ANÁLISIS DE CAPACIDAD DE PISTA EN BARCELONA EL PRAT MEDIANTE LA IMPLANTACIÓN TBS

Transcripción

1 ANÁLISIS DE CAPACIDAD DE PISTA EN BARCELONA EL PRAT MEDIANTE LA IMPLANTACIÓN TBS 31 / 08 / / 165

2 HOJA DEJADA INTENCIONADAMENTE EN BLANCO 31 / 08 / / 165

3 Hoja de Identificación del documento Título: ANÁLISIS DE CAPACIDAD DE PISTA EN BARCELONA EL PRAT MEDIANTE LA IMPLANTACIÓN TBS Código: Fecha: Fichero: Autor: Óscar Cea Antolino Revisor: Fernando Gómez Comendador Aprobado: N.A. Versiones: Numero Fecha Autor Comentarios 01 31/08/2018 Óscar Cea Antolino 31 / 08 / / 165

4 HOJA DEJADA INTENCIONADAMENTE EN BLANCO 31 / 08 / / 165

5 Resumen Ejecutivo La necesidad actual en lo referente al aumento de la capacidad aeroportuaria a consecuencia del progresivo crecimiento de tránsito aéreo, concretamente en lo relativo a la capacidad de pista como principal cuello de botella del sistema ATM, ha promovido y promueve el desarrollo y mejora de los procedimientos existentes, la creación de nuevos conceptos y la introducción de nuevas tecnologías y herramientas de trabajo. De esta manera, habida cuenta de la relación directa entre la capacidad de pista con las mínimas de separación aplicables por razones de estela turbulenta, EUROCONTROL comenzó a trabajar en la actualización de la clasificación de aeronaves por estela turbulenta establecida por OACI hace más de 40 años. Por un lado, ISDEFE plantea la idea de evaluar la aplicación del TBS en un escenario concreto para fomentar la investigación en nuevos proyectos encaminados a la mejora y optimización en el uso del espacio aéreo y capacidad de pista aprovechando el desarrollo de las nuevas tecnologías. Por otro lado, también se plantea la aplicabilidad de la metodología desarrollada a cualquier escenario diferente al estudiado en el proyecto (Barcelona El Prat). Este proyecto propone continuar con la siguiente línea técnica de investigación: Evaluación de aplicación de TBS en Barcelona El Prat. Con el presente documento se pretende seguir con esta línea de investigación asociada a la optimización futura de recursos existentes en el ámbito ATM, especialmente impulsada por el crecimiento de tráfico previsto en los próximos años y la necesidad de dar servicio a una demanda superior. 31 / 08 / / 165

6 HOJA DEJADA INTENCIONADAMENTE EN BLANCO 31 / 08 / / 165

7 I. Índice de Contenidos Tabla de contenido 1. INTRODUCCIÓN Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO OBJETIVO Y ALCANCE ESTADO DEL ARTE INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE ESTELA TURBULENTA DEFINICIÓN CARACTERÍSTICAS Y VARIABLES DE INFLUENCIA DINÁMICA DE VÓRTICES EFECTOS EN VUELO INFLUENCIA DE VIENTOS EN EL ENTORNO AEROPORTUARIO METODOLOGÍA FUENTE DE DATOS ELECCIÓN DEL BUSY DAY CONDICIONES FÍSICAS MODO DE OPERACIÓN MODELO DE ESTIMACIÓN DE CAPACIDAD DE PISTA MODELIZACIÓN DEL ESCENARIO MODELIZACIÓN DE OPERACIONES DEFINICIÓN COMPLETA DEL MODELO SIMULACIÓN A PRIORI SIMULACIÓN DEL ESCENARIO / 08 / / 165

8 6.5.5 OBTENCIÓN DE RESULTADOS CONCLUSIONES Y PROYECTOS FUTUROS BIBLIOGRAFÍA ANEXOS ANEXO 1. ESCENARIO ANEXO 2. GEOMETRÍA Y CONFIGURACIÓN DE PISTAS ANEXO 3. FRECUENCIAS DE LAS DEPENDENCIAS Y RADIOAYUDAS DE INTERÉS ANEXO 4. ORGANIZACIÓN DEL ESPACIO AÉREO ANEXO 5. TIPOS DE AERONAVE Y TIPO DE TRÁNSITO ANEXO 6. PROCEDIMIENTOS ATC ANEXO 7. VALORES DE SEPARACIÓN POR ESTELA TURBULENTA Y RADAR ANEXO 8. TIEMPOS REALES DE OCUPACIÓN DE PISTA ANEXO 9. HERRAMIENTAS UTILIZADAS / 08 / / 165

9 HOJA DEJADA INTENCIONADAMENTE EN BLANCO 31 / 08 / / 165

10 II. Índice de figuras Figura 1 Categorías de estela turbulenta según la clasificación RECAT Figura 2 Criterios empleados para la división de la clasificación por tipo de estela turbulenta OACI hacia la clasificación RECAT Figura 3 Aeronaves categorizadas según la clasificación por estela turbulenta RECAT Figura 4 Diferencia de las mínimas de separación por estela turbulenta entre la OACI y RECAT Figura 5 Tiempos de procedimiento para una misma distancia en función de las condiciones de viento existentes en cada momento Figura 6 Comparativa de la fuente Eurocontrol entre capacidad de pista con intensidad de viento leve (izquierda) e intensidad de viento fuerte (derecha) Figura 7 Comparación de las separaciones aplicadas en aproximaciones (distancias vs tiempos) Figura 8 Ejemplo de utilización del sistema de aproximación TBS en Heathrow Figura 9 Estela turbulenta al paso de una aeronave Figura 10 Esquemas de líneas de vórtice en el fenómeno de estela turbulenta Figura 11 Vorticidad asociada al fenómeno de estela turbulenta Figura 12 Esquema de los instantes en los que se produce el fenómeno de estela turbulenta en aterrizaje y en despegues Figura 13 Distribución general de las masas de aire con el paso de una aeronave Figura 14 Fenómeno de estela turbulenta creada a partir del movimiento de las aeronaves Figura 15 Esquema de las características del perfil en el fenómeno de estela turbulenta Figura 16 Intersección del plano perpendicular a la trayectoria de vuelo con la estela turbulenta Figura 17 Ejemplo de vientos extraído de Windfinder en el aeropuerto de Barcelona El Prat / 08 / / 165

11 Figura 18 Huella de ruido en el aeropuerto de Barcelona El Prat Figura 19 Ejemplo de rosa de vientos, donde se puede ver de forma gráfica la intensidad y dirección de vientos Figura 20 Gráfica obtenida a partir de la realización de un estudio de vientos Valenzuela Figura 21 Imagen extraída del Doc 9817 AN/449 que expone las componentes de viento en referencia terrestre y en referencia de orientación de pista Figura 22 Intervalos de tiempo de envío de mensajes AMDAR según la fase de vuelo de cada aeronave Figura 23 Esquema general de los factores implicados en el funcionamiento del sistema de adquisición de datos Figura 24 - Esquema del envío de mensajes AMDAR desde la aeronave a tierra Figura 25 - Interfaz de la aplicación utilizada con el fin de obtener datos de viento registrados por las aeronaves en sus procedimientos de aproximación a LEBL Figura 26 Sondeo obtenido a partir de una operación concreta de aproximación a LEBL Figura 27 Presentación de los datos ordenados del sondeo extraído en la imagen anterior Figura 28 Operaciones totales en el aeropuerto de Barcelona El Prat en julio del año Figura 29 Operaciones totales en el aeropuerto de Barcelona El Prat en julio del año Figura 30 Operaciones totales en el aeropuerto de Barcelona El Prat en julio del año Figura 31 Configuraciones del aeropuerto Barcelona El Prat Figura 32 Esquema de utilización del aeropuerto Barcelona El Prat en configuración preferente diurna Figura 33 Distintas categorías de aeronaves en función de la velocidad de paso por umbral y de velocidades en distintas fases de aproximación / 08 / / 165

12 Figura 34 Aeronaves dentro de cada categoría de aeronave atendiendo a su velocidad en distintas fases de aproximación como en el paso por el umbral Figura 35 - Tramos establecidos en el procedimiento de aproximación a la 25R en Barcelona El Prat Figura 36 Formato de la extracción de datos de las operaciones de salida y aproximación existentes en el día tipo seleccionado Figura 37 Porcentaje de operaciones del día tipo en función de la clasficación de aeronaves por estela turbulenta Figura 38 Número de operaciones y clasificación por estela de cada aeronave registrada en el día tipo Figura 39 Matriz de ocurrencia según la clasificación de estela turbulenta OACI Figura 40 Matriz de valores de separación (NM) atendiendo al tipo de estela turbulenta Figura 41 Matriz de valores de separación (NM) atendiendo a la vigilancia radar Figura 42 Matriz de tiempos de ocupación de pista 25R (s) Figura 43 - Matriz resultante de la comparativa entre las separaciones radar y por estela turbulenta Figura 44 Representación en Matlab de las velocidades de cada tipo de aeronave atendiendo a su tipo de estela turbulenta. (Cada intervalo comprende 1 NM) Figura 45 Datos de velocidades en kt para cada una de las categorías de aeronaves en función de la posición con respecto al umbral de pista Figura 46 Calculadora de velocidades a disposición del usuario para consulta Figura 47 Velocidades medias de la aeronave siguiente desde el punto en el que esta se encuentra en el momento en el que la precedente cruza el umbral hasta el mismo Figura 48 Tiempos medios que se necesitan para recorrer las distancias de separación aplicadas en cada caso / 08 / / 165

