INSTRUMENTOS DE VUELO: PRESIONES, VELOCIDADES Y ALTITUDES

INSTRUMENTOS DE VUELO
PROFESOR
ALFREDO RUIZ H
LIC DGAC 355

La presión del Pitot.- También es llamada aire de
impacto o presión dinámica y está conectada solamente
al indicador de velocidad, mientras la presión estática o
presión del ambiente está conectada a los tres
instrumentos.
El tubo pitot.- Es una especie de varilla perfectamente
visible en todos los aviones, debe estar situado
enfrentando el orificio medidor de la presión con la
corriente de aire.
Las tomas estáticas.- Son unos orificios situados en
zonas del avión donde el aire está en reposo o muy
poco afectado por la velocidad relativa.
Normalmente, se lleva una a cada lado del fuselaje.

Es un medidor de presión, diseñado
de modo que pueda transformar la
presión del aire en millas por hora,
nudos o cualquier otra unidad de
velocidad.
El indicador de velocidad nos muestra
la velocidad con que nuestra
aeronave se desplaza en la masa de
aire, comparando diferencialmente la
presión de aire de impacto con la
presión estática; a mayor diferencia
de presiones mayor velocidad.

Margen de
operación
con los
Flaps
extendidos
Velocidad máxima para
deflexión de los Flaps
Velocidad a la
cual entraría en
perdida, peso
máximo, flaps
arriba, tren
arriba y sin
potencia,
Velocidad de perdida en
configuración de aterrizaje,
peso máximo, flaps
extendidos, tren abajo, y sin
potencia,
Precaución
Velocidad
de
nunca
exceder
Velocidad de
crucero
estructural
máxima

Línea Roja.- VNE, velocidad que no debe excederse.
Arco Amarillo.- Margen de precaución dentro de esta
velocidad el avión puede resultar dañado caso de
encontrarse con fuertes ráfagas verticales.
Arco Verde.- Margen normal de operación.
Arco Blanco.- Margen normal de operación con los flaps
extendidos.
Línea Azul.- Nos va a indicar, el mejor régimen de
ascenso en caso de falla de un motor en aviones
multimotores.

IAS (Indicated Air Speed).- o llamada velocidad
indicada, es aquella que es leída directamente en el
instrumento.
CAS (Calibrated Air Speed).- Son velocidades indicadas
(IAS) corregida por factores de error en el sistema
indicador esto incluye errores en el instrumento y errores
en el sistema estático-pitot que, normalmente, se
conocen como errores de posición y/o instalación.
El avión puede llevar una tabla de conversiones de
velocidades.
En la mayoría de los casos dentro de la aplicación
practica para aviones pequeños, se ignora este error y se
considera que en el campo de la velocidad de crucero,
ambas son iguales.
Sin embargo, a bajas velocidades próximas a la perdida
la diferencia entre la IAS y la CAS puede ser de 10 mph o
mayor.

TAS (True Air Speed).- o velocidad verdadera en la que
la aeronave se desplaza en la masa de aire.
Es la velocidad aérea calibrada corregida por la altitud y la
temperatura no estándar (Densidad).
La TAS podrá ser calculada mediante el uso del
computador de vuelo
EAS (Equivalent Air Speed).- Esta es la velocidad CAS
corregida por el factor de efectos de compresibilidad del
aire.
Esta no genera consecuencias por debajo de 250 nudos y
10000 pies.
GS (Ground Speed).- o velocidad sobre el suelo o
terreno, es la TAS corregida por efectos de viento.

El altímetro es un instrumento
indispensable tanto para los vuelos
VFR e IFR.
El altímetro mide permanentemente
la presión atmosférica a través de la
toma estática.
Su principio de funcionamiento está
basado en la variación de presión
debido a la altura.
El instrumento incluye un sistema
mecánico que transforma la
indicación de presión en altura,
normalmente en pies.

La cápsula o aneroide está herméticamente
cerrada y calibrada a la presión atmosférica
estándar al nivel del mar (1,013 Mb. ó 29,92 in Hg.
a una temperatura de 15º C).
El instrumento cuenta con una ventanilla llamada
KOLLSMAN, donde el piloto mediante una perilla
tendrá acceso a una escala de presiones y podrá
realizar las correcciones de acuerdo a las
condiciones existentes en el ambiente o algún
reglaje altimétrico proporcionado por el ATC.

