Instrumentos de vuelo

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"Cockpit" de un Douglas DC-3.

Se denominan instrumentos de vuelo al conjunto de mecanismos que equipan una aeronave y que permiten al piloto una operación de vuelo en condiciones seguras. Dependiendo de su tamaño o grado de sofisticación, una aeronave puede contar con un número variable de instrumentos. Se pueden clasificar en tres grupos básicos : de Pilotaje , de Control de Motor y de Navegación.

INSTRUMENTOS DE PILOTAJE

Son los instrumentos más básicos y cuyo control ha de ser más frecuente por parte del piloto. Por su orden de relevancia para el vuelo seguro los más importantes son en este orden:

Anemómetro

Es el indicador de la velocidad relativa con respecto al aire o anemómetro. Como quiera que cada tipo de aeronave de ala fija posee una serie de velocidades características fundamentales para una operación segura de la misma, ambas incluidas dentro de la envolvente de vuelo ; destacan entre ellas una velocidad aerodinámica mínima velocidad de entrada en pérdida = Vs , un velocidad V 1 de decisión de despegue, una velocidad máxima a no exceder (Vne) así como una velocidad óptima o de máximo rendimiento, es decir la velocidad de crucero Vcx se comprende la importancia de este instrumento. Su funcionamiento se basa en la comparación de dos presiones: La presión estática y la presión dinámica, captadas en puntos apropiados del aparato, mediante un sistema llamado Sistema pitot-estática.

Indicador de velocidad aerodinámica.

El indicador de velocidad aerodinámica o anemómetro, mide la velocidad del avión expresada en nudos, o bien mph, con respecto a la masa de aire alrededor de la aeronave. Esto significa que si el avión se desplaza a 100 nudos (Kt = knot) en una corriente de aire cuya componente según la dirección de vuelo es de 10 nudos en el mismo sentido (viento de cola), la velocidad real respecto al suelo o Ground Speed (GS) será de 100 + 10 = 110 Kt. Del mismo modo, si el viento es de frente, el anemómetro indicara 110 Kt pero la velocidad real respecto al suelo será de 90 Kt.

El indicador de velocidad aerodinámica contiene arcos coloreados en los extremos superpuestos a las cifras que nos indican lo siguiente:

• Arco blanco: desde Vso hasta Vfe. Este arco blanco está en las velocidades bajas o lentas del avión, indica las velocidades a las que se puede operar con los flaps y las velocidades máximas a que se puede, si se tienen los flaps extendidos y si se sobrepasa el límite del arco blanco, se podrían dañar los flaps.
• Arco verde: desde Vs1 hasta Vno. Este arco verde corresponde a las velocidades normales de crucero del avión, son las velocidades que suele desarrollar el avión gran parte del vuelo y además en caso de turbulencias el avión no sufre sobreesfuerzos estructurales. El límite inferior del arco corresponde a la Velocidad de Entrada en Perdida en configuración de aterrizaje, y el arco superior corresponde a la velocidad máxima operacional de crucero.
• Arco amarillo: desde Vno hasta Vne. Este arco corresponde a las velocidades altas del avión, hay que tener bastante precaución ya que sólo se puede llegar a esta velocidad cuando no hay turbulencias o rachas de viento, ni tampoco se pueden realizar maniobras bruscas con el avión porque aquello conlleva un ""estres"" alar.
• Línea roja: solo ocupa una línea (Vne). Esta línea corresponde a la velocidad máxima a la que el avión puede volar, normalmente en vuelo en descenso pronunciado, no se debe llegar ni pasar de esta línea ya que la estructura podría sufrir daños severos (ver fenómeno del Flutter. El nombre técnico corresponde a la ""Velocidad de Nunca Exceder"", derivado del inglés ""Never Exceed"".

Un error de este indicador puede resultar fatal. Para muestra bastan dos ejemplos:

• En 1996 el vuelo 301 de Birgenair un Boeing 757 se estrelló en la República Dominicana. La causa del accidente fue el bloqueo del Tubo Pitot, haciendo que las lecturas de velocidad, entre otras cosas, no concordaran. Murieron 170 personas.
• En 2009 el Vuelo AF 447, un Airbus 330, en el que según todos los datos disponibles antes y después de la recuperación de la Caja negra (navegación) los Tubos Pitot sufrieron obstrucción por congelamiento.