13 Figura 49 Tiempo medio de separación (s) y capacidad de pista estimada en caso de no existir fenómenos de viento Figura 50 Ejemplo de datos recogidos a partir de la aplicación AMDAR. En este caso se muestran tres operaciones concretas Figura 51 Parámetros de viento registrados por una operación concreta Figura 52 Parámetros de viento registrados por una operación concreta aplicados a las distintas categorías de aeronaves por tipo de estela turbulenta Figura 53 Velocidades Ground Speed de las distintas categorías de aeronaves por tipo de estela turbulenta para cada posición con respecto al umbral Figura 54 Velocidades medias de la aeronave siguiente desde el punto en el que esta se encuentra en el momento en el que la precedente cruza el umbral hasta el mismo Figura 55 Tiempos medios que se necesitan para recorrer las distancias de separación aplicadas en cada caso Figura 56 Tiempos medios de separación entre aeronaves y estimación de la capacidad de pista obtenida a partir de los parámetros de viento registrados por una operación Figura 57 Dirección magnética (rojo) y eje de pista (verde) Figura 58 Prolongación según la dirección del eje de la pista a una distancia de 8 NM respecto del umbral en sentido opuesto al de la aproximación Figura 59 Tabla de parámetros de viento en distintas posiciones respecto al umbral (ejemplo de 10 kt para todas las posiciones) Figura 60 Intensidad de viento (kt) para cada categoría de aeronave según su estela turbulenta en cada posición con respecto al umbral Figura 61 Tiempos medios de separación (s) entre aeronaves y capacidad de pista estimada con fenómenos de viento (ejemplo de 10 kt para todas las posiciones respecto del umbral) / 08 / / 165

14 Figura 62 Representación en Matlab de los tiempos de separación recuperados en segundos (parte roja) en el caso de la implementación TBS para el ejemplo descrito Figura 63 Comparativa ideal TBS vs NO TBS de los tiempos de separación entre dos aeronaves de la categoría Super Heavy según distintas intensidades de viento supuestas constantes a lo largo de todo el procedimiento Figura 64 Tabla que muestra de forma cronológica las horas finales de cada uno de los procedimientos observados junto con sus valores correspondientes de capacidad de pista (TBS vs NO TBS) y las ganancias esperadas Figura 65 Representación de los valores de capacidad de pista en el caso de implementar TBS (naranja) y en el caso de no implementarlo para cada una de las operaciones observadas Figura 66 Representación circular de los valores de recuperación de capacidad de pista esperada para cada una de las operaciones observadas Figura 67 Valores de recuperación de capacidad de pista esperada para cada una de las operaciones observadas Figura 68 Resultados de los indicadores de rendimiento medidos Figura 69 Representación circular de los valores de recuperación de capacidad de pista esperada para cada una de las operaciones observadas Figura 70 Observación en tierra en Barcelona El Prat de parámetros de viento del 18 de junio de Figura 71 Observación en tierra en Barcelona El Prat de parámetros de viento del 19 de junio de Figura 72 Observación en tierra en Barcelona El Prat de parámetros de viento del 21 de junio de Figura 73 Observación en tierra en Barcelona El Prat de parámetros de viento del 22 de junio de 31 / 08 / / 165

15 Figura 74 Estudio e TBS llevado a cabo por NATS en un proyecto con SESAR Figura 75 Beneficios esperados por la aplicación del TBS en el entorno aeroportuario Figura 76 Situación geográfica del aeropuerto de Barcelona El Prat Figura 77 Evolución de tráfico anual de pasajeros en el aeropuerto de Barcelona El Prat. Fuente: Aena Figura 78 Número de operaciones comerciales y kg de mercancía movidos en los 5 aeropuertos más importantes de España. Fuente: Aena Figura 79 Vista aérea del aeropuerto LEBL Figura 80 Características físicas de las pistas del aeropuerto LEBL Figura 81 Perfiles de cada una de las pistas Figura 82 Configuraciones preferentes LEBL Figura 83 Estructura esquemática del aeropuerto Figura 84 Vista aérea del escenario a estudiar obtenida a partir del Google Earth Pro Figura 85 Frecuencias de las instalaciones de comunicación de las dependencias más importantes del entorno Figura 86 Frecuencias de las instalaciones y radioayudas más importantes del entorno Figura 87 Características de los espacios aéreos relevantes según el AIP de Barcelona Figura 88 Espacio aéreo TMA de Barcelona en configuración OESTE obtenido a partir de INSIGNIA Figura 89 Carta de vigilancia AIP de mínimos radar del entorno de Barcelona Figura 90 - Salida instrumental SID RNAV de la pista 25L del aeropuerto LEBL / 08 / / 165

16 Figura 91 Salida instrumental SID Convencional de la pista 25L del aeropuerto LEBL Figura 92 Planta de la aproximación convencional a la pista 25R del aeropuerto LEBL Figura 93 Perfil de la aproximación convencional a la pista 25R del aeropuerto LEBL Figura 94 Carta de llegadas al aeropuerto LEBL, tanto en navegación convencional como RNAV DME/DME Figura 95 Imagen 1 de la mezcla de tráfico según la categoría de estela turbulenta en el espacio aéreo TMA de Barcelona Figura 96 Imagen 2 de la mezcla de tráfico según la categoría de estela turbulenta en el espacio aéreo TMA de Barcelona Figura 97 Análisis de tráfico en el espacio aéreo TMA de Barcelona según los perfiles de vuelo verticales Figura 98 Mínimas de separación radar por estela turbulenta Figura 99 Despegues por pistas paralelas separadas una distancia menor de 760m Figura 100 Despegues por pistas paralelas separadas una distancia mayor de 760 m en los cuales la trayectoria prevista de uno de ellos cruzará la primera el otro despegue a la misma altitud o a menos de 300 m por debajo Figura Despegue desde un punto intermedio de la pista Figura 102 Episodio en el que una aeronave más ligera comienza el despegue en sentido contrario a un procedimiento de aproximación frustrada de una aeronave más pesada Figura 103 Aterrizaje de una aeronave más ligera en sentido contrario (en la misma pista) a la maniobra de aproximación frustrada de la aeronave más pesada o en una pista paralela separada menos de 760 m Figura Distancias desde el umbral hasta las calles de salida rápida Figura Esquema de las calles de salida rápida de la pista 25R / 08 / / 165

17 Figura 106 Tabla que relaciona las calles de salida rápida con las categorías de aeronaves por estela turbulenta Figura 107 Tabla que relaciona el TOP experimental con el TOP calculado, obteniendo el TOP final mediante su comparación / 08 / / 165

18 1. INTRODUCCIÓN Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO La necesidad actual en lo referente al aumento de la capacidad aeroportuaria a consecuencia del progresivo crecimiento de tránsito aéreo, concretamente en lo relativo a la capacidad de pista como principal cuello de botella del sistema ATM, ha promovido y promueve el desarrollo y mejora de los procedimientos existentes, la creación de nuevos conceptos y la introducción de nuevas tecnologías y herramientas de trabajo. En este caso, ISDEFE plantea la idea de evaluar la aplicación del TBS en un escenario concreto para fomentar la investigación en nuevos proyectos encaminados a la mejora y optimización en el uso del espacio aéreo y capacidad de pista aprovechando el desarrollo de las nuevas tecnologías. Con este proyecto se propone continuar con la siguiente línea técnica de investigación: - Evaluación de aplicación de TBS en Barcelona El Prat. El presente documento desarrolla la continuación de esta línea de trabajo, presentando: Alcance y objetivos del trabajo. Justificación del proyecto. Fuentes de datos. Modelo de estimación de capacidad de pista con y sin TBS. Resultados y conclusiones Entregables previstos. El continuo crecimiento del tráfico aéreo en los últimos años hace necesario comenzar 31 / 08 / / 165

19 líneas de investigación asociadas a la maximización de la capacidad tanto del espacio aéreo como de los aeródromos para poder dar servicio a una demanda cada vez mayor. La principal idea a futuro planteada por el concepto operacional de SESAR consiste en adaptar la capacidad a la demanda, y no la demanda a la capacidad, como se hace hoy en día, motivo por el cual es necesario evaluar las distintas posibilidades existentes para aumentar la capacidad, siendo el área de rendimiento (KPA) que supone la principal limitación a la demanda actual. Por ello, la necesidad de realizar este proyecto viene impulsada por la tendencia creciente de tráfico que existe en los últimos años y que se conoce que continuará e incluso se incrementará a futuro. Este tráfico creciente hace que sea necesario llevar a cabo estudios que valoren la viabilidad de implantación de nuevos procedimientos que agilicen las operaciones, en este caso, en áreas de responsabilidad de aeródromo y aproximación. 31 / 08 / / 165

20 2. OBJETIVO Y ALCANCE El objetivo del proyecto es valorar si la implantación de la separación basada en tiempo (TBS) entre aeronaves en procedimientos de aproximación y salida instrumental es eficiente en términos de mejorar áreas de rendimiento de capacidad de pista del aeropuerto. Para ello se crea y aplica un modelo que permita realizar una comparación de la capacidad de pista en el escenario concreto del aeropuerto Barcelona El Prat en operaciones de aproximación final realizadas con la implementación del TBS con la capacidad de pista que se presenta hoy en día sin la implantación del TBS. Posteriormente se realizará el análisis de datos meteorológicos y la aplicación del modelo a los datos reales del escenario extraídos previamente para determinar la mejora real en la capacidad de pista del aeropuerto. Es de interés que la metodología descrita para el escenario concreto de Barcelona El Prat sirva posteriormente para cualquier otro entorno, con la salvedad de realizar los cambios de parámetros concretos que atañen al escenario, como longitud de aproximaciones, velocidades de aeronaves en tramos de aproximación final y salida, variabilidad de flota, etc. Hay una serie de aspectos que pertenecen al alcance de este proyecto: Obtener y tratar datos de viento (intensidad, dirección, altura, etc) del escenario concreto del aeropuerto Barcelona El Prat. En cuanto a limitaciones de espacio aéreo y de provisión de servicios ATC, el proyecto queda enmarcado dentro de la responsabilidad TWR y APP, concretamente se involucran los procedimientos de despegue, ascenso inicial, aproximación final y aterrizaje. La optimización de categorías de aeronaves por estela turbulenta, así como el análisis de los datos de categorías de aeronaves recogidos es una tarea 31 / 08 / / 165

