馃敶✈️ 454. Balloon Safety Tips false lift .shear & rotors - FAA-P-8740-39 AF0-800-0582 馃殎
Fuente: Balloon Safety Tips false lift .shear & rotors - FAA-P-8740-39 AF0-800-0582
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El prop贸sito de esta serie de publicaciones es proporcionar al p煤blico de la aviaci贸n general informaci贸n que pueda mejorar las operaciones de las aeronaves y la seguridad operativa. Debido a la creciente actividad con globos y el aumento de accidentes que involucran globos, los consejos de seguridad para pilotos de globos se incluir谩n en la serie de folletos del Programa de Prevenci贸n de Accidentes.
Este art铆culo, contribuido por la Albuquerque Aerostat Ascension Association, fue escrito por el Sr. Robert L. Ruppenthal, ex Ingeniero Jefe de Dise帽o e Investigaci贸n y Desarrollo para Thunder Hot-Air Balloons y autor de varios art铆culos sobre seguridad en las operaciones con globos.
BALLOON SAFETY TIPS / CONSEJOS DE SEGURIDAD PARA GLOBOS
Los globos responden a diversas corrientes de aire en mayor grado que otras aeronaves. Excepto por retrasos moment谩neos en los que la inercia de la masa del globo resiste la energ铆a de una nueva corriente de aire, la trayectoria de vuelo de un globo en equilibrio refleja exactamente la direcci贸n y velocidad de la corriente de aire en la que est谩 operando. Este simple hecho de la operaci贸n de globos es cierto para el movimiento horizontal (el tipo que nos gusta para volar), vertical y corrientes de aire rotatorias (cuando la Madre Naturaleza vuela). Este art铆culo trata sobre volar con la Madre Naturaleza e incluye algunos consejos sobre qu茅 hacer cuando el vuelo de la Madre Naturaleza se vuelve demasiado emocionante.
FALSE LIFT / FALSE LIFT (SUSTENTACI脫N FALSA)
El False lift (sustentaci贸n falsa) es un fen贸meno aerodin谩mico que ocurre durante la aceleraci贸n inicial del globo. Un globo parado en el viento act煤a como un obst谩culo para el flujo de aire normal causando que la velocidad del viento aumente en la superficie del globo. Cambiar la velocidad del viento causa una conversi贸n de presi贸n a presi贸n de velocidad (la presi贸n est谩tica disminuye y la presi贸n de velocidad aumenta), lo que resulta en false lift. Durante el lanzamiento, el false lift se acopla con las fuerzas de sustentaci贸n normales del globo para causar que el globo despegue.
El problema con tener false lift es que desaparece cuando el globo alcanza la velocidad del viento. Listo o no, la false lift se disipa r谩pidamente despu茅s del despegue, causando que el piloto tenga que aplicar calor constantemente para ganar real lift (sustentaci贸n real) antes de que la aceleraci贸n sea completa. En un sentido pr谩ctico, el false lift no plantea ning煤n problema operativo hasta que la velocidad del viento excede aproximadamente las 10 mph.
El false lift es inevitable en un despegue con viento r谩pido y un desaf铆o para el piloto de globo. Simult谩neamente, el piloto debe vigilar la operaci贸n del quemador (burner), la tela, controlar a la tripulaci贸n, evaluar la preparaci贸n f铆sica del globo para el vuelo y juzgar la sustentaci贸n. La confusi贸n por el ruido del quemador, las demandas de los pasajeros y la tripulaci贸n, y la sacudida f铆sica causada por la barquilla arrastr谩ndose por el suelo pueden sobrecargar r谩pidamente a un piloto no preparado.
El piloto debe prepararse, inspeccionar y equipar el globo cuidadosamente antes del inflado para minimizar las tareas requeridas durante el inflado y antes del despegue. Este procedimiento es necesario para asegurar que el globo sea seguro en caso de que el despegue ocurra inesperadamente. El piloto siempre debe asumir que el false lift est谩 presente durante el despegue, que la sustentaci贸n de la envuelta es inadecuada y continuar calentando hasta que la aceleraci贸n del globo sea completa y se establezca una tasa de ascenso positiva.
