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Aeropuertos y Operaciones de Vuelo

CARPETATRABAJOS PRACTICOS

Alumno Diego Jiménez Nº 61526/4Año 2015Área Departamental Aeronáutica.

Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de La Plata.

TRABAJO PRACTICO Nº2

Pistas-Diseño Geometrico

Alumno: Diego Jiménez

Nº : 61526/4

Fecha: 2015

1) ¿Qué es la longitud de campo de referencia (LCR) y que la diferencia de la longitud física de una pista?

Longitud del campo de referencia del avión (LCR): Longitud decampo mínima necesaria para el despegue

con la masa máxima certificada de despegue al nivel del mar, en atmósfera tipo, sin viento y con pendiente de

pista cero, como se indica en el correspondiente manual de vuelo del avión, prescrito por la autoridad que otorga

el certificado, según los datos equivalentes que proporcione el fabricante del avión. Longitud de campo significa

longitud de campo compensado para los aviones, si corresponde, o distancia de despegue en los demás casos.1

La diferencia que hay es que la longitud física de una pista no siempre estará a nivel del mar, tendrá variaciones

de temperatura, habrá viento y según sea la topografía del lugar, la pendiente no siempre será cero.

Los factores que influyen en la longitud de pista que habrá de facilitarse son los siguientes:

a) características de performance y masas de operación de los aviones a los que se prestará servicio

b) condiciones meteorológicas, principalmente viento y temperatura en la superficie;

c) características de la pista tales como pendiente y estado de la superficie; y

d) factores relacionados con el emplazamiento del aeropuerto, por ejemplo, elevación del aeropuerto que

incide en la presión barométrica y limitaciones topográficas.2

2) Dada la mezcla de aeronaves prevista para el trabajo integrador, determinar la longitud de campo de

referencia de cada una, identificar la o las aeronaves críticas.

Observando los gráficos dados por los Airport Planning de cada aeronave (Ver Anexo A), los resultados

obtenidos son:

Tabla 1: Datos Extraídos de los Airport Planning

Aeronave MTOW [kg] LCR [m] b [m]Embraer E190 51800 1850 28,72Airbus A320-200 77000 2200 34,10Airbus A321-200 93950 2700 35,80Airbus A330-200 233000 3000 60,30Boeing 737-800 79016 2360 34,32Boeing 767-400ER 204116 3200 51,92Boeing 787-8 Dreamliner 227930 3100 60,12Cessna Citation I 5375 950 14Fairchild Aerospace Metro III 7257 870 17,37Canadair Challenger CL600 18325 1737 19,6Havilland DHC-8-200 Dash 8 16470 700 25,89Piper Light Aircraft 974 640 9,2Bombardier Lear Jet 600 19818 1662 19,6

1 Manual de Aeródromos de la República de Argentina2 Manual de Diseño de Aeródromos. Parte 1. Pistas

Alumno Diego JiménezPagina 1 de 24





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Fecha: 2015

De la anterior tabla, las aeronaves críticas son: el Boeing 767-400ER que tiene un LCR de 3200m y el Airbus

A330, pues su envergadura es la más grande (60,3m).

3) En relación a la mezcla de tráfico del ejercicio anterior, indicar la Clave de Referencia del aeródromo.

Tabla 2: Clave de Referencia del Aeródromo3

Según la tabla para la determinación de la clave de referencia y la aeronave crítica con un LCR de 3200 m y

envergadura 60,3 m, la clave de referencia es 4E.

4) ¿Cómo se calcula la temperatura de referencia, y cómo afecta al diseño geométrico de una pista?

Para cada aeródromo se determinará la temperatura de referencia en grados Celsius. La temperatura de

referencia del aeródromo deberá ser la media mensual de las temperaturas máximas diarias correspondiente al

mes más caluroso del año (siendo el mes más caluroso aquél que tiene la temperatura media mensual más alta).

Esta temperatura deberá ser el promedio de observaciones efectuadas durante varios años.4

Cuanto más elevada sea la temperatura, mayor longitud habrá de tener la pista requerida porque las temperaturas

elevadas se traducen en densidades menores del aire, factor que reduce el empuje producido así como la

sustentación.