21 planteada en futuros proyectos de investigación. La nueva carga de trabajo por parte de los proveedores de servicio de navegación aérea (ANSP s), así como la formación adicional requerida para la implantación del TBS, la cual supondrá una inversión en coste y en tiempo deberá ser tenida en cuenta en posteriores análisis para fijar la decisión acerca de la posibilidad de implantación del TBS. Se tienen en cuenta las operaciones de aeronaves con ala fija, y por tanto las estelas de turbulencia que se aplican para analizar el escenario de referencia son referidas a estas. No se hace el estudio para aeronaves de ala rotatoria, cuyas estelas turbulentas difieren de las anteriores. Llegar a una metodología y un algoritmo con posibilidad de aplicación a cualquier escenario distinto del evaluado que se desee para estimar las ganancias de capacidad que supondría el TBS en ese escenario concreto. Comparar la capacidad de pista actual con la que se podría tener de forma teórica con la aplicación del TBS en el mismo escenario (Barcelona El Prat). Ver en qué condiciones meteorológicas la implementación del TBS supone un beneficio en la capacidad de pista. Conseguir calcular el aumento de capacidad real obtenido con TBS con los datos meteorológicos que correspondan. Lo que no se mide no se puede mejorar, por tanto, para medir resultados se van a utilizar dos indicadores de rendimiento principalmente que permitan cuantificar las ganancias. Estos son la recuperación de operaciones media horaria y la recuperación de operaciones media al día. 31 / 08 / / 165

22 3. ESTADO DEL ARTE Actualmente, la separación aplicada entre aeronaves en procedimientos de aproximación se establece en función del factor que imponga la mayor distancia entre ellas, realizando una comparación entre la categoría de estela turbulenta de la aeronave precedente y siguiente, las separaciones radar a aplicar según el AIP y las separaciones por tiempos de ocupación de pista que dependen del aeropuerto en cuestión, teniendo en cuenta que en los aeropuertos españoles se prohíbe que haya dos aeronaves al mismo tiempo en la pista. En todos los aeropuertos españoles se aplica esta separación basada en distancia, habiendo establecido previamente una clasificación de aeronaves en cuanto a estela turbulenta de cuatro categorías según OACI, las cuales son Super Heavy, Heavy, Medium y Light. Existen ya algunos aeropuertos del mundo en los cuales, aunque la separación sigue realizándose en distancia, se han clasificado previamente las aeronaves por estela turbulenta atendiendo a seis categorías en vez de a cuatro. Esto es lo que se conoce como la primera fase del proyecto RECAT del que se habla a continuación. Uno de los principales aspectos que dificultan la absorción del crecimiento de tránsito aéreo en el futuro dentro del marco ATM viene representado por la capacidad aeroportuaria, concretamente por la capacidad de pista. Consecuentemente, habida cuenta de su relación directa, entre otras variables, con las mínimas de separación aplicables por razones de estela turbulenta, EUROCONTROL, junto con sus principales stakeholders, comenzó a trabajar en la actualización de la clasificación de aeronaves por estela turbulenta establecida por OACI hace más de 40 años, de la cual se ha hablado anteriormente. Este proyecto europeo publicado en 2015 tiene como base la continua recopilación de datos durante años acerca del comportamiento físico de los vórtices de estela 31 / 08 / / 165

23 producido por las aeronaves durante sus operaciones. De esta forma, con mayor información, el proyecto RECAT EU se centra en revisar las categorías básicas de aeronaves planteadas por OACI así como los valores mínimos de separación aplicables por dicho fenómeno, optimizando con ello la capacidad y eficiencia aeroportuaria manteniendo unos niveles de seguridad aceptables. Este proyecto dispone de la garantía desde el punto de vista de seguridad gracias a la revisión técnica realizada por parte de EASA en octubre de 2014 al safety case report propio de RECAT EU. Es decir, los diferentes estados y proveedores de servicios de navegación aérea (ANSP s) pueden acoger el nuevo esquema RECAT EU como elemento base para la actualización de su clasificación de aeronaves por estela turbulenta y hacerla efectiva a través de la provisión del servicio ATC de aproximación y aeródromo. FASES DEL PROYECTO Este proyecto está dividido en tres fases: Fase 1 o RECAT EU1: Optimización de las clases de separación por estela turbulenta ya existente en OACI, aumentándola hasta seis categorías. De todas las variables que llegan a tener una influencia sobre la intensidad de estela turbulenta, únicamente se tiene en consideración la MTOW (Masa Certificada Máxima al Despegue) de la aeronave a clasificar, lo que es ineficiente a la hora de clasificar las aeronaves. Por ello, se tienen en cuenta también aspectos como la envergadura. Fase 2 o RECAT EU2: Sustitución de las clases de separación existente por un régimen por parejas en el que cada par de aeronaves tiene una mínima de separación por estela turbulenta adecuada. En la determinación de los valores mínimos de separación se tiene en cuenta la aeronave más crítica en cuanto a estela turbulenta dentro de cada categoría. Por 31 / 08 / / 165

24 tanto, realizar la separación entre dos categorías de aeronaves suponiendo la más desfavorable de las combinaciones no parece lo más óptimo a primera vista, ya que disminuye la capacidad de espacio aéreo y de pista por aumentar la distancia de separación, que en muchos casos se podría reducir si se analizasen las aeronaves de forma concreta, lo que se conoce en esta fase como Pairwise Separation. Fase 3 o RECAT EU3: Separación dinámica por parejas en la que las circunstancias del momento, como la masa de la aeronave y las condiciones meteorológicas y atmosféricas, se tengan en cuenta a la hora de establecer los mínimos valores propios de separación por estela turbulenta. En las dos fases anteriores no se valoran las condiciones externas del entorno que podrían favorecer la reducción de estela turbulenta, como intensidades o dirección de viento concretas. Por tanto en esta fase se trata de ver qué condiciones meteorológicas pueden ser favorables para reducir las separaciones. Por qué surge el RECAT EU? La clasificación actual de aeronaves por estela turbulenta tiene varias características principales, que pueden dar lugar a la necesidad de recurrir a separaciones que no sean eficientes en las operaciones de aproximación. A continuación se analizan más en profundidad las distintas fases de esta reclasificación de aeronaves, donde las principales ventajas que trata de aportar la reclasificación RECAT EU1 a este efecto son: Consideración de la envergadura como una variable de influencia y no solo del MTOW, motivo por el cual aparecen nuevas categorías. División de las antiguas categorías MEDIUM y HEAVY en dos: UPPER y LOWER. 31 / 08 / / 165

25 Figura 1 Categorías de estela turbulenta según la clasificación RECAT De esta forma, en la siguiente imagen se muestran los criterios de asignación de categoría a las distintas aeronaves según su MTOW y envergadura (span) partiendo de la clasificación inicial planteada por OACI: 31 / 08 / / 165

26 Figura 2 Criterios empleados para la división de la clasificación por tipo de estela turbulenta OACI hacia la clasificación RECAT. En la imagen se observa la posibilidad de realizar análisis específicos para ciertos tipos de aeronaves en función de la envergadura a excepción de aquellas asociadas al grupo F o LIGHT. De esta forma, una aeronave cualquiera, no por tener un peso y una envergadura concretos se encuadra siempre en una categoría dada, hecho que refleja la valoración de otros aspectos asociados tanto a la generación como a la capacidad de soportar los efectos de estela turbulenta. 31 / 08 / / 165

27 Figura 3 Aeronaves categorizadas según la clasificación por estela turbulenta RECAT. 31 / 08 / / 165

28 Figura 4 Diferencia de las mínimas de separación por estela turbulenta entre la OACI y RECAT. VERDE: MAYOR SEPARACIÓN EN RECAT QUE EN OACI. AZUL: MENOR SEPARACIÓN EN RECAT QUE EN OACI. En cuanto a la segunda fase, la separación basada en la individualización de aeronaves (Pairwise Separation) se centra en establecer un valor de separación específico para cada par de aeronaves, tratando de mejorar la capacidad de pista y de disminuir las demoras innecesarias como ya se ha comentado anteriormente. La tercera fase, en la que se tienen en cuenta las condiciones externas o del entorno, constituye la base del proyecto y es en la que se va a centrar la mayor atención, comentándose a continuación (Time Based Separation). No obstante, esta última fase está basada en una clasificación previa de aeronaves atendiendo a la estela turbulenta. Es decir, en esta fase se trata de ofrecer una separación basada en tiempos fijos, pero para lograr fijar los tiempos de separación, previamente se ha de definir unas distancias entre aeronaves. 31 / 08 / / 165

