Altitudes

Diferencias entre altura, altitud y elevación.

Para la planificación y/o ejecución de operaciones aéreas, necesariamente debemos entender conceptualmente el significado de los términos: altura, altitud y elevación, ya que se refieren a cosas muy distintas. Las definiciones formales de dichos términos, pueden ser consultadas en la Parte 1 de las Regulaciones Argentinas de Aviación Civil (RAAC). A fin de hacerlas más fáciles de comprender, expondremos una breve explicación de cada una

  • Altura: se define como la “distancia vertical entre un nivel, punto u objeto considerado puntual y un punto o nivel en la superficie”. En otras palabras, es la distancia vertical que separa mi aeronave de una “superficie física”, a la que denominaremos “terreno” (sea un campo, la pista de aterrizaje, una montaña, el agua de un lago o incluso el mismo mar). En términos aeronáuticos, si queremos decir que la aeronave se encuentra a una cierta altura sobre el terreno altura, usaremos las siglas AGL que significan “sobre el terreno” (del inglés Above Ground Level). Ej: 2000 ft AGL.
  • Altitud: se define como la “distancia vertical entre un nivel, punto u objeto considerado como puntual y el nivel medio del mar”. Básicamente nos estamos refiriendo a la distancia vertical que separa mi aeronave de una “superficie teórica” como lo es el nivel medio del mar. Como sabemos, el nivel del mar es variable, ya que está sometido a lo que se conoce como mareas, ya sea la gravimétrica (relacionada a la influencia de la Luna sobre el campo gravitacional de la tierra), como por la barométrica (influencia de las distintas presiones atmosféricas) sobre la superficie del mar. En nuestra actividad, al referirnos a la altitud, le agregaremos la sigla MSL (del inglés Mean Sea Level), aunque también es común encontrar la abreviatura AMSL (del inglés Above Mean Sea Level). Ej: 2000 ft MSL – 2000 ft AMSL.
  • Elevación: según su definición formal es la “distancia vertical entre un punto o nivel en la superficie de la tierra, o unido a ella, y el nivel medio del mar.” Es decir, la distancia vertical entre un punto de la superficie terrestre y el nivel medio del mar. En las publicaciones aeronáuticas, suele encontrarse abreviada como ELEV. Ej: AD ELEV: 647 ft.
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Funcionamiento de un altímetro barométrico

Un altímetro barométrico no es otra cosa que un barómetro, es decir, un comparador entre la presión atmosférica real y una presión de referencia, convirtiéndola en unidades de distancia útiles para nuestra actividad. El altímetro barométrico forma parte del sistema Pitot – estático, siendo alimentado con presión estática a través de las tomas estáticas del sistema.

El altímetro posee en su interior una cápsula aneroide flexible, que contiene un gas a la presión estándar de 1013,25 milibares ó 29,92 pulgadas de mercurio. A nivel del mar, la presión interna de la cápsula está contrarrestada por la presión atmosférica que ingresa a la carcasa del instrumento por la toma estática (presión estática), pero al ascender, conforme desciende la presión estática, la cápsula se expande moviendo al sistema de relojería interno.

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El instrumento está diseñado para seguir una curva de disminución de presión de acuerdo a la altura, la cual podemos ver esquemáticamente en la siguiente tabla:

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Cuando las condiciones atmosféricas cambian de las ideales (presión o temperatura), el altímetro  comienza a estar sujeto a errores.

Tipos de altitudes

Altitud Indicada

La altitud indicada es por definición,  la “altitud leída directamente en un altímetro de presión, de acuerdo a un reglaje altimétrico dado.” Como sabemos, el altímetro como barómetro, dará una indicación de altitud de acuerdo a la presión que cense por su toma estática, partiendo desde un valor de referencia y siguiendo una curva ideal. En una atmósfera estándar, la altitud indicada será la real.

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Ahora, cuando las condiciones distan de las ideales, en este caso sólo considerando variaciones de presión atmosférica y no de temperatura, como por ejemplo en un aumento de presión, suponemos que las isobaras se desplazan hacia arriba. Si no se realiza una corrección de reglaje, la altitud indicada será menor a la altitud real de la aeronave.

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En cambio, si la variación es por baja presión, suponiendo que las isobaras bajan, la altitud indicada será mayor a la real, siendo esta situación un peligro potencial.

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Altitud Calibrada

Llamamos “altitud calibrada” a la “Altitud Indicada corregida por los errores de posición, instalación y de instrumento”. Las tomas estáticas que alimentan al sistema Pitot – estático, y por ende también al altímetro, sufren las perturbaciones que en algunas actitudes, velocidades y/o configuraciones, provocan sobre la estructura del avión. Por otra parte, el instrumento en sí tiene sus propios errores. En la mayoría de las aeronaves, dentro de su rango normal de operación para cada configuración, la diferencia es mínima, por lo que en la práctica, aunque conceptualmente es incorrecto, podemos decir que al altitud calibrada es igual que la indicada.

