Altitud de densidad atmosférica - Density Altitude
El término más apropiado para correlacionar el rendimiento aerodinámico en la atmósfera no estándar es la altitud de densidad, es decir, la altitud en la atmósfera estándar que corresponde a un valor particular de densidad del aire.
La altitud de densidad es la altitud de presión corregida por la temperatura no estándar. A medida que aumenta la densidad del aire (menor altitud de densidad), aumenta el rendimiento del avión. A la inversa, a medida que la densidad del aire disminuye (altitud de mayor densidad), el rendimiento de la aeronave disminuye.
Una disminución de la densidad del aire significa una altitud de alta densidad; un aumento de la densidad del aire significa una altitud de menor densidad. La altitud de densidad se utiliza para calcular el rendimiento de la aeronave.
En condiciones atmosféricas estándar, el aire en cada nivel de la atmósfera tiene una densidad específica; en condiciones estándar, la altitud de presión y la altitud de densidad identifican el mismo nivel. La altitud de densidad, por tanto, es la distancia vertical sobre el nivel del mar en la atmósfera estándar en la que se encuentra una densidad determinada.
La altitud de densidad se calcula utilizando la altitud de presión y la temperatura. Dado que los datos de rendimiento de la aeronave en cualquier nivel se basan en la densidad del aire en condiciones diurnas estándar, dichos datos de rendimiento se aplican a niveles de densidad del aire que pueden no ser idénticos a las indicaciones del altímetro. En condiciones superiores o inferiores a las estándar, estos niveles no pueden determinarse directamente a partir del altímetro.
La altitud de la densidad se determina encontrando primero la altitud de la presión y corrigiendo después esta altitud para las variaciones de temperatura no estándar. Dado que la densidad varía directamente con la presión, e inversamente con la temperatura, puede existir una altitud de presión dada para un amplio rango de temperatura permitiendo que la densidad varíe.
Sin embargo, se produce una densidad conocida para cualquier temperatura y altitud de presión. La densidad del aire, por supuesto, tiene un efecto pronunciado en el rendimiento del avión y del motor. Independientemente de la altitud real a la que esté operando la aeronave, ésta funcionará como si estuviera operando a una altitud igual a la altitud de densidad existente.
Por ejemplo, cuando se ajusta a 29,92 "Hg, el altímetro puede indicar una altitud de presión de 5.000 pies. Según el AFM/POH, el recorrido en tierra en el despegue puede requerir una distancia de 790 pies en condiciones de temperatura estándar. Sin embargo, si la temperatura es 20 °C superior a la estándar, la expansión del aire eleva el nivel de densidad.
Utilizando los datos de corrección de temperatura de las tablas o gráficos, o derivando la altitud de densidad con un ordenador, se puede encontrar que el nivel de densidad está por encima de los 7.000 pies, y el recorrido en tierra puede estar más cerca de los 1.000 pies.
La densidad del aire se ve afectada por los cambios de altitud, temperatura y humedad. La altitud de alta densidad se refiere al aire poco denso, mientras que la altitud de baja densidad se refiere al aire denso.
Las condiciones que dan lugar a una altitud de alta densidad son las elevaciones altas, las presiones atmosféricas bajas, las temperaturas altas, la humedad alta o alguna combinación de estos factores. Las elevaciones más bajas, la presión atmosférica alta, las temperaturas bajas y la humedad baja son más indicativas de una altitud de baja densidad.
Utilizando un ordenador de vuelo, la altitud de densidad puede calcularse introduciendo la altitud de presión y la temperatura del aire exterior a nivel de vuelo. La altitud de densidad también se puede determinar consultando la tabla y el gráfico respectivamente.
Efectos de la presión en la densidad - Effects of Pressure on Density
Como el aire es un gas, puede comprimirse o expandirse. Cuando el aire se comprime, una mayor cantidad de aire puede ocupar un volumen determinado. A la inversa, cuando se disminuye la presión sobre un determinado volumen de aire, éste se expande y ocupa un mayor espacio.
Es decir, la columna de aire original a una presión menor contiene una masa de aire menor. En otras palabras, la densidad disminuye. De hecho, la densidad es directamente proporcional a la presión. Si la presión se duplica, la densidad se duplica, y si la presión disminuye, también lo hace la densidad. Esta afirmación sólo es cierta a una temperatura constante.
Efectos de la temperatura en la densidad - Effects of Temperature on Density
El aumento de la temperatura de una sustancia disminuye su densidad. A la inversa, la disminución de la temperatura aumenta la densidad. Así, la densidad del aire varía inversamente con la temperatura. Esta afirmación sólo es cierta a presión constante.
En la atmósfera, tanto la temperatura como la presión disminuyen con la altitud y tienen efectos contradictorios sobre la densidad. Sin embargo, el descenso bastante rápido de la presión a medida que aumenta la altitud suele tener el efecto dominante. Por lo tanto, los pilotos pueden esperar que la densidad disminuya con la altitud.
Efectos de la humedad en la densidad - (Effects of Humidity (Moisture) on Density)
Los párrafos anteriores se basan en el supuesto de un aire perfectamente seco. En realidad, nunca está completamente seco. La pequeña cantidad de vapor de agua suspendida en la atmósfera puede ser insignificante en determinadas condiciones, pero en otras la humedad puede convertirse en un factor importante en el rendimiento de un avión.
El vapor de agua es más ligero que el aire; en consecuencia, el aire húmedo es más ligero que el aire seco. Por lo tanto, a medida que el contenido de agua del aire aumenta, el aire se vuelve menos denso, aumentando la altitud de densidad y disminuyendo el rendimiento. Es más ligero o menos denso cuando, en un conjunto de condiciones determinado, contiene la máxima cantidad de vapor de agua.
La humedad, también llamada humedad relativa, se refiere a la cantidad de vapor de agua que contiene la atmósfera y se expresa como un porcentaje de la cantidad máxima de vapor de agua que puede contener el aire. Esta cantidad varía con la temperatura; el aire caliente puede contener más vapor de agua, mientras que el aire más frío puede contener menos.
El aire perfectamente seco que no contiene vapor de agua tiene una humedad relativa del cero por ciento, mientras que el aire saturado que no puede contener más vapor de agua tiene una humedad relativa del 100 por ciento. La humedad por sí sola no suele considerarse un factor esencial para calcular la altitud de densidad y el rendimiento de la aeronave; sin embargo, contribuye.
Cuanto más alta sea la temperatura, mayor será la cantidad de vapor de agua que puede contener el aire. Al comparar dos masas de aire distintas, la primera cálida y húmeda (ambas cualidades hacen que el aire sea más ligero) y la segunda fría y seca (ambas cualidades hacen que sea más pesado), la primera debe ser menos densa que la segunda.
La presión, la temperatura y la humedad tienen una gran influencia en el rendimiento de los aviones debido a su efecto sobre la densidad. No existe ninguna regla o tabla para calcular los efectos de la humedad en la altitud de la densidad, pero debe tenerse en cuenta. Es de esperar una disminución del rendimiento general en condiciones de alta humedad.
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