29 Es aquí donde la clasificación de aeronaves toma importancia, ya que se definirán distancias de separación distintas (y por tanto, tiempos de separación distintos) en función de si se ha realizado una clasificación tipo OACI, tipo RECAT EU1 o RECAT EU2, siendo este último el más avanzado y que daría los mejores resultados, el cual está siendo estudiado por NATS en un proyecto con SESAR bajo el nombre e TBS (Enhanced Time Based Separation). En cuanto a los beneficios esperados por la puesta en funcionamiento de este proyecto, los servicios ATS pueden ver revertidos beneficios de manera instantánea tras la puesta en operación de los nuevos valores de separación RECAT EU en términos de capacidad de pista y eficiencia operacional. Al ser un proyecto basado en rendimientos, tiene los siguientes objetivos principales. RECAT EU1: Aumentos de hasta el 5%, o incluso superiores, del rendimiento de pista durante períodos pico de tráfico en función de la mezcla de tránsito en el aeropuerto en cuestión. Reducción del tiempo global de vuelo en secuencias de llegadas y salidas de tránsito, ofreciendo así más flexibilidad en el desempeño de las tareas ATC. Mayor agilidad a la hora de restablecer la situación habitual ante circunstancias adversas, ayudando a reducir la demora global y a mejorar el cumplimiento de los slot ATFCM. RECAT EU2: Conseguir aumentar el rendimiento de pista de un 5% hasta un 10%. Conseguir movimientos adicionales en aeropuertos congestionados y evitar congestiones por flujos de tráfico excesivos. 31 / 08 / / 165

30 Disminuir los retrasos y esperas realizadas en vuelo. Ayudar a la gestión de tráfico aéreo mediante la reducción de separaciones mínimas, compensando la carga por usar ahora 6 categorías. RECAT EU3: Hacer que la probabilidad de que cualquier aeronave se encuentre con una estela turbulenta sea casi nula gracias a los sistemas de tierra y de aire de detección de estelas. Al tener la tripulación acceso a los sistemas de detección de estelas, también tienen un mayor estado de alerta ante este tipo de eventos, lo que aumenta también la seguridad operacional. Conseguir una reducción de mínimas de separación mediante la individualización tanto de las aeronaves como del entorno en el que se encuentran. Actualmente se encuentra implementado en Heathrow con clasificación de aeronaves por estela OACI, estableciendo separaciones basadas en tiempo para eliminar los efectos negativos que tienen vientos en cara en procedimientos de aproximación en cuanto a la capacidad efectiva de pista. Estos beneficios citados provienen de la nueva clasificación efectuada y por los nuevos valores asociados a aquellos tipos de aeronaves que conforman el tráfico predominante en Europa (familias A320 y B737), así como a las reducciones de mínimas de separación tras la aeronave A388 en aquellos aeropuertos en los que se encuentre dentro de la mezcla de tránsito local. De la misma forma, este proyecto también aporta mejoras a nivel de la KPA de seguridad (safety) gracias a la gran cantidad de estudios realizados de forma cualitativa y cuantitativa sobre el riesgo asociado al paso de aeronaves por estelas 31 / 08 / / 165

31 turbulentas con los nuevos valores de separación. No obstante, hay que tener en cuenta que, para el caso de las llegadas, los tiempos de ocupación de pista elevados de ciertas aeronaves pueden desaconsejar llegar a los límites permitidos por RECAT EU1 para ciertos pares de aeronaves, por lo que la aplicación de estas nuevas separaciones no es algo aislado, sino que hay que coordinarlo con muchos más factores que influyen en el entorno estudiado. Poniendo atención en los requisitos necesarios, es de interés destacar que se necesitan cambios a la hora de implantar el sistema RECAT EU. Por un lado, los cambios en el sistema ATM que se requieren en la primera fase son los siguientes: Adaptación de la presentación en pantalla de datos (etiqueta) que proceden del sistema de vigilancia ATS correspondiente para designar la categoría de cada estela turbulenta. Acomodación de las herramientas que sean capaz de modelizar el AMAN/DMAN existentes para contemplar los nuevos valores de separación por estela turbulenta. Modificación de casillas de presentación de planes de vuelo, así como las FPS (Flight Plan Strips) utilizadas por los controladores. Publicación de los nuevos valores de separación mínima por estela turbulenta en los documentos de información aeronáutica (AIP) RECAT EU1 no requiere el desarrollo de nuevas tecnologías, aunque sí que puede ser necesario para las siguientes fases. En Reino Unido se ha comenzado a operar en base a la categorización RECAT EU1, y los controladores han reportado que no es necesario implantar herramientas automatizadas para trabajar con este nuevo modelo. Por otro lado, desde el punto de vista ATC, se requiere que haya una formación 31 / 08 / / 165

32 añadida dirigida a los controladores a través del empleo de equipos de simulación. Es lógico comentar que la experiencia por parte del personal de control constituye una parte imprescindible en la eficiencia de la implantación del RECAT EU. En el caso de las tripulaciones, tienen que ser advertidas de los cambios que se van a producir, ya que son una parte más involucrada en el sistema y requerirán formación al igual que las dependencias de control. Todos estos cambios operacionales y/o técnicos siempre tendrán que ir acompañados de sus estudios de seguridad correspondientes supervisados por la agencia encargada de dicha tarea en cada Estado. Para ello, la aplicación de RECAT EU a nivel local estará apoyada por parte de EUROCONTROL a través del aporte de documentación y guías para el desarrollo en esta materia. En cuanto a la idea principal del TBS, se trata de ser capaces de evaluar las mejoras en capacidad de pista proporcionando una separación basada en tiempo y no en distancia en los procedimientos de aproximación, que concretamente en este proyecto se realiza para la aproximación a la pista 25R del aeropuerto de Barcelona El Prat. La base del funcionamiento de este nuevo método de separación entre aeronaves recae en las condiciones meteorológicas del momento de cada operación, en concreto en parámetros de viento. Esto es debido a que esta variable es la responsable de causar gran parte de las demoras en los aeropuertos congestionados. Por ejemplo, en Heathrow, donde el sistema ya está siendo utilizado desde 2015 tras probarlo durante 4 años, hay al menos 65 días al año que surgen retrasos. Es conceptualmente sencillo comprender la idea de que una aeronave que realice un procedimiento de aproximación con fuertes vientos en contra, aunque mantenga la misma velocidad indicada que en casos de viento nulo, tardará mayor tiempo en llegar a la pista ya que la velocidad real sobre el suelo se reduce. 31 / 08 / / 165

33 Figura 5 Tiempos de procedimiento para una misma distancia en función de las condiciones de viento existentes en cada momento. Esto hace que con fuertes vientos en cara se pierda un porcentaje de capacidad de pista proporcional a la intensidad de viento por llevarse a cabo las aproximaciones con una velocidad más reducida respecto a tierra. 31 / 08 / / 165

34 Figura 6 Comparativa de la fuente Eurocontrol entre capacidad de pista con intensidad de viento leve (izquierda) e intensidad de viento fuerte (derecha). 31 / 08 / / 165

35 Figura 7 Comparación de las separaciones aplicadas en aproximaciones (distancias vs tiempos). Supóngase que en un día de condiciones normales, se indica a un A380 que vuele a seis millas náuticas de la aeronave más próxima. La aeronave tardaría en recorrer esta distancia unos 135 segundos. En el caso de haber fuertes vientos en contra, a esta misma aeronave le podría llevar 25 segundos extra recorrer esta misma distancia, por lo que lo ideal es que en días con fuertes vientos, las aeronaves pudiesen volar más cerca entre sí para aumentar la capacidad del espacio aéreo y disminuir demoras. La idea es que en este nuevo sistema, las dependencias de control no hablen de separaciones en distancia, sino de separaciones en tiempo, por lo que la línea de separación virtual mostrada en los display no tiene por qué cambiar, pero tendrá una 31 / 08 / / 165

36 base de tiempo (variable) y no de distancia. En el ejemplo anterior, esto significará que las aeronaves se encuentran aproximadamente 1 NM más cerca, pero debido a las condiciones de viento esto no representa un riesgo para la seguridad, ya que los efectos de estela turbulenta se disipan antes cuanto mayor intensidad de viento en cara exista. Figura 8 Ejemplo de utilización del sistema de aproximación TBS en Heathrow. El TBS ha supuesto en Heathrow una reducción del 60% en retrasos de aeronaves en condiciones de fuertes vientos debido a la gestión y control del tránsito aéreo, con la eliminación de minutos de retraso en el mes de noviembre y con las siguientes ventajas: 31 / 08 / / 165

37 Salva minutos de retrasos al año. Recupera 2 aterrizajes a la hora en episodios de vientos fuertes de cara. El beneficio que obtienen las aerolíneas es de 6 a 7,5 millones de libras al año. 31 / 08 / / 165

38 4. INTRODUCCIÓN AL FENÓMENO DE ESTELA TURBULENTA El presente apartado tiene el objetivo de proporcionar al lector información básica respecto al concepto de estela turbulenta, de forma que se llegue a conocer cuáles son sus principales características así como los efectos que puede llegar a generar, de tal manera que se tenga un mayor conocimiento de la necesidad existente de establecer un conjunto de separaciones entre aeronaves por tipo de estela turbulenta. La capacidad de pista está influida, entre otros factores como pueden ser los medios de vigilancia disponibles por los valores de separación mínima que se establece entre aeronaves por el tipo de estela turbulenta. El objetivo principal de esta separación es garantizar la seguridad de las operaciones de aeronaves tratando de reducir los encuentros con vórtices de estela. Los valores existentes de separaciones mínimas por estela turbulenta establecidos por OACI, basados exclusivamente en el parámetro de la masa máxima al despegue (MTOW) y en la consideración del peor caso posible, y que dan lugar a los cuatro grupos actuales existentes (muy pesado, pesado, medio y ligero), datan de hace más de 40 años, aunque hay actualmente algunos países como Reino Unido que han ido realizando pequeñas modificaciones a este tipo de clasificación. El desarrollo y evolución en este campo se produce gracias a la recopilación y análisis de una cantidad de datos mucho mayor en la actualidad en comparación con el pasado, hecho que permite optimizar cada vez más, dentro del marco de la provisión del servicio ATC, el conflicto entre seguridad y celeridad, o lo que es lo mismo, entre las mínimas de separación y el ritmo de aceptación de tráfico en pista. 31 / 08 / / 165

