La Tierra es un enorme imán que gira en el espacio, rodeado por un campo magnético formado por líneas de flujo invisibles. Estas líneas salen de la superficie por el Polo Norte magnético y vuelven a entrar por el Polo Sur magnético.
Brújula magnética (Magnetic Compass)
Uno de los instrumentos más antiguos y sencillos para indicar la dirección es la brújula magnética. También es uno de los instrumentos básicos requeridos por el Título 14 del Código de Regulaciones Federales (14 CFR) parte 91 para el vuelo VFR e IFR.
Un imán es una pieza de material, generalmente un metal que contiene hierro, que atrae y mantiene líneas de flujo magnético. Independientemente de su tamaño, todo imán tiene dos polos: norte y sur. Cuando un imán se coloca en el campo de otro, los polos opuestos se atraen y los similares se repelen.
Una brújula magnética de avión, tiene dos pequeños imanes unidos a un flotador metálico sellado dentro de un recipiente de líquido de brújula transparente similar al queroseno. Una escala graduada, llamada tarjeta, se envuelve alrededor del flotador y se ve a través de una ventana de cristal con una línea de goma que la atraviesa. La tarjeta está marcada con letras que representan los puntos cardinales, norte, este, sur y oeste, y un número por cada 30° entre estas letras. El "0" final se omite en estas direcciones. Por ejemplo, 3 = 30°, 6 = 60° y 33 = 330°.
Hay marcas de graduación largas y cortas entre las letras y los números, cada marca larga representa 10° y cada marca corta representa 5°.
El conjunto de flotador y tarjeta tiene un pivote de acero endurecido en su centro que se encuentra dentro de una copa especial de vidrio duro cargada con resortes. La flotabilidad del flotador elimina la mayor parte del peso del pivote, y el fluido amortigua la oscilación del flotador y la tarjeta. Este montaje de tipo joya y pivote permite que el flotador rote y se incline hasta un ángulo de inclinación de aproximadamente 18°. En ángulos de inclinación más pronunciados, las indicaciones del compás son erráticas e imprevisibles.
La carcasa de la brújula está completamente llena de líquido de brújula. Para evitar daños o fugas cuando el fluido se expande y contrae con los cambios de temperatura, la parte trasera de la caja de la brújula está sellada con un diafragma flexible, o con un fuelle metálico en algunas brújulas.
Los imanes se alinean con el campo magnético de la Tierra y el piloto lee la dirección en la escala opuesta a la línea de lubricación. el piloto ve la tarjeta de la brújula por su parte trasera. Cuando el piloto vuela hacia el norte, como indica la brújula, el este está a la derecha del piloto. En la tarjeta, "33", que representa 330° (oeste del norte), está a la derecha del norte. La razón de esta aparente graduación hacia atrás es que la carta permanece inmóvil, y la carcasa de la brújula y el piloto giran a su alrededor. Debido a esta configuración, la lectura de la brújula magnética puede resultar confusa.
Errores inducidos por la brújula magnética - Magnetic Compass Induced Errors
La brújula magnética es el instrumento más sencillo del panel, pero está sujeta a una serie de errores que hay que tener en cuenta.
La Tierra gira alrededor de su eje geográfico; los mapas y las cartas se dibujan utilizando meridianos de longitud que pasan por los polos geográficos. Las direcciones medidas desde los polos geográficos se denominan direcciones verdaderas. El Polo Norte magnético al que apunta la brújula magnética no coincide con el Polo Norte geográfico, sino que está a unas 1.300 millas de distancia; las direcciones medidas desde los polos magnéticos se llaman direcciones magnéticas.
En la navegación aérea, la diferencia entre las direcciones verdadera y magnética se denomina variación. Esta misma diferencia angular en la topografía y la navegación terrestre se denomina declinación.
Las líneas isogónicas que identifican el número de grados de variación en su área. La línea que pasa cerca de Chicago se llama línea agónica. En cualquier lugar a lo largo de esta línea los dos polos están alineados y no hay variación. Al este de esta línea, el Polo Norte magnético está al oeste del Polo Norte geográfico y hay que aplicar una corrección a la indicación de la brújula para obtener una dirección verdadera.
Volando en el área de Washington, D.C., por ejemplo, la variación es de 10° al oeste. Si un piloto quiere volar con un rumbo verdadero hacia el sur (180°), hay que añadirle la variación, lo que resulta en un rumbo magnético de 190° para volar. Volando en el área de Los Ángeles, California, la variación es de 14° al este. Para volar un rumbo verdadero de 180° allí, el piloto tendría que restar la variación y volar un rumbo magnético de 166°. El error de variación no cambia con el rumbo de la aeronave; es el mismo en cualquier parte de la línea isogónica.
