Viento de cizalladura en el despegue y aterrizaje.

LA FUENTE DE LA CIZALLADURA

El flujo de aire de la capa límite atmosférica es normalmente turbulento en alguna medida, pero esta turbulencia no altera significativamente la trayectoria de vuelo del avión, teniendo en cuenta sin embargo que lo que es una variación inapreciable de la trayectoria de vuelo a una altura y velocidad considerables, puede ser peligroso cuando ocurre a bajas velocidades muy cerca del suelo en el despegue, en el aterrizaje.

La velocidad de los vientos de superficie esta cambiando constantemente; fluctuaciones de dirección de 20 grados o parecidas, cambios de velocidad del 25% por encima o por debajo de la media, ocurren a cada minuto.

En la inestable capa de superficie, las corrientes ascendentes de la térmicas se complementan con las corrientes descendentes provenientes de la parte superior de la capa, donde la velocidad del viento se aproxima al gradiente de viento (es decir, la dirección del viento varía de 20 a 30 grados desde el viento en altura a la superficie, y la variación de velocidad es mayor). El aire descendente retiene la mayoría de esas características cuando llega al suelo, de forma que una ráfaga reforzará y aumentará la velocidad del viento.

Toda turbulencia peligrosa en vuelo es resultado del viento en cizalladura, una repentina “variación del viento a lo largo de la trayectoria de vuelo de naturaleza, intensidad y duración tales que desplaza el avión repentinamente de su trayectoria prevista lo suficiente para que sea necesaria una acción de control correctora”. La cizalladura es la tasa de cambio de velocidad y dirección del viento, y su efecto en el vuelo puede ir desde la inocuidad hasta la extrema peligrosidad.

La cizalladura vertical es el cambio (brusco) en la velocidad horizontal del viento con la altura, es decir se percibe cuando el avión asciende o desciende.

La cizalladura horizontal es el cambio en la velocidad horizontal del viento (es decir, cambio de velocidad y/o dirección, ráfagas o pausas de viento) a lo largo del trayecto horizontal volado.

Las corrientes ascendentes, descendentes o la cizalladura con ráfagas verticales es el cambio en el movimiento vertical del aire a lo largo de la distancia volada.

El viento en cizalladura puede deberse a la orografía, la fricción, la inestabilidad de las masas de aire, corrientes convectivas descendentes, alteraciones de onda y fuentes térmicas.

Cuanto más cerca del suelo ocurra la cizalladura, más peligrosa es para un avión, y particularmente para un avión a baja velocidad. Para un avión despegando o aterrizando la cizalladura puede ser lo bastante intensa y rápida como para exceder el margen de seguridad de velocidad y la capacidad del avión para acelerar o ascender. Las térmicas y similares contribuyen en menor medida a turbulencias peligrosas en climas templados, pero pueden producir turbulencias muy severas.

Turbulencia y rachas.

Racha de viento

Racha, desviación transitoria de la velocidad del viento con respecto al valor medio. Esta desviación puede ser positiva o negativa, y dura un tiempo relativamente corto.

En los boletines meteorológicos se hace referencia a las rachas positivas respecto a la media.

Una definición de racha, intuitiva y cualitativa, sería:

• Repentino y breve incremento de la velocidad del viento que se produce en un intervalo muy corto, por ejemplo, 20 seg.
• Lo significativo y característico de las rachas es el cambio súbito y rápido en la intensidad del viento.

Turbulencias

La turbulencia atmosférica puede considerarse como la fluctuación al azar sobrepuesta a los valores medios de una magnitud termodinámica medida en la atmósfera, como se puede apreciar en la primera figura.

Existen varias teorías sobre el origen de la turbulencia, aunque las más aceptada es la teoría de la estabilidad de los flujos laminares. El movimiento de un fluido puede satisfacer todas las ecuaciones del movimiento y, sin embargo, ser inestable, es decir, que las características del flujo experimentan cambios irreversibles cuando se introduce una perturbación.

Un flujo laminar puede pasar a turbulento como se indica en la segunda figura. Estas capas paralelas y uniformes de un fluido (sin fricción mutua) se mueven a diferentes velocidades (a). Si se introduce una perturbación en la zona de contacto (b), la presión en el punto a ( Pa ) aumenta al disminuir la velocidad en este punto, mientras que la presión en el punto b ( Pb ) disminuye al acelerarse el fluido en el punto b.

El resultado es que la diferencia de presiones produce una fuerza neta que empuja al fluido en la zona de contacto hacia el punto b.

Esto acentúa aún más la perturbación de la zona de contacto, se inicia la formación de torbellinos y la perturbación se termina propagando a todo el fluido dando lugar a la creación de un flujo turbulento. La turbulencia de un fluido puede visualizarse como un conjunto de torbellinos de diferente escala que se superponen al flujo medio. Los torbellinos de mayor escala se fraccionan en torbellinos de menor escala, en un proceso en el que existe transferencia de energía y que finalmente termina en choques moleculares.