39 4.1 DEFINICIÓN Figura 9 Estela turbulenta al paso de una aeronave. La vorticidad es una propiedad de los fluidos que se manifiesta en la formación de vórtices, que son flujos en rotación espiral. Los vórtices producidos por las aeronaves son masas de aire cilíndricas que giran en sentidos opuestos entre sí y que llegan a formar una estela detrás de la aeronave, representando uno de los mayores peligros durante las fases de despegue, ascenso inicial, aproximación final y aterrizaje para las aeronaves que se encuentran por detrás de aquellas que los producen. 31 / 08 / / 165

40 Figura 10 Esquemas de líneas de vórtice en el fenómeno de estela turbulenta. Los vórtices existen en la estela de todas las aeronaves a consecuencia de la fuerza de sustentación generada en los planos del ala (concretamente por el gradiente de presión entre extradós e intradós), pero son especialmente violentos cuando provienen de aviones de reacción de grandes dimensiones y fuselaje ancho con grandes masas. Figura 11 Vorticidad asociada al fenómeno de estela turbulenta. Si bien normalmente los términos vórtice de estela y estela turbulenta se utilizan 31 / 08 / / 165

41 indistintamente, estela turbulenta se emplea dentro de este contexto para describir el efecto de las masas de aire en rotación que se generan detrás de los extremos de cada semi ala de las grandes aeronaves de reacción, mientras que vórtice de estela hace referencia a la naturaleza de dichas masas de aire. El proceso de estela turbulenta se inicia en el momento de despegue de la aeronave, y es que para que se formen estas estelas o vórtices es necesario que entre en escena la fuerza de sustentación, obtenida al alcanzar una velocidad determinada. Por ello el vórtice empieza a formarse en el momento de la rotación, cuando las ruedas de proa dejan de hacer contacto con la pista, y termina aproximadamente cuando dichas ruedas de proa hacen contacto con el suelo en el momento del aterrizaje. Figura 12 Esquema de los instantes en los que se produce el fenómeno de estela turbulenta en aterrizaje y en despegues. 31 / 08 / / 165

42 Figura 13 Distribución general de las masas de aire con el paso de una aeronave. 4.2 CARACTERÍSTICAS Y VARIABLES DE INFLUENCIA A medida que los vórtices evolucionan, tienden a derivar de forma descendente, desplazándose lateralmente con respecto a la trayectoria de la aeronave que los ha generado en el momento que se encuentran junto al suelo, lo que puede dar lugar a posibles rebotes ascendentes. Además, si se fija un punto del espacio, a medida que la aeronave se aleja, la envergadura del vórtice se hace mayor y su intensidad disminuye, como puede verse en la imagen a continuación. 31 / 08 / / 165

43 Figura 14 Fenómeno de estela turbulenta creada a partir del movimiento de las aeronaves. Las características de los vórtices de estela engendrados por una aeronave vienen determinados por su MTOW, su velocidad y su configuración de vuelo, alcanzando valores de intensidad y envergadura máxima cuanto más pesada es la aeronave que los genera, además de estar en configuración limpia y a baja velocidad. Otra de las variables que influyen en la intensidad de la estela producida es la envergadura del ala, de tal manera que las aeronaves con envergaduras más pequeñas generan vórtices de estela más intensos que los aviones con pesos equivalentes y un ala más larga. Por ejemplo, el B757, que tiene un ala relativamente corta y un gran grupo motor en comparación con el peso de la aeronave, genera una estela turbulenta equivalente a la de un avión mucho más pesado. De hecho, esta aeronave representa una de las excepciones en cuanto a la categorización de aeronaves por estela turbulenta en los aeropuertos del territorio español. Al mismo tiempo, las características de los vórtices cambian en función de la interacción de estos con la atmósfera ambiente. Concretamente, el viento, el gradiente anemométrico, la turbulencia y la estabilidad atmosférica afectan al movimiento y disipación de un sistema de vórtices. Es necesario prestar especial atención a los 31 / 08 / / 165

44 casos de viento ligero (3 a 10 kt) en condiciones atmosféricas estables, en los que los vórtices pueden permanecer más tiempo en las áreas de aproximación y en el punto de contacto de la pista, desplazarse a pistas paralelas o descender al nivel de las trayectorias de aterrizaje o despegue de aeronaves que los siguen. Conociendo ya lo que se acaba de comentar, los diferentes modos de disipación y/o desintegración de los vórtices son los siguientes: Un largo período de difusión turbulenta puede dilatar cada una de las estelas hasta el punto en que las estelas se combinan y se disipan. Las perturbaciones que se producen a lo largo de los vórtices pueden hacerse inestables, y la formación de oscilaciones sinuosas ocasionan que los vórtices se junten y fusionen. Una modificación repentina de estructura, denominada dislocación o estallido de vórtices, puede hacer que se dilate bruscamente su núcleo. Se ha observado que los efectos de estela turbulenta se disipan antes cuanto mayor intensidad de viento en cara exista. Es en este fenómeno en el cual se basa el TBS para poder reducir distancias físicas de separación con seguridad. Por último, el suelo desempeña un papel muy importante en el desplazamiento y disipación de vórtices, ya que actúa como un plano de reflexión, de forma que a medida que los vórtices de estela descienden, su velocidad vertical disminuye, y con vientos débiles o nulos, comienzan a desplazarse horizontalmente sobre el suelo, alejándose uno de otro a una altura aproximadamente igual a la semi envergadura de la aeronave que produce dichos vórtices. 4.3 DINÁMICA DE VÓRTICES Estudiando ahora la dinámica de vórtices, es interesante explicar que el vórtice 31 / 08 / / 165

45 generado en el lado izquierdo es horario mientras que el de la parte derecha es antihorario (visto desde la parte posterior de la aeronave). Tal y como se adelantó, estos vórtices tienden a derivar hacia abajo y, cuando se encuentran junto al suelo, se desplazan lateralmente, rebotando a veces hacia arriba. Este fenómeno puede persistir hasta 5 minutos desde su generación y los vórtices descienden lentamente a un régimen de descenso aproximado de ft/min, tendiendo a nivelarse a 900 ft por debajo de la trayectoria de vuelo de las aeronaves que los producen y extendiéndose por detrás hasta 5 NM en términos generales. Figura 15 Esquema de las características del perfil en el fenómeno de estela turbulenta. A partir de pruebas realizadas con aeronaves de grandes dimensiones, se ha podido determinar que el campo de circulación de la corriente del vórtice, en un plano que interseca la estela en cualquier punto en el sentido de la corriente, abarca un área equivalente a las dimensiones de dos envergaduras en anchura y una envergadura en profundidad, siendo el valor de la envergadura el correspondiente a la de la aeronave que genera el vórtice, como puede apreciarse a continuación. 31 / 08 / / 165

46 Figura 16 Intersección del plano perpendicular a la trayectoria de vuelo con la estela turbulenta. 4.4 EFECTOS EN VUELO Los tres efectos principales que se producen en la aeronave que atraviesa una estela turbulenta son el balanceo inducido, la pérdida de altura o de velocidad ascensional y los posibles esfuerzos estructurales. El primero de todos ellos constituye el peligro más grave en caso de que su violencia sobrepase la eficacia de los mandos de vuelo para contrarrestarlo por el hecho de poder derivar en un accidente. Concretamente, resulta más difícil para las aeronaves de poca envergadura (en relación con la precedente generadora del vórtice) contrarrestar el balanceo inducido por la corriente del vórtice precedente. Por este motivo, de igual forma que es de importancia conocer qué factores influyen en las características de los vórtices de estela generados, es también de vital importancia evaluar la capacidad de resistencia de una aeronave ante los efectos generados por otra aeronave. Entre las variables principales que llegan a influir sobre la respuesta de una aeronave 31 / 08 / / 165

47 ante un encuentro con una estela turbulenta y por tanto las que habría que analizar están la envergadura, la superficie alar, la velocidad, la masa y tamaño de la aeronave, etc. El procedimiento de vuelo en el cual los efectos de estela turbulenta son más peligrosos es en el de aproximación, concretamente en aproximación intermedia y en aproximación final, donde las aeronaves se encuentran establecidas en secuencia volando la misma derrota, por lo que las separaciones entre aeronaves serán de gran importancia para evitar efectos de estela de aeronaves precedentes. Cuando la estela turbulenta es ya débil, se experimenta sólo un ligero balanceo alar, similar a volar a través de una turbulencia mecánica asociada a diferentes densidades de masas de aire. En el caso de que la estela turbulenta sea muy fuerte, puede desencadenar pérdidas de control de la aeronave que se encuentre atravesándola, con opción de recuperar el control dependiendo de la altitud de vuelo, la maniobrabilidad y potencia de la aeronave. Cabe destacar que puede resultar de interés realizar un pequeño cambio de altitud y de posicionamiento lateral para evitar derrotas con vórtices, aunque siempre en coordinación con los servicios ATC. A efectos de recopilación de datos, los encuentros con estela turbulenta han sido clasificados en función del ángulo de balanceo inducido en la aeronave, tal y como se indica a continuación: FUERTE: Ángulo de balanceo notificado de más de 30 grados con el alerón opuesto extendido a fondo. MODERADO: Ángulo de balanceo notificado de 10 a 30 grados. LIGERO: Ángulo de balanceo notificado inferior a 10 grados. Por último, es importante tener en cuenta que debido a que la estela turbulenta no es 31 / 08 / / 165

48 visible y a que resulta una masa de aire en movimiento en el espacio, no se puede determinar con exactitud su presencia y posición. En consecuencia, tanto los centros de control como los pilotos deben comprender plenamente las situaciones probables que pueden encontrarse en casos de estela turbulenta peligrosos y tomar precauciones en base a ello. 31 / 08 / / 165

