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DISEÑO GEOMÉTRICO DE AEROPUERTOS

INDICE

1.- INTRODUCCIÓN 2.- NORMAS OACI 3.- CLASIFICACIÓN 4.- LONGITUD DE PISTA 5.- FACTORES DE CORRECCIÓN 6.- ANCHO DE PISTA 7.- FRANJAS DE SEGURIDAD 8.- MÁRGENES LATERALES 9.- PENDIENTES LONGITUDINALES Y TRANSVERSALES 10.- CALLES DE RODADURA 11.- CALLES DE SALIDA 12.- TIEMPO DE OCUPACIÓN 13.- SEPARACIÓN ENTRE PISTAS 14.- PLATAFORMA DE ESTACIONAMIENTO

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DISEÑO GEOMÉTRICO DE AEROPUERTOS

1.- INTRODUCCIÓN.Es necesario tener en cuenta un diseño de aeropuertos que satisfaga las normas internacionales de aviación, en función al tipo de aeropuerto que se construya en un determinado lugar; para el diseño geométrico es necesario tomar en cuenta el lugar de emplazamiento, la dirección del viento dominante, también la magnitud del aeropuerto en función de un estudio de población a servir, ya que se debe tomar en cuenta la proyección futura en función de la población. La planificación de un aeropuerto es un proceso tan complejo que el análisis de una de sus actividades, sin tener en cuenta la repercusión que se puede tener en los demás, puede acarrear soluciones que no resulten aceptables. Un aeropuerto lleva consigo una amplia gama de actividades, que representan diferentes y a veces conflictivas necesidades; además estas actividades son dependientes y por lo tanto tan solo una puede limitar la capacidad del complejo total, en los planos puede observarse el sistema aeropuertario, que se divide en dos componentes principales: -Zona Aeronáutica - Zona Urbana Las dimensiones de los aeropuertos, cargas a soportar, modalidad de necesidad y servicios, circulaciones, etc., crean una nueva técnica que podría llamarse evolutiva y permanente y la cual no puede aplicarse los principios hasta hace poco utilizados en otras grandes obras. UNIV.: VILLAFUERTE VILLAFUERTE ALAN D.

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Fig-1.- Vista de un aeropuerto internacional Las operaciones aeroportuarias constan del conjunto de actividades que es necesario llevar a cabo para poder cumplir con las funciones del aeropuerto de una manera segura, rápida y eficiente. La seguridad siempre debe ser el aspecto más importante a tener en cuenta durante las operaciones aeroportuarias, de modo que nunca sufran daños ni los pasajeros ni los equipos que hacen uso del aeropuerto. Si a pesar de todas las precauciones ocurre un accidente, los aeropuertos deben contar con planes, procedimientos y equipos que permitan reducir al mínimo los daños. Por otra parte, la rapidez en las operaciones busca minimizar el congestionamiento dentro de las instalaciones aeroportuarias, lo que ocasionaría molestias a los usuarios y posibles riesgos a la seguridad. Adicionalmente, la eficiencia dicta que las operaciones deben llevarse a cabo con el mínimo gasto de recursos, garantizando la economía y favoreciendo así al transporte aéreo. No obstante, tómese en cuenta que nunca se debe sacrificar la seguridad. Debido a su peculiar naturaleza, las operaciones aeroportuarias se suelen dividir en dos tipos: Lado Aire y Lado Tierra.• Lado Aire: De este lado las actividades están orientadas, en esencia, a la adecuada atención de la aeronave. Se incluyen el servicio de catering (comidas y bebidas) y las operaciones de estacionamiento, rodaje, despegue y aterrizaje. • Lado Tierra: Aquí se realizan actividades enfocadas a la atención de los pasajeros y la carga. En este lado se encontrarán servicios de facturación, transferencia de carga y equipaje, UNIV.: VILLAFUERTE VILLAFUERTE ALAN D.

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aduanas, policía, comida, teléfonos, información, alquiler de vehículos, servicio de información al público (SIP), etc. 2.- NORMAS OACI.-

Organización de la Aviación Civil Internacional (OACI) Fue creada en 1944 con el fin de que sea más seguro y fácil viajar en avión de un país a otro. La OACI establece normas y regulaciones internacionales necesarias para garantizar la seguridad y eficiencia y regularidad del transporte aéreo y sirve de catalizador para la cooperación en todas las esferas de la aviación civil entre sus 185 Estados contratantes. La OACI tiene como órgano supremo una Asamblea integrada por representantes de sus 185 Estados contratantes. La Asamblea se reúne por lo menos una vez cada tres años para determinar la política de la OACI y examinar toda cuestión que no se haya remitido específicamente al Consejo. El Consejo de la OACI es el órgano ejecutivo de la OACI y está integrado por representantes de 33 países elegidos por la Asamblea. Este Consejo pone en práctica las directrices de la Asamblea.


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3.- CLASIFICACIÓN.Pista para aproximaciones que no sean de precisión. En una pista de vuelo por instrumentos servida con ayudas visuales y una no visual que sirve de guía. - Pista para aproximación de precisión de categoría I. Está servida por un sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS) y ayudas visuales destinadas a operaciones hasta una altura de decisión de 60 m y un alcance visual en la pista del orden de 800 m. - Pista de aproximación de precisión de categoría II. Idem anterior pero altura de decisión de 30 m y alcance visual de 400 m. - Pista para aproximación de precisión de categoría III. Servida por ILS hasta la superficie de la pista y a lo largo de la misma. Tiene 3 sub clasificaciones.

