mundo, y van, y te dicen que vas a estudiar "dispositivos hipersustentadores"!!! El chaval no cabía más en su gozo. Gozo, que por lo general desaparecía con los primeros parciales de Noviembre, jajaja

Pero la profe, como siempre, estaba en lo correcto, los flaps son unos dispositivos hipersustentadores. ¿Y qué significa eso? Pues significa que son cosas que aumentan la sustentación. Veamos cómo es un flap:


Como veis, simplemente es que la parte trasera (en el borde de salida) del ala se deflecta y se retrasa (en el caso de los Fowler) para aumentar la sustentación. Esto se consigue al aumentar la cuerda y/o curvatura del perfil y/o superficie alar y/o controlando la capa límite. Todos los "y/o" anteriores dependen por supuesto del tipo del flap que estemos usando...

¿Y para qué se quiere aumentar la sustentación? Sencillamente, para poder volar más lentos. Si recordáis, la sustentación de un avión depende muchísimo de la velocidad a la que vuele. Y puede ocurrir que en maniobras a baja velocidad, en un aterrizaje p.ej., el avión al ir tan lento, no tenga la suficiente sustentación como para sostenerse en el aire y éste entre en pérdida.


¿Y los slats? Pues más de lo mismo, unicamente que están en el borde de ataque del ala. De hecho están tan intimamente ligados que en los aviones modernos no dispones de una palanca para flaps y otra para slats, sino que hay una única palanquita que deflecta ambas superficies proporcionalmente. Por ejemplo, estos son los valores para un Airbus A320:

Posición de la palanca: 0 1 2 3 FULL
Flaps (deg): 0 10 15 20 35
Slats (deg): 0 18 22 22 27

(Spoliers: En la imagen, superficies levantadas)

Por último, veamos qué son los spoilers. "¡Ya está! ¡Otro dispositivos hipersustentador!" Pues no, es justamente lo contrario. El objetivo de los spoilers es destruir sustentación. "¡Pero si la gracia de los aviones está en que vuelan! ¿Por qué van a querer quitarse sustentación?" Bueno, la cosa no es tan radical como parece, no es que el avión deje de sustentarse de golpe, simplemente se reduce un poco su sustentación.

¿Y para que se usan? Pues para muchas cosas. Por ejemplo, cuando se está realizando un giro, levantando un poco los spoilers del ala interior del giro, se consigue reducir un poco la sustentación en ese ala (bajarla) y facilitar el giro. Pero el caso más típico donde podéis verlos es en el momento del aterrizaje, después de tocar suelo, cuando los spoilers se deflectan para evitar (rompiendo la sustentación) que el avión vuelva al aire debido al rebote producido por los amortiguadores. Además, al pegar el avión al suelo, ayudan al frenado del mismo. ¿Y no sirven también para frenar? Pues sí, así es. Los spoilers aumentan mucho la resistencia, por eso realizan también esa función. Sin embargo, a pesar de ser las mismas superficies las que estran en juego, en este caso se las conoce como aerofrenos.

Eso es todo por mi parte. Cualquier duda, pregunta o sugerencia, no dudéis en dejar vuestro comentario o escribir a los.porques@gmail.com.

¿Por qué un avión entra en pérdida?

Antes de nada quisiera pedir disculpas por el retraso, soy consciente de que hace más de un mes que no escribo ninguna entrada, pero últimamente he estado bastante liado.

Vayamos al tema. ¿Quien no ha visto alguna peli de cazas en la que en un momento dado el piloto no dijera: ¡¡Hemos entrado en pérdida!!? Entonces el avión caía descontrolado, dando mil vueltas y el piloto intentaba por todo los medios recuperarlo.


Aunque en las pelis siempre es un poco fantasmada, voy a explicaros qué pasa cuando un avión entra en pérdida y cómo se evita en los aviones modernos.

Para que un avión vuele, es necesario que el aire se mueva sobre sus alas. Conforme el avión gana velocidad, el flujo de aire se adhiere al ala formando lo que se conoce como capa límite. El aire bordea el ala pegado a ella (debido al efecto Coanda) y le proporciona sustentación.


Cuando se encabrita el avión (sí, en aeronáutica usamos este verbo, como si estuviéramos montando un caballo, jeje), se aumenta el ángulo de ataque del ala (el ángulo que forma con el aire) y el aire tiende a despegarse. Llega un momento, en que el ángulo de ataque es tan grande, que Coanda no es capaz de mantener el aire pegado al ala y entonces se desprende la capa límite. Se dice entonces que el avión ha entrado en pérdida.


Lo que ocurre es que el aire deja de circular alrededor del ala y pasa a realizar un movimiento turbulento. Este movimiento turbulento del aire no produce sustentación, y el avión pasa en sólo unos instantes de flotar en el aire, a caer súbitamente. Además, se pierde el control del aparato, ya que los alerones se encuentran en el ala (donde el flujo ahora es turbulento) y resultan inservibles. Aquí tenéis un vídeo del proceso completo.

Este problema se conoce desde antiguo y está completamente superado. Los aviones caza actuales por ejemplo tienen unos motores tan potentes que son capaces de ascender casi en vertical.

Por otro lado, las avionetas están sobredimensionadas, de manera que si entran en pérdida, ellas mismas solitas se recuperan, sin producir más consecuencias. Es una de las típicas cosas que se realizan en las primeras clases prácticas de vuelo.