Altitud indicada.- Es la altitud que se lee directamente en el
instrumento.
Altitud calibrada.- Es la altitud indicada corregida por
errores de fabricación, posición e instalación.
Altitud por presión.- Es la altitud que se muestra cuando el
altímetro es calibrado al plano de la presión atmosférica
estándar es decir 29.92 in Hg.
Altitud por densidad.- Es la altitud por presión corregida por
la temperatura no estándar.
Altitud verdadera (real).- Es la altura actual de un objeto
sobre el nivel medio del mar.
Altitud absoluta.- Es la altura de una aeronave sobre la
superficie de la tierra.

A
L
T
I
T
U
D
D
E
N
S
I
D
A
D
E
S
T
A
N
D
A
R
PIES
ºF
Desplace hacia arriba
la línea de 90º hasta
que se alcance la
altitud de presión de
5.000 pies; cruzando
directamente desde
este punto, esta la
altitud (densidad)
estándar, para la
referida combinación
(8.000 pies)

Las tres más importantes y de uso mundial
QFE.- Esta presión es medida directamente por el
barómetro del Servicio meteorológico.
QNH.- Al seleccionar en la ventanilla de Kollsman la
presión de la línea isobárica que pasa por el nivel del mar
(SL), debemos leer en el altímetro la elevación del campo
QNE.- Es la altitud de presión del campo, es decir la
altitud que indicará el altímetro barométrico cuando esté
calado a 1013,2 Mb. ó 29,92 in Hg, situado en el
aeródromo.

QFE.- Como la presión de la línea isobárica
que, en ese momento, pasa por el aeródromo
o punto de la superficie terrestre.
Esta presión es medida directamente por el
barómetro del Servicio meteorológico.
Así pues, cuando tengamos seleccionado
QFE en la ventanilla del altímetro y el avión se
encuentre en las inmediaciones del campo, el
piloto leerá en su instrumento la distancia en
pies a la que se encuentra sobre el
aeródromo (avión A).
Cuando tomo tierra le marcará “0” pies (avión
B).

QNH
El avión “A” ha seleccionado en la ventanilla de Kollsman la
presión del nivel del mar (SL 1010 Mb.), y el altímetro le está
marcando la altitud respecto al nivel del mar, es decir, la
distancia vertical entre el avión y el mar.
Cuando el avión tome tierra, leerá la elevación del
aeródromo, caso del avión “B”.

Al seleccionar en la ventanilla de Kollsman la
presión de la línea isobárica que pasa por el nivel
del mar (SL), debemos leer en el altímetro la
elevación del campo (siempre y cuando el avión se
encuentre en el aeródromo, no en vuelo); o lo que
es lo mismo, sabiendo la elevación del aeródromo,
se coloca en el altímetro y automáticamente
leemos en la ventanilla de Kollsman el valor del
QNH.

Se define como la altitud de
presión del campo, es decir la
altitud que indicará el altímetro
barométrico cuando esté
calado a 1013,2 Mb. ó 29,92
in Hg., situado en el
aeródromo
QNE.- Esta altitud sólo coincidiría con la elevación del campo
cuando el QNH sea igual a 1013,2 Mb ó 29,92 in Hg. (I.S.A.).

QNE = 29,92 – QFE (todo transformado en altitudes, pies.
Ej. El avión está volando con 1013,2 Mb. de presión
seleccionada en el altímetro.
Se dirige a un aeropuerto para aterrizar, quiere saber el
QNE de este aeropuerto deberá aterrizar con el valor de
1013,2 Mb. o el de 29,92 in Hg.en ventanilla.
Al tomar tierra, leerá la altitud de presión del campo, que es
precisamente el valor del QNE.
El valor del QNE es de 340 pies.