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No obstante, algunas aeronaves tienen tablas de corrección, donde partiendo de la velocidad indicada, y de acuerdo a la altitud, velocidad y configuración, se obtiene la velocidad calibrada. A continuación, exponemos un ejemplo.

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Altitud Verdadera

Denominamos como Altitud Verdadera a la “altitud real con respecto al nivel medio del mar, que se obtiene de la Altitud Calibrada corregida por temperatura”. Como vimos anteriormente, las diferencia de la atmósfera real con respecto a las condiciones estándar o ISA, provoca errores en la medición de la altitud. Esto no sólo sucede con las presiones, sino también con la temperatura, ya que se afecta la densidad del aire.

Partiendo de una misma presión en superficie, cuando la temperatura de la masa de aire es  mayor a la ISA, los gradientes de presión se “expanden”, haciendo que la altitud indicada sea menor a la altitud real. Por lo tanto, cuando la temperatura es menor, los gradientes estarán más “comprimidos”, produciendo entonces que la altitud indicada sea mayor a la real, situación que se puede tornar peligrosa.

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Ante esta situación, hay una ecuación donde conociendo el valor ideal y real de la temperatura a la altitud indicada en la que se está volando, podemos rápidamente determinar la altitud verdadera, donde ALT = Altitud Indicada ó Calibrada y ΔISA es la diferencia entre la temperatura ISA según tabla y la real dada por el indicador de OAT.

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Por ejemplo, si la altitud indicada es de 10.000 ft (ALT), la diferencia entre la ISA y la real es de 30°C, entonces: TA = 10000 + ((4 * 10.000ft * 30°C) / 1.000 )= 11.200 ft.

A modo de conclusión parcial, si se vuela en una atmósfera FRIA y en condiciones de BAJA PRESIÓN, los errores se suman, por lo que si no se realizan las correcciones pertinentes, podemos exponernos a un grave riesgo de colisión contra el terreno.

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Altitud de Presión

Por definición, conocemos a la Altitud de Presión como “la altitud de la aeronave sobre el plano de referencia estándar de 1013,25 milibares ó 29,92 pulgadas de mercurio.”. Es decir, la distancia vertical no es con referencia al terreno o al nivel medio del mar, sino con una línea de igual presión o isobara.

La altitud de presión es establecida cuando un altímetro se establece en 1013,25 milibares o 29,92 pulgadas de mercurio, y rara vez coincide con la altitud verdadera.

 Dividida por 1000 indica el nivel de vuelo (FL – del inglés flight level), siendo su principal ventaja que al ser la utilizados de manera obligatoria en la fase de crucero, las aeronaves que convergen independientemente de las condiciones atmosféricas de su lugar de procedencia, mantendrán su separación, ya que estarán sometidas a las mismas variaciones de la atmósfera.

Los gráficos de rendimiento de las aeronaves, suelen estar referenciados con la altitud de presión.

Altitud de Densidad

La altitud de densidad es  la que se define como «es la altitud de presión corregida por temperatura no estándar».  En otras palabras, es la altitud en la que el avión “siente” que está volando, ya que su performance depende de la densidad del aire.

Sabemos que la densidad del aire es  inversamente proporcional a la altura, inversamente proporcional a la temperatura e inversamente proporcional a la humedad. Entonces, cuando la elevación, la temperatura y la humedad son altas, la densidad es baja, y por lo tanto la Altitud de Densidad es ALTA.

La altitud de densidad puede ser calculada con la siguiente fórmula, donde PA = Altitud de presión, OAT = Temperatura de aire exterior e ISA = Temperatura STD a esa altitud:

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 A modo de ejemplo, si PA= 25000 ft,  OAT= -24,5 °C e  ISA= -34,5 °C, entonces:

DA = 25000 + 120 (-24,5 – -34,5) = 26.200 ft

La Altitud de Densidad es fundamental para calcular la performance del avión en fases críticas, siendo la de despegue la más representativa.

Si comparamos dos aeropuertos de nuestro país, con relativamente la misma elevación, pero con una importante diferencia de temperatura, como lo es el AD Formosa y el AD Ushuaia, podemos corroborar la influencia de la temperatura en la altitud de densidad.

Ejemplo 1: AD SARF (Formosa) –  PA= 193 ft.  –   OAT= 30 °C  –   ISA= 15 °C

DA = 193 + 120 (30 – 15) = +1993 ft

Ejemplo 2 : AD SAWH (Ushuaia) –   PA= 102 ft. –   OAT= -2 °C –  ISA= 15 °C

DA = 102 + 120 (-2 – 15) = -1938 ft

Vemos que en el AD Formosa, el avión “siente” que está despegando a casi 2000 Ft de altitud, mientras que en el AD Ushuaia el avión se comporta como que estaría a casi 2000 ft debajo del nivel medio del mar. Como conclusión, la temperatura influye considerablemente en la performance.

