¿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 el 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.

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¿Aterrizan solos los aviones?

La eterna pregunta. ¿Los aviones aterrizan solos, o lo hacen manualmente los pilotos?

La respuesta es sí y no. Me explico, muchos aviones pueden aterrizar solos, sin embargo, es necesaria la supervisión de la maniobra por parte del piloto. Con esto quiero dejar bien claro que la presencia del piloto es muy importante. Pero expliquemos un poco más todo esto.

Hace años, los ingenieros inventamos un aparatito llamado ILS. Éste aparatito guía al piloto durante la aproximación y el aterrizaje. ¿Y cómo lo hace? Pues muy sencillo, como si de un "videojuego" se tratara, el piloto debe mover los mandos del avión hasta conseguir que se alinee la "crucecita" rosa. Os dejo una foto para que lo veáis. La línea horizontal nos muestra nuestra desviación "en altura", y la vertical la desviación "horizontal".

Según sea el nivel de visibilidad, condiciones ambientales, podemos clasificar los aterrizajes en 3 categorías (CAT I, CAT II y CAT III). La última, se puede clasificar en otras 3 (CAT IIIa, CAT IIIb, CAT IIIc), siendo la última (CAT IIIc) para condiciones de visibilidad nula. Para aterrizar en una determinada categoría, debe cumplirse no sólo que el avión esté equipado con el dispositivo ILS adecuado, sino también que el aeropuerto esté dotado de las radioayudas correspondientes y el piloto esté certificado para realizar la maniobra!! Por eso digo, que la presencia del piloto es muy importante. Os dejo un aterrizaje de CAT III:

Y la pregunta es: ¿no podría el ordenador de abordo alinear el solito las 2 crucecitas? Pues sí, lo puede hacer. Esto es conocido como Autoland. En este caso, el avión, se alinea, posiciona, desciende, toca suelo, estabiliza y frena él solo!!! Lo hace todo, vamos. Por supuesto, no todos los aviones pueden ni están equipados para Autoland. El sistema es tríplemente redundante, es decir, hay tres cosas de cada, por si alguno de los ordenadores de vuelo fallaran. ¿Y el piloto que hace en estos casos? Pues supervisar la maniobra, ya que en caso de fallo, deberá tomar el control de la aeronave. En este link podéis leer (en inglés) el procedimiento realizado por un piloto.

Para terminar un vídeo muy muy bueno, que muestra hasta dónde llega el potencial del Autoland (pensad que el avión va a unos 250km/h!!):

Espero haberos descubierto algo nuevo sobre este desconocido mundo de la aeronáutica. Como siempre, recordad que podéis enviar vuestras preguntas a: los.porques@gmail.com.

Entrada publicada previamente en Los Porqués.

Increíble pero cierto
La jungla 2: rastro llameante

¿Cómo funcionan los baños de un avión? ¿Cómo van al baño en el espacio?

El otro día, mi "pequeña" gran cuñada de 14 años, Mar, me preguntó cómo funcionaban los baños de un avión y a dónde iban todos los desechos. "¿Se tiran al aire?", me dijo. En esta entrada voy a contar no sólo como funcionan en un avión, sino también, como van al baño los astronautas en el espacio, cómo se asean...

(Foto de Ignacio Zanartu)

En los aviones, el inodoro es como los que tenemos en casa, salvo que en vez de tirar de la cadena, apretamos un botoncito. Al hacerlo, se limpia el inodoro con unos líquidos químicos, llevándose todos los desechos. Para ello se utiliza un sistema de bombas o succión. ¿Y qué le ocurre a todos esos desechos? Pues siento deciros que no, no se tiran al exterior. Lo que se hace es licuarlos y llevarlos a un depósito que tiene el avión para almacenarlo durante el vuelo. Después, al llegar a tierra, un camión se encargaría de vaciar su contenido.


¿Y en el espacio? Allí arriba las cosas son un poco más complicadas... Para empezar, al hacer pis, éste no caería hacia abajo, sino que se quedaría flotando en forma de gotitas por la ingravidez. Vaya guarrada, no? Así que, nuestro primer cometido sería cómo hacer para llevar la orina al depósito, que hace las veces de inodoro. Para ello, los astronautas usan una manguera, con un adaptador personal, para que no se escape nada y evitar que se llene la ISS (Estación Espacial Internacional) de orín. ¿Y en el caso de las chicas? Pues más de lo mismo, salvo que usan un adaptador diferente. Para facilitar las cosas, esta manguera ejerce una pequeña succión, asegurándose así de que todo va a su sitio.