Fig-2.- Vista de un aeropuerto internacional con las partes que la constituye

Área de operaciones. • Pistas: Única


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Paralela

Cruzadas

• Calles de rodaje:


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Perpendiculares Paralelas Alta Velocidad • Ayudas Visuales: - Indicador de pendiente de aproximación (VASIS) - Luz indicadora de alineamiento y extremos de pista (RAIL y REIL) - Faro Giratorio - Cono de vientos - Luces de aproximación PAPI de bordes de pista, calles de rodaje y plataforma • Radio ayudas: Control de tránsito aéreo (torre de control) Radio faro omnidireccional (VOR) Equipo de radio telemétrico (DME) Sistema de aterrizaje por instrumentos (ILS) Radares Sistema de posicionamiento global (GPS) Área terminal para pasajeros de aviación comercial

- Plataforma de estacionamiento de aeronaves - Edificio terminal de pasajeros. - Parqueo vehicular


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Área terminal para pasajeros de aviación general - Plataforma - Hangares - Parqueo vehicular Área de servicios de apoyo a las operaciones. - Torre de control - Servicio de Extinción de Incendios (SEI) - Bloque Técnico - Almacenamiento de combustible - Antenas

Área de carga


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- Plataforma - Bodegas - Oficinas - Parqueo vehicular Área de mantenimiento de aeronaves

- Plataforma - Hangares - Talleres - Oficinas - Parqueo vehicular 4.- LONGITUD DE PISTA.Para calcular la longitud de pista se debe tener en cuenta una serie de factores para determinar la longitud de pista. Actuaciones de despegue Para garantizar la correcta operación de una aeronave durante el despegue y el aterrizaje, incluso en el caso de que le falle un motor, se han definido una serie de parámetros operativos que toda aeronave debe cumplir. Estos parámetros son fundamentalmente velocidades y distancias, y a continuación se definen los correspondientes al procedimiento de despegue. Nótese, sin embargo, que estas consideraciones solamente aplican a las aeronaves multimotores, pues muchos de estos criterios no tienen sentido para las monomotores. UNIV.: VILLAFUERTE VILLAFUERTE ALAN D.

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Velocidades de despegue Las velocidades relacionadas con el proceso de despegue son: • VMCG - Velocidad mínima de control en tierra: Cuando durante la carrera de despegue falla un motor, se produce un desbalance en el empuje que tenderá a sacar de la pista a la aeronave. La VMCG representa la velocidad mínima necesaria para que el timón de dirección pueda ser capaz de compensar el desbalance, permitiendo así la continuación del despegue. • VEF - Velocidad de fallo del motor crítico: Es la velocidad a la cual se supone que falla el motor más crítico de la aeronave. Habitualmente es uno de los motores más exteriores, pues entonces el control es más difícil. • V1 - Velocidad de decisión: Es una velocidad crítica tal que, si el motor falla antes de llegar a ella, obligatoriamente hay que abortar el despegue, mientras que si el motor falla después, obligatoriamente hay que continuarlo e irse al aire para volver a aterrizar después. Para que se pueda continuar la carrera de despegue con seguridad, es necesario que se cumpla la siguiente condición: V1 >= VMCG. • VR - Velocidad de rotación: Es la velocidad en la cual el piloto debe tirar del mando para que el avión empiece a girar y así aumentar el ángulo de ataque e irse al aire. Es mayor o igual que V1. • VLOF - Velocidad Litf-off (de levante): Es cuando el avión efectivamente despega el tren de aterrizaje de la pista y se alcanza poco después de VR. • V2 - Velocidad de seguridad en el despegue: Es la velocidad que debe alcanzarse, con un motor inoperativo, para poder iniciar el ascenso inicial con seguridad y con margen suficiente para franquear los posibles obstáculos que hubiera. Debe alcanzarse cuando la aeronave está a 35 ft por encima de la pista (este parámetro es típico, pero varía según la categoría del avión).

Fig. 4.- Velocidades de despegue

Es de hacer notar que, desde el punto de vista del piloto, las únicas velocidades que tienen sentido operacional son V1, VR y V2, pues son las únicas en donde se exige algún tipo


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de acción o decisión por parte de la tripulación. Por ello, habitualmente el piloto no conoce el valor de las demás velocidades. Empuje disponible para el despegue Antes de continuar con la explicación de los parámetros de despegue, es conveniente hablar brevemente del empuje disponible para realizar esta operación. Habitualmente se piensa que, si una aeronave bimotor pierde un motor durante la carrera de despegue, el empuje disponible se reduce en un 50%. Esto no es cierto. Hay que tener muy en cuenta que el empuje disponible para el despegue es el resultado de la resta entre el empuje que proporcionan los motores y todas las fuerzas que se oponen al movimiento de la aeronave (resistencia aerodinámica, resistencia de rodadura, potencia drenada de los motores para energizar los sistemas, etc.). Esto se representa en la siguiente figura:

Fig.5.- Empuje disponible para el despegue

De esta manera, cuando en un bimotor pierde uno de sus motores en realidad típicamente le queda disponible alrededor de sólo un 20% del empuje del otro motor para acelerar y despegar. Distancia de aceleración-parada. Ds Tanto las normas FAR como las JAR definen la distancia aceleración-parada como la MAYOR de estas dos distancias: 1.- La suma de las distancias necesarias para: o Acelerar el avión desde que se sueltan los frenos hasta que falla el motor crítico (VEF). o Acelerar el avión desde VEF hasta V1, y continuar la aceleración durante dos segundos más allá de V1.