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A modo de resumen podemos decir que:

  • La altitud de densidad es la altitud de presión (29,92) corregida por temperatura no estándar.
  • Se considera para el rendimiento de la aeronave.
  • Es la altitud que la aeronave \”cree\” que está volando.
  • La altitud de densidad no es una referencia de altura; es un índice del rendimiento de las aeronaves.
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Reglajes altimétricos

Según lo visto anteriormente, un altímetro sólo indicará la altitud correcta cuando nos encontremos en una atmósfera estándar, ya que las cápsulas aneroides están reguladas con dicha presión. Esta situación se da en contadas ocasiones y en un lugar puntual sobre la superficie, siendo necesario un procedimiento de ajuste llamado reglaje altimétrico que elimine los errores producidos por diferencia de presión.

El reglaje altimétrico se realiza mediante una perilla que permite variar la presión de referencia, es decir, dilatar o contraer la cápsula aneroide con la consiguiente movimiento de las agujas del instrumento. El valor de presión de referencia, en milibares o pulgadas de mercurio, es visible en una parte del instrumento denominada “ventana de Kollsman”.

La variación de altitud con respecto a la presión, puede estimarse en aproximadamente 30 pies por cada milibar o 1000 pies por cada pulgada de mercurio. Toda estación meteorológica relacionada a un aeródromo, posee el instrumental necesario para medir la presión atmosférica a nivel de su superficie, pudiendo establecerse los valores para las distintas presiones de referencia.

Las presiones de referencia más utilizadas son las siguientes:

  • QNH: definida como el “reglaje con respecto a la presión del campo, pero reducida a nivel medio del mar de acuerdo a una atmósfera estándar”, es decir sin tener en cuenta las desviaciones de la temperatura real con respecto a la estándar.”  Esta presión de referencia es la más utilizada para vuelo local o en las fases de despegue, ascenso inicial, aproximación y aterrizaje en un determinado campo. En tierra, el altímetro indicara la ELEVACIÓN del campo, mientras que en vuelo,  indicará ALTITUD con respecto al nivel medio del mar.
  • QNE: se conoce al “reglaje a la presión estándar a nivel medio del mar”, siendo ésta de 1013,25 milibares o 29,92 pulgadas de mercurio. El altímetro indicará distancia vertical desde la isobara de referencia, utilizado ampliamente en vuelos de crucero por encima de la altitud de transición, por lo que independientemente de su procedencia o destino, todos los aviones que operen con este reglaje, estarán afectados por las mismas variaciones de la atmósfera, por lo que mantendrán su separación entre ellos. Es el reglaje utilizado cuando se opera con niveles de vuelo (FL).
  • QFE: se denomina al “reglaje con respecto a la presión en un punto de la superficie terrestre”, es decir colocando en la ventana de Kollsman directamente la presión atmosférica del lugar. En este caso, con el avión en tierra, el altímetro indicará 0 (cero), mientras que en vuelo nos mostrará la altura con respecto al terreno. Es utilizado exclusivamente en operaciones locales, para tipos de vuelo puntuales, como ser el vuelo a vela, vuelos acrobáticos, etc.

Uso de los reglajes altimétricos

Con el fin de mantener una correcta separación entre aeronaves, contamos con una altitud fija para cada aeródromo, denominada “altitud de transición”, sobre la cual todas las aeronaves deben utilizar el reglaje QNE, es decir colocando 1013,25 milibares o 29,92 pulgadas de mercurio en la ventana de  Kollsman. A partir de la altitud de transición,  dejamos de considerar altitudes para referirnos a niveles de vuelo.  En la República Argentina, la altitud de transición más baja es de 3000 ft AGL. 

1000 ft (reales) por encima de la altitud de transición, se establece el “nivel de transición” debajo del cual se debe reglar el altímetro según el QNH del lugar. Este nivel no es fijo, sino que quien brinda el control de tránsito aéreo, debe variar dicho valor, en intervalos de 500 ft., conforme la variación de la presión atmosférica, para garantizar una separación real de 1000 ft. con la altitud de transición. La capa entre la altitud y el nivel de transición, se denomina “capa de transición”.

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Reflexiones:

  • Reflexión 1: El altímetro, es un barómetro de presión diferencial que compara la presión estándar dentro de la cápsula aneroide, con la presión atmosférica a la altitud del avión.
  • Reflexión 2: El altímetro sigue una curva de caída de presión fija, independientemente de su reglaje, por lo que toda variación de esa curva ideal, provoca errores.
  • Reflexión 3: Condiciones de atmósfera fría y baja presión, pueden ser potencialmente peligrosas.
  • Reflexión 4: La utilización de la altitud de presión, garantiza la separación entre aeronaves que se crucen, independientemente su procedencia o destino.
  • Relfexión 5: La altitud de densidad es fundamental para calcular la performance del avión, especialmente en el despegue.
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