¿Y si no es pis exactamente lo que queremos hacer? En ese caso, la cosa es un poco más latosa. Existe un pequeño retrete (sin agua, por supuesto, y recubierto por dentro con una bolsa) en el que el astronauta se sentaría. ¡Pero claro! Para estar sentado debe atarse, literalmente! ¿Y cómo se hace para que el excremento no salga flotando? Pues nuevamente, mediante succión. Al acabar, se limpian con papel, y lo dejan dentro de otra bolsita con succión para que no se escape.

Muy bien, ya nos hemos "aliviado", pero ¿qué hacemos con los desechos? La orina se almacena temporalmente para ser expulsada al espacio cuando les convenga (no podemos expulsarla, por ejemplo, cuando haya una actividad extravehicular). Para ello habrá que separar el aire del orín, y, mediante un filtro, eliminar olores, ya que ese aire vuelve a devolverse a la cabina. Pensad que allí arriba no se puede abrir una ventana para ventilar el baño después de usarlo. Una vez en el exterior, la orina se vaporiza. Los excrementos sólidos por el contrario, se almacenan, se secan (para eliminar bacterias) y cuando llegan a una cantidad determinada, se lanzan en una pequeña nave (ATV o Progress) para que se quemen en el atmósfera. Así que no todas las estrellas fugaces son lo que parecen, jeje

Os dejo dos vídeos. En uno, un astronauta nos cuenta todo el proceso y su experiencia personal; mientras que en el otro se nos explica detalladamente el inodoro y su funcionamiento.





Pero no todo es ir al baño, también tendrán que ducharse. Como iréis imaginando, los astonautas no podrán tomar una ducha como las que conocemos. Más bien, se lavan. Para ello usan unas toallitas húmedas enjabonadas con un gel o champú especial que no necesita aclarado. Por si alguien se lo preguntaba, allí arriba no se cambian de ropa todos los días. Sería muy caro en lo que a peso se refiere. De todas formas, no creo que se manchen mucho...

Una tarea más sencilla es por ejemplo lavarse los dientes. Simplemente deben tener cuidado de escupir bien a la hora de enjuagarse. Para que lo veáis todo un poco mejor, echádle un vistazo a esto:

http://spaceflight.nasa.gov/living/spacehygiene/index.html


Espero que haya gustado este tema, resuelto vuestra curiosidad, y descubierto algo nuevo. No olvidéis que podéis seguir enviando vuestras preguntas a los.porques@gmail.com

¿Por qué se pueden romper las copas cantando?
El superenfriamiento

¿Por qué se tarda más en ir a EEUU que en volver?

(Nubes recorriendo una jet stream sobre Canada)

Durante el verano, recibí el siguiente correo de Jesús con una pregunta que muchas veces me han hecho y que además corre por ahí un falso bulo sobre ella. Así que vamos a intentar aclararlo un poquito:

Buenas!

Muy interesante y esclarecedor tu blog, en especial la sección de aeronáutica, que es la más frecuento. Sobre esta materia se me han planteado varias dudas. Una de ellas respecta a la distinta duración de los vuelos entre mismos destinos pero diferente sentido. He cruzado varias veces el Atlántico y siempre me ha parecido curioso que el vuelo dure más en sentido Europa-EEUU que a la inversa. En un primer momento podría explicarse por los vientos, pero tampoco termino de verlo claro: por un lado, la ruta es prácticamente la misma en un sentido que en otro (algo más al norte en sentido EEUU-Europa), por lo que dudo que pueda hacer una diferencia considerables en las corrientes. Además, si el viento a favor es el que favorece una mayor velocidad del avión, ¿a qué velocidad debe soplar para "impulsar" aún más a un cacharro que ya vuela a 900 kms/h?! (y ello obviando que la aerodinámica del avión no está hecha para aprovechar viento de cola, no es un velero!).

Posiblemente esté cometiendo un error de bulto en mis elucubraciones, pero es lo que tiene no tener ni idea de aerodinámica, jeje!! Pero confío en que me lo podáis aclarar. Otro día os mando más dudas.

Un saludo!!