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o Detener por completo el avión suponiendo que el piloto no utiliza más que los frenos, y los empieza a aplicar dos segundos después de alcanzada V1. 2.- La suma de las distancias necesarias para: o Acelerar el avión desde que se sueltan los frenos hasta V1, y continuar la aceleración durante dos segundos más allá de este punto, con todos los motores operativos (no se considera fallo del motor). o Detener por completo el avión suponiendo que el piloto no utiliza más que los frenos, y los empieza a aplicar dos segundos después de alcanzada V1. Nótese que el uso de los reversores de empuje no se considera en el cálculo de esta distancia. Sin embargo, sí se incluye en el procedimiento el uso de los frenos, el apagado de los motores y el despliegue de los spoilers. Distancia de despegue con todos los motores operativos. Dto(n) Se define como el 115% de la distancia desde que se sueltan los frenos hasta que la aeronave alcanza los 35 ft de altura, suponiendo que ningún motor ha fallado. Nótese que parte de esta distancia la recorre el avión en el aire, pero sin embargo se considera como longitud necesaria de la pista. Distancia de despegue con un motor inoperativo. Dto(n-1) Es la distancia necesaria para acelerar hasta V1 con todos los motores operativos, reconocer en ese momento el fallo de un motor crítico, y continuar acelerando con los demás motores hasta que se halla alcanzado V2 a 35 ft de altura. Criterio de pista compensada Para explicar este criterio, lo mejor es presentar tres casos hipotéticos y relacionarlos luego entre sí: Caso 1: Supongamos que una aeronave empieza su despegue y tiene un fallo de motor a baja velocidad (digamos, por ejemplo, 75 kt). Si el piloto decidiera frenar en ese momento, dado que la velocidad es relativamente pequeña lo más probable es que lo logre en una corta distancia, digamos 1200 m. Si por el contrario, el piloto decidiera despegar en esas condiciones, es posible que necesitara una longitud de pista mucho mayor. Tome en cuenta que, al ocurrir la falla a baja velocidad, a los motores restantes les costará mucho esfuerzo acelerar el avión hasta las velocidades de despegue adecuadas, y esto requerirá de una gran longitud de pista. En este sentido, fíjese que para un avión bimotor, al perderse un motor NO se pierde el 50% del empuje, sino el 80% y más (dependiendo del modelo). Esto se debe a que el motor restante queda en solitario para energizar todos los sistemas de la aeronave y además UNIV.: VILLAFUERTE VILLAFUERTE ALAN D.

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enfrentarse a las resistencias aerodinámicas y de rodadura. El margen de potencia que queda para acelerar es muy poco. Entonces, supongamos en definitiva que si el piloto decide continuar el despegue en estas condiciones, entonces necesitará unos 3400 m.

Fig. 6.- 1er. Caso Resumiendo, en este caso: Dto(n-1) >> Ds Caso 2: Ahora supongamos que el fallo de motor ocurrió a alta velocidad (105 kt), ya muy avanzada la carrera del despegue. Si el piloto decidiera frenar en ese momento, entonces recorrería mucha pista porque la aeronave va a alta velocidad. A esto hay que agregarle que ya había recorrido un gran trayecto antes que fallara el motor. Sumando ambas distancias, supongamos que necesitaría 3250 m para frenar. Por otro lado, si el piloto decide irse al aire aún con un motor inoperativo, seguramente lo lograría sin mayores contratiempos dado que ya está muy cerca de la velocidad de despegue. Digamos que en este caso requiere de 1800 m de pista.

Fig. 7.- 2do. Caso

En resumen, en este caso: Dto(n-1) << Ds


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Caso 3: Observando los dos casos anteriores concluimos que, dependiendo de la velocidad de fallo del motor (VEF), en algunas ocasiones es mejor frenar ( Ds < Dto(n-1) ) y en otras es mejor continuar el despegue ( Dto(n-1) < Ds ). Por tanto, es obvio que existe una velocidad particular de fallo del motor, en la cual SE CONSUME LA MISMA DISTANCIA tanto despegando como frenando, es decir, existe una VEF tal que Dto(n-1) = Ds. Es decir, desde el punto de vista del consumo de pista es indiferente frenar o seguir. Esa velocidad estaría en algún punto entre la del caso 1 (75 kt) y la del caso 2 (105 kt). Digamos que es 93 kt.

Fig.8.- 3er. Caso

Si asignamos el valor de V1 igual a dicha velocidad (93 kt), entonces V1 determina un punto en la carrera de despegue antes del cual el piloto debería frenar si se produce una falla del motor, y debería continuar la carrera de despegue si la falla ocurre después. Esto es llamado el Criterio de Pista Compensada. Conclusión: Se dice que la operación es con Criterio de Pista Compensada, si se elige V1 de modo tal que si la falla de motor se produce en V1, entonces Dto(n-1) = Ds. El criterio de pista compensada es muy utlizado en la operación de las aeronaves modernas, y la asignación de V1 dependerá de muchos factores como el viento, peso, temperatura, etc, pero su valor es único en cada caso. Nótese, sin embargo, que según este criterio V1 se determina SIN TOMAR EN CUENTA LA LONGITUD REAL DE LA PISTA. Simplemente, se asume que dicha longitud debe ser superior a Dto(n-1) y Ds. Por esta razón, si se considera la longitud real de la pista es posible operar con criterios de pista NO compensada.


