¿Qué es la altitud de densidad y por qué es importante para los pilotos?

La altitud de densidad (altitud de presión, corregida por temperatura no estándar) puede considerarse como la cantidad de energía cinética que tienen las moléculas de aire en una masa de aire determinada. Más simplemente, la altitud de densidad mide qué tan espesa es una masa de aire y qué tan aerodinámicamente viable es. Una altitud de mayor densidad corresponde a una masa de aire estándar a gran altura, mientras que una altitud de menor densidad podría encontrarse en condiciones normales más cercanas al nivel del mar. La altitud de densidad se ve afectada por tres elementos: la presión del aire, la temperatura ambiente y la humedad relativa del aire. Este artículo explicará estos tres factores y abordará algunos problemas de rendimiento asociados con la altitud de alta densidad.

Presión atmosférica

La presión del aire cambia a medida que los sistemas climáticos se mueven sobre un área. Las masas de aire intentan igualarse y el aire a alta presión siempre se mueve hacia regiones de presión relativamente más baja. La lectura estándar de presión del aire es 29,92 pulgadas de mercurio (medida en un barómetro convencional) o 1013,2 unidades de presión hectopascal (un derivado del Pascal, la unidad internacional para medir la presión interna).

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El movimiento de los sistemas meteorológicos provoca una desviación de la presión estándar, lo que afecta a la densidad del aire. La altitud de densidad y la presión varían inversamente: una presión atmosférica más baja tiene una altitud de densidad más alta, mientras que una presión atmosférica más alta da como resultado una altitud de densidad más baja. Los pilotos podrían recordar esto pensando: "Baja presión, menos densidad (pero mayor densidad de altitud), menos sustentación aerodinámica".

Humedad relativa

Los valores de humedad más altos en una masa de aire dan como resultado altitudes de mayor densidad. La humedad es una medida de la saturación de agua del aire. La presión del aire disminuye a medida que aumenta la humedad relativa, ya que la masa de aire se satura cada vez más con vapor de agua. Por ejemplo, una masa de aire cercana al 100% de humedad contiene casi 30 g de vapor de agua por metro cúbico a 30 grados centígrados en comparación con aproximadamente 10 g de vapor de agua a 10 °C; un aire más húmedo produce una disminución de la densidad y, por lo tanto, una mayor altitud de densidad.

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Temperatura

El factor más importante que afecta la altitud de densidad es la temperatura ambiente. Los días más calurosos dan como resultado altitudes de densidad mucho más altas. Una simple perogrullada sobre las moléculas de aire es que se separan más en masas de aire más cálidas que en las más frías. A medida que la energía molecular disminuye, las alas, los motores y otras superficies de control de un avión también disminuyen en eficiencia en comparación con las operaciones en condiciones estándar.

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Sanciones de desempeño

A continuación se muestra un ejemplo de cómo la temperatura afecta la altitud de densidad: en un día estándar en Doha Hamad Int'l (15 ° C, 29,92 Hg o 1013,2 hPa), la altitud de densidad es la misma que el nivel del mar, ya que el aeropuerto está al nivel del mar. En un día de 40°C (104°F), la altitud de densidad aumenta a casi 3000 pies. En consecuencia, el rendimiento de las aeronaves se degrada de tal manera que sus capacidades aerodinámicas son iguales a las operaciones a 3.000 sobre el nivel del mar en un día de 15°C (temperatura estándar).

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A medida que aumenta la densidad de altitud, el rendimiento de la aeronave disminuye. Se suele afirmar que las alas, las superficies de control y los motores de un avión son menos efectivos en altitudes de mayor densidad. Más precisamente, la altitud de densidad dicta el rendimiento esperado a esa altitud real sobre el nivel medio del mar a la temperatura estándar. Esto quiere decir que un avión justo sobre el suelo en Doha en un día de 40°C funcionará como si estuviera a 3.000 pies y 9°C, la temperatura estándar a esta altitud.

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Las altitudes de mayor densidad presentan ineficiencias aerodinámicas en relación con las altitudes de menor densidad porque el aire tiene menos energía molecular para proporcionar sustentación y autoridad de control. La energía molecular reducida significa que un avión necesita usar más energía química (combustible) en un día más caluroso de lo normal para lograr el mismo rendimiento que en un día normal. Los resultados de la altitud de alta densidad son recorridos de despegue más largos, velocidades de avance más altas en el despegue y la aproximación, y un rendimiento reducido del empuje máximo del motor.

La altitud de densidad es un factor importante en la aviación general, especialmente para los motores de pistón de aspiración normal. Los pilotos pueden acomodar menos peso y menos pasajeros a medida que aumenta la altitud de densidad. Los efectos de la densidad y la altitud son incluso ineludibles para las aerolíneas. Aunque los aviones pueden despegar de manera segura desde casi todos los aeropuertos del mundo con su peso máximo de despegue y con dos motores, cada despegue está diseñado para volar de manera segura después de una falla del motor en la pista o en el ascenso inicial. En consecuencia, se pueden vender menos asientos y se puede transportar menos carga en tramos largos desde aeropuertos calurosos con terreno circundante. Las altitudes de alta densidad a veces incluso provocan que los pasajeros se queden atrás.

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La altitud de densidad es un gran problema. Afectadas por una trifecta de humedad, presión y calor, las altitudes de mayor densidad reducen las capacidades de rendimiento de las aeronaves. Los aviadores generales, los pilotos militares, los operadores de carga y las aerolíneas se preocupan por igual por los efectos de la altitud de densidad. Para comprender completamente las capacidades de un avión, o tal vez su falta de ellas, el piloto debe comprender y respetar a fondo la altitud de densidad.