Durante el despegue y la aceleraci贸n no es posible diferenciar entre sustentaci贸n real y false lift. La mejor pol铆tica es calentar m谩s all谩 de la temperatura de equilibrio y luego ventilar si es necesario para mantener una tasa de ascenso c贸moda. El false lift es m谩s f谩cil de superar cuando la salida del quemador es alta, por lo tanto, la presi贸n es la mejor informaci贸n disponible para juzgar la capacidad del globo para superar el false lift.
Los quemadores peque帽os en envueltas grandes son obviamente una mala elecci贸n de equipo para operaciones con viento r谩pido. Obviamente, el campo de despegue es importante en operaciones con viento r谩pido. Las obstrucciones a favor del viento requieren una distancia adicional dependiendo de la velocidad del viento debido a la reducida tasa de ascenso inicial del globo despu茅s de perder el false lift.
LAUNCHING WITH FALSE LIFT / LANZAMIENTO CON FALSE LIFT (SUSTENTACI脫N FALSA)
Fase 1: El globo est谩 distorsionado y a bajo volumen. La sustentaci贸n falsa es m谩xima. El quemador debe operar continuamente.
Fase 2: El globo tiene una burbuja caliente en la corona. El globo est谩 inhalando aire fr铆o. La sustentaci贸n falsa est谩 disminuyendo.
Fase 3: El globo est谩 completamente inflado. El equilibrio ha ocurrido. La sustentaci贸n falsa es cero.
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LAUNCHING WITH FALSE LIFT / LANZAMIENTO CON FALSE LIFT (SUSTENTACI脫N FALSA) |
WIND SHEAR / WIND SHEAR (CORTANTE DE VIENTO)
El Wind shear (cortante de viento) es un fen贸meno que se asemeja al false lift de muchas maneras. La diferencia principal es que el globo est谩 en el aire y puede estar acelerando o desacelerando. En un sentido pr谩ctico, no hay diferencia entre aceleraci贸n o desaceleraci贸n ya que el globo es sim茅trico y responde uniformemente al flujo de aire en cualquier direcci贸n. La diferencia real desde el punto de vista de un piloto es la ubicaci贸n de la ocurrencia. El false lift ocurre desde una posici贸n conocida seleccionada por el piloto.
Las ubicaciones de la cortante de viento son usualmente desconocidas para el piloto, lo que puede aumentar el peligro. Recuerdo un aterrizaje ventoso que fue terminado expeditamente por una fuerte cortante de viento desacelerante. En ese momento mi globo no estaba equipado con un fald贸n (skirt). El viento hab铆a aumentado inesperadamente a una fuerza de unas 25 a 30 mph. En una aproximaci贸n previa golpe茅 accidentalmente un banco y un 谩rbol causando que la v谩lvula de desinflado se abriera sobre 3 paneles. Francamente, estaba asustado, nervioso y excitado y probablemente no pensando con demasiada claridad.
Estaba volando bajando un valle de r铆o y los sitios de aterrizaje eran t铆picamente peque帽os y rodeados por 谩rboles. Decid铆 descender a la elevaci贸n de la copa de los 谩rboles para estar listo cuando apareciera un sitio de aterrizaje adecuado. No ten铆a la experiencia suficiente para darme cuenta de que fuertes cortantes est谩n t铆picamente presentes justo por encima de la l铆nea de 谩rboles. La cortante destruy贸 la sustentaci贸n del globo y descend铆 a trav茅s de los 谩rboles y hacia un peque帽o claro. Golpeamos fuerte pero no hubo da帽o a los ocupantes o al globo. Aprend铆 3 grandes lecciones ese d铆a. Primero, las partes superiores de velcro no est谩n garantizadas por la vida de la envuelta. Segundo, las cortantes de viento pueden desinflar el globo lo suficiente como para perder el control. Tercero, que los faldones son una necesidad porque te permiten calentar durante una cortante.