Desviación
Los imanes de una brújula se alinean con cualquier campo magnético. Algunas causas de los campos magnéticos en las aeronaves son el flujo de corriente eléctrica, las piezas magnetizadas y el conflicto con el campo magnético de la Tierra. Estos campos magnéticos de las aeronaves crean un error en la brújula llamado desviación.
La desviación, a diferencia de la variación, depende del rumbo de la aeronave. También, a diferencia de la variación, la ubicación geográfica de la aeronave no afecta a la desviación. Aunque nadie puede reducir o cambiar el error de variación, un técnico de mantenimiento de aviación (AMT) puede proporcionar los medios para minimizar el error de desviación realizando la tarea de mantenimiento conocida como "balancear la brújula".
Para girar la brújula, un AMT posiciona la aeronave en una serie de rumbos conocidos, normalmente en una rosa de los vientos. Una rosa de los vientos consiste en una serie de líneas marcadas cada 30° en la rampa de un aeropuerto, orientadas al norte magnético. La interferencia magnética en la rosa de los vientos es mínima. El piloto o el AMT, si está autorizado, puede rodar la aeronave hasta la rosa de los vientos y maniobrar la aeronave hacia los rumbos prescritos por el AMT.
A medida que la aeronave se "balancea" o se alinea con el rumbo de cada rosa de los vientos, el AMT ajusta el conjunto del compensador situado en la parte superior o inferior de la brújula. El conjunto del compensador tiene dos ejes cuyos extremos tienen ranuras para destornilladores accesibles desde la parte delantera de la brújula. Cada eje hace girar uno o dos pequeños imanes de compensación. El extremo de uno de los ejes está marcado como E-W, y sus imanes afectan a la brújula cuando el avión apunta al este o al oeste. El otro eje está marcado como N-S y sus imanes afectan a la brújula cuando el avión apunta al norte o al sur.
Los ajustes posicionan los imanes de compensación para minimizar la diferencia entre la indicación de la brújula y el rumbo magnético real de la aeronave. El AMT registra cualquier error restante en una tarjeta de corrección de la brújula como la que aparece en y la coloca en un soporte cerca de la brújula. Sólo los AMT pueden ajustar la brújula o completar la tarjeta de corrección de la brújula. Los pilotos determinan y vuelan los rumbos de la brújula usando los errores de desviación anotados en la tarjeta. Los pilotos también deben anotar el uso de cualquier equipo que cause interferencia magnética operacional, como radios, equipo de deshielo, calor pitot, radar o carga magnética.
Las correcciones por variación y desviación deben aplicarse en la secuencia correcta, como se muestra a continuación, empezando por el rumbo verdadero deseado.
El rumbo magnético (190°) se dirige si no hay error de desviación que aplicar. La tarjeta de la brújula debe ser considerada ahora para el curso de la brújula de 190°.
Paso 2: Determinar el rumbo de la brújula Rumbo magnético (190°, del paso 1) ± Desviación (-2°, de la tarjeta de corrección) = Rumbo de la brújula (188°)
NOTA: Es necesario interpretar los rumbos magnéticos intermedios entre los que figuran en la tarjeta de la brújula. Por lo tanto, para dirigir un rumbo verdadero de 180°, el piloto seguiría un rumbo de brújula de 188°.
Para encontrar el rumbo verdadero que se está volando cuando se conoce el rumbo de la brújula:
Rumbo de la brújula ± Desviación = Rumbo magnético ± Variación = Rumbo verdadero
Errores de desnivel (Dip Errors)
El campo magnético de la Tierra es paralelo a su superficie sólo en el Ecuador Magnético, que es el punto a medio camino entre los Polos Magnéticos Norte y Sur. A medida que nos alejamos del Ecuador Magnético hacia los polos magnéticos, el ángulo creado por la atracción vertical del campo magnético terrestre en relación con la superficie de la Tierra aumenta gradualmente. Este ángulo se conoce como ángulo de inclinación. El ángulo de inmersión aumenta en dirección descendente a medida que se avanza hacia el Polo Norte Magnético y aumenta en dirección ascendente a medida que se avanza hacia el Polo Sur Magnético.
Si la aguja de la brújula estuviera montada de forma que pudiera pivotar libremente en tres dimensiones, se alinearía con el campo magnético, apuntando hacia arriba o hacia abajo en el ángulo de inclinación en la dirección del Norte Magnético local. Dado que el ángulo de inclinación no tiene interés para la navegación, la brújula está hecha de manera que sólo puede girar en el plano horizontal.
Esto se hace bajando el centro de gravedad por debajo del punto de pivote y haciendo que el conjunto sea lo suficientemente pesado como para que la componente vertical de la fuerza magnética sea demasiado débil para inclinarlo significativamente fuera del plano horizontal. Así, la brújula puede funcionar eficazmente en todas las latitudes sin necesidad de compensar específicamente la inclinación.
Sin embargo, cerca de los polos magnéticos, la componente horizontal del campo terrestre es demasiado pequeña para alinear la brújula, lo que la hace inutilizable para la navegación. Debido a esta limitación, la brújula sólo indica correctamente si la carta está horizontal.