49 5. INFLUENCIA DE VIENTOS EN EL ENTORNO AEROPORTUARIO Como ya se sabe, las aeronaves deben tener el viento en cara tanto en aterrizajes como en salidas para maximizar el efecto sustentador y poder mantenerse en el aire con una velocidad terrestre menor. Además, vientos cruzados y de cola pueden llegar a ser muy peligrosos en estas etapas ya que son capaces de desestabilizar a la aeronave y provocar accidentes o maniobras no deseadas. Es necesario conocer que OACI desaconseja la construcción de cualquier aeródromo si tras realizar un estudio detallado se considera que las condiciones meteorológicas del entorno no aseguran una operatividad superior al 95%. Aparte de la climatología, es muy importante también el entorno geográfico (influye en gran medida sobre la anterior), para evitar obstáculos no solo en aproximación final, sino también en salidas y en aproximación frustrada. Al aplicar el coeficiente de utilización comentado del 95%, debería suponerse que en circunstancias normales, se impida el aterrizaje o despegue de una aeronave que tenga una componente transversal de viento que exceda de: 37 km/h o 20 kt, si se trata de aeronaves que tienen una longitud de campo de referencia es de 1500 m o más, excepto cuando se presenten con alguna frecuencia condiciones de eficacia de frenado deficiente en la pista, en cuyo caso debería suponerse una componente transversal del viento que no exceda de 24 km/h o 13 kt. 24 km/h o 13 kt, si se trata de aeronaves que poseen una longitud de campo de referencia mayor o igual a 1200 m pero inferior a 1500 m. 19 km/h o 10 kt, si se trata de aeronaves cuya longitud de campo de referencia es inferior a 1200 m. 31 / 08 / / 165

50 NOTA: La longitud del campo de pista se define como la longitud de campo mínima necesaria para el despegue con el peso máximo homologado de despegue al nivel del mar, en atmósfera estándar, sin viento y con pendiente de pista nula, como se indica en el manual de vuelo del avión, prescrito por la autoridad que otorga el certificado de aeronavegabilidad, según los datos equivalentes que proporciona el fabricante de la aeronave. Al abordar el estudio climatológico del proyecto de construcción de un aeródromo, suele considerarse en primer lugar el régimen de vientos, debido a que las pistas deben construirse para que se ajusten lo más posible a los vientos dominantes del entorno. También se le da importancia al comportamiento de nieblas, ya que afectan a la regularidad de las operaciones por modificar la visibilidad del campo. Figura 17 Ejemplo de vientos extraído de Windfinder en el aeropuerto de Barcelona El Prat. 31 / 08 / / 165

51 La elección de los datos que se han de usar para calcular el coeficiente de utilización debería basarse en estadísticas confiables de la distribución de los vientos que abarquen un período tan largo como sea posible, preferiblemente no menor de cinco años. Otros factores a considerar son las temperaturas, las tormentas o posibles lluvias torrenciales, cizalladuras de vientos, historial de desastres naturales, limitaciones de ruido (que cada vez son de mayor importancia), etc. En la siguiente imagen puede verse un pequeño ejemplo de un estudio de huellas de ruido en el aeropuerto de Barcelona El Prat para ver cuáles son las áreas más afectadas por el ruido de las operaciones. Figura 18 Huella de ruido en el aeropuerto de Barcelona El Prat. Para decidir la orientación de la pista o las pistas de un aeródromo en función del mapa de vientos existente se pueden utilizar varias técnicas, como la técnica de la Rosa de vientos o la técnica del Método Valenzuela. 31 / 08 / / 165

52 ROSA DE VIENTOS Permite realizar una representación simultánea de la relación que existe entre las características que componen el viento. La información de cada rosa de viento muestra la frecuencia de ocurrencia con 16 sectores de dirección (E, ENE, NE, NNE, W, WNW, NW, NNW, ESE, SE, SSE, S, SSW, N, WSW, SW) y en clases de velocidad para una localidad y un periodo de tiempo dado. Figura 19 Ejemplo de rosa de vientos, donde se puede ver de forma gráfica la intensidad y dirección de vientos. MÉTODO VALENZUELA Es un método que se basa en relaciones trigonométricas de las componentes del viento, concretamente el seno y sus ángulos. Se determina la influencia del viento en todos los rumbos y se elige finalmente aquel par que cumple el criterio del 95%. Si no cumpliese ninguno, se podría fragmentar más la velocidad del viento en nudos, para 31 / 08 / / 165

53 obtener más valores y tener la posibilidad de encontrar alguno que satisfaga el criterio. Además, se presupone que el sumatorio de todos los rumbos del viento deberían dar el 100% del valor de la velocidad del viento, incluida la velocidad en calma. Figura 20 Gráfica obtenida a partir de la realización de un estudio de vientos Valenzuela. A parte de haber realizado los estudios anteriores, hay que tener en cuenta que una intensidad de viento concreta no significa nada, sino que tiene que ir asociada a una dirección, la cual puede coincidir con el eje de pista o no. Lo normal es que estas direcciones no coincidan, por tanto, será necesario realizar la proyección del vector intensidad con su dirección sobre la dirección del eje de pista para ver la influencia real sobre las aeronaves que van a operar en la pista estudiada. 31 / 08 / / 165

54 Figura 21 Imagen extraída del Doc 9817 AN/449 que expone las componentes de viento en referencia terrestre y en referencia de orientación de pista. La conclusión que se puede extraer de todo lo comentado en este apartado es que los vientos predominantes en el entorno aeroportuario determinan la posición de la pista que se vaya a construir, así como la posibilidad o factibilidad de realizar una operación o no en un momento determinado en una pista ya construida. 31 / 08 / / 165

55 6. METODOLOGÍA La metodología planteada para llevar a cabo este proyecto aplicado de forma concreta al escenario de Barcelona El Prat y que se pretende que sirva para cualquier otro escenario concreto es la que se describe a continuación: FUENTE DE DATOS ELECCIÓN DEL BUSY DAY CONDICIONES FÍSICAS MODO DE OPERACIÓN o MODELO DE ESTIMACIÓN DE CAPACIDAD DE PISTA MODELIZACIÓN DEL ESCENARIO MODELIZACIÓN DE OPERACIONES DEFINICIÓN COMPLETA DEL MODELO SIMULACIÓN DEL ESCENARIO OBTENCIÓN DE RESULTADOS A continuación, se comenta cada uno de los apartados definidos en la metodología, haciendo especial hincapié en los tres últimos puntos: definición completa del modelo, simulación del escenario y obtención de resultados. 6.1 FUENTE DE DATOS Para llevar a cabo la simulación real es necesario contar con los datos que reportan las propias aeronaves tanto en altitud como en distancia respecto a pista, siendo inútiles datos extraídos de estaciones terrestres, perfiladores y sondeos debido a que las condiciones que estos elementos registran no son las que se encuentran a lo largo de los procedimientos de aproximación. 31 / 08 / / 165

56 Estos datos se obtienen a partir de una aplicación desarrollada por la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), en la cual existen datos de operaciones reales de 1 mes de antigüedad, restringiendo el acceso a la información de las operaciones de las últimas 48 horas. Figura 22 Intervalos de tiempo de envío de mensajes AMDAR según la fase de vuelo de cada aeronave. Estos datos contienen información de intensidad y dirección de viento enviados cada 60 segundos durante la fase de aproximación, así como intervalos horarios, distancias al umbral, altitud, etc registrados por las propias aeronaves durante el vuelo de los procedimientos a partir de sensores instalados a bordo y enviados a tierra mediante el sistema de comunicación ACARS como mensajes AMDAR (Aircraft Meteorological Data Relay). 31 / 08 / / 165

57 Figura 23 Esquema general de los factores implicados en el funcionamiento del sistema de adquisición de datos. Además, el envío de información puede ser vía directa VHF o vía satélite hacia las NMHS (National Meteorological and Hydrological Services), donde se procesa la información y se evalúa su calidad. A partir de este punto, se envía a las compañías o a centros de procesamiento establecidos, desde donde se envía a los servicios meteorológicos para su uso directo. 31 / 08 / / 165

58 Figura 24 - Esquema del envío de mensajes AMDAR desde la aeronave a tierra. Centrando la atención en las aproximaciones a la pista 25R, se pueden obtener datos de cada una de las operaciones que vuela este procedimiento de interés, que serán los datos que se tomen para realizar el estudio. Como se puede deducir, este medio supone una toma de datos de mayor calidad que las predicciones realizadas en tierra, no obstante, debido a la falta de equipamiento de muchas de las aeronaves se tienen menos datos de los que serían adecuados para poder realizar un estudio amplio en este escenario. La siguiente imagen muestra la interfaz de la aplicación, en la cual se presentan las posibilidades que se ofrecen en ella para la obtención de datos de interés. 31 / 08 / / 165

59 Figura 25 - Interfaz de la aplicación utilizada con el fin de obtener datos de viento registrados por las aeronaves en sus procedimientos de aproximación a LEBL. La imagen muestra todas las operaciones observadas en el mundo para un día elegido, no obstante, la aplicación permite ampliar el zoom a la zona de interés para lograr visualizar aquellas operaciones del entorno que se está estudiando, en este caso, las operaciones de aproximación al aeropuerto de Barcelona El Prat. 31 / 08 / / 165

60 Figura 26 Sondeo obtenido a partir de una operación concreta de aproximación a LEBL. La anterior imagen muestra un ejemplo de la aplicación para un día concreto, el cual es el 26 de junio de 2018, donde se selecciona una de las operaciones observadas y se obtienen los datos registrados por dicha operación en formato de sondeo o esquema Skew T, el cual proporciona información muy útil como altitudes barométricas, temperaturas, temperaturas de rocío, direcciones e intensidades de viento, posición con respecto al aeródromo, etc. 31 / 08 / / 165

