Para darle vueltas al magín nada como un viaje de veintisiete horas en
avión, que es, grosso modo, lo que
tardé en regresar desde Nueva Zelanda. Allí arriba, en los cómodos asientos de
Qatar Airways, me pregunté cómo nos las apañábamos para volar tan ricamente sin
caer a plomo, como “es de sentido común” que diría M. Rajoy. Estas son las respuestas.
Los aviones vuelan porque no hay ninguna fuerza resultante. Y cuando un
cuerpo no está sometido a ninguna fuerza, continuará parado o a velocidad
constante. Ya lo enunció Isaac Newton en su primera ley. Pero eso no significa
que no haya ninguna fuerza actuando sobre el avión. El avión tiene un peso, los
pasajeros y sus equipajes otro, y todas las moléculas del aire empujadas por
los motores o que chocan contra el fuselaje generan una fuerza. Lo que ocurre
es que los ingenieros se las han apañado para que algunos de esos choques sean
utilizados para contrarrestar el peso y la resistencia del aire.
Para resumir, se puede decir que los aviones vuelan basándose
fundamentalmente en dos teorías que aprendimos en el bachillerato, aunque
entonces no supiéramos muy bien para qué demonios servían: por un lado, en el
efecto Venturi, y por otro, aún más importante, en la tercera ley de Newton,
también conocida como "ley de acción y reacción".
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| Figura 1. Fuente |
Empecemos por las fuerzas con dirección vertical. La que tira hacia
abajo es la fuerza de la gravedad y la que apunta hacia arriba es el empuje. Pero,
¿de dónde sale esta última? Aunque sale de todo el fuselaje, es decir, de todo
el cuerpo del avión (Figura 1), la mayor parte surge de las alas y, en ambos
casos, tal cosa sucede gracias al efecto Venturi (Figura 2).
El efecto Venturi consiste en que cuando un fluido aumenta su
velocidad, disminuye su presión. Para aprovecharlo, las alas de los aviones
están diseñadas de tal forma que su parte superior es más curva que la parte
inferior, lo que hace que la distancia a recorrer por el aire sea mayor en la
zona superior y, por tanto, que se vea obligado a aumentar su velocidad. Debido
al efecto Venturi, eso consigue que la presión disminuya por encima del ala (a
mayor velocidad, menor presión). En definitiva, se consigue que la parte
inferior del ala tenga una mayor presión que la parte superior, y esto ejerce
un empuje hacia arriba que ayuda al avión a mantenerse en el aire.
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| Figura 2. Fuente |
Sin embargo, la fuerza ejercida por el efecto Venturi no es suficiente
por sí misma para que el avión se sustente en el aire, y es aquí donde entra en
juego la citada tercera ley de Newton, que establece que, ante una determinada
fuerza o acción producida sobre un objeto, éste genera a su vez una reacción de
igual intensidad, pero en sentido contrario (pruebe a darle un cabezazo a una
pared y sabrá de qué estamos hablando).
¿Y cómo se emplea esta teoría en los aviones? Pues de nuevo gracias a
la forma y la posición de las alas, que se diseñan para que el aire que pase
por ellas sea propulsado hacia abajo, generando así el aire una fuerza de
acción en sentido descendente que, debido a la citada ley de Newton, da lugar a
una fuerza de reacción sobre el ala en sentido ascendente. Por supuesto, a
mayor rapidez se consigue una mayor fuerza, y por ello los aviones necesitan
alcanzar una altísima velocidad primero para despegar y posteriormente para
mantenerse en el aire.
Una forma sencilla de comprobar lo que estoy diciendo es sacar una mano
por la ventanilla del coche. Si en vez de poner la mano de perfil, la inclinamos
un poco enfrentándola al viento, estaremos desplazando el aire hacia abajo y
notaremos una fuerza ascendente que tiende a levantar no ya la mano, sino todo
el brazo.
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| Fuente |
La tercera ley de Newton se ve además ayudada por el denominado efecto
Coanda, un fenómeno físico gracias al cual un fluido tiende a adherirse y a seguir
la trayectoria de un objeto con el que incide. En el caso de los aviones, el
aire (fluido) tiende a adherirse al ala del avión (objeto con el que incide) y
a seguir la trayectoria de esta (es decir, seguir un sentido descendente).
Podéis ver un ejemplo práctico en la cuchara de la fotografía o, aún mejor, en este vídeo.
¿Y cómo se genera con el cuerpo del avión? Se consigue porque las
moléculas del aire lo empujan hacia arriba. Gracias a su forma, en movimiento
hay más moléculas que chocan en la parte de abajo que arriba, (de la misma
forma que cuando se corre bajo la lluvia hay menos gotas golpeando la espalda)
y las que chocan arriba chocan con mucha menos velocidad que las que colisionan
abajo, lo que genera una diferencia de presión que es la que levanta el avión (Figura 1).
Ahora bien, en el eje horizontal tenemos una fuerza que empuja al avión
hacia atrás. Esa fuerza son las moléculas de aire que chocan contra el aparato.