Altímetro de un avión.

Altímetro

El altímetro indica, en pies o en metros, la lectura de la altitud relativa a un nivel de referencia dado a la cual está volando el avión. En el altímetro hay dos agujas: La pequeña indica los millares y la larga las centenas. Teniendo esto en cuenta, cuando la aguja pequeña se encuentre en los mil pies y la larga en los 300 pies, se vuela a 1300 pies. Algunos aviones tienen una aguja más que indica las décimas, pero la mayoría de aviones ligeros tienen las dos agujas con forma de punta.

La indicación del altímetro depende de que haya sido ajustado a la presión barométrica existente en la zona de vuelo, o bien con referencia a la elevación del aeródromo del que ha partido o al que se dirige. Básicamente, es un barómetro aneroide.

Si por alguna causa, el sistema estático pitot se daña o sufre algún desperfecto, en caso de emergencia, se puede romper el cristal del instrumento para tener una toma de presión estática directa.

Existe además en los aviones de más tamaño y complejidad, un radio altímetro. Este es un aparato que se usa para determinar la altura sobre el terreno con una exactitud de centímetros, y su funcionamiento está basado en una onda de radar que se emite hacia abajo y vuelve reflejada al instrumento, cuyo procesador mide el tiempo transcurrido y, por consiguiente, la distancia recorrida por la onda de radio. Es tal su precisión que en los aviones grandes su indicación establece el punto en que el piloto manualmente, o los sistemas automáticos, inician la recogida, flare en inglés, inmediatamente previa al contacto con el suelo. Dando así la altura real del avión respecto a la superficie terrestre en ese momento.

Variómetro.

Indicador de velocidad vertical o Variómetro

El indicador de velocidad vertical o VSI, indica si el avión está ascendiendo, descendiendo o va nivelado y la velocidad vertical a la que asciende o desciende generalmente en pies por minuto (f.p.m), o bien metros por segundo (m/s) .Si la manecilla indica cero, el vuelo está nivelado, si está por encima del cero entonces está ascendiendo y si está por abajo de cero, es que el avión desciende. A partir de esta información, se controlan los valores de la velocidad de ascenso y descenso. Ejemplo: ascenso a 700 fpm, 0 fpm vuelo nivelado, descenso a 700 fpm.

Coordinador de giro e inclinómetro

Indicador de viraje.

Coordinador de giro.

El coordinador de giro y su antecesor el inclinómetro' (también llamado "Turn and Bank") son dos instrumentos de vuelo integrados en un mismo cuadrante, el "Turn and Bank" llamado "Bola y Bastón" o indicador de giro y bancada, presenta por un lado una aguja que se desvía de la vertical al ritmo en que el eje longitudinal del avión va variando su orientación o rumbo. Su funcionamiento se basa en un giróscopo, y cuanto más inclinado esté, más rápido es el giro. Lleva unas marcas de referencia, normalmente si la aguja está encima de una de ellas el giro es de "2 minutos por cada 360º". Adicionalmente hay una bola que desliza en un canal curvo transparente, que se desplaza por inercia. Si la bola está en el centro durante el viraje, éste es llamado "coordinado". Si por el contrario la bola está a uno u otro lado, decimos por ejemplo que el viraje se hace "derrapando", es decir el morro del avión apunta hacia dentro del viraje, cuando la bola está hacia el exterior del mismo; y de la misma manera si la bola apunta hacia dentro del viraje, el viraje es "resbalado" es decir el morro del avión apunta hacia fuera del viraje. Otra utilización en los motores de hélice es la corrección del efecto del par motor de la hélice. La regla práctica durante el viraje es corregir con el mando de dirección (pedales) en sentido de "pisar la bola" hasta que vuelva al centro del conducto curvo.

En el coordinador de giro vemos en lugar del "bastón" una figura de un avión que nos indica el grado de inclinación de las alas. Debajo está el conducto curvo con la bola, formado por tres bloques, con la bola que se desliza por su interior en función del desplazamiento del eje longitudinal del avión. Si la bola se sitúa en el bloque del centro, el avión va girando "coordinado". Si la bola se pone en uno de los bloques 1 o 3, entonces el avión está en posición de derrape, o bien con deslizamiento.