61 Figura 27 Presentación de los datos ordenados del sondeo extraído en la imagen anterior. Aquí se muestra el conjunto de datos ordenados por altitud barométrica del ejemplo anterior, donde se tienen datos que son de interés para llevar a cabo el estudio como la intensidad de viento y la dirección de procedencia, posicionados en la cuarta columna de datos. Cabe destacar que en la actualidad se habla de la instalación del software AMDAR a bordo de las aeronaves. Este software es el responsable de que las aeronaves puedan recoger datos y enviarlos mediante este tipo de mensajes a tierra. Debido a que no todas las aeronaves están equipadas con este software y a que esta base de datos es americana, las observaciones a las que se tiene acceso en el escenario estudiado en este proyecto son escasas. 6.2 ELECCIÓN DEL BUSY DAY Para comenzar el análisis de datos de las operaciones en un escenario concreto, se 31 / 08 / / 165

62 necesita un día del cual obtener los datos que se pretenden evaluar, para ello se hace la elección del día tipo o BUSY DAY que represente un momento de alto tráfico del aeropuerto. La IATA define BUSY DAY como El segundo día de mayor tráfico en una semana media durante el mes de mayor número de operaciones. La elección detallada del día tipo podría considerarse una tesis por sí misma, por tanto, como el alcance de este proyecto no cubre esta tarea, se describe brevemente el proceso seguido para llegar a la elección de un día tipo que se considere representativo. El proceso trata la consulta de una serie de informes anuales de 2015, 2016 y 2017 de la base de datos de Aena con datos registrados acerca del número de operaciones cada mes. Mediante el análisis de estos datos se puede obtener la conclusión de que julio es el mes con mayor número de operaciones para los tres años consultados. 2015: Figura 28 Operaciones totales en el aeropuerto de Barcelona El Prat en julio del año / 08 / / 165

63 2016: Figura 29 Operaciones totales en el aeropuerto de Barcelona El Prat en julio del año : Figura 30 Operaciones totales en el aeropuerto de Barcelona El Prat en julio del año Por tanto, el mes elegido es julio por ser el mes pico. Una vez que se ha elegido el mes con el mayor número de operaciones del año, se toman los dos ciclos Airac del 2017 (por ser los del año más reciente) que cubren todo el mes de julio, evaluando todos los días en la herramienta Nest y eligiendo el segundo día de mayor tráfico, lo cual se traduce en el 5 de julio de CONDICIONES FÍSICAS Como ya se comenta posteriormente en el Anexo 2 (Geometría y configuraciones preferentes del aeropuerto de interés), el estudio se lleva a cabo en Barcelona El Prat en configuración oeste por ser la configuración considerada como preferente, 31 / 08 / / 165

64 independientemente de los períodos establecidos como diurnos y nocturnos. Según el AIP se tiene: Figura 31 Configuraciones del aeropuerto Barcelona El Prat. La configuración preferente diurna es la que se va a tener en cuenta en el estudio, en la cual se llevan a cabo los aterrizajes por la pista 25R y los despegues por la 25L, reservando la 25R también para los despegues que necesiten mayor longitud de pista. No obstante, este último aspecto no se tiene en cuenta, ya que para el día tipo se supone que todas las operaciones de aterrizaje lo hacen por la pista 25R y todas las operaciones de despegue se producen por la 25L. 31 / 08 / / 165

65 Figura 32 Esquema de utilización del aeropuerto Barcelona El Prat en configuración preferente diurna. Tanto para salidas como para aproximaciones se tiene que tener en cuenta los límites expuestos a continuación, de 250 kt por debajo de FL100. En Barcelona TMA, a menos que el ATC indique otro ajuste de velocidad, las salidas y llegadas a Barcelona/El Prat AD bajo control radar ajustarán sus velocidades conforme a lo especificado a continuación: IAS 250 kt por debajo de FL100, en todas las salidas. IAS 250 kt en SLP. Ajustes de velocidad en aproximación: No se reducirá la velocidad por debajo de 160 kt hasta 4 NM del umbral. Las aeronaves con IAS de crucero inferiores a las citadas anteriormente, deberán mantener velocidad de crucero hasta el punto de ajuste que les afecte. 31 / 08 / / 165

66 Si no se puede cumplir con este ajuste de velocidad, se notificará al ATC qué velocidades se pueden mantener. Las aeronaves estarán exentas de cumplir con estas limitaciones de velocidad cuando estén cumplimentando un procedimiento de llegada por instrumentos-descenso continuo (CDA). Las salidas no son determinantes en este proyecto ya que se calcula la capacidad de pista en aproximaciones debido a que la aplicación de separaciones TBS se plantea únicamente en procedimientos de aproximación. Por tanto, en cuanto a los procedimientos de aproximación, se respetan estos límites establecidos anteriormente, permaneciendo las velocidades de cada categoría de aeronave siempre por debajo de estos límites máximos. Para fijar las velocidades de cada categoría de aeronave por estela turbulenta se consultan documentos como los PANS OPS, donde se determinan distintas categorías de aeronaves en función de la las velocidades mínimas y máximas en cada fase de aproximación, así como de paso por el umbral, que posteriormente se relacionan con las categorías de aeronaves por estela turbulenta. Figura 33 Distintas categorías de aeronaves en función de la velocidad de paso por umbral y de 31 / 08 / / 165

67 velocidades en distintas fases de aproximación. Una vez que se conocen estas velocidades para cada categoría de aeronave según los PANS OPS, con la tabla que se muestra a continuación se puede ver qué aeronaves se encuentran dentro de cada una de estas categorías, lo que hace posible efectuar la relación entre la clasificación de PANS OPS y la clasificación por estela turbulenta con la que se está trabajando en el proyecto. De esta manera, se puede obtener la velocidad media tanto máxima como mínima en cada fase de la aproximación para la clasificación de aeronaves por estela turbulenta. Figura 34 Aeronaves dentro de cada categoría de aeronave atendiendo a su velocidad en distintas fases de aproximación como en el paso por el umbral. Las aeronaves más utilizadas y más comunes son las que pertenecen a las categorías B, C y en menor medida la D, por tanto, como se acaba de comentar, conociendo cuáles son las distintas aeronaves que se encuentran dentro de cada categoría se 31 / 08 / / 165

68 puede establecer una relación entre esta clasificación y la clasificación por estela turbulenta. Cabe destacar que aunque en la clasificación de los PANS OPS se empleen las mismas letras que en la clasificación RECAT para nombrar a cada grupo de aeronaves, esta no se corresponde con la clasificación que se hace en el proyecto RECAT. 6.4 MODO DE OPERACIÓN En este apartado se define de forma general cómo se realiza el modelo de cálculo de capacidad de pista para luego entrar en detalle en cada paso en el apartado de la definición completa del modelo. Para ser capaces de lograr una estimación de la capacidad de pista sin TBS (situación actual) y con TBS se realiza una comparación entre las separaciones mínimas radar, por estela turbulenta y por ocupación de pista, siendo siempre la mayor de todas ellas la que predomine en cada caso por el hecho de ser más restrictiva: 1) Primero se determina la matriz de ocurrencia para el escenario concreto, para lo cual previamente se ha tenido que extraer de la herramienta Nest todos y cada uno de los vuelos en LEBL para el día tipo. La matriz de ocurrencia representa la probabilidad de que se presente un determinado caso (por ejemplo, que lleguen dos aeronaves Super Heavy seguidas, o una Super Heavy y una Medium, etc). Para ello se valora qué porcentaje de categorías operan en este día como se ha visto anteriormente. 2) Una vez que se tiene la matriz de ocurrencia (que será útil al final para obtener la capacidad de pista), la primera comparación a realizar en términos de distancia es la separación por estela y la separación radar, predominando la mayor como se ha comentado. 31 / 08 / / 165

69 3) A partir de las velocidades de cada categoría en cada tramo se transforma la distancia más restrictiva para los casos de separación por estela y separación radar en tiempos, de manera que esto permita establecer una comparativa con el tiempo de ocupación de pista. 4) Una vez que se tiene la matriz definitiva de tiempos (la más restrictiva de la triple comparación anterior), junto con la matriz de ocurrencia se puede calcular la capacidad de pista. 5) Se tiene en cuenta los parámetros de viento y se calcula la capacidad de pista de la misma manera para cada conjunto de datos extraído de cada operación observada. 6) Se ordenan en un día tipo todos los datos de capacidad de pista con fenómenos de viento para poder medir la ganancia o recuperación media esperada. Todas las mediciones sobre capacidades de pista se realizan siempre de forma referenciada al paso de una aeronave por el umbral. Es decir, para realizar la estimación sobre la capacidad de la pista, se mide el número de aeronaves que pasan por el umbral de pista en un tiempo determinado. 6.5 MODELO DE ESTIMACIÓN DE CAPACIDAD DE PISTA MODELIZACIÓN DEL ESCENARIO Los procedimientos de aproximación se van a dividir en 4 tramos para el análisis del escenario, que van desde 12 NM con respecto al umbral hasta el propio umbral, donde se considera finalizado el procedimiento de aproximación, sin tener en cuenta posibles aproximaciones frustradas o aterrizajes interrumpidos que puedan interferir en la capacidad de pista estimada. 31 / 08 / / 165