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Zona de parada. (STOPWAY - SWY) La zona de parada es un área al final de la pista que la prolonga y tiene al menos su misma anchura. Además, es capaz de soportar el peso de una aeronave sin sufrir daños. Figura 1-17. Zona de parada (STOPWAY)

Sin embargo, lo que caracteriza a la zona de parada es que no ha sido proyectada para su utilización normal en el despegue, sino que se encuentra allí solamente para ser de ayuda en caso de un despegue abortado. De este modo, la aeronave contará con una longitud adicional de frenado, pero que no se puede tomar en cuenta si se decide ir al aire. Es como operar simultáneamente con dos pistas de longitudes diferentes: Una para frenar, y otra para volar. Existen diversas razones para la existencia de un stopway, pero una de ellas es que la existencia de algún objeto en las vecindades del aeropuerto desaconseje su uso como parte de la pista utilizada para irse al aire. Criterio de pista no compensada. Uso de la zona de parada. Cuando existe zona de parada, entonces el piloto tiene la oportunidad de intentar frenar más allá de la V1 asignada con criterios compensados, puesto que cuenta con una zona de frenada extra. Esto permite que la V1 no compensada sea superior. Matemáticamente esto se resume así: Ds > Dto(n-1), pero: Longitud de pista >= Dto Longitud de pista + stopway >= Ds Una operación con stopway permite mayores velocidades de despegue, lo que a su vez redunda en una senda de ascenso más inclinada. Esto puede ser deseable en aquellos aeropuertos rodeados por ciudades, en donde el ascenso rápido garantiza menores niveles de ruido. Carrera de despegue (Take-off run) Existe otro criterio para pista no compensada, pero para poder entenderlo mejor es necesario definir primero la carrera de despegue. Por definición, es la MAYOR de estas distancias:


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1.- La suma de las distancias necesarias para: o Soltar los frenos y llegar a V1, punto en donde falla un motor crítico. o Seguir acelerando desde V1 hasta un punto equidistante entre los lugares en que se alcanzan VLOF y V2. 2.- El 115% de la distancia desde el punto donde se sueltan los frenos hasta un punto equidistante entre los lugares en que se alcanzan VLOF y V2. Tome en cuenta que estas distancias en general son diferentes, y que si bien para las aeronaves bimotores la mayor puede que sea la primera opción, para las de 3 ó más motores a menudo el factor 1,15 de la segunda opción es el más influyente. Asimismo, la diferencia fundamental entre la carrera de despegue y la Dto es que la primera enfoca la sección durante la cual la aeronave rueda por la pista, mientras que la segunda se refiere a todo el proceso de despegue. Zona libre de obstáculos. (CLEARWAY - CWY) Es una zona más allá del umbral de la pista que está libre de obstáculos y por tanto constituye un espacio adicional para ser utilizado solamente en el ascenso. Existen unos requisitos que debe cumplir: • Debe tener al menos 150 m de anchura y extenderse a lo largo de la prolongación del eje de la pista. • Cualquier obstáculo que exista en ella no deberá sobrepasar un plano que tiene una pendiente del 1,25% a partir del final de la pista, a excepción de las luces de umbral de pista siempre y cuando éstas se encuentren a los lados y no sobrepasen los 66 cm. • La zona libre de obstáculos debe estar bajo el control de las autoridades del aeropuerto. • Esta zona no debe exceder el 50% de la longitud de la pista. Note que no se indica cuál es la naturaleza de la zona libre de obstáculos, ni se obliga a que sea capaz de sostener el peso de la aeronave. Podría ser, por ejemplo, un lago. Criterio de pista no compensada. Uso de la zona libre de obstáculos. Cuando existe una zona libre de obstáculos, el avión puede recorrer la mitad de la distancia entre el punto de VLOF y los 35 ft fuera de la pista (recuerde la definición de la carrera de despegue). Por otro lado, la distancia de aceleración-parada sí debe ceñirse a la longitud de pista real disponible. En este caso, la zona libre de obstáculos le permite al piloto continuar el despegue aunque la falla del motor se produzca antes de la V1 asignada con criterios compensados, puesto que cuenta con un área de ascenso extra. Esto permite que la V1 no compensada sea, en este caso, inferior. Matemáticamente esto se resume así: Dto(n-1) > Ds, pero: UNIV.: VILLAFUERTE VILLAFUERTE ALAN D.