Una vez inclinada fuera del plano horizontal, se verá afectada por la componente vertical del campo terrestre, lo que conduce a las siguientes discusiones sobre los errores de giro hacia el norte y hacia el sur.
Errores de giro hacia el norte (Northerly Turning Errors)
El centro de gravedad del conjunto del flotador está situado más abajo que el punto de giro. Cuando la aeronave gira, la fuerza resultante de la inclinación magnética hace que el conjunto del flotador oscile en la misma dirección en la que gira el flotador. El resultado es una falsa indicación de giro hacia el norte.
Debido a esta ventaja de la tarjeta de la brújula, o del conjunto del flotador, un giro hacia el norte debe detenerse antes de llegar al rumbo deseado. Este error de la brújula se amplifica con la proximidad a cualquiera de los polos magnéticos.
Una regla general para corregir este error de dirección es detener el giro 15 grados más la mitad de la latitud (es decir, si la aeronave está siendo operada en una posición cercana a los 40 grados de latitud, el giro debe detenerse 15+20=35 grados antes del rumbo deseado).
Errores de giro en dirección sur (Southerly Turning Errors)
Al girar en dirección sur, las fuerzas son tales que el conjunto de flotadores de la brújula se retrasa en lugar de adelantarse. El resultado es una falsa indicación de giro hacia el sur. La tarjeta de la brújula, o el conjunto del flotador, debe dejarse pasar por el rumbo deseado antes de detener el giro. Al igual que con el error del norte, este error se amplifica con la proximidad a cualquiera de los polos magnéticos.
Para corregir este error de retraso, se debe permitir que la aeronave pase el rumbo deseado antes de detener el giro. La misma regla de 15 grados más la mitad de la latitud se aplica aquí (es decir, si la aeronave está siendo operada en una posición cercana a los 30 grados de latitud, el giro debe ser detenido 15+15+30 grados después de pasar el rumbo deseado).
Error de aceleración (Acceleration Error)
El desnivel magnético y las fuerzas de inercia provocan errores en la brújula magnética al acelerar y desacelerar en rumbos del este y del oeste. Debido al montaje de tipo pendular, el extremo de popa de la tarjeta de la brújula se inclina hacia arriba al acelerar y hacia abajo al desacelerar durante los cambios de velocidad del aire. Cuando se acelera en dirección este u oeste, el error aparece como una indicación de giro hacia el norte.
Al desacelerar en cualquiera de estos rumbos, la brújula indica un giro hacia el sur. Una mnemotecnia, o un recordatorio, para el efecto del error de aceleración es la palabra "ANDS" (Aceleración-Norte/Desaceleración-Sur) puede ayudarle a recordar el error de aceleración. La aceleración provoca una indicación hacia el norte; la desaceleración provoca una indicación hacia el sur.
Error de oscilación (Oscillation Error)
La oscilación es una combinación de todos los errores mencionados anteriormente y da lugar a la fluctuación de la tarjeta de la brújula en relación con la dirección real del rumbo de la aeronave. Al ajustar el indicador de rumbo giroscópico para que coincida con el compás magnético, utilice la indicación media entre las oscilaciones.
La brújula magnética de tarjeta vertical (The Vertical Card Magnetic Compass)
La brújula magnética de tarjeta vertical elimina algunos de los errores y confusiones que se producen con la brújula magnética. La esfera de esta brújula está graduada con letras que representan los puntos cardinales, números cada 30° y marcas de graduación cada 5°. El dial gira gracias a un conjunto de engranajes del imán montado en el eje, y el morro del avión simbólico en el cristal del instrumento representa la línea de lubricación para leer el rumbo del avión en el dial.
Retraso o ventaja (Lags or Leads)
Cuando se inicia un giro desde un rumbo norte, la brújula va detrás del giro. Cuando se inicia un giro desde un rumbo sur, la brújula lidera el giro.
Eddy Current Damping
En el caso de una brújula magnética de tarjeta vertical, el flujo del imán permanente oscilante produce eddy currents en un disco o copa de amortiguación. El flujo magnético producido por las eddy currents se opone al flujo del imán permanente y disminuye las oscilaciones.
Advertencia: Los artículos publicados en este sitio web deben ser utilizados
únicamente con fines educativos (instrucción).
No los utilice para operar una aeronave, volar, ni hacer
procedimientos de mantenimiento. Tenga en cuenta que
"Aprendamos Aviación" no está afiliado de ninguna manera con
ninguna compañía fabricante de aeronaves.
Verificar y confirmar la información con personal
aeronáutico certificado y documentación certificada.
Fuente: La información (texto e imágenes) utilizado para este artículo está basado en el manual de la FAA (Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge - FAA-H-8083-25B) y manuales de instrucción de centros académicos aeronáuticos.
