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¿Por qué vuelan los aviones?

El aparato navega suspendido como consecuencia de la diferencia de presión del aire en las alas

Los últimos datos aportados por la Asociación Internacional de Transporte Aéreo hablan de 1.700 millones de pasajeros al año, una cantidad que, según las últimas estimaciones, crecerá un 6% en el próximo lustro. Resulta evidente que el avión se ha convertido en una alternativa de transporte cada vez más cotidiana. Sin embargo, como sucede con otras muchas acciones domésticas (¿son muchos los que saben exactamente cómo nuestra voz es transmitida a través de un hilo?), quienes viajan por el aire desconocen en gran medida cómo ese aparato de 160 toneladas logra despegarse de la tierra, mantenerse en el aire y volver al suelo con total tranquilidad. Esta maravilla de la ciencia ofrece, además, una seguridad avalada por las estadísticas: los últimos números hechos públicos por la Oficina Internacional de Registro de Accidentes Aeronáuticos señalan que en 2003 se produjeron en el mundo162 accidentes aéreos de vuelos civiles y que en ellos fallecieron 1.204 personas. Ese mismo año se produjeron 4.084 muertes sólo en las carreteras españolas.

Cómo vuela un avión

En 1903 los hermanos Wilbur y Orville Wright fueron los primeros en volar con un biplano propulsado a motor. Aquella hazaña marcó el inicio de la historia de la aviación. Desde entonces, alrededor de la ciencia aeroespacial se han producido todo tipo de desarrollos tecnológicos, pero ninguno hubiera servido de nada si no se hubiese logrado antes lo que el hombre buscaba desde hacía siglos: ganar la batalla a la ley de la gravitación universal, pronunciada por Newton, con otra ley física conocida como el Teorema de Bernoulli, en el que se basó el principio de la sustentación de los aviones. Contra lo que se pudiera pensar, ambas demostraciones son casi contemporáneas, con lo que la teoría estaba enunciada desde el siglo XVIII y sólo hacía falta saber llevarla a la práctica. Se trataba de conseguir anular la fuerza calculada por Newton sobre un objeto, el avión, aplicando lo que aseguraba Bernoulli: cuando aumenta la velocidad del aire, su presión disminuye.

A partir de ahí, aunque son muchas más las variantes que condicionan el vuelo, la explicación más sencilla para poder entender las razones por las que vuelan los aviones se centra en la forma de sus alas. Su diseño permite que el aire circule más rápido por la parte superior del ala y más lento por su parte inferior. Esto hace que la presión bajo el ala sea mayor que encima de ella y, por lo tanto, el avión recibe un empujón hacia arriba. Así, queda suspendido entre dos fuerzas. Cuando el avión se mueve debido a la fuerza del motor, el aire circula por sus alas produciendo el empuje que lo hace volar.

No obstante, antes de surcar el cielo debe lograr alzarse. En la cabecera de la pista, el piloto pone los motores a su máxima potencia, pero con los frenos accionados. La potencia máxima depende de las características de la aeronave, del número de pasajeros y de la distancia a recorrer, lo que determinará la cantidad de combustible necesaria para el vuelo. Todo ello lo tienen muy en cuenta los diseñadores porque los motores del aparato deben alcanzar una fuerza equivalente a la tercera parte del peso total. Por ejemplo, en un avión comercial de 100 pasajeros y 50 toneladas de peso, cada motor necesitaría tener ocho toneladas de fuerza para conseguir despegar. Cuando se logra la velocidad, el aparato recorre la pista hasta que el piloto eleva el morro del avión con el manejo de los flaps (dispositivos hipersustentadores) de cola, que hace pivotar al avión y las alas aumentan así la fuerza de sustentación, lo que permite el despegue.

El fin del vuelo concluye con la operación más difícil, el aterrizaje. Se trata de una maniobra compleja en la que intervienen múltiples factores: la dirección del viento, las turbulencias, la selección del campo, los obstáculos, la planeación y el efecto suelo. Todo culmina con el 'flare', es decir, la operación con la que se abren los flaps con el propósito de ofrecer más superficie a las alas para lograr que, con menor velocidad, el avión siga sujeto en el aire. Las alas, en cierta medida, se convierten en una especie de paracaídas. Cuando el tren de aterrizaje toca suelo, los motores reorientan las aspas de sus turbinas y su fuerza, con lo que, en lugar de producir el avance del avión, lo frenan.