Examinemos qu茅 est谩 sucediendo din谩mica y termodin谩micamente a la envuelta en una cortante de viento. La reacci贸n inicial de la envuelta a una cortante de viento es distorsionarse y ganar false lift. El false lift ocurre instant谩neamente y es moment谩neamente beneficioso. La distorsi贸n ocurre un poco m谩s lento y es proporcional al peso bruto del globo, el volumen de la envuelta y la fuerza de la cortante. No hay evidencia que sugiera que un dise帽o de envuelta sea m谩s resistente a las fuerzas de cortante de viento que otro. El efecto de la distorsi贸n es reducir el volumen de la envuelta causando exhalaci贸n a trav茅s de la garganta seguida de inhalaci贸n de aire fr铆o, ciclo que ocurre varias veces.
Cada ciclo de distorsi贸n hace que la temperatura promedio de la envuelta disminuya debido a la inhalaci贸n de aire fr铆o. La tasa de transferencia de calor de la envuelta del globo tambi茅n se incrementa enormemente. La cortante de viento barre la capa de aire muerto que yace en la superficie de la envuelta. Esta capa de aire muerto, o capa l铆mite (boundary layer), representa un aislamiento significativo para la envuelta. Cuando la capa l铆mite es barrida por una r谩faga, la p茅rdida de calor de la envuelta casi se duplica. Para ver esto en perspectiva, la p茅rdida de calor act煤a como si hubieras duplicado la carga en lo que a la operaci贸n del globo se refiere. El resultado neto es una disminuci贸n significativa en la sustentaci贸n.
Mencion茅 que la reacci贸n de la envuelta a la cortante tambi茅n depende de la presi贸n interna. La presi贸n interna de la envuelta del globo es directamente proporcional a su vida. La presi贸n limitante es una funci贸n de la altura de la envuelta. Dada una carga id茅ntica, una envuelta peque帽a tendr谩 una presi贸n interna m谩s alta que una envuelta m谩s grande. Una envuelta grande, cargada a su peso bruto nominal, tendr谩 una presi贸n interna m谩s alta que una envuelta peque帽a cargada a su peso bruto nominal ¿Qu茅 significa todo esto para un piloto? Simplemente que un globo ligeramente cargado se distorsionar谩 m谩s que un globo pesadamente cargado cuando encuentra una cortante o r谩faga porque la presi贸n interna ofrece la 煤nica resistencia a esas fuerzas del viento.
Hay un peligro serio para el vuelo asociado con la cortante de viento que podr铆a pasarse por alto f谩cilmente. Una r谩faga de cortante pesada puede desplazar el eje vertical del globo. Este desplazamiento de la vertical puede ser extremo, quiz谩s tanto como 30 a 40 grados en turbulencia severa. Si el quemador est谩 operando en el momento en que la envuelta se desplaza, pueden ocurrir da帽os estructurales severos en la garganta. El da帽o estructural es la p茅rdida de tela; la tela no es significativa en el 谩rea de la garganta porque no hay presi贸n interna.
El da帽o estructural es la p茅rdida de cintas de carga o cuerdas. La gravedad de este problema no se visualiza f谩cilmente. El escenario involucra la p茅rdida de sustentaci贸n y por lo tanto presi贸n en la envuelta y la p茅rdida de dos o m谩s cintas de carga o cuerdas. Cuando los elementos de carga se queman liberan la tela de esa porci贸n de la envuelta ya no soportada. Si la garganta de la envuelta es baja o negativa la presi贸n de la tela se reposiciona dentro de la garganta del globo bloqueando el quemador de la envuelta. A medida que comienza el vuelo descendente del globo, la presi贸n de velocidad creada por la tela soportada causando que cierre la garganta a煤n m谩s.