AI, "Attitude Indicator" también llamado "Horizonte artificial"

En su época revolucionario instrumento cuyo fundamento y ordenación esenciales no ha podido ser sustituido. Complementó al "Turn & Bank", de los tiempos iniciales de la aviación por medio de un giróscopo de movimiento universal. Representa verdaderamente el fundamento de la navegación por instrumentos o IFR. El fundamento de funcionamiento es giroscópico. Los componentes esenciales que se visualizan son: La mitad inferior representa la tierra, en colores más oscuros, generalmente marrón; la mitad superior el cielo, en azul claro normalmente, la línea del horizonte y unas alas que simbolizan la posición de los ejes longitudinal y transversal del avión con respecto a los anteriores. Lo que se ve en el instrumento, es por lo tanto exactamente la posición relativa del avión con relación al "horizonte". Su invención por la casa Sperry significó una revolución en el vuelo sin visibilidad.

Indicador de actitud o bien Horizonte artificial.

El indicador de actitud u horizonte artificial, muestra la actitud -attitude en inglés es decir la posición de los ejes longitudinales y transversales del avión con respecto al horizonte natural, es decir: si está inclinado, si está con el morro apuntando hacia arriba, hacia abajo, etc. Sirve de gran ayuda en condiciones que la visibilidad es poca o nula, con el indicador de actitud se puede saber si el vuelo es recto y nivelado. En el indicador de actitud, también se encuentra marcado el suelo y debajo de él hay 4 líneas negras, cada una de ellas disminuye 5 grados (la línea del suelo es el punto 0), si la figurita del avión está en la segunda raya, el avión está con un ángulo de 10 grados con respecto al horizonte. En la parte superior del indicador de actitud está marcado el cielo, y arriba otras 4 líneas que cada una de ellas aumenta 5 grados. En la parte superior del indicador de actitud hay un puntero naranja que se encuentra centrado cuando no hay inclinación y por lo tanto está recto, en su alrededor hay 4 rayas blancas que nos indican el ángulo de inclinación del avión, la primera, partiendo del puntero, es de 10 grados de inclinación, la segunda de 20, la tercera de 30 y más abajo viene la cuarta que es de 60 grados, finalmente hay otra de 90 grados (el suelo).

INSTRUMENTOS DE CONTROL DEL MOTOR

Indicadores de potencia

Cuentavueltas.

Medidor de presión de colector o MAP.

Según el tipo de avión su motor se puede clasificar en:

• Motor de combustión interna,
• Motor turbohélice o turboprop,
• Motor reactor o turbina.

Dependiendo del tipo de motor se eligen los/el instrumento de potencia que se utiliza, por ejemplo en aeronaves de pequeño tamaño que utilizan motores de combustión interna el instrumento indicador de potencia es el Tacómetro o cuentavueltas combinado con Indicador de Presión de admisión, el cual nos indica la carga motor.

En la mayoría de los tipos de motores de combustión interna se puede ajustar la riqueza de mezcla, en función de la altura y el régimen de vuelo (trepada, crucero, descenso) para lo cual se monitoriza la temperatura de los gases de escape (EGT o Exhaust gas Temperature).

Medidor de Temperatura de Escape o EGT.

Indicadores de estado de funcionamiento de motor

Los más importantes son :

Manómetro de presión de aceite

Temperatura de culatas

Termómetro de aceite

Indicadores de autonomía

Caudal de combustible

Nivel de combustible

INSTRUMENTOS DE NAVEGACIÓN

Son los instrumentos esenciales para poder orientarse y seguir la ruta deseada por parte del piloto.

Brújula aeronáutica.

Brújula

La brújula o compás permite al piloto conocer el rumbo de la aeronave. En muchas ocasiones, la brújula se complementa con un giróscopo, cuyo movimiento es más estable y preciso que el del compás.

