¿Qué es la turbulencia de estela y cómo evitarla?
El crecimiento del tráfico aéreo mundial ha ido acompañado de un aumento del riesgo de interacción entre un avión y la turbulencia de estela generada por otro avión. Este riesgo, presente en todas las fases del vuelo, es hoy uno de los principales problemas a los que se enfrentan pilotos y controladores de tránsito aéreo.
Este artículo, redactado por el equipo de consultores de seguridad de Menkor Aviation, pretende concienciar sobre el peligro de la turbulencia de estela y sobre las técnicas para evitarla y recuperarse de ella.
¿Qué es una turbulencia de estela?
Todo avión en vuelo genera turbulencia de estela tras de sí. Esta turbulencia es consecuencia de la sustentación que producen los aviones, que da lugar a la formación de dos torbellinos marginales contrarrotatorios en las puntas de las alas. Puede durar hasta 3 minutos después del paso de un avión. La fuerza, la duración y la dirección de los torbellinos pueden afectar a otros aviones que se los encuentren.
Una turbulencia de estela impone un alabeo intempestivo al avión que la encuentra, lo que provoca inestabilidad y daños en el avión, además de posibles lesiones a pilotos y pasajeros. Los pilotos deben ser siempre conscientes de la posibilidad de encontrarse con turbulencia de estela generada por otro avión. Deben tener en cuenta este riesgo en cada fase del vuelo y adaptar su trayectoria y su altitud en consecuencia.
Aunque los controladores aéreos regulan las distancias de separación entre aviones, la posibilidad de encontrarse con una turbulencia de estela es constante y no debe ignorarse.
Características de la turbulencia de estela
¿Cómo se genera el vórtice?
Cuando un avión vuela, una diferencia de presión sobre la superficie de las alas genera sustentación, que es lo que permite volar al avión. Sobre el extradós del ala hay una presión baja, y bajo el ala, una presión más elevada. Esta diferencia provoca un enrollamiento del flujo de aire detrás del ala, que da origen a una estela de masas de aire en remolino.
El aire del vórtice circula hacia arriba y alrededor de las puntas de las alas. Los torbellinos resultantes están separados entre sí aproximadamente por la misma distancia que separa las puntas de las alas, es decir, por la envergadura del avión. Derivan con el viento y tienden a perder algo de altitud. Por eso, si se encuentra con una turbulencia de estela, un ligero ascenso y un cambio de posición lateral permiten salir de ella.
La mayoría de los aviones comerciales están equipados con winglets, pequeñas aletas verticales situadas en las puntas de las alas. Su función principal es aumentar la eficiencia energética de los aviones mejorando la relación sustentación/resistencia. Los winglets también permiten reducir el tamaño y la fuerza del vórtice generado por el avión, sobre todo en las fases de vuelo a baja velocidad (aterrizaje y despegue).
¿De qué depende la fuerza de un vórtice?
La fuerza del vórtice depende de la velocidad y del peso del avión, así como de la envergadura y la forma de sus alas. Las características de un vórtice también se ven influidas por la extensión de los flaps o de los aerofrenos.
En general:
– La fuerza del vórtice aumenta proporcionalmente a la masa del avión.
– La fuerza del vórtice aumenta gradualmente a medida que disminuye la velocidad en vuelo.
– La fuerza del vórtice aumenta cuando el avión está en configuración limpia.
¿Cómo se comporta un vórtice durante las fases de despegue y aterrizaje?
Es durante las fases de aterrizaje y despegue cuando el vórtice es más potente y más peligroso.
Cuando un avión despega, el vórtice se crea en el momento en que empieza a ganar altura. Sigue al avión y se eleva a medida que este gana altitud.
Cuando un avión se acerca al suelo para aterrizar, entre 100 y 200 ft, el vórtice tiende a desplazarse lateralmente sobre el suelo a una velocidad de 2 o 3 nudos (kts).
Un viento cruzado reduce el desplazamiento lateral del vórtice de barlovento y aumenta el del vórtice de sotavento. Así, un viento ligero con una componente transversal a la pista de 1 a 5 nudos (según las condiciones) podría hacer que el vórtice de barlovento permanezca un tiempo en la zona de toma de contacto (TDZ) y acelerar la deriva del vórtice de sotavento lejos de la pista (posiblemente hacia una pista adyacente, si la hay). Del mismo modo, una situación de viento de cola puede desplazar los torbellinos del avión precedente hacia la aproximación final y la TDZ.