En este punto, probablemente sobre 1500 pies/min, la fuerza sobre la tela se vuelve tan grande que la tela se desgarra. Este enorme colgajo interno de tela efectivamente divide el globo desde el interior. Este es un fallo conocido que ha contribuido a al menos un accidente fatal de globo. ¿Consejo? No use quemadores montados en consola en aire turbulento o vientos fuertes porque tiene demasiado impulso residual. En turbulencia y cortantes est茅 listo para apagar el quemador inmediatamente. Cuando est茅 en altitud es rara vez urgente mantener el equilibrio; por lo tanto, no hay raz贸n particular para operar el quemador cuando una distorsi贸n de envuelta pesada est谩 presente. Tenga en cuenta que las altas presiones del quemador pueden causar que la llama alcance la tela distorsionada en el lado de la envuelta y resulte en da帽o mayor.
WIND SHEAR HAZARD AT LANDING / PELIGRO DE CORTANTE DE VIENTO EN EL ATERRIZAJE
Datos de p茅rdida de calor:
Interior (Aire quieto): "R1" = 1.60
Tela de la envuelta: "R2" = 0
Exterior (Aire quieto): "R3" = 1.60 o 0.25 a 7 1/2 MPH
C谩lculo en aire quieto (R1 + R2 + R3) = 3.20 BTU/Hr, Ft²
C谩lculo con viento de 7 1/2 MPH (R1 + R2 + R3) = 1.85
P茅rdida de calor total a 0 viento: 4,250,000 BTU/HR
P茅rdida de calor total a 7 1/2 MPH viento: 7,351,000 BTU/HR
Efecto terminal de la cortante de viento: Casi el doble de p茅rdida de calor.
ROTOR / ROTOR
Los vientos de rotor est谩n asociados con terreno monta帽oso y fuertes vientos en altura. Los vuelos en monta帽a deben anticipar vientos de rotor y, en particular, cuando los pron贸sticos de viento en altura (winds aloft) exceden los 15 nudos en la altitud del pico de la monta帽a. La predicci贸n de vientos de rotor no es una ciencia bien desarrollada. T铆picamente un viento de rotor tendr谩 fuerzas que exceden el rendimiento del globo. El flujo de aire descendente por lo tanto llevar谩 al globo al suelo incluso con la envuelta a temperatura de l铆nea roja (red line). Adem谩s, es dif铆cil escapar de un rotor. El 煤nico escape aparente es subiendo a trav茅s de la parte superior.
El segmento vertical del rotor mejora el rendimiento del globo. Una buena tasa de ascenso en la parte superior del rotor forzar谩 al globo a salir por la parte superior por inercia. Una vez que el 谩rea del rotor est谩 definida, el 谩rea puede evitarse limpi谩ndola a gran altitud. Una altitud segura aproximada es de 3 a 4 mil pies por encima del terreno m谩s alto. Sorprendentemente, los vientos de rotor pueden estar completamente libres de turbulencia; sin embargo, esto no siempre es cierto. Afortunadamente, el vuelo en globo sobre monta帽as no es el vuelo t铆pico. Aquellos que eligen volar en monta帽as deben darse cuenta de que hay serios peligros que pueden superar el paisaje; los rotores son solo uno de esos peligros.
BALLOON FLIGHT IN ROTOR WIND / VUELO DE GLOBO EN VIENTO DE ROTOR
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| BALLOON FLIGHT IN ROTOR WIND / VUELO DE GLOBO EN VIENTO DE ROTOR |
Sustentaci贸n mec谩nica: El aire sube por la monta帽a.
Posible calma: En la cima o justo despu茅s.
Zona turbulenta: Donde el aire se rompe tras la cima.
Escape: Trayectoria ascendente fuerte para salir.
Zona de cortante: Interacci贸n entre el aire del rotor y el viento predominante.
Calor para ascender (Heat to climb): Necesario para escapar.
Temperatura de equilibrio: Estado normal antes de la crisis.
Calor a l铆nea roja (Heat to redline): Intento m谩ximo de ascenso en la zona descendente del rotor.
Zona de Rotor: El 谩rea de circulaci贸n peligrosa.
L铆nea roja de monta帽a: L铆mite t茅rmico o de seguridad en este entorno.