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Longitud de pista >= Ds Longitud de pista + clearway >= Dto(n-1) Una operación con clearway permite despegar desde aeropuertos con pistas más pequeñas, o despegar con mayor peso desde pistas largas. Esto es una ventaja en aquellos aeropuertos cuyas pistas no pueden crecer más, pero que en los cuales no hay obstáculos en la zona de ascenso. Un ejemplo típico son aquellos aeropuertos que se encuentran muy cerca del mar y con sus pistas orientadas en esa dirección. Distancias declaradas La OACI exige que todos los aeropuertos tengan debidamente publicadas sus longitudes de pista reales. Debido a las combinaciones posibles de stopways y clearways, existen varios tipos de distancias declaradas: • TORA (Take-Off Run Available - Carrera de despegue disponible): Es la longitud de pista disponible y adecuada para el recorrido del avión en tierra durante el despegue. • TODA (Take-Off Distance Available - Distancia de despegue disponible): Consiste en la carrera de despegue disponible (TORA) mas la zona libre de obstáculos (clearway), en caso de que exista. • ASDA (Accelerate-Stop Distance Available - Distancia disponible de aceleraciónparada): Es la carrera de despegue disponible (TORA) mas la zona de parada (stopway), en caso de que exista. • LDA (Landing Distance Available - Distancia de aterrizaje disponible): Es la longitud de pista disponible y adecuada para el recorrido del avión en tierra durante el aterrizaje. Habitualmente la TORA y la LDA son iguales a la longitud de pista, y por tanto iguales entre sí. Sin embargo, existen casos en que una pista tiene el umbral desplazado, es decir, hay una zona al inicio de la pista que está disponible para la carrera de despegue pero no para el aterrizaje. En estos casos, la TORA es mayor que la LDA. Senda de despegue La senda de despegue, o Take-off Path está definida por la distancia desde que se sueltan los frenos hasta que el avión alcanza 1500 ft sobre la pista y además tiene la configuración y velocidad adecuadas para el ascenso hasta el nivel de crucero. Esta senda se suele dividir en tramos llamados segmentos. Los segmentos los definen los fabricantes en función de determinados cambios en la configuración, velocidad o potencia. Habitualmente se dividen así: 1.- 1er segmento: o Se inicia en VLOF (cuando se despegan las ruedas de la pista). UNIV.: VILLAFUERTE VILLAFUERTE ALAN D.

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o Se tiene potencia de despegue (con 1 motor inoperativo). o El tren de aterrizaje está afuera y replegándose. o Los flaps están en posición de despegue. o En este tramo la velocidad crece de VLOF a V2. 2.- 2do segmento: o Empieza cuando el tren está completamente recogido. o Se tiene potencia de despegue (con 1 motor inoperativo). o Los flaps están en posición de despegue. o La velocidad es constante e igual a V2. o Acaba al alcanzar la altura máxima de vuelo nivelado (Maximum level off height), que no puede ser inferior a 400 ft. A esta altura es cuando se procede con el resto del procedimiento de despegue. 3.- 3er segmento: o Empieza cuando la aeronave se nivela. o Se recogen los flaps y los slats. o El empuje se cambia al máximo continuo. o Termina cuando la aeronave se acelera hasta alcanzar la velocidad del segmento final. 4.- Segmento final: La aeronave empieza a ascender de nuevo. o El empuje es el máximo continuo. o La configuración es la de crucero. o Finaliza, como mínimo, a 1500 ft de altura. La razón de la definición de estos segmentos es que las aeronaves deben cumplir con ciertos requisitos de ascenso en cada uno de ellos, aún con un motor inoperativo. A modo de ejemplo, para aeronaves bimotores los requisitos son: • 1er. Segmento: Pendiente de subida positiva. • 2do. Segmento: Pendiente de subida mayor o igual a 2,4%. • Segmento final: Pendiente de subida mayor o igual a 1,2%. Existe una serie de condiciones que se deben cumplir para finalmente adoptar la longitud de pista, a partir del nomograma que posee cada aeronave, así como sus características físicas y operacionales (performance). Ejemplo: (Algunas consideraciones en el cálculo) Aeronave de diseño BOEING B 727/200 Peso vacío operacional 44.000 Kg Peso bruto máx. en plataforma 90.000 Kg Peso bruto máx. de despegue (PBMD) 89.500 Kg UNIV.: VILLAFUERTE VILLAFUERTE ALAN D.

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Peso máximo de aterrizaje 70.000 Kg Velocidad media de crucero 872 KPH Consumo de combustible 4550 Kg/hr

Luego se adopta como PBMD la suma del peso vacío operacional + peso pasajeros + peso combustible + peso carga útil Con éste PBMD, se ingresa a los ábacos y se determina la longitud de pista inicial, que debe tener las siguientes correcciones. - Por elevación (7% c/300 m de elevación) - Por elevación + temperatura (15°c estándar y decrece 6.5°cc/1000m) - Por elevación + temperatura + pendiente Se debe considerar siempre que la longitud de pista necesaria para aviones turborreactores en el aterrizaje, será menor que en el despegue por la diferencia de pesos. Lo fundamental es diseñar una pista compensada, es decir que debemos calcular la longitud de pista requerida cuando la distancia de despegue con un motor inactivo y la distancia de aceleración-parada sea equivalente.