Los aviones modernos comerciales (los que usamos para viajar) poseen una serie de dispositivos integrados en el ordenador de abordo. Estos dispositivos, llamados protecciones, actúan sobre los mandos evitando que el piloto meta el avión en pérdida. Por ejemplo, si el ángulo de ataque aumentara peligrosamente, enviaría una orden a los elevadores, para que hicieran picar al avión (para que bajara el morro). Así se evitaría que éste entre en pérdida. En los más antiguos, simplemente suena una alarma sonora que avisa al piloto del peligro de entrada en pérdida.

Así que ya sabéis, no os dejéis engañar por las películas y despreocuparos por completo de este tema, que lo tenemos perfectamente superado.

Espero vuestros comentarios y sugerencias!

PARA QUIEN QUIERA SABER MÁS:

Aquí os dejo una aplicación de la NASA que os podéis descargar gratis. Con ella podréis practicar como si estuvierais en un túnel de viento y comprobar cómo la capa límite se desprende a ángulos de ataque altos.

http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/FoilSim/index.html

¿Qué es la entropía?

Vamos con otra pregunta que llegó a mi correo:

JESÚS;
QUE ES LA ENTROPIA?, PORQUE TODO PROCESO GENERA ENTROPIA?, SI BIEN PUEDE GENERARSE,PORQUE NO PUEDE DESTRUIRSE?
FELICIDADES POR TU BLOG BASTANTE INTERESANTE, MAS INTERESANTE SI TU PUBLICACION FUESE MAS INTENSA
SALUDOS

JOSÉ LUIS GONZALEZ QUINTERO

SAN LUIS POTOSÍ, MÉXICO

Antes de nada agradecerte José Luis no sólo tu pregunta, sino también tu sugerencia. Tomo nota!

Ahora vayamos con la entropía. Para andar por casa podemos decir que la entropía mide el desorden de un sistema. Por lo tanto, un sistema estará más desordenado cuanta más entropía posea. Según el 2º Principio de la Termodinámica:
La cantidad de entropía del universo tiende a incrementarse con el tiempo.

Esto significa, que cualquier sistema o proceso, dejándolo libremente, es decir, con su evolución natural tiende a desordenarse, a aumentar su entropía. Pongamos un ejemplo. Si tú abres una baraja de cartas nueva (con todas sus cartas ordenadas) y la lanzas al aire, las cartas se esparcirán por el suelo y se desordenarán. Lo que nunca pasará será que lanzando las cartas desordenadas acaben ordenadas.

En teoría, existen procesos reversibles, en los que el incremento de entropía sería nulo. Pongamos por ejemplo la expansión lenta de un gas a temperatura constante. En estos procesos, el calor desprendido/absorbido es igual al trabajo realizado. Pero esto es sólo en condiciones ideales, ya que en la realidad, existen pérdidas por rozamiento, imperfecciones,... que hacen que el trabajo necesario para llevar el gas a su estado inicial sea mayor, siendo el proceso irreversible. Ese rozamiento, por ejemplo, conllevará un desprendimiento de calor al exterior, aumentando la entropía global.

En resumen, la entropía no puede destruirse, sólo puede crecer, ya que en la práctica todos los procesos del universo son irreversibles.

Espero con ésto haber resuelto tu duda. En caso de no ser así o que quieras profundizar más en el tema, no dudes en decírmelo.

Un saludo!

¿Cuándo cae la Semana Santa?

Este año, la Semana Santa ha caído muy tarde. Aquí en España al menos se nos ha hecho eterno ya que no hemos tenido ningún día festivo desde Navidades. Y, ¿por qué ha sido así? ¿Por qué no cae todos los años en el mismo día? ¿Por qué siempre hay luna llena en Semana Santa?

La causa es que la fecha del Domingo de Resurrección no se fija de acuerdo al calendario greogoriano (el que usamos todos los días), sino al calendario lunar. La Iglesia Católica sigue usando el mismo calendario que utilizaban aquel entonces los judíos. Concretamente, el Domingo de Resurrección es el primer Domingo después de la primera luna llena tras el Equinoccio de Marzo. ¿Cómo???? jajaja.

Como esta frase es difícil de digerir vamos a ir por partes, jeje. Un Equinoccio es el momento del año en que el día dura lo mismo que la noche. Cada año hay dos: el de Primavera y el de Otoño; que marcan el paso del Invierno a la Primavera y del Verano al Otoño, respectivamente. En el Hemisferio Norte, el Equinoccio que tiene lugar en Marzo es de Primavera, mientras que en el Sur es de Otoño. Esto ocurre el 21 de Marzo, más o menos.

Pues bien, el Domingo después de la primera luna llena tras del 21 de Marzo es Domingo de Resurrección. Por ese motivo durante la Semana Santa tendremos una gran luna llena en nuestro cielo.

Esto no siempre ha sido así. De hecho, los primeros cristianos celebraban la resurrección en diferentes días. Los cristianos de origen judío la celebraban justo después de la Pascua judía, mientras que los de origen gentil, preferían celebrarlo el Domingo siguiente a la Pascua. No fue hasta el año 325, en el Concilio de Nicea, que se unificaron y se concretó el método actual. Aún así, la cosa dio bastantes más quebraderos de cabeza. Si alguno está interesado os dejo este link, donde brevemente se explica la historia de la Semana Santa.

Por mi parte, sólo queda desearos una feliz Semana Santa!



PARA QUIEN QUIERA SABER MÁS:

Lo cierto es que la Iglesia no sigue estrictamente esta norma y el Domingo de Resurrección no cae donde debería. En esta página se describen las reglas exactas utilizadas y aquéllos años que han sido excepción.