Indicador de rumbos o HI (heading indicator)

Indicador de rumbos de una Cessna 172

Este instrumento, al funcionar sobre la base de un giróscopo, permite eliminar los defectos de la brújula magnética, entre otros la inexactitud en viraje. Suele accionarse con vacío en motores de émbolo, o bien eléctricamente. Es ajustable por parte del piloto para compensar con la brújula magnética. Constituyó la base del primer Piloto automático , el Sperry. Erróneamente se le suele llamar giro-compás, aunque éste es un dispositivo de navegación marítima.

ADF (Automatic Direction Finder)

Indicador del ADF , en la parte inferior la frecuencia activa de una NDB y la frecuencia en espera o Standby

Es el primero de los instrumentos de radionavegación que se montó desde los años 30 en los aviones, se basa en captar la máxima intensidad de una señal de baja frecuencia y de gran alcance de una emisora NDB (Non-Directional Beacon ) en tierra , su aguja nos indicará la dirección a dicha estación. Al captar la siguiente frecuencia (ver imagen) nos señalará la dirección de esta otra. Por triangulación sobre un mapa en el que figuran las emisoras NDB podremos conocer nuestra posición en ese instante.

DME (Distance measuring equipment

Receptor DME junto con un receptor ADF

Este equipo, basado en el fundamento del tiempo de respuesta de la señal de Radar aportó la gran ventaja de que nos proporciona la distancia a la emisora cuya frecuencia hemos seleccionado, mediante el cálculo de la diferencia de las señales pulsatorias de alta frecuencia

CDI Course Deviation Indicator

Display del CDI, nos encontramos a la derecha (triángulo amarillo ) y hacia ("TO")del rumbo 360º que es el de la siguiente estación VOR

Este dispositivo, basado en señales de muy alta fecuencia (VHF) y por tanto de alcance menor, se basa en las antenas VOR (VHF Omnidirectional Range) aporta sobre los anteriores la particularidad de que permite saber al piloto si se encuntra a la derecha, a la izquierda o centrado sobre el radial (rumbo a o desde la emisora VOR)

ILS Instrumental Landing System

Este sistema es fundamental para las fases de aproximación y aterrizaje en condiciones IFR especialmente de baja visibilidad , ya que a diferencia de los anteriores dispositivos, que sólo indican rumbos, éste nos indica el ángulo de descenso correcto además de la alineación con el eje de la pista .

Funcionamiento del ILS : Senda de aproximación con altura excesiva , y desviada la izquierda del eje de la pista (izquierda) y otra senda centrada y con la altura adecuada (derecha)

PILOTO AUTOMATICO (AUTOPILOT)

Desarrollado desde los años 30, por Elmer Sperry es una de las claves que permitieron el gran desarrollo de la navegación a larga distancia, ya que permite automatizar el pilotaje manteniendo el rumbo, la altitud y la velocidad durante largos períodos de tiempo, descargando al piloto de esta tarea, para poder concentrarse en la navegación y la supervisión de los sistemas, especialmente del motor , así como de las comunicaciones.

Piloto automático simple de de una Piper Comanche, con los ajustes de alabeo (roll) , cabeceo (pitch) y altitud

FLIGHT DIRECTOR

Ordenador de gestión de vuelo. Este aparato, en realidad un potente ordenador, permite programar la ruta y volarla manualmente o mediante el Piloto Automático, además de calcular una gran cantidad de variables de la aeronave, entre las cuales las relativas a la operación de los motores, la gestión del combustible, y todos los cálculos imaginables con respecto a la navegación y el vuelo de la aeronave. El FMC, o FMS, nombre este último más adecuado por referirse a todo el complejo en su totalidad, recibe información de prácticamente todos los instrumentos del avión. Los datos cartográficos e información referente a procedimientos de navegación, se insertan electrónicamente en el ordenador central, de la misma forma en que se renuevan las cartas de navegación, aproximación, despegue e información aeroportuaria, cambiando las hojas de papel usadas y sustituyéndolas por las nuevas.

No obstante, este sistema, por razones de redundancia, se sigue utilizando escrupulosamente. La seguridad aérea no puede depender de sistemas electrónicos que puedan fallar.

Véase también

• Anexo:Abreviaturas en aviónica

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Instrumentos de vuelo. Commons
• Fotografías de aviación y cabinas de mando