En la rampa del aeródromo, al establecer contacto con
la torre de control, el piloto pedirá los datos del campo,
el controlador le dará la presión QNH que es aquella
presión del aeródromo en ese momento corregida al
nivel medio del mar (MSL).
Recibido el dato, se calara el altímetro.
La lectura en ese momento deberá ser exactamente la
elevación del campo.
Otro procedimiento de comprobar el error del altímetro
será pedir el QFE o presión real que existe en el
campo, línea de presión que existe en ese momento al
nivel del campo.
Lógicamente con el QFE ajustado, la lectura del
altímetro debería ser de cero.

Cuando se vuele con
1013,2 Mb. ó 29,92 in
Hg. en ventanilla,
daremos siempre
nuestra posición en
niveles de vuelo (FL).
Corresponde a los pies
indicados en el
altímetro, quitándole los
dos últimos ceros.

Cuando se vuela desde una zona de altas presiones a
una de baja presiones, el avión va descendiendo,
aunque la altura del nivel de vuelo sea la misma, el
altímetro piensa que se ha elevado y así lo registrara,
incluso si usted no ha cambiado de altitud, usted
intentara entonces hacer bajar el avión a la altitud
correcta y realmente estará a baja altura; lo contrario
sucedería si el avión volara desde una zona de bajas
presiones a una de altas, el altímetro piensa que
usted ha descendido y da una lectura demasiado baja.
HLH, High to Low, el altimetro lee High - LHL, Low to
High, el altímetro lee Low. “High to low….look out
below” “ De lo alto a bajo… mira bien abajo”

Cuando vuele de
una zona de altas
presiones a otras
de bajas
presiones, el
altímetro piensa
que se ha elevado
Cuando vuele de una zona de
bajas presiones a otras de
altas presiones, el altímetro
piensa que usted ha
descendido y da una lectura
demasiado baja.

La presión atmosférica es proporcional a la temperatura;
cualquier variación en la temperatura sobre la estándar,
supuesto no hubiese variación en la densidad, modifica
la presión y en consecuencia la altura indicada.
En un día frío, el avión está más bajo de lo que indica el
altímetro; mientras que en un día caliente, el avión está
más alto de lo que indica el altímetro
Es por ello que los aviones llevan termómetros
indicadores de temperatura exterior (OAT: Out Side Air
Temperature) para poder calcularlos errores cometidos
por el cambio de temperatura.

A baja temperatura el
altímetro lee mas alto
El altímetro da una
señal por debajo de
su altitud verdadera

Al igual que el altímetro tiene una cápsula barométrica
(aneroide), por eso mide el régimen de cambio de
presión en lugar de la variación absoluta.
La cápsula recibe la misma presión tanto dentro de ella
como fuera, pero más lentamente por el exterior, debido
a que su entrada se produce por el tubo capilar.
La cápsula lleva un tubo que lo conecta al tubo estático
del velocímetro y altímetro esto significa que el interior
de la cápsula presenta la misma presión estática que la
que rodea al avión.
El VSI, indica por lo tanto el régimen de cambio de
altura, en ascenso o en descenso, normalmente en pies
por minuto.

El tubo pitot bloqueado pero el
Orificio del drain permanece abierto
Por ello el velocímetro indicara cero
Cuando está bloqueado el tubo pitot pero el
orificio de drenaje del tubo permanece
abierto, esto causará que la presión en las
líneas del indicador de velocidad salga por el
agujero del dren haciendo que el indicador
de velocidad caiga a cero, esto ocurre
frecuentemente cuando existe formación de
hielo.

ocurre cuando el tubo pitot y el orificio del dren están
bloqueados y la presión de aire que existe dentro de las líneas
del indicador de velocidad está atrapada.
En esta situación no notaremos grandes cambios de velocidad
cuando estemos en vuelo recto y nivelado, pero donde si habrá
cambios será en los ascensos y en los descensos ya que el
velocímetro se comportará como un altímetro (siempre que
estén las tomas estáticas abierta) mostrando un aumento de la
velocidad cuando estamos en ascenso y un descenso de la
velocidad cuando estemos en descenso.
ERRORES DEL SISTEMA ESTATICO PITOT

El bloqueo de las tomas estáticas causarán error en los
tres instrumentos de la siguiente manera:
Cuando estamos operando encima de la altitud en la
cual se produjo el bloqueo, la velocidad leída será
menor que la normal, inversamente ocurrirá cuando
operemos por debajo de dicha altitud la velocidad que
mostrará el velocímetro será mayor que la real.
Ya que el altímetro determina la altitud tomando como
información la medición de la presión estática, cuando
exista un bloqueo de los puertos el altímetro dejará de
funcionar es decir se congelará en la altitud o nivel de
vuelo que ocurrió el problema.
El CLIMB o VSI también se congelará y la indicación
se irá a cero.

Hay tres instrumentos giroscópicos en la
aeronave los cuales son:
Indicador de actitud u horizonte artificial.
Indicador de rumbo o giro direccional.
Coordinador de viraje o palo y bola.
En muchas aeronaves pequeñas la fuente
de poder de estos instrumentos es el
sistema de vacío, además de una fuente
eléctrica para el coordinador de viraje (palo y
bola).
El principio de funcionamiento de los
instrumentos giroscópicos esta basado en
dos conceptos fundamentales que se
aplican a los giróscopos: rigidez en el
espacio y precesión.

Cualquier cuerpo sometido a un movimiento de
rotación, acusa propiedades giroscópicas.
Si gira a mucha velocidad, adquiere una rigidez o
resistencia a cambiar de posición.
Por otro lado su eje tiende a permanecer fijo.
El giróscopo que se utiliza en los instrumentos de
vuelo consiste en una masa de inercia que se hace
girar a mucha velocidad, sujetada a unos ejes que
permiten al giróscopo precesionar, o lo que es igual,
reaccionar a cualquier fuerza que afecte a su
movimiento.
El giróscopo se resiste a cualquier esfuerzo que se
haga para tratar de modificar su eje de giro o su plano
de rotación.
El horizonte artificial y el giro direccional aplican esta
propiedad.

Si la fuerza que se hace sobre el giróscopo tratando de
modificar su eje o plano de rotación, llega a ser
suficientemente grande, el giróscopo reacciona, pero lo
hace como si el punto de rotación de la fuerza
estuviera a 90º desplazado en sentido de giro del punto
real de aplicación.
El coordinador o palo y bola hacen uso de esta
propiedad.

Instrumentos de Succión.- En los aviones mas
economicos, los instrumentos giroscópicos van
normalmente accionados a vació, bien por medio de
una bomba accionada a motor o por el sistema venturi.
Una desventaja del sistema venturi.- Es que su
eficacia depende de la velocidad del aire y el tubo
venturi produce en si mismo una cierta resistencia
aerodinámica.

S
G
H
Uno de los mayores
enemigos de los
instrumentos
giroscópicos de
succión es el humo de
tabaco.
La gomosidad que se
origina a partir del
humo de los cigarrillos
dentro de la cabina,
puede provocar, con el
tiempo, problemas de
funcionamiento.

Los instrumentos giroscópicos funcionan normalmente a
una fuerza de succión de 4.0 in Hg (29.92 in Hg. es la
presión estándar a nivel del mar).
Las 4.0 in Hg. muestran una diferencia relativa entre la
presión del aire exterior y el aire en el sistema de vació.
Pueden surgir errores por envejecimiento del instrumento
y desgaste de sus cojinetes o porque los filtros de aire se
hayan obstruido por la suciedad.
Una succión pobre significa bajas RPM y una perdida en
la eficacia de funcionamiento

Los limites de operación del horizonte artificial y del giro
direccional se encuentran entre las 3.8 y 4.2 in Hg, mientras
que el indicador de virajes utiliza una succión mas baja, entre
1.8 y 2.1 In Hg.
Normalmente el rango de operación normal de la presión para
estos instrumentos es de 4.5 – 5.5 in Hg.

Los giróscopos pueden ser operados por el sistema de
vacío o el sistema eléctrico.
Muchas de las pequeñas aeronaves usan la combinación
de ambos sistemas, para proveer de un sistema alterno en
caso falle uno de los sistemas.
El coordinador de viraje o palo y bola por lo general son
accionados eléctricamente.
El sistema de vacío incluye una bomba accionada por el
motor del avión la cual provee de energía al indicador de
actitud y al giro direccional.
Es importante monitorear la presión en el indicador del
sistema de vacío durante el vuelo ya que si esta presión
baja de los parámetros normales la indicación de los
instrumentos que trabajan con ella, no será confiable.