Si echamos un vistazo a internet y miramos algunos foros, la respuesta que obtendremos será que se tarda menos debido a la rotación de la Tierra. Esta solución no tiene ni pies ni cabeza. El primer motivo es que la Tierra gira en sentido antihorario (visto desde el Polo Norte) por lo que en todo caso, los vuelos durarían menos yendo de Europa a EEUU, y no al revés! Pero imaginemos por un momento que tuviera lógica, imaginemos que el giro de la Tierra nos pudiera ayudar a acortar nuestros viajes. Si fuera cierto, bastaría con montarse en un helicóptero, elevarse unos metros del suelo y esperar a que la rotación de la Tierra nos acercara nuestro destino. De hecho, si tenemos en cuenta la velocidad de rotación terrestre, tardaríamos mucho menos de lo que tardamos ahora en avión! La realidad es que esto no es así, pero ¿qué falla? El fallo está en que nos estamos olvidando del aire.

Los aviones vuelan sumergidos en una atmósfera, que gira con la Tierra! Por este motivo, nuestro helicóptero siempre estará volando sobre el mismo punto. De no ser así, cada vez que diéramos un salto, recorrerías unos cuantos metros debido al giro de la Tierra!

Los aviones, para avanzar, deben moverse dentro de este fluido echando aire hacia atrás, de manera similar a lo que hacemos nosotros cuando buceamos. Como bien aventuraba, la solución radica en unas corrientes de aire (llamadas "jet streams" ), que existen en las capas altas de la atmósfera. Éstas corrientes de aire tienen velocidades del orden de 200 km/h y generalmente van de Oeste a Este, facilitando el vuelo en ese sentido. ¿Causa esto algún problema en la aerodinámica? Pues no, ya que el avión se mueve respecto al aire (está "montado" en él), que a su vez se mueve a los mencionados 200 km/h respecto a la Tierra. Volviendo al ejemplo de bucear, todos veis que si buceáis en un río a favor de la corriente, llegaréis antes a vuestro destino que si lo hacéis a contracorriente. Pero nunca el agua os adelantará, sino que os dejaréis llevar por ella. Pues lo mismo pasa con el avión. Ví en un foro el ejemplo de la película "Buscando a Nemo", donde unas tortugas se adentran en una corriente marina para viajar más rápido. Dentro de esa corriente, a su vez, las tortugas podrán impulsarse para ir más rápido o más lento (al igual que los motores impulsan al avión). Os dejo un fragmento de la película:



Para terminar, quisiera aclarar otro teoría que existe y que no es para nada falsa. ¿Y Coriolis? Coriolis es una fuerza ficticia que aparece cuando un objeto se mueve respecto a un sistema giratorio (como puede ser la Tierra). La dirección de dicha fuerza dependerá de nuestra trayectoria. Si realizamos un viaje Este-Oeste, sin subir ni bajar nada, esta fuerza simplemente nos empujará hacia el Norte o el Sur (dependiendo del sentido), pero no favorecerá nuestro viaje (ya que no nos empuja ni al Este ni al Oeste). Sin embargo, si volamos hacia el Noreste, por ejemplo, sí que aparece una componente de dicha fuerza que nos empujará, acortando nuestro viaje. Por este motivo, la fuerza de coriolis puede ayudarnos (o incordiarnos) siempre que nuestro vuelo no sea puramente Este-Oeste, aunque la causa más importante de la duración de los vuelos son las jet streams.

Espero haber solucionado la duda de Jesús y la de seguro muchos más. Recordaros que podéis enviar vuestras preguntas y curosidades a: los.porques@gmail.com.


PARA QUIEN QUIERA SABER MÁS:

Cuando una aerolínea planifica una ruta transoceánica, siempre piensa en las jet streams. Estas corrientes pueden ahorra mucho dinero a la compañía por la gran cantidad de combustible que se ahorran. Llega hasta tal punto, que los aviones llegan a modificar sus rutas, haciéndolas más largas incluso, con tal de aprovechar estas corrientes. Merece la pena alejarse unos kilómetros, con tal de ahorrarse tiempo y combustible.

De la misma manera, los aviones que van en sentido Este-Oeste, intentarán alejarse y evitar dichas corrientes con tal de no volar contra corriente.

Por cierto, estas corrientes no se dan sólo en el Atlántico, sino también en el Pacífico, por lo que a los vuelos entre Asia y América, les ocurre lo mismo.

¿Cómo se tira con efecto?
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