5.- FACTORES DE CORRECCIÓN.Generalmente las distancias entre aterrizaje nos dan distancias criticas sin embargo deberá consultarse los diagramas de aterrizaje de los aviones para verificar que la longitud calculada para el despegue garantice la longitud adecuada para el aterrizaje. Se debe tener en cuenta los siguientes factores de corrección para determinar la longitud de pista:


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a) Corrección por elevación - Por elevación (7% c/300 m de elevación) b) Corrección por temperatura - Por elevación + temperatura (15°c estándar y decrece 6.5°cc/1000m) La longitud prevista corregida por elevación deberá incrementarse en 1% por cada grado centígrado que la temperatura de referencia del aeropuerto exceda la atmosfera tipo. b) Corrección por pendiente Cuando la longitud básica determinada por los reguisitos de despegue sea igual o mayor a 900 m a dicha longitud debe incrementarse un 10 % por cada 1% de pendiente longitudinal. - Por elevación + temperatura + pendiente

6.- ANCHO DE PISTA.-

La pista de aterrizaje, es la superficie de un campo de aviación o de un aeropuerto, así como también de un portaaviones, sobre la cual los aviones toman tierra y frenan. La pista de aterrizaje, es al mismo tiempo la pista de despegue, en la que los aviones aceleran hasta alcanzar la velocidad que les permite despegar. Se diseña de acuerdo a la clave de referencia tomando la distancia entre las ruedas del tren principal del avión de diseño. La OACI tiene normas para éste fin.

7.- FRANJAS DE SEGURIDAD.El Anexo 14 de la Oaci (Organización de Aviación Civil Internacional) es el documento de referencia para el diseño y operaciones en aeropuertos. Los requerimientos y recomendaciones que se expresan en el mismo son los exigidos por la Dirección General de la Aviación Civil española para asegurar el correcto diseño del área de maniobras de un aeropuerto, es decir, la que comprende las pistas y las calles de rodaje, excluyendo las plataformas.


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Primera. La franja: Superficie que comprende la pista y la zona de parada. Su objetivo es reducir el riesgo de daños a las aeronaves que se salgan y proteger las que la sobrevuelan durante las operaciones de despegue y aterrizaje. La franja de la pista 36L de Madrid-Barajas tiene unas dimensiones de 4.470 metros por 300 metros. Segunda. El área de seguridad de extremo de pista (resa): Area simétrica respecto a la prolongación del eje de la pista y adyacente al extremo de la franja, que tiene por misión reducir el riesgo de daños a un avión que efectúe un aterrizaje demasiado corto o un aterrizaje demasiado largo. La resa de la pista 36L de Barajas tiene unas dimensiones de 90 metros por 150 metros. Tercera. La zona libre de obstáculos (clearway): Area simétrica respecto a la prolongación del eje de la pista. Depende de las características físicas de la zona situada más allá del extremo de pista disponible y de los requisitos de performance de los aviones que utilicen la pista. La clearway de la pista 36L de Madrid-Barajas tiene unas dimensiones de 260 metros por 150 metros. Las franjas de seguridad son aquellas en las cuales existe un espacio de separación entre eje de pistas, varia de 90-100 m 8.- MÁRGENES LATERALES.-


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Están compuestas de un campo abierto a lo largo de toda la pista, en ella podemos encontrar, los direccionadores de viento. 9.- PENDIENTES LONGITUDINALES Y TRANSVERSALES.-

Subida en configuración de aproximación Se debe considerar la posibilidad de que la aeronave haya despegado del aeropuerto, le haya fallado un motor durante el despegue, se haya ido al aire y venga de regreso para aterrizar de emergencia. En este caso, el avión viene aproximándose con un motor inoperativo, los motores restantes con potencia de despegue y con el peso de despegue (o algo inferior, en caso de que se haya liberado de cierta cantidad de combustible). Es posible que la aeronave en estas condiciones críticas se vea forzada a frustrar su aproximación debido a algún problema imprevisto y deba ganar altura, realizando el procedimiento de aproximación frustrada. Esto es parecido a las características del segundo segmento del despegue, y se deben cumplir las siguientes condiciones: • Tren de aterrizaje recogido. • Pendiente de subida: o Bimotores: 2,1% o Trimotores: 2,4% UNIV.: VILLAFUERTE VILLAFUERTE ALAN D.

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o Cuatrimotores: 2,7% • Velocidad: Correspondiente a 1,5 veces la velocidad de entrada en pérdida para esa configuración. Subida en configuración de aterrizaje En este caso, se considera que la aeronave ya ha terminado la fase de aproximación y está a punto de tocar tierra, y que debido a algún imprevisto u obstáculo repentino en la pista debe abortarse el aterrizaje. Las condiciones que se tienen en cuenta son las siguientes: • Configuración de aterrizaje: Tren, flaps y slats extendidos. • Peso de aterrizaje. • Todos los motores operativos con el empuje que sea posible generar a los 8 segundos después de mover el acelerador desde la posición neutra o idle a la posición de empuje de despegue. • Velocidad de ascenso de 1,3 veces la velocidad de entrada en pérdida para esta configuración. Con estas condiciones, el avión deberá poder obtener una pendiente de subida al menos de 3,2%. Para finalizar, tome nota del hecho de que en el procedimiento de aterrizaje abortado no hay garantías con un motor inoperativo. Se puede resumir en los siguientes recuadros:


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10.- CALLES DE RODADURA.Existen calles de rodaje de salida rápida (ángulo agudo) o lenta (90°). También están las calles de rodaje paralelas, que sirven para descongestionar el tráfico. El ancho también se determina de acuerdo a la aeronave de diseño. Su ubicación se encuentra por la relación entre la velocidad de toma de contacto y la velocidad de salida. Una rodadura o pista de rodaje (del inglés taxiway) es la calle de un aeródromo en la cual el avión pueda moverse a o desde un hangar, terminal, pista de aterrizaje, u otra instalación. A menudo son una superficie dura tal como asfalto u hormigón, aunque los aeródromo más pequeños y menos importantes utilizan a veces grava o hierba. En los aeropuertos muy concurridos se suelen construir taxiways de salida rápida para permitir que los aviones de línea salgan de la pista de aterrizaje a velocidades más altas. Esto permite el avión desocupe la pista más rápidamente, permitiendo que otros aterricen en un espacio más corto de tiempo. Para las operaciones nocturnas, las taxiways se bordean generalmente con luces azules, para distinguirlas de las luces blancas de una pista de aterrizaje. Los aeropuertos más grandes agregan a veces una luz verde adicional en el centro. 11.- CALLES DE SALIDA.La pista de aterrizaje es la superficie de un campo de aviación o de un aeropuerto, así como también de un portaaviones, sobre la cual los aviones toman tierra y frenan. La pista de aterrizaje es al mismo tiempo la pista de despegue, en la que los aviones aceleran hasta alcanzar la velocidad que les permite despegar. En español es más habitual hablar de pista de aterrizaje que de pista de despegue. En inglés existe una única palabra para ambos términos, que es "runway". El piloto y el controlador aéreo utilizan simplemente la expresión "pista" cuando se comunican entre ellos. La pista de aterrizaje y despegue es un tramo recto y liso, que en los campos de aviación pequeños está trazado sobre hierba o sobre tierra, y que en los campos de aviación mayores y en los aeropuertos está asfaltado o cubierto de cemento. El grosor de la base de la pista depende del tipo y tamaño de los aviones que la utilizarán. Así, por ejemplo, las pistas destinadas a los grandes aviones requieren una base extremadamente gruesa (entre 3 y 5 m aproximadamente) resistente para soportar el peso elevado de tales aparatos. Las dimensiones de las pistas de aterrizaje y despegue varían también según los modelos de aviones que las utilizan. Los grandes aeropuertos disponen generalmente de una o de varias pistas con una longitud de hasta 3 kilómetros. Los grandes aviones, con plena carga de combustible y de pasajeros, como el Boeing 747 o el Airbus 340 requieren de pistas de al menos 2.5 km para despegar y para aterrizar de forma segura. Por el contrario, aviones de UNIV.: VILLAFUERTE VILLAFUERTE ALAN D.

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pasajeros pequeños necesitan pistas que no superan un kilómetro. En el caso de las bases aéreas militares sucede lo mismo. Los tipos de aviones que despegan y aterrizan en ellas determinan las dimensiones de las pistas. Excepcionalmente, en el caso de los portaaviones la pista de aterrizaje es distinta a la pista de despegue. El motivo es que deben poder utilizarse ambas pistas simultáneamente. Su pista de despegue es muy corta, de unos 100 metros, de forma que los aviones deben ser acelerados en pocos segundos de 0 a 200 km/h mediante catapultas para poder despegar. La pista de aterrizaje es algo más larga, de unos 200 metros, longitud que obliga a utilizar cables de frenado para que los aviones pueden aterrizar. Sin embargo, debe observarse que en el caso de un portaaviones, las operaciones se realizan con el barco navegando a máxima velocidad en contra del viento, si lo hay, por lo cual el avión se ve beneficiado con un viento frontal virtual que puede ser por lo menos de 25 nudos, por lo que los requerimientos de longitud de pista se ven disminuidos. Si hay un viento de veinte nudos, éste se sumará a la velocidad del navío, o sea, que el avión, aparcado antes de ser catapultado para despegar, puede ya estar gozando de 45 nudos de viento en cara. Si se permite el símil, un portaaviones es un aeropuerto con viento de proa incorporado. Se debe tener en cuenta: - Minimizan la ocupación de la pista por la aeronave, mas operaciones por hora - Debe haber una calle de acceso a cada cabecera - Calles intermedias en función de: -Tipo de aeronave - Velocidad de aproximación y contacto - Velocidad de salida y deceleración 12.- TIEMPO DE OCUPACIÓN.La saturación de la capacidad de operación de las pistas de aterrizaje y despegue ha sido uno de los más grandes problemas de los aeropuertos nacionales e internacionales. Con el objetivo de mantener el flujo de tránsito aéreo, próximo a las condiciones óptimas, evitando posibles sobrecargas en el sistema, el CGNA desarrolló procedimientos para tipificar el cálculo de capacidad de pista, con el objetivo de seguir la evolución de la demanda/capacidad de cada aeropuerto, encontrando, de esta El tiempo de ocupación de las aeronaves es mínima por tanto existe calles de salida para las aeronaves, puesto que la producción en servicio debe ser constante. 1º) Tiempo de ocupación de pista en el despegue (TOPD): tiempo utilizado por la aeronave durante la operación de despegue, o sea, el tiempo contado a partir del momento en que la aeronave abandona el punto de espera, hasta el cruce del umbral opuesto; UNIV.: VILLAFUERTE VILLAFUERTE ALAN D.