De contrarrestarlas se encargan los motores, que lo que hacen es propulsar
moléculas de aire hacia atrás, Y lo hacen girando rápidamente con las aspas.
Grandes y escasas en los aeroplanos de hélice, y muchas y pequeñas en los
aviones de turbina.
Pues ya sabemos más o menos por qué vuela un avión, pero ¿por qué lo
hace tan alto? La mayoría de los aviones comerciales navegan a una altitud de
casi 35.000 pies, unos 10,6 kilómetros. Si lo piensa, esa es mucha altura. ¿Por
qué no volar a solo un par de kilómetros sobre tierra, una altitud más que
suficiente para que el avión no tenga problemas con estructuras tales como
torres o rascacielos? Si se trata de evitar las montañas, aunque todas las del
mundo tuvieran la altura del Everest (8,8 kilómetros), ¿para qué tomarse casi
2.000 metros más de margen de seguridad?
Bueno, antes que nada, la altura a la que vuelan la mayoría de los
aviones no es una elección arbitraria. Hay muy buenas razones para ello. Las
que siguen son las principales.
Una de las principales razones por las cuales los aviones comerciales
vuelan tan alto es la resistencia del aire. Cuanto más alto se va por encima
del suelo, más delgada se vuelve la atmósfera y, por lo tanto, menos
resistencia hay al vuelo del avión. Los aviones vuelan a esa altura desde que
se inventaron los motores jet (los aviones ya no usan los motores jet
originales, ahora usan turbofans). Estos motores, al parecerse más a los
sistemas de reacción de los cohetes, tienen un mayor impulso específico a
medida que hay menos aire. Aun así, necesitan del oxígeno atmosférico para
poder mantener la combustión.
En cualquier caso, cuantas más moléculas de aire deba despejar el avión
a su paso, más energía necesitará, más combustible consumirá y, en
consecuencia, los costes operativos serán más altos. Debido a la menor
resistencia a mayores altitudes, los aviones comerciales vuelan con un gasto de
combustible mínimo. Por eso, los 35.000 pies se conocen como la “altitud de
crucero”, en la que se logra un equilibrio entre los costes de operación y la
eficiencia del combustible.
Otra razón importante es que, a la altitud de crucero, la atmósfera es
más estable y no suelen tener que preocuparse por las nubes y otros fenómenos
meteorológicos como, por ejemplo, las tormentas eléctricas. Los aviones pueden
navegar sin mayores problemas entre nubes y tormentas, pero cuando lo hacen son
inevitables las turbulencias, lo que, además de ser incómodo para los pasajeros,
podría sembrar el pánico en la cabina.
Despejar obstáculos es una tercera y obvia razón. Uno, si está
pilotando un avión en la consola o en el ordenador, puede volar bajo, hacer
cabriolas, meterse entre los edificios, atravesar desfiladeros y otras muchas
cosas más. Pero la realidad no es esa. Si hacerlo es demasiado peligroso
incluso para un pequeño avión de exhibición o de combate, para una gran nave
comercial es prácticamente imposible. Con un pequeño vehículo, incluso yo
podría hacer maniobras imposibles para un autobús urbano.
Además, como todo el mundo sabe, el terreno no es la palma de la mano,
sino que, por encima del nivel del mar, hay multitud de relieves, por lo que el
avión sube a una altitud suficiente como para mantenerse alejado de todo tipo
de relieves terrestres. Y si hay que evitar formas de relieve, volar a 35.000
pies también asegura que el avión esté muy por encima del vuelo de la mayoría
de las aves. Eso es crucial, ya que los impactos de las aves pueden ser mucho
más que un simple contratiempo o molestia.
Ha habido muchos casos de incidentes por impactos de aves, pero el que
recibió más atención fue el caso del vuelo 1549 de US Airways. El 15 de enero
de 2009, un avión (Airbus 320) realizó un milagroso aterrizaje sin motor en el
río Hudson después de ser golpeado por una bandada de pájaros poco después de
despegar del aeropuerto LaGuardia en la ciudad de Nueva York. Increíblemente,
no hubo una sola víctima. Por eso, el accidentado y feliz aterrizaje –llevado al
cine en la película Sully, dirigida
por Clint Eastwood y protagonizada por Tom Hanks- se conoce como el "milagro en el Hudson".
Suponga que está pilotando un avión comercial a solo un kilómetro del
suelo y que algo sale mal. El avión comienza a caer en picado. Usted sabe que puede
solucionar el problema que hace que el avión descienda rápidamente, pero está
cayendo demasiado rápido y simplemente no tiene tiempo suficiente para
solucionar el problema. En ese momento, pensaría: "Si tuviera más tiempo
...". Esa es otra razón por la que los aviones comerciales vuelan a una
altitud de alrededor de 11 km, una altitud que actúa como "colchón de
seguridad" y concede a los pilotos un tiempo para arreglar las cosas si
algo sale mal. © Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.