Un ligero viento de cola cruzado exige la máxima prudencia, porque representa el peor caso, en el que es más probable que haya un vórtice de estela a lo largo de la aproximación final y de la TDZ. Los pilotos deben estar atentos a los aviones grandes cercanos a su trayectoria de aproximación y de despegue.
¿Qué características tiene una turbulencia de estela en crucero?
La densidad del aire es menor a gran altitud, un factor que refuerza la turbulencia de estela. Aunque las velocidades sean mayores en crucero, esta menor densidad del aire puede provocar una turbulencia comparable a la que se produce en las fases de salida y aproximación.
Las mayores velocidades de crucero también hacen que la turbulencia de estela tarde más en disiparse, lo que aumenta la posibilidad de que otro avión se la encuentre. A gran altitud, los torbellinos de los aviones grandes descienden rápidamente a una velocidad de varios cientos de pies por minuto (fpm) y se estabilizan entre 500 y 900 pies por debajo del avión. Pierden fuerza con el tiempo y la distancia detrás del avión y acaban disipándose, sobre todo por efecto de la turbulencia atmosférica.
Las condiciones atmosféricas más peligrosas son los vientos ligeros, la baja turbulencia atmosférica y una estratificación débil (atmósfera estable). En estas condiciones, los torbellinos de los aviones pesados pueden descender más de 1000 pies por debajo del avión. En casos excepcionales, la turbulencia de estela puede incluso ascender en una corriente ascendente o al rebotar en una capa de inversión fuerte, que actúa entonces como el suelo.
La normativa sobre turbulencia de estela y separaciones mínimas
La recategorización de las categorías de turbulencia de estela (RECAT)
Las reglas tradicionales de separación por turbulencia de estela se basan únicamente en el peso del avión. Aunque son muy seguras, están obsoletas y a menudo imponen una separación excesiva entre aviones. Esto reduce la capacidad de los aeropuertos y provoca retrasos innecesarios, además de aumentar los costes, el consumo de combustible y las emisiones de CO2.
Para reducir con seguridad las mínimas de separación entre dos aviones, tanto en la salida como en la aproximación final, hay que tener en cuenta a la vez la turbulencia de estela generada por el avión precedente y la resistencia del avión que lo sigue.
Tras años de investigación exhaustiva y en colaboración entre EUROCONTROL, la FAA y organismos de investigación del sector aeronáutico, los expertos concluyeron que la separación necesaria entre determinados aviones podía reducirse con seguridad.
La investigación ha demostrado que, además del peso, otras características del avión, como la velocidad y la envergadura, influyen también en la fuerza de la turbulencia de estela generada y en la reacción del avión que la atraviesa. A partir de esta información, los aviones se recategorizaron en seis nuevas categorías (de la A a la F).
La separación mejorada por turbulencia de estela (eWTS)
La comunidad internacional siguió trabajando en los criterios de categorización de los aviones para la separación entre aviones. El RECAT se adoptó formalmente el 5 de noviembre de 2020 como norma aceptable en el documento 4444 PANS-ATM de la OACI, con el nombre de separación mejorada por turbulencia de estela (enhanced Wake Turbulence Separation, eWTS).
En virtud de las nuevas disposiciones de la OACI y según sus necesidades operativas, los Estados pueden optar por seguir utilizando la separación por estela tradicional (4 categorías de turbulencia de estela) o, previa aprobación de las autoridades locales, las nuevas separaciones eWTS de la OACI (7 grupos de turbulencia de estela). Estas normas pueden aplicarse tanto a las llegadas como a las salidas.
Medidas para evitar la turbulencia de estela
Las siguientes estrategias pueden utilizarse para reducir la posibilidad de encontrarse con una turbulencia de estela.
Evitar la turbulencia de estela en crucero
Un ligero desplazamiento lateral respecto al avión que genera la turbulencia permite evitarla. En ese caso, puede negociarse directamente un cambio de rumbo con el ATC. La turbulencia también puede evitarse verticalmente, cambiando de forma apreciable la altitud de crucero, hacia arriba o hacia abajo. Como hemos visto, es poco probable que la estela descienda más de 1000 pies antes de perder la mayor parte de su fuerza. Por tanto, no es necesario descender ni ascender más de 1000 pies por debajo o por encima del nivel de crucero del avión generador.