La longitud de la pista determinada a tenor de la elevación, debería aumentarse a su vez a razón del 1% por cada

1°C en que la temperatura de referencia del aeródromo exceda a la temperatura de la atmósfera tipo

correspondiente a la elevación del aeródromo. Sin embargo, si la corrección total por elevación y temperatura

fuera superior al 35%, las correcciones necesarias deberían obtenerse mediante un estudio al efecto. Las

características operacionales de determinados aviones pueden indicar que estas constantes de corrección, por

elevación y temperatura, no son adecuadas, y que podría ser necesario modificarlas en base a los resultados que

3 Manual de Diseño de Aeródromos. Parte 1. Pistas4 Manual de Aeródromos de la República de Argentina






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se obtengan en un estudio aeronáutico que tome en consideración las condiciones que existan en el lugar en

cuestión y los requisitos operacionales de tales aviones.5

5) Determinar si existen y cuáles son las restricciones de peso para operar en la pista del aeropuerto de San

Juan para las aeronaves indicadas en ejercicio 2.

- Características de la pista de San Juan

Longitud física 2460 metros

Elevación 597 metros

Pendiente 0,16%

Temperatura 34,6°C6

Para obtener la longitud de pista para el despegue al nivel del mar se realiza el proceso inverso dado por el

manual.

- Teniendo la longitud de pista para el despegue corregida por elevación, temperatura y pendiente, de la

siguiente formula despejamos la longitud de pista para el despegue corregida por elevación y

temperatura.

Teniendo en cuenta que Cuando la longitud básica determinada por los requisitos del despegue sea de

900 m o más, dicha longitud debería a su vez aumentarse a razón de un 10% por cada 1% de pendiente

de pista.

- Teniendo la longitud de pista para el despegue corregida por elevación, temperatura, de la siguiente

formula despejamos la longitud de pista para el despegue corregida por elevación.

Teniendo en cuenta que La longitud de la pista debería aumentarse a su vez a razón del 1% por cada 1°C

en que la temperatura de referencia del aeródromo exceda a la temperatura de la atmósfera tipo

correspondiente a la elevación del aeródromo. De la tabla 3-1 del manual se tiene que para una altura de

597 m la temperatura es de 11,119°, y siendo la temperatura de la pista 34,6°C tenemos:

Sin embargo, si la corrección total por elevación y temperatura fuera superior al 35%, las correcciones

necesarias deberían obtenerse mediante un estudio al efecto.

- Teniendo la longitud de pista para el despegue corregida por elevación, de la siguiente formula

despejamos la longitud de pista para el despegue a nivel del mar.

Teniendo en cuenta que La longitud básica seleccionada para la pista debería aumentarse a razón del 7%

por cada 300 m de elevación.

5 Manual de Diseño de Aeródromos. Parte 1. Pistas6 http://www.smn.gov.ar/






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Para determinar las restricciones por peso previamente se evaluaran las curvas correspondientes de peso vs

pista de despegue para cada aeronave que provee en fabricante en su Airport Planning (Ver Anexo A).

Con la longitud de pista a nivel del mar se ingresa a todos los gráficos correspondientes a take-off weight

dando como resultado:

Tabla 3: Restricciones de Peso

Avión Peso permitido [kg] MTOW [kg]Embraer 190 50000 51800Airbus A320-200 72000 77000Airbus A321-200 85000 93950Airbus A330-200 183000 233000Boeing 737-800 70200 79016Boeing 767-400ER 153000 204116Boeing 787-8 175000 227930

6) Determinar las dimensiones de la pista del aeropuerto de San Juan a fin de prestar servicio a las aeronaves

del ejercicio 2. Considerando que se prevé instalar un ILS CAT I, determinar las características geométricas

de márgenes, franja y RESA (longitudes, anchos y pendientes). Graficar.

Margen. Banda de terreno que bordea un pavimento, tratada de forma que sirva de transición entre ese

pavimento y el terreno adyacente.

Franja de pista. Superficie definida que comprende la pista y la zona de parada, si la hubiese, destinada a:

a) reducir el riesgo de daños a las aeronaves que se salgan de la pista; y

b) proteger a las aeronaves que la sobrevuelan durante las operaciones de despegue o aterrizaje.

Área de seguridad de extremo de pista (RESA). Área simétrica respecto a la prolongación del eje de la pista y

adyacente al extremo de la franja, cuyo objeto principal consiste en reducir el riesgo de daños a un avión que

efectúe un aterrizaje demasiado corto o un aterrizaje demasiado largo.

Pista

La aeronave que nos condiciona la pista es el Boeing 767-400 ER con un Longitud de pista de campo de

referencia del avión de 3200 metros. Debido a que el Aeropuerto de San Juan no está a nivel del mar ni en

condiciones de referencia se debe corregir.

- Característica de la pista de San Juan

Longitud física 3200 metros

Elevación 597 metros

Pendiente 0,16%

Temperatura 34,6°C






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Correcciones de la longitud de pista para el despegue:

- Longitud de pista para el despegue corregida por elevación. Teniendo en cuenta que La longitud básica

seleccionada para la pista debería aumentarse a razón del 7% por cada 300 m de elevación.

- Longitud de pista para el despegue corregida por elevación y temperatura, Teniendo en cuenta que La

longitud de la pista debería aumentarse a su vez a razón del 1% por cada 1°C en que la temperatura de

referencia del aeródromo exceda a la temperatura de la atmósfera tipo correspondiente a la elevación del

aeródromo. De la tabla del manual se tiene que para una altura de 597 m la temperatura es de 11,119°, y

siendo la temperatura de la pista 34,6°C tenemos:

Nota: Sin embargo, si la corrección total por elevación y temperatura fuera superior al 35%, las

correcciones necesarias deberían obtenerse mediante un estudio al efecto.

Como se puede observar en este caso la corrección total por elevación y temperatura fue de 40%, las

correcciones necesarias se deben obtener mediante un estudio aeronáutico con los manuales de las

aeronaves.

- Longitud de pista para el despegue corregida por elevación, temperatura y pendiente, Teniendo en cuenta

que Cuando la longitud básica determinada por los requisitos del despegue sea de 900 m o más, dicha

longitud debería a su vez aumentarse a razón de un 10% por cada 1% de pendiente de pista

Para determinar la longitud de la pista se recurre a los Airport planning del Boeing 767-400 ER, debido a

que las correcciones siguiendo el manual superan el 35 %. Por lo tanto la longitud de la pista corregida

por elevación y temperatura es de 3600 metros. Ahora teniendo esta longitud de pista se corrige por

pendiente.

- Longitud de pista para el despegue corregida por elevación, temperatura y pendiente, Teniendo en cuenta

que Cuando la longitud básica determinada por los requisitos del despegue sea de 900 m o más, dicha

longitud debería a su vez aumentarse a razón de un 10% por cada 1% de pendiente de pista

- Anchura de la pista:






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La anchura de toda pista no debería ser menor de la dimensión apropiada especificada en la Tabla 5-1.

Tabla 4: Anchuras de Pistas

Siendo la calve de referencia del aeropuerto de San Juan 4E, la anchura debe ser de 45 metros

(Recomendación)

Márgenes de pista

Los márgenes pavimentados protegen el borde del pavimento de la pista, contribuyen a la prevención

de erosión del suelo causada por el chorro de reactor y mitigan los daños de los reactores producidos por

objetos extraños.

- Los márgenes deberían extenderse simétricamente a ambos lados de la pista de forma que la anchura

total de ésta y sus márgenes no sea inferior a 60 m

- Pendiente de los márgenes de la pista

La superficie de los márgenes adyacentes a la pista debería estar al mismo nivel que la de ésta, y su

pendiente transversal no debería exceder del 2,5%

(Recomendación)

Franjas de pista

Provee un área libre de objetos que pudieran poner en peligro a las aeronaves. La franja incluye una

porción nivelada que debe prepararse de forma tal que no cause el desplome del tren de proa al salirse la

aeronave de la pista

- Longitud: la franja deberá extenderse antes del umbral y más allá del extremo de la pista o de la zona de

parada, 60 m (Norma)

- Anchura: se extenderá lateralmente en una distancia de 150 metros a cada lado del eje de la pista y de su

prolongación a lo largo de la franja(Norma)

- Pendientes: La pendiente longitudinal a lo largo de la porción de una franja que ha de nivelarse, no

debería exceder de 1,5%, Las pendientes transversales en la parte de una franja que haya de nivelarse,

deberían ser adecuadas para impedir la acumulación de agua en la superficie, pero no deberían exceder

del 2,5%. (Recomendación)






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La parte de la franja situada por lo menos 30 m antes del umbral debería prepararse contra la erosión

producida por el chorro de los motores, a fin de proteger los aviones que aterrizan de los peligros que

ofrecen los bordes expuestos

- Nivelación: La parte de una franja que comprenda una pista de vuelo por instrumentos, debería proveer,

hasta una distancia de por lo menos: 75 m cuando el número de clave sea 3 ó 4 del eje de la pista y de su

prolongación, un área nivelada para atender a los aviones a que está destinada la pista, en el caso de que

alguno se salga de ella.

En el caso de las pistas para aproximaciones de precisión, sería conveniente adoptar una anchura mayor

si el número de clave es 3 ó 4. La parte que debe nivelarse se extiende lateralmente hasta una distancia

de 105 m desde el eje, pero esta distancia se reduce paulatinamente desde el eje a 75 m en ambos

extremos de la franja, a lo largo de una distancia de 150 m a partir del extremo de la pista.

Áreas de seguridad de extremo de pista (RESA)

Para minimizar daños en las aeronaves se estima necesario proveer una zona adicional que se extienda

más allá de los extremos de la franja de la pista. Estas zonas conocidas como áreas de seguridad de

extremo de pista deben tener la capacidad suficiente para resistir aeronaves que realicen aterrizajes

demasiado cortos o largos y deberán estar libres de equipos e instalaciones no frangibles

Se debe proveerse un área de seguridad de extremo de pista en cada extremo de una franja de pista por

ser número de clave 4 (Norma)

- Longitud:

Norma: El área de seguridad de extremo de pista debe extenderse desde el extremo de una franja de pista

hasta la mayor distancia posible, y por lo menos hasta 90 m

Recomendación: Las áreas de seguridad de extremo de pista deberían, en la medida de lo posible,

extenderse desde el extremo de la franja de la pista hasta una distancia de por lo menos 240 m por ser

clave 4

- Anchura: La anchura de un área de seguridad de extremo de pista debe ser por lo menos el doble de la

anchura de la pista correspondiente (Norma)

- Pendientes: Tanto las pendientes longitudinales como las transversales no deberían sobrepasar una

inclinación descendente del 5%. Los cambios de pendiente longitudinal deberían ser lo más graduales

posible, debiendo evitar los cambios bruscos o las inversiones repentinas de pendiente.

7) ¿Que son y para qué sirven las distancias declaradas?

La introducción de zonas de parada y de zonas libres de obstáculos, y la utilización de umbrales desplazados en

las pistas, han creado la necesidad de disponer de información precisa con respecto a las diferentes distancias

físicas disponibles y adecuadas para el aterrizaje y el despegue de los aviones. Para este propósito se emplea el

término “distancias declaradas”, con las cuatro distancias siguientes asociadas con una pista determinada:






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a) Recorrido de despegue disponible (TORA), es decir, la longitud de la pista que se ha declarado disponible y

adecuada para el recorrido en tierra de un avión que despegue.

b) Distancia de despegue disponible (TODA), es decir, la longitud del recorrido de despegue disponible más la

longitud de la zona libre de obstáculos, si la hubiera. En este caso, la zona libre de obstáculos funciona para

cuando al avión le falla un motor pero ya ha pasado la V1, por lo tanto éste deberá despegar

c) Distancia de aceleración-parada disponible (ASDA), es decir, la longitud del recorrido de despegue

disponible más la longitud de zona de parada, si la hubiera.

d) Distancia de aterrizaje disponible (LDA), es decir, la longitud de la pista que se ha declarado disponible y

adecuada para el recorrido en tierra de un avión que aterrice.

Figura 1: Ilustración de las distancias declaradas

8) Determinar las distancias declaradas de una pista de 2700 m si:

a) Las aeronaves aproximan por el radial 10 en CAT I y el umbral esta desplazado 300 metros.

Si la pista tiene el umbral desplazado, entonces en el cálculo de la LDA se restará de la longitud de la

pista la distancia a que se haya desplazado el umbral. El umbral desplazado influye en el cálculo de la

LDA solamente cuando la aproximación tiene lugar hacia el umbral; no influye en ninguna de las

distancias declaradas si las operaciones tienen lugar en la dirección opuesta.

b) Las aeronaves que despegan por el radial 10 tienen 300 m de CWY y 150 de SWY






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Si la pista está provista de una zona libre de obstáculos (CWY), entonces en la TODA se incluirá la

longitud de la zona libre de obstáculos.

Si la pista está provista de una zona de parada (SWY), entonces en la ASDA se incluirá la longitud de la

zona de parada.

c) Las aeronaves que despegan por el radial 190 tienen 100 m de SWY.

Si la pista está provista de una zona de parada (SWY), entonces en la ASDA se incluirá la longitud de la

zona de parada.

d) Graficar considerando los puntos cardinales

Los gráficos se encuentran en el Anexo B

9) Determinar la pendiente longitudinal de las siguientes pistas y verificar el perfil con normativa.

Las condiciones a tener en cuenta para verificar las pendientes longitudinales son:

1. La pendiente obtenida al dividir la diferencia entre la elevación máxima y la mínima a lo largo del eje

de la pista, por la longitud de ésta no debería exceder del:

- 1%, cuando el número de clave sea 3 o 4.


2. En ninguna parte de la pista la pendiente longitudinal debería exceder del:

- 1,25%, cuando el número de clave sea 4, excepto en el primero y el último cuartos de la longitud de la

pista, en los cuales la pendiente longitudinal no debería exceder del 0,8%.


3. Cuando no se pueda evitar un cambio de pendiente entre dos pendientes consecutivas, éste no debería

exceder del:

- 1,5%, cuando el número de clave sea 3 o 4


4. Cuando no se pueda evitar un cambio de pendiente, el cambio debería ser tal que desde cualquier punto

situado a 3 m por encima de una pista sea visible todo otro punto situado también a 3 m por encima de

la pista, dentro de una distancia igual, por lo menos a la mitad de la longitud de la pista cuando la letra

de clave sea C, D o E;

5. A lo largo de una pista deberían evitarse ondulaciones o cambios de pendiente apreciables que estén

muy próximos. La distancia entre los puntos de intersección de dos curvas sucesivas no debería ser

menor que: la suma de los valores numéricos absolutos de los cambios de pendiente correspondientes,

multiplicada por el valor que corresponda entre los siguientes:

- 30 000 m cuando el número clave sea 4;

- 5 000 m cuando el número clave sea 1 ó 2;






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6. El terreno de una zona libre de obstáculos no debería sobresalir de un plano inclinado con una pendiente

ascendente del 1,25%, siendo el límite inferior de este plano una línea horizontal que:

a) esté perpendicular al plano vertical que contenga el eje de la pista; y

b) pase por un punto situado en el eje de la pista, al final del recorrido de despegue disponible.

PISTA 1: Para esta pista se considera que es Clave 4

1. La diferencia entre la elevación máxima y mínima por la longitud de ésta es: 0.37%

2. La pendiente del primer cuarto de pista es 0,045%, la pendiente del último cuarto es de 0,45% y los del

medio es 0,5%

3. El cambio de pendiente no supera el 1,5% con un valor de 0,39%

4. Se considera que cumple

5. En esta pista no aplica


Condición Cumple No cumple No aplica

1 x

2 x

3 x

4 x

5 x

6 x

PISTA 2: Se considera clave 4

1. La diferencia entre la elevación máxima y mínima por la longitud de ésta es: 1%


medio es 1,17%. Por lo tanto no cumple.

3. El cambio de pendiente no supera el 1,5%



1.2.




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4. Se considera que verifica

5. Para esta pista se tiene que:

1.2.

6. La CWY no superan una pendiente ascendente del 1,25%


1 x

2 x

3 x

4 x

5 x

6 x

PISTA 3: Esta pista se considera Clave 1

1. La diferencia entre la elevación máxima y mínima por la longitud de ésta es: 0,6%


medio es 0,55%

3. El cambio de pendiente no supera el 2%

4. Se considera que cumple

5. Para esta pista se tiene que:

1.2.



1 x

2 x

3 x

4 x






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5 x

6 x

ANEXO A: GRAFICOS DE LOS AIPORT PLANNING DE LAS AERONAVES EN DESPEGUE

1. TAKEOFF FIELD LENGTH: Embraer 190






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2. TAKEOFF WEIGHT LIMITATION: Airbus A320-200






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4. TAKEOFF RUNWAY LENGTH REQUIREMENTS: Boeing 737-800






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6. TAKEOFF RUNWAY LENGTH REQUIREMENTS: Boeing 767-400ER






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Fecha: 2015






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7. TAKEOFF RUNWAY LENGTH REQUIREMENTS: Boeing 787-8



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