Altímetro (Altimeter)

El altímetro es un instrumento que mide la altura de un avión por encima de un nivel de presión determinado. Los niveles de presión se tratan más adelante en detalle. Dado que el altímetro es el único instrumento capaz de indicar la altitud, es uno de los instrumentos más vitales instalados en la aeronave. Para utilizar el altímetro de forma efectiva, el piloto debe entender el funcionamiento del instrumento, así como los errores asociados al altímetro y cómo cada uno de ellos afecta a la indicación.

Una pila de cápsulas aneroides selladas constituye el componente principal del altímetro. Una oblea aneroide es una oblea sellada que se evacua a una presión interna de 29,92 pulgadas de mercurio ("Hg"). Estas obleas son libres de expandirse y contraerse con los cambios de la presión estática. 

 Una presión estática más alta presiona las obleas y las hace colapsar. Una presión estática más baja (menos de 29,92 "Hg) permite que las obleas se expandan. Un enlace mecánico conecta el movimiento de las obleas con las agujas de la cara del indicador, que traduce la compresión de las obleas en una disminución de la altitud y traduce una expansión de las obleas en un aumento de la altitud.

Observe cómo la presión estática se introduce en la parte posterior de la caja sellada del altímetro. La cámara exterior del altímetro está sellada, lo que permite que la presión estática rodee las obleas aneroides. Si la presión estática es mayor que la presión en las obleas aneroides (29,92 "Hg), entonces las obleas se comprimen hasta que la presión dentro de las obleas es igual a la presión estática circundante. 

Por el contrario, si la presión estática es menor que la presión en el interior de las obleas, éstas pueden expandirse, lo que aumenta el volumen. La expansión y la contracción de las obleas mueven la conexión mecánica que acciona las agujas de la cara del altímetro. 

Principio de funcionamiento (Principle of Operation)

El altímetro de presión es un barómetro aneroide que mide la presión de la atmósfera en el nivel donde se encuentra el altímetro y presenta una indicación de altitud en pies. El altímetro utiliza la presión estática como fuente de funcionamiento. El aire es más denso a nivel del mar que en las alturas: a medida que aumenta la altitud, la presión atmosférica disminuye. Esta diferencia de presión a distintos niveles hace que el altímetro indique los cambios de altitud.

La presentación de la altitud varía considerablemente entre los distintos tipos de altímetros. Algunos tienen un puntero mientras que otros tienen dos o más. En este manual sólo se analizará el tipo de puntero múltiple. La esfera de un altímetro típico está graduada con números dispuestos en el sentido de las agujas del reloj desde el cero hasta el nueve. 

El movimiento del elemento aneroide se transmite a través de engranajes a las tres agujas que indican la altitud. En la figura 8-2, la aguja larga y delgada con el triángulo invertido en el extremo indica decenas de miles de pies; la aguja corta y ancha indica miles de pies; y la aguja larga en la parte superior indica cientos de pies.

Sin embargo, esta altitud indicada es correcta sólo cuando la presión barométrica a nivel del mar es estándar (29,92 "Hg), la temperatura del aire libre a nivel del mar es estándar (+15 grados Celsius (°C) o 59 grados Fahrenheit (°F)), y la presión y la temperatura disminuyen a un ritmo estándar con un aumento de la altitud. Los ajustes para las presiones no estándar se realizan ajustando la presión corregida en una escala barométrica situada en la cara del altímetro. La ventana de presión barométrica se denomina a veces ventana de Kollsman; sólo después de ajustar el altímetro indica la altitud correcta.

La palabra "correcta" tendrá que ser mejor explicada cuando se refiera a tipos de altitudes, pero se utiliza comúnmente en este caso para denotar la altitud aproximada sobre el nivel del mar. En otras palabras, la altitud indicada se refiere a la altitud leída de la altitud no corregida, después de marcar el ajuste de la presión barométrica en la ventana Kollsman. Los tipos adicionales de altitudes se explican más adelante.

Efecto de la presión y la temperatura no estándar (Effect of Nonstandard Pressure and Temperature)

Es fácil mantener una altura constante sobre el suelo si la presión barométrica y la temperatura permanecen constantes, pero esto rara vez ocurre. La presión y la temperatura pueden cambiar entre el despegue y el aterrizaje incluso en un vuelo local. Si no se tienen en cuenta estos cambios, el vuelo se vuelve peligroso.

Si los altímetros no pudieran ajustarse para una presión no estándar, podría producirse una situación peligrosa. Por ejemplo, si un avión pasa de una zona de alta presión a otra de baja presión sin ajustar el altímetro, se mostrará una altitud constante, pero la altura real del avión sobre el suelo será inferior a la indicada. Hay un viejo axioma de la aviación: "PASANDO DE UNA ALTURA A UNA BAJA, MIRA POR DEBAJO". A la inversa, si un avión pasa de una zona de baja presión a otra de alta presión sin ajustar el altímetro, la altitud real del avión es mayor que la indicada. Una vez en vuelo, es importante obtener con frecuencia los ajustes actuales del altímetro en ruta para asegurar el despeje del terreno y de los obstáculos. 

Muchos altímetros no tienen un medio preciso para ajustarse a presiones barométricas superiores a 31,00 "Hg. Cuando el altímetro no puede ajustarse a la configuración de presión más alta, la altitud real de la aeronave es mayor que la que indica el altímetro. Cuando se producen condiciones de baja presión barométrica (por debajo de 28,00), no se recomiendan las operaciones de vuelo de las aeronaves que no puedan ajustar el valor real del altímetro.

Fuente: Esta imagen es tomada del manual Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge, FAA-H-8083-25B

Los ajustes para compensar la presión no estándar no compensan la temperatura no estándar. Dado que el aire frío es más denso que el aire caliente, cuando se trabaja con temperaturas más frías que las estándar, la altitud es inferior a la indicación del altímetro. Es la magnitud de esta "diferencia" la que determina la magnitud del error. Es la diferencia debida a las temperaturas más frías la que preocupa al piloto. Cuando se vuela hacia una masa de aire más fría mientras se mantiene una altitud indicada constante, la altitud real es menor.

Las temperaturas extremadamente frías también afectan a las indicaciones de los altímetros. que se derivó de las fórmulas de la OACI, indica cuánto error puede existir cuando la temperatura es extremadamente fría.

Ajuste del altímetro (Setting the Altimeter)

La mayoría de los altímetros están equipados con una ventana de ajuste de la presión barométrica (o ventana de Kollsman) que proporciona un medio para ajustar el altímetro. En la parte inferior del instrumento hay un botón para este ajuste.

Para ajustar el altímetro a la variación de la presión atmosférica, la escala de presión en la ventana de ajuste del altímetro, calibrada en pulgadas de mercurio ("Hg") y/o milibares (mb), se ajusta para que coincida con el ajuste del altímetro dado. El ajuste del altímetro se define como la presión de la estación reducida al nivel del mar, pero el ajuste del altímetro es preciso sólo en la proximidad de la estación de notificación. Por lo tanto, el altímetro debe ajustarse a medida que el vuelo avanza de una estación a la siguiente.

El control de tráfico aéreo (ATC) avisará cuando estén disponibles los ajustes actualizados del altímetro. Si un piloto no utiliza la asistencia del ATC, los ajustes locales del altímetro pueden obtenerse mediante el seguimiento del sistema local de observación meteorológica automatizada/sistema de observación de superficie automatizado (AWOS/ASOS) o las emisiones del servicio automático de información terminal (ATIS).

Muchos pilotos confían en que el ajuste actual del altímetro compensará las irregularidades de la presión atmosférica a todas las altitudes, pero esto no siempre es cierto. El ajuste del altímetro emitido por las estaciones de tierra es la presión de la estación corregida al nivel medio del mar. No tiene en cuenta las irregularidades a niveles más altos, especialmente el efecto de la temperatura no estándar.

Si cada piloto de una zona determinada utiliza el mismo ajuste de altímetro, cada altímetro debería verse afectado por igual por los errores de variación de la temperatura y la presión, lo que permitiría mantener la separación vertical deseada entre las aeronaves. Sin embargo, esto no garantiza la separación vertical. Sigue siendo imperativo mantener una exploración visual regimentada en busca de tráfico aéreo intruso.

Cuando se vuela sobre un terreno alto y montañoso, ciertas condiciones atmosféricas hacen que el altímetro indique una altitud de 1.000 pies o más que la altitud real. Por esta razón, debe permitirse un margen generoso de altitud, no sólo por el posible error del altímetro, sino también por las posibles corrientes descendentes que podrían estar asociadas a los vientos fuertes. 

Para ilustrar el uso del sistema de ajuste del altímetro, siga un vuelo desde Dallas Love Field, Texas, al Aeropuerto Municipal de Abilene, Texas, vía Mineral Wells. Antes de despegar de Love Field, el piloto recibe un ajuste actual del altímetro de 29,85 "Hg de la torre de control o del ATIS y establece este valor en la ventana de ajuste del altímetro. La indicación del altímetro debe entonces compararse con la elevación conocida del aeropuerto de 487 pies. Como la mayoría de los altímetros no están perfectamente calibrados, puede existir un error. 

Fuente: Esta imagen es tomada del manual Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge, FAA-H-8083-25B

Nunca se insistirá lo suficiente en la importancia de ajustar correctamente el altímetro. Supongamos que el piloto no ajustó el altímetro en Abilene a la configuración actual y siguió utilizando la configuración de Mineral Wells de 29,94 "Hg. Al entrar en el patrón de tráfico de Abilene a una altitud indicada de 2.600 pies, la aeronave estaría aproximadamente 250 pies por debajo de la altitud adecuada del patrón de tráfico. Al aterrizar, el altímetro indicaría aproximadamente 250 pies por encima de la elevación del campo. 

Ajuste del altímetro de Mineral Wells    29.94

Ajuste del altímetro de Abilene              29,69

Diferencia                                               0,25

(Dado que 1 pulgada de presión equivale a aproximadamente 1.000 pies de altitud, 0,25 × 1.000 pies = 250 pies.)Al determinar si hay que sumar o restar la cantidad de error del altímetro, recuerde que cuando la presión real es inferior a la establecida en la ventana del altímetro, la altitud real del avión es inferior a la indicada en el altímetro.

El siguiente es otro método para calcular la desviación de altitud. Comience restando el ajuste actual del altímetro de 29,94 "Hg. Recuerde siempre colocar el ajuste original como número superior. Luego reste el ajuste actual del altímetro.

Ajuste del altímetro de Mineral Wells    29.94

Ajuste del altímetro de Abilene              29.69

29,94 - 29,69   =   Diferencia                  0,25

(Dado que 1 pulgada de presión equivale a aproximadamente 1.000 pies de altitud, 0,25 × 1.000 pies = 250 pies). Reste siempre el número de la altitud indicada.       2,600 – 250 = 2,350

Ahora, intente un ajuste de presión más bajo. Ajuste desde el ajuste del altímetro 29,94 a 30,56 "Hg.

Ajuste del altímetro de Mineral Wells      29.94

Ajuste del altímetro                                  30.56

29.94 - 30.56 = Diferencia                       -0.62

(Dado que 1 pulgada de presión equivale a aproximadamente 1.000 pies de altitud, 0,62 × 1.000 pies = 620 pies). Reste siempre el número de la altitud indicada.       2,600 - (-620) = 3,220

El piloto tendrá 620 pies de altura

Observe que la diferencia es un número negativo. Partiendo de la altitud actual indicada de 2.600 pies, restar un número negativo es lo mismo que sumar los dos números. Utilizando este método, el piloto comprenderá mejor la importancia de utilizar el ajuste actual del altímetro (un cálculo erróneo de dónde y en qué dirección se encuentra un error puede afectar a la seguridad; si la altitud es inferior a la indicada, una aeronave podría estar en peligro de colisionar con un obstáculo).

Una disminución de la presión hace que el altímetro indique un aumento de la altitud, y un aumento de la presión hace que el altímetro indique una disminución de la altitud. Por lo tanto, si la aeronave está en el suelo con un nivel de presión de 29,98 "Hg y el nivel de presión cambia a 29,68 "Hg, el altímetro mostraría un aumento de aproximadamente 300 pies de altitud. Este cambio de presión es más notable cuando la aeronave se deja estacionada durante la noche. Al bajar la presión, el altímetro lo interpreta como un ascenso. El altímetro indica una altitud por encima de la elevación real del campo. Si el ajuste de la presión barométrica se restablece al ajuste actual del altímetro de 29,68 "Hg, entonces la elevación del campo se indica de nuevo en el altímetro.

Este cambio de presión no se nota tan fácilmente en vuelo, ya que los aviones vuelan a altitudes específicas. La aeronave disminuye constantemente la altitud real mientras el altímetro se mantiene constante mediante la acción del piloto, como se ha comentado en la sección anterior. 

Conocer la altitud de la aeronave es de vital importancia para un piloto. El piloto debe estar seguro de que la aeronave está volando lo suficientemente alto como para despejar el terreno más alto o la obstrucción a lo largo de la ruta prevista. Es especialmente importante tener información precisa sobre la altitud cuando la visibilidad es restringida. Para despejar los obstáculos, el piloto debe ser consciente constantemente de la altitud de la aeronave y de la elevación del terreno circundante. Para reducir la posibilidad de una colisión en el aire, es esencial mantener la altitud de acuerdo con las normas de tráfico aéreo.

Tipos de altitud (Types of Altitude)

La altitud en sí misma es un término relevante sólo cuando se indica específicamente a qué tipo de altitud se refiere un piloto. Normalmente, cuando se utiliza el término "altitud", se refiere a la altitud sobre el nivel del mar, ya que es la altitud que se utiliza para representar los obstáculos y el espacio aéreo, así como para separar el tráfico aéreo. 

Fuente: Esta imagen es tomada del manual Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge, FAA-H-8083-25B

La altitud es la distancia vertical por encima de algún punto o nivel utilizado como referencia. Hay tantos tipos de altitud como niveles de referencia a partir de los cuales se mide la altitud, y cada uno puede utilizarse por razones específicas. Los pilotos se ocupan principalmente de cinco tipos de altitudes:

1. Altitud indicada: se lee directamente del altímetro (sin corregir) cuando se ajusta al ajuste actual del altímetro actual del altímetro.

2. Altitud verdadera: la distancia vertical de la aeronave sobre el nivel del mar- la altitud real. A menudo se expresa expresada en pies sobre el nivel medio del mar (MSL). Aeropuerto, terreno y las elevaciones de los obstáculos en las cartas aeronáuticas son altitudes reales.

3. Altitud absoluta: la distancia vertical de una aeronave sobre el terreno, o sobre el nivel del suelo (AGL).

4. Altitud de presión: la altitud indicada cuando la ventana de ajuste del altímetro (escala barométrica) se ajusta a 29,92 "Hg. Esta es la altitud sobre el plano de referencia estándar, que es un plano teórico donde la presión del aire (corregida a 15 °C) es igual a 29,92 "Hg. La altitud de presión se utiliza para calcular la altitud de densidad, la altitud verdadera, la velocidad aérea verdadera (TAS) y otros datos de rendimiento.

5. Altitud de densidad: altitud de presión corregida por las variaciones de la temperatura estándar. Cuando las condiciones son estándar, la altitud de presión y la altitud de densidad son iguales. Si la temperatura es superior a la estándar, la altitud de densidad es mayor que la altitud de presión. Si la temperatura es inferior a la estándar, la altitud de densidad es inferior a la altitud de presión. Esta es una altitud importante porque está directamente relacionada con el rendimiento del avión.

Un piloto debe entender que el rendimiento del avión está directamente relacionado con la densidad del aire. La densidad del aire afecta a la potencia que produce un motor de aspiración natural, así como a la eficiencia de las hélices. Si hay menos moléculas de aire (menor presión) para acelerar a través de la hélice, la aceleración hasta la velocidad de rotación es más larga y, por lo tanto, produce un balanceo de despegue más largo, lo que se traduce en una disminución del rendimiento. 

Como ejemplo, considere un aeropuerto con una elevación de campo de 5.048 pies MSL donde la temperatura estándar es de 5 °C. En estas condiciones, la altitud de presión y la altitud de densidad son iguales: 5.048 pies. Si la temperatura cambia a 30 °C, la altitud de densidad aumenta a 7.855 pies. Esto significa que un avión se comportaría en el despegue como si la elevación del campo fuera de 7.855 pies a temperatura estándar. Por el contrario, una temperatura de -25 °C daría lugar a una altitud de densidad de 1.232 pies. Un avión se comportaría mucho mejor en estas condiciones. 

Comprobación de los instrumentos (Instrument Check)

Antes de cada vuelo, el piloto debe examinar el altímetro para ver si las indicaciones son correctas a fin de verificar su validez. Para determinar el estado de un altímetro, ajuste la escala barométrica a la configuración actual del altímetro transmitida por la torre de control de tráfico del aeropuerto local, la estación de servicio de vuelo (FSS) o cualquier otra fuente fiable, como ATIS, AWOS o ASOS. Los punteros del altímetro deben indicar la elevación del campo del aeropuerto. Si la indicación se desvía más de 75 pies de la elevación del campo estudiado, el instrumento debe ser remitido a una estación de reparación de instrumentos certificada para su recalibración.

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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.