El tráfico aéreo

Al igual que existen carreteras por tierra y rutas marítimas, el cielo está organizado con autopistas por las que circulan en la actualidad los 18.000 aviones de pasajeros de aerolíneas de todo el mundo y, aunque sus vuelos no son simultáneos, los itinerarios se repiten en sus trayectos entre los 40.000 aeropuertos existentes. Para que todo esté regulado, ya en 1947 la ONU creó la Organización de la Aviación Civil Internacional (OACI) que promociona el desarrollo seguro y ordenado de la aviación civil en todo el mundo. Para ello establece normas internacionales y regulaciones necesarias para la seguridad, la eficiencia y la regularidad del transporte aéreo. En la OACI están representados 180 países que obedecen a un mismo control aéreo que se ocupa de gestionar las aeronaves que circulan por las rutas aéreas civiles, desde el momento del despegue hasta el aterrizaje en el aeropuerto.

En los principales aeropuertos, el control del tráfico aéreo empieza a partir del controlador de tierra en la torre, que dirige a los aviones de línea desde la rampa de carga, a lo largo de la pista de rodadura, hasta la pista de despegue. El controlador de tierra debe considerar otros aviones y toda una serie de vehículos de servicio, como los de equipajes o los de carga y mantenimiento, necesarios para el funcionamiento del aeropuerto. Durante el despegue, un controlador situado en la torre da las órdenes, confirma el permiso del vuelo asignado e informa sobre la dirección y velocidad del viento, el estado del tiempo y otros datos necesarios para partir. Cuando el avión está en ruta, su comunicación pasa al Air Route Traffic Control (ARTC: control de tráfico de la ruta aérea). Este controlador mantendrá la comunicación hasta que la torre de control del destino asuma el control para el acercamiento al aeropuerto, y el aterrizaje. En todo momento, por tanto, el avión está en contacto con la tierra.

Curiosidades

Las turbulencias
Las turbulencias son sacudidas que sufren los aviones cuando son embestidos por grandes ráfagas de aire durante el vuelo. A pesar de ser muy desagradables, tienen poca importancia. Las estructuras de las aeronaves están diseñadas para aguantarlas. Además, los pilotos utilizan varios sistemas para mitigar su efecto. Usan los spoilers (pequeños elementos que se elevan en el ala) para amortiguar las ráfagas, procuran rodear la zona de turbulencias y, si es muy extensa, disminuyen la velocidad para que el choque con el viento se perciba lo menor posible.

Las vueltas sobre el aeropuerto
Cuando los aviones se aproximan a los aeropuertos y empiezan a descender para el aterrizaje se pueden producir congestiones en el tráfico aéreo. En este caso, las nuevas llegadas son desviadas a un área de seguridad reservada en el aire, a unos 50 km o más del aeropuerto. Los aviones en espera de aterrizaje trazan en ella repetidos círculos en torno a una baliza con una distancia vertical de 305 metros entre ellos. Cada vez que está disponible una pista de aterrizaje, se asigna al avión situado más próximo a tierra, lo que permite a los otros descender en espiral a la siguiente posición.

El despegue

Para poder despegar, los motores de la aeronave deben alcanzar una fuerza equivalente a la tercera parte del peso total:

El aterrizaje

Aproximadamente unos 6000 m de la pista y a unos 400 metros de altura comienza la aproximación final, que es la fase más crítica de un vuelo:

La fuerza de sustentación

Si miramos en el corte el perfil de un ala podemos ver que el borde delantero (de ataque) es redondeado mientras que el borde trasero (de salida) es afilado. La superficie superior (extradós) del ala tiene mayor curvatura que la inferior (intradós).

La corriente de aire que pasa por encima del ala recorre mayor distancia que la que pasa por debajo y por tanto adquiere mayor velocidad. Esto provoca una menor presión en el extradós que en el intradós. El resultado es una fuerza que aspira el ala hacia arriba.


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