Por consiguiente, conviene elegir una de las tres estrategias siguientes para evitar encontrarse con una turbulencia de estela en vuelo:
1. Un nivel de crucero por encima de la altitud de crucero del avión generador
2. Mantener el mismo nivel de crucero cuando la turbulencia es descendente
3. Descender a una altitud de crucero más de 1000 pies por debajo del avión generador
Evitar la turbulencia de estela en las fases de ascenso y descenso
Puede ser más difícil detectar el tráfico y prever el riesgo de encontrarse con una turbulencia de estela durante las fases de ascenso o descenso. Sin embargo, si el tráfico está identificado, una buena regla general es mantenerse al mismo nivel o por encima del avión precedente para evitar por completo la turbulencia. Si no es posible, un desplazamiento lateral es la estrategia más eficaz.
Evitar la turbulencia de estela en la aproximación final
En la aproximación final, es el ATC quien se encarga de evitar la turbulencia de estela, asegurándose de que se respeta la separación mínima conforme a las normas de la OACI o a las normas específicas de cada país. En una aproximación visual, el propio piloto es responsable de la separación con el avión precedente.
Evitar la turbulencia de estela en pistas paralelas
Durante una aproximación a una pista paralela, los pilotos deben estar al tanto de cualquier tráfico en aproximación a la otra pista paralela, así como de la dirección y la fuerza del viento. Los pilotos deben prever un posible encuentro con una turbulencia de estela. No obstante, los consejos para evitarlo son los mismos que para una aproximación habitual a una pista única: mantenerse en la trayectoria de aproximación final y vigilar la distancia con el tráfico precedente.
Recuperar el control en una turbulencia de estela
Veamos las técnicas de salida y recuperación recomendadas tras un encuentro con una turbulencia de estela. Hay errores habituales que deben evitarse para garantizar la seguridad del vuelo y de los pasajeros.
Recomendaciones generales ante una turbulencia de estela
Airbus y Boeing tienen recomendaciones muy similares sobre los encuentros con turbulencia de estela:
• No utilice el timón de dirección: actuar sobre el timón no reducirá la gravedad del encuentro ni ayudará a la recuperación. Se ha comprobado que el uso del timón de dirección empeora la situación en lugar de mejorarla.
• Mantenga conectado el piloto automático: si el piloto automático está conectado, manténgalo conectado como primera línea de defensa. Los sistemas de piloto automático modernos están bien preparados para gestionar las perturbaciones de alabeo y cabeceo asociadas a un encuentro con turbulencia de estela. No obstante, si el rendimiento del piloto automático no es satisfactorio, los pilotos deben tomar el control manual del avión.
En los aviones Airbus, si es necesaria una recuperación manual, Airbus recomienda soltar los mandos para que el avión se estabilice por sí solo y, después, aplicar las medidas de recuperación. Así se evitan las oscilaciones inducidas por el piloto (PIO).
El control del alabeo
Un avión que se encuentra con una turbulencia de estela sufre una variación de altitud, una carga inusual sobre la estructura y un alabeo inducido.
El mayor peligro para un avión es el alabeo inducido: si los alerones del avión quedan atrapados en los torbellinos (lo que depende del diámetro de los torbellinos y de la envergadura del avión que sigue), llevar los mandos a tope puede no bastar para contrarrestar ese alabeo, con la consiguiente pérdida de control del avión. La capacidad de un avión para contrarrestar el alabeo impuesto por el vórtice depende principalmente de su envergadura y de la rapidez de las acciones sobre los mandos.
Las acciones sobre los mandos para contrarrestar el alabeo suelen ser eficaces e inducen un alabeo mínimo cuando la envergadura y los alerones del avión se extienden más allá del campo de flujo rotacional del vórtice. A los aviones de envergadura reducida (en relación con el avión que genera el vórtice) les resulta más difícil contrarrestar el alabeo impuesto. Los pilotos de aviones de envergadura corta deben prestar especial atención a los encuentros con turbulencia de estela.