70 Cabe destacar que, tras analizar los procedimientos de aproximación del escenario concreto, la elección de las 12 NM se debe a que es el punto en el que comienza el tramo cuyo curso coincide con la dirección del eje de pista. Además, para el análisis se toman procedimientos de aproximación de precisión, haciendo una división de estos procedimientos en 4 tramos, como acaba de comentarse, de acuerdo a la siguiente imagen: Figura 35 - Tramos establecidos en el procedimiento de aproximación a la 25R en Barcelona El Prat. Como se puede ver, el primer tramo abarca el último segmento desde el umbral hasta 4NM, que es el último punto donde existe control de velocidad por parte de la unidad de control. El segundo tramo abarca las 4 NM siguientes, desde la milla 4 hasta la milla 8. En este tramo se encuentra el FAP en torno a la milla 6,9 desde el umbral. El tercer tramo va desde la milla 8 hasta la 11, punto donde se encuentra el IF. El último tramo es el más pequeño, que abarca desde la milla 11 hasta la 12. Otro aspecto a tener en cuenta es que se supone un escenario en el que las pistas 25R y 25L mantienen operaciones que son independientes, es decir, no se necesitan separaciones adicionales, sino que hay operaciones en ambas pistas de forma 31 / 08 / / 165

71 independiente. Como ya se ha comentado, también se plantea que todas las llegadas en el día tipo se llevan a cabo por la pista 25R y las salidas por la 25L. La pista 02/20 no se evalúa, ya que se reconoce como una pista utilizada en ocasiones de alta demanda. Cabe destacar que esto es lo que se ha planteado en el análisis del escenario concreto de Barcelona El Prat, no obstante, para cualquier otro escenario se pueden considerar otros criterios (diferentes tramos, operaciones dependientes, etc) MODELIZACIÓN DE OPERACIONES A partir de la recolecta de datos del día tipo que se ha comentado en el primer apartado de la definición de la metodología gracias a la cual se obtiene el porcentaje de operaciones por tipo de estela turbulenta, se puede calcular la matriz de ocurrencia que será imprescindible para lograr estimar la capacidad de pista. Además, se toma la hipótesis de que se efectúan operaciones continuadas, es decir, de manera que las distancias mínimas aplicables se cumplen de forma estricta. Esto en la realidad no ocurre así, ya que no es posible que todas las aeronaves se separen las distancias o tiempos mínimos de forma exacta, sino que las separaciones siempre serán algo mayores por operativa y por seguridad. Por esto, el cálculo del rendimiento máximo de pista (RMP) se pondera a un 85% para obtener la capacidad de pista real que será publicada. NOTA: ENAIRE aplica de un 0,8 a un 0,9 en su factor de cálculo de capacidad real de pista sobre el rendimiento máximo de pista (RMP), motivo por el cual se ha decidido aplicar el valor medio de dichos factores. Es necesario analizar el tráfico del día tipo para ver el número de operaciones de cada tipo de aeronave. Para conocer lo comentado, se extraen todas las operaciones en LEBL en el día tipo en un archivo EXCEL con el siguiente aspecto: 31 / 08 / / 165

72 Figura 36 Formato de la extracción de datos de las operaciones de salida y aproximación existentes en el día tipo seleccionado. Como se puede ver, se registran datos como la identificación del vuelo, origen, destino, EOBT, ETOT, RFL, aerolínea, longitud de ruta, y lo más importante en este momento, el tipo de aeronave y el grupo al que pertenece por clasificación de estela turbulenta (WVC). Los grupos de aeronaves según el tipo de estela turbulenta se representan en este formato de la siguiente manera: J: Super Heavy H: Heavy M: Medium L: Light Una vez que se tienen todas las aeronaves categorizadas por estela turbulenta, se está en disposición de calcular el número de operaciones por categorías, dando esto lugar al siguiente gráfico, donde se muestra el porcentaje de las operaciones por cada 31 / 08 / / 165

73 tipo de estela turbulenta: 2% 0% 8% Super heavy heavy medium light 90% Figura 37 Porcentaje de operaciones del día tipo en función de la clasficación de aeronaves por estela turbulenta. Organizando todos los datos que se han recogido del análisis del día tipo elegido se tiene el siguiente conjunto de datos tabulados: Aircraft Type Número de operaciones CATEGORÍA ACTUAL LEBL A MEDIUM B MEDIUM A MEDIUM A MEDIUM 31 / 08 / / 165

74 E MEDIUM B HEAVY B HEAVY A HEAVY B MEDIUM C56X 8 LIGHT B734 8 MEDIUM B788 8 HEAVY B772 7 HEAVY A333 6 HEAVY F2TH 5 MEDIUM CRJ2 5 MEDIUM C510 4 LIGHT A359 4 HEAVY E35L 4 MEDIUM B764 4 HEAVY A388 4 SUPER-H A343 3 HEAVY B350 2 LIGHT DH8D 2 MEDIUM B735 2 MEDIUM 31 / 08 / / 165

75 LJ35 2 LIGHT C25B 2 LIGHT CRJX 2 MEDIUM BCS3 2 MEDIUM A306 2 HEAVY GLF5 2 MEDIUM E120 2 MEDIUM B77W 2 HEAVY AT43 2 MEDIUM A346 2 HEAVY B762 2 HEAVY A318 2 MEDIUM E55P 1 LIGHT B744 1 HEAVY C550 1 LIGHT LJ40 1 LIGHT FA7X 1 MEDIUM C208 1 LIGHT BE20 1 LIGHT C25A 1 LIGHT GLF4 1 MEDIUM 31 / 08 / / 165

76 TOTAL 1057 Figura 38 Número de operaciones y clasificación por estela de cada aeronave registrada en el día tipo. De esta manera, puede elaborarse la matriz de ocurrencia, la cual representa la probabilidad de que ocurra un determinado suceso, refiriéndose a la probabilidad de que operen seguidas dos aeronaves de la misma o distinta categoría. MATRIZ DE OCURRENCIA LEBL PR/SG Super Heavy Heavy Medium Light Super Heavy 1,43E-05 2,86E-04 3,40E-03 8,59E-05 Heavy 2,86E-04 5,73E-03 6,80E-02 1,72E-03 Medium 3,40E-03 6,80E-02 8,06E-01 2,04E-02 Light 8,59E-05 1,72E-03 2,04E-02 5,16E-04 Figura 39 Matriz de ocurrencia según la clasificación de estela turbulenta OACI. Como se puede ver en esta tabla, lo más probable es que operen dos aeronaves de tipo Medium seguidas, ya que como se ha visto en el análisis de las operaciones del día tipo, estas comprenden aproximadamente el 90% del tráfico en este escenario DEFINICIÓN COMPLETA DEL MODELO La idea que predomina en el algoritmo es realizar una comparación entre la capacidad de pista obtenida con la implementación TBS y con la estimada a partir de las separaciones actuales basadas en distancias. Para ello, centrando la atención en la situación actual, es necesario establecer una comparación entre los distintos agentes que implican una separación entre aeronaves, los cuales son la separación por estela, 31 / 08 / / 165

77 la separación por radar, y la separación debida al tiempo de ocupación de la propia pista. En cuanto a los distintos valores de separación que se deben aplicar, se tienen las siguientes tablas elaboradas a partir de los datos presentados en los anexos 7 y 8: En cuanto a la separación por estela: APROXIMACIÓN SEPARACIÓN ESTELA TURBULENTA (NM) PR/SG Super Heavy Heavy Medium Light Super Heavy Heavy Medium 5 Light Figura 40 Matriz de valores de separación (NM) atendiendo al tipo de estela turbulenta. En cuanto a la separación radar: APROXIMACIÓN SEPARACIÓN RADAR (NM) PR/SG Super Heavy Heavy Medium Light Super Heavy Heavy Medium Light Figura 41 Matriz de valores de separación (NM) atendiendo a la vigilancia radar. Las separaciones que se establecen por los tiempos de ocupación de pista (Anexo 8) se extraen de consultas a los pilotos y a los controladores oportunos, resultando en la siguiente tabla: APROXIMACIÓN SEPARACIÓN POR OCUPACIÓN DE PISTA (S) PR/SG Super Heavy Heavy Medium Light Super Heavy Heavy Medium / 08 / / 165

78 Light Figura 42 Matriz de tiempos de ocupación de pista 25R (s). A partir de esto, se realiza la primera comparación entre los valores de separación por estela turbulenta y radar, predominando el valor más restrictivo y por tanto el valor más alto, que da lugar a la siguiente tabla: ESTELA TURBULENTA VS SEPARACIÓN RADAR (NM) PR/SG Super Heavy Heavy Medium Light Super Heavy Heavy Medium Light Figura 43 - Matriz resultante de la comparativa entre las separaciones radar y por estela turbulenta. Como se ve, en los casos que no se aplica un mínimo de separación por estela turbulenta predomina la separación por motivos radar. En los casos en los que sí existe un mínimo por estela, es esta la que predomina por ser más restrictiva que la separación por motivos radar. En este momento, los valores de la tabla de separaciones se encuentran expresados en distancias, pero para poder establecer la comparativa con la tabla de tiempos de ocupación de pista es necesario convertir estas distancias a tiempos, que serán distintos para distintas aeronaves por tener distintas velocidades de aproximación. Cabe destacar que cuando la aeronave precedente es más lenta que la aeronave siguiente, la separación debería establecerse en el umbral, de tal forma que la siguiente no alcance a la precedente en ningún momento del procedimiento. En el caso en el cual la aeronave precedente es más rápida o igual que la aeronave siguiente, la separación se debería proporcionar en el último punto en el que existe control de velocidad por parte del controlador, que es 4 NM desde el umbral, por lo 31 / 08 / / 165

79 que a partir de este punto, la separación irá aumentando o como mínimo se mantendrá constante hasta el umbral. No obstante, tras evaluar todos los casos a partir de los datos de velocidades y separaciones aplicadas, el hecho de que una aeronave precedente sea de mayor categoría que la siguiente no asegura que la velocidad de la precedente sea también mayor, sino que más bien ocurre lo contrario, ya que la aeronave siguiente se encuentra en una fase más temprana de aproximación y por tanto posee mayor velocidad. Por ello, como conclusión del análisis comentado, la estimación de la capacidad de pista se realiