Determinación del peso y del Centro de Gravedad en el avión - Determining Loaded Weight and CG

Existen varios métodos para determinar el peso con carga y el CG de una aeronave. Existe el método computacional, así como los métodos que utilizan gráficos y tablas proporcionados por el fabricante de la aeronave

Método de cálculo (Computational Method)

A continuación se presenta un ejemplo del método computacional que implica la aplicación de funciones matemáticas básicas. 

Datos de la aeronave:

Peso bruto máximo......................3,400 libras

Rango de CG................................78-86 pulgadas

Dado:

Peso de los ocupantes de los asientos delanteros.............340 libras

Peso de los ocupantes de los asientos traseros.................350 libras

Combustible.....................................................................75 galones

Peso del equipaje en la zona 1..........................................80 libras

1.     Anote el peso de la aeronave, los ocupantes, el combustible y el equipaje. Recuerde que la gasolina de aviación (AVGAS) pesa 6 libras por galón y se utiliza en este ejemplo.

2.     Introduzca el momento de cada elemento de la lista. Recuerde "peso x brazo = momento".

3.     Encuentra el peso total y el momento total.

4.     Para determinar el CG, divida el momento total por el peso total.

NOTA: Los registros de peso y balance de una aeronave en particular proporcionan el peso y el momento en vacío, así como la información sobre la distancia del brazo.

El peso total cargado de 3.320 libras no excede el peso bruto máximo de 3.400 libras, y el CG de 84,8 está dentro del rango de 78-86 pulgadas; por lo tanto, la aeronave está cargada dentro de los límites.

Método gráfico (Graph Method)

Otro método para determinar el peso cargado y el CG es el uso de gráficos proporcionados por los fabricantes. Para simplificar los cálculos, el momento puede dividirse a veces por 100, 1.000 o 10.000. 

Front seat occupants....................................340 pounds 

Rear seat occupants......................................300 pounds 

Fuel.................................................................40 gallons 

Baggage area 1 ...............................................20 pounds 

En el método gráfico deben seguirse los mismos pasos que se utilizaron en el método computacional, salvo que los gráficos proporcionados calcularán los momentos y permitirán al piloto determinar si la aeronave está cargada dentro de los límites. Para determinar el momento utilizando el gráfico de carga, encuentre el peso y dibuje una línea recta hasta que intercepte el elemento para el que se debe calcular el momento. 

A continuación, trace una línea recta hacia abajo para determinar el momento. (La línea roja en el gráfico de carga de la imagen representa el momento para el piloto y el pasajero delantero. Todos los demás momentos se determinaron de la misma manera). 

Una vez hecho esto para cada elemento, totalice el peso y los momentos y dibuje una línea para el peso y el momento en el gráfico de la envolvente del CG. Si las líneas se cruzan dentro de la envolvente, el avión está cargado dentro de los límites. En este ejemplo de problema de carga, el avión está cargado dentro de los límites.

Método tabla de datos (Table Method)

El método tabla de datos aplica los mismos principios que los métodos computacional (calculo) y gráfico. La información y las limitaciones están contenidas en tablas proporcionadas por el fabricante.

Un ejemplo de tabla de datos y un cálculo de peso y balance basado en esa tabla. En este problema, el peso total de 2.799 libras y el momento de 2.278/100 están dentro de los límites de la tabla.

Cálculos con un brazo negativo (Computations With a Negative Arm)

La imagen es un ejemplo de cálculo de peso y balance usando un avión con un brazo negativo. Es importante recordar que un positivo por un negativo es igual a un negativo, y un negativo sería restado de los momentos totales.

Cálculos con peso de combustible cero (Computations With Zero Fuel Weight)

La imagen es un ejemplo de cálculo de peso y balance usando una aeronave con un peso de combustible cero. En este ejemplo, el peso total de la aeronave menos el combustible es de 4.240 libras, que está por debajo del peso de combustible cero de 4.400 libras. 

Si el peso total de la aeronave sin combustible hubiera superado las 4.400 libras, habría sido necesario reducir los pasajeros o la carga para que el peso fuera igual o inferior al peso máximo de combustible cero.

Cambio, adición y eliminación de peso (Shifting, Adding, and Removing Weight)

Un piloto debe ser capaz de resolver con precisión cualquier problema que implique el cambio, la adición o la eliminación de peso. Por ejemplo, el piloto puede cargar la aeronave dentro del límite de peso permitido para el despegue y luego descubrir que se ha superado el límite de CG. La solución más satisfactoria para este problema es cambiar el equipaje, los pasajeros o ambos. 

El piloto debe ser capaz de determinar el cambio de carga mínimo necesario para que la aeronave sea segura para el vuelo. Los pilotos deben ser capaces de determinar si el desplazamiento de una carga a una nueva ubicación corregirá una condición fuera de límite. Existen algunos cálculos estandarizados que pueden ayudar a tomar estas determinaciones.

Cambio de peso (Weight Shifting)

Cuando el peso se desplaza de un lugar a otro, el peso total de la aeronave no cambia. Sin embargo, los momentos totales cambian en relación y proporción con la dirección y la distancia en que se desplaza el peso. 

 Cuando el peso se desplaza hacia delante, los momentos totales disminuyen; cuando el peso se desplaza hacia atrás, los momentos totales aumentan. El cambio de momento es proporcional a la cantidad de peso movido. 

Dado que muchas aeronaves tienen compartimentos de equipaje en la proa y en la popa, el peso puede desplazarse de uno a otro para cambiar el CG. Si se parte de un peso, un CG y unos momentos totales de la aeronave conocidos, se calcula el nuevo CG (tras el cambio de peso) dividiendo los nuevos momentos totales por el peso total de la aeronave.

Para determinar los nuevos momentos totales, averigüe cuántos momentos se ganan o se pierden cuando se desplaza el peso. Supongamos que se han desplazado 100 libras de la estación 30 a la estación 150. Este movimiento aumenta los momentos totales de la aeronave en 12.000 in-lb.

Momento en la estación 150 = 100 lb x 150 in = 15.000 in-lb

Momento en la estación 30 = 100 lb x 30 in = 3.000 in-lb

Cambio de momento = [15.000 - 3.000] = 12.000 in-lb

Sumando el cambio de momento al momento original (o restando si el peso se ha desplazado hacia delante en lugar de hacia la popa), se obtienen los nuevos momentos totales. A continuación, se determina el nuevo CG dividiendo los nuevos momentos por el peso total:

Momento total = 616.000 in-lb + 12.000 in-lb = 628.000 in-lb

CG = 628,000 in-lb / 8,000 lb = 78.5 in

El cambio ha hecho que el CG se desplace a la estación 78,5.

Se puede obtener una solución más sencilla utilizando un ordenador o una calculadora y una fórmula proporcional. Esto se puede hacer porque el CG se desplazará una distancia que es proporcional a la distancia que se desplaza el peso.

Adición o eliminación de peso (Weight Addition or Removal)

En muchos casos, el peso y el balance de la aeronave cambiarán por la adición o eliminación de peso. Cuando esto sucede, se debe calcular un nuevo CG y comprobarlo con las limitaciones para ver si la ubicación es aceptable. 

 Este tipo de problema de peso y balance se encuentra comúnmente cuando la aeronave quema combustible en vuelo, reduciendo así el peso situado en los depósitos de combustible. La mayoría de las aeronaves pequeñas están diseñadas con los depósitos de combustible situados cerca del CG; por lo tanto, el consumo de combustible no afecta en gran medida al CG.

La adición o retirada de carga presenta un problema de cambio de CG que debe calcularse antes del vuelo. El problema puede resolverse siempre mediante cálculos que implican momentos totales. Un problema típico puede consistir en el cálculo de un nuevo CG para una aeronave que, cargada y lista para el vuelo, recibe alguna carga o pasajeros adicionales justo antes de la hora de salida.

En los ejemplos anteriores, el CG se suma o se resta del antiguo CG. La mejor manera de decidir qué hacer es calcular mentalmente hacia dónde se desplazará el CG para el cambio de peso en cuestión. Si el CG se desplaza hacia la popa, el rCG se añade al antiguo CG; si el CG se desplaza hacia delante, el rCG se resta del antiguo CG.

Para tener en cuenta...

Operar una aeronave dentro de los límites de peso y balance es fundamental para la seguridad del vuelo. Los pilotos deben asegurarse de que el CG está y se mantiene dentro de los límites aprobados durante todas las fases de un vuelo. 

Para obtener información adicional sobre el peso, el balance, el CG y la estabilidad de la aeronave, consulte el manual de la FAA correspondiente a la categoría específica de la aeronave.

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.