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2º) Tiempo de ocupación de pista en el aterrizaje (TOPP): tiempo utilizado a partir del punto en que la aeronave cruza el umbral de la pista, hasta el momento en que la misma tenga abandonado la pista, en la operación de aterrizaje; y 3º) Tiempo de vuelo desde el marcador externo (o FAF) hasta el umbral de la pista (T): tiempo utilizado por la aeronave durante la fase de aproximación final, desde del momento en que la aeronave cruza sobre el marcador externo (o FAF) hasta el cruzamiento del umbral de la pista o, en la ausencia de un marcador externo, cuando inicia el segmento de aproximación final hasta el cruzamiento del umbral de la pista. En la medición del tiempo, se considera cada categoría de aeronave que opera en el aeródromo.

13.- SEPARACIÓN ENTRE PISTAS.-

a) El estudio de espacios aéreos debe tomar en cuenta las recomendaciones de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI), en lo que comprende a superficies libres de obstáculos y de la Administración Federal de Aviación (FAA) en lo que respecta a procedimientos de operación. Las superficies libres de obstáculos representan el espacio aéreo que debe mantenerse libre de obstáculos alrededor de los aeropuertos, de tal manera de que las aeronaves puedan


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realizar con seguridad sus operaciones. Dependiendo del tipo de aeropuertos estas superficies limitan sus formas y dimensiones. Por la intensidad de tráfico aéreo y para precautelar las posibles colisiones que se puedan dar, el control del tráfico aéreo se divide en dos tipos de procedimiento de operación: a.1 Vuelos visuales (VFR), esto es cuando las condiciones meteorológicas permiten la separación entre los aviones por medios visuales. a.2 Vuelos por instrumentos, éste procedimiento se aplica cuando la separación de aviones depende de un centro de control de tráfico. Los aviones en el espacio se desplazan en aerovías preestablecidas, tanto en el espacio aéreo inferior (hasta 18000 pies) o el superior (18000 a 45000 pies). Por encima de los 45000 pies, la aeronave recibe un tratamiento individual. La separación vertical mínima es de 1000 pies hasta una altura de 29000 pies, arriba de esa altitud, la separación es de 2000 pies. Cuando por necesidad se use la misma altura de vuelo, la separación hasta una altura de 18000 pies es de 8 millas náuticas, arriba de esa altitud es de 20 millas y en el océano varía entre 100 y 200 millas. b) Información Meteorológica, es necesaria que sea determinada con por lo menos cinco años de observaciones previas al diseño. Los vientos determinan la dirección de la pista. Vientos transversales en pista de velocidades mayores a 20 nudos (37 KPH ) impiden la operación de aeronaves con longitud de campo mayor a 1500 m. 13 nudos (24 KPH) para longitud de campo entre 1200 y 1500m y 10 nudos (19 KPH) para menores a 1200 m. c) La topografía de detalle, determinará de forma particular la distribución de la infraestructura. d) Los estudios de hidráulica son trascendentales, porque son los escurrimientos los que pueden no solo dañar las obras, sino también elevar los costos de construcción. Lógicamente éste estudio va asociado al análisis hidrológico que prevé la magnitud de los escurrimientos. e) Los estudios geotécnicos, determinarán el tipo de pavimento, bancos de préstamo y parámetros de diseño.

14.- PLATAFORMA DE ESTACIONAMIENTO.Se dimensionan de acuerdo a las características de las aeronaves de diseño preparadas por los fabricantes. Se considera también la hora pico de operaciones y se toma en cuenta el área de seguridad y circulación independiente de las aeronaves.


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El diseño estructural de las pistas, calles de rodaje y plataforma, nos permite mencionarlas como SUPER ESTRUCTURAS de las superficies de rodamientos cuya finalidad es permitir a las aeronaves las operaciones de velocidad de aterrizaje, circulación y despegue, con seguridad, comodidad y economía. Esto es lo que conocemos como pavimento apoyado sobre la capa subrazante. Estos pavimentos pueden ser asfálticos o flexibles o bien de concretos o rígidos. Los estudios geotécnicos, además de la economía con la que cuente el proyecto, nos indicará que pavimento adoptemos. La prueba del CBR expresada en porcentaje (es decir la relación necesaria aplicada al pistón de prueba para producir en el suelo una penetración de 2.5 mm y la presión aplicada, para dar la misma penetración en una grava de caliza triturada, bien graduada y saturada compactada bajo presión estática de 143 Kg/cm2), nos permite ingresar a los ábacos elaborados por la FAA, que relacionan éste porcentaje de CBR con el peso bruto de la aeronave de diseño y el número de operaciones anuales y nos proporcionan los espesores de las capas que conforman la estructura del pavimento. Bibliografía. Aeropuertos Modernos (Libro Electronico-Instituo Politecnico Nacional-Aeropuertos y Servicios Auxiliares-México 2006).  Internet.


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ANEXOS.-

Fig. 1.- Limitaciones del aeropuerto para despegar

Fig. 2.- Limitaciones del aeropuerto para toma de tierra


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a) Tres pistas sencillas a 60º

b) Cuatro pistas sencillas a 45º

c) Seis pistas paralelas a 60º

d) Ocho pistas paralelas a 45º

e) Ocho pistas tangenciales a 45º


f) Doce pistas tangenciales a 30º

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AEROPUERTO DE LAS PALMAS – GANDO

AEROPUERTO DE MALAGA


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AEROPUERTO DE PARIS – ROISSY

AEROPUERTO DE PALMA DE MALLORCA


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FORMA DE UN CAMPO DE VUELO

MODELO DE UN AEROPUERTO


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DISENO-GEOMETRICO-AEROPUERTOS.pdf

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