Es el instrumento que censa el movimiento de cabeceo y
viraje de la aeronave con respecto a los ejes laterales y
longitudinales del avión.
Es un instrumento que solo nos mostrará información de
cabeceo y banqueo.
Usa un horizonte artificial (llamado línea del horizonte)
junto a un avión a miniatura (es ajustable verticalmente
con una perilla) que describe la posición de la aeronave;
también cuenta en el semicírculo superior con unas
marcas de viraje, las cuales son fijas e indican la
inclinación, 0º 30º 60º 90º, es un instrumento
extremadamente preciso.
Tiene en el centro un giróscopo que gira en el plano
horizontal, montado en dos balancines que permitirán
permanecer en el mismo plano sin importar la posición de
la aeronave.

La mayor ventaja del
direccional es que
permite virar
directamente a un
rumbo sin la
discrepancia del
adelanto o retrazo
necesarios en la
brújula magnética,
pero hay que
ajustarlo con
respecto a ella.

También conocido como indicador de rumbo, funciona
aprovechando la rigidez en el espacio del giróscopo.
En este caso el plano de rotación es vertical.
El giróscopo tiene unido a sus ejes una rosa de rumbos.
No puede acusar automáticamente la posición del norte
magnético, por lo que debe ser ajustado con una brújula
magnética.
La gran ventaja es que no oscila y proporciona
información permanente de rumbos, cuando la brújula
magnética proporciona informaciones erróneas.
Comparando sus indicaciones con el compás magnético.
La precesión máxima tolerada es de 3º cada 15 minutos.
Este instrumento es requerido para los vuelos IFR.

El giro direccional precesiona, esto es, se desajusta
lentamente y debe ser comprobado cada 15 minutos

Debido a la precesión giroscópica, esta fuerza se desplaza 90º
en el sentido del giro, originándose un desplazamiento de la
varilla que está fija por un lado con un muelle, el movimiento
es transmitido al indicador (palo).

Este instrumento generalmente va asociado con un nivel
indicador de derrapes y resbales, que se conoce como “la
bola” ambos instrumentos se conocen como palo y bola.
La bola.- Llamado también inclinómetro, consiste en tubo
de cristal curvado, con líquido en su interior, dentro del
cual se desliza libremente una bola de acero o ágata.
La bola se desplaza siguiendo las fuerzas centrífugas que
afectan al avión.
Si los movimientos del avión fueran coordinados, la bola
debería permanecer centrada, caso que no lo sea, la bola
se desplazaría del centro, indicando un derrape o un
resbale, según la fuerza que la afecte.

El palo.- Utiliza el principio de la precesión giroscópica e
indica la dirección y el régimen apropiado de cambio de
rumbo del avión.
El instrumento consta de un giróscopo, con libertad de
movimiento en sus ejes lateral y longitudinal, pero rígido
con relación al eje vertical.
El instrumento está fijo en el panel, por cuanto si el avión
se inclina, esta fuerza es transmitida al conjunto del
instrumento.
El giróscopo está fijo por su eje vertical, y sujeto con una
varilla unida a la parte posterior del instrumento, el viraje
crea una fuerza sobre el giróscopo.

Interpretación.- El palo indica la dirección y el régimen del
viraje.
Es decir, si el bastón está caído a la izquierda, el avión
está cambiando de dirección a la izquierda, lo mismo si
está cambiando a la derecha, estará cambiando de
dirección a la derecha.
Los virajes estándar se deben hacer de 3º por segundo,
lo que exige un tiempo de 360/3 =120 seg. o dos minuto,
para completar 360º de viraje.

Normalmente, en un avión se considera que un viraje esta
coordinado si mas de la mitad de la bola se encuentra
dentro de las señales indicadoras.

En un viraje controlado,
la bola permanecerá
centrada debido a la
fuerza centrifuga
compensa la fuerza de
gravedad.
No hay suficiente ángulo de
viraje para la cantidad de
inclinación introducida.
La fuerza centrifuga será
débil y este desequilibrio lo
acusara la bola
desplazándose hacia el
interior del viraje.
Existe demasiado ángulo
de viraje para la cantidad
de inclinación introducida.
La fuerza centrifuga
resulta demasiado fuerte y
la bola lo acusara
desplazándose hacia el
exterior del viraje.

Consiste básicamente en
un imán que se orienta
según el campo
magnético existente en
el sitio donde está
colocado el avión.
La brújula permite
conocer el rumbo
magnético del avión.
Desde los polos
magnéticos de la tierra
surgen unas líneas
magnéticas, o líneas de
flujo; los imanes se
orientan en la dirección
de estas líneas.

EN EL ECUADOR LAS LINEAS DE
FLUJO MAGNETICO ESTAN
ORIENTADAS DIAGONALMENTE
CON RESPECTO AL POLO NORTE
GEOGRAFICO, ESTE ERROR ES
LLAMADO INCLINACIÓN.
SOBRE EL MISMO POLO LA
AGUJA IMANTADA INDICARA
HACIA ABAJO.

Son perturbaciones causadas por campos magnéticos
producidos por metales y accesorios eléctricos dentro de la
aeronave, esto producirá un error en las indicaciones del
compás.
Aunque todo el error no puede ser completamente eliminado,
el piloto hará las correcciones usando una carta de corrección
(Placard) que deberá estar en la aeronave, la carta indica la
calibración del compás con los radios en ON y en OFF.

El norte magnético y el geográfico no coinciden.
Puesto que las cartas de navegación proporcionan el
rumbo geográfico entre dos puntos (las cartas de
navegación IFR están publicadas con cursos
magnéticos) y la brújula indica rumbos magnéticos,
se hace necesario corregir esta diferencia, que se
llama VARIACIÓN.
La variación puede ser ESTE u OESTE, según la
posición de ambos polos.

El valor de la variación ha de buscarse en las cartas
de navegación.
En las cartas encontraremos dos tipos de líneas:
Líneas Agónicas.- Son líneas que unen puntos de
variación magnética 0º.
Líneas Isogonicas.- Son líneas que unen puntos de
igual variación magnética.
Podemos concluir, de que variación es la diferencia
angular entre el norte geográfico y el norte
magnético, la cantidad de variación depende en
donde estamos localizados sobre la tierra.

VARIACION ESTE
Cuando el Norte
Geográfico está a la
izquierda del magnético:
Rm = Rg – variación este
VARIACION OESTE
Cuando el norte geográfico
está situado a la derecha del
norte magnético.
Rm = Rg + variación oeste.

Error de inclinación (viraje).- La brújula se
comporta de una forma curiosa cuando el avión
inicia un viraje.
Depende del rumbo del avión en
el momento de iniciar el viraje.
Son muy resaltantes cuando el avión está orientado al
Sur o al Norte y, prácticamente, no existe error si el
avión está orientado al Este u Oeste.
De sur a norte.- la brújula se adelanta una vez que se
ha iniciado el viraje de la aeronave y se retarda
terminando el viraje.
De norte a sur.- la brújula se retrasa al viraje iniciado y
se adelanta terminando el viraje.

Paradójicamente, la brújula acusa errores de aceleración
y deceleración del avión en los rumbos ESTE y OESTE.
En estos rumbos, la aceleración tiene consecuencia que
la brújula indica mas al norte de lo que está el avión.
Mientras que en la deceleración tiene efecto contrario, la
brújula indica más al sur.
El piloto debe conocer estos errores para su aplicación y
para conocer que su brújula está indicando
correctamente.
Se tiene una ayuda memoria con respecto a la
aceleración y deceleración:
A ACCELERATE
N NORTH
D DECELERATE
S SOUTH

La cámara del líquido deberá estar llena del fluido.
El compás deberá tener giro libre.
No deberán existir burbujas en el fluido.
El compás tendrá que mantener sus rumbos con los
equipos eléctricos y radios encendidos.
Otros errores.- por otro lado el avión está sometido a
meneos o aire turbulento, la brújula indica con error,
siendo difícil su lectura.
Estas causas han hecho que la brújula sea considerada
como instrumento de soporte y sea el giro direccional el
indicador de rumbo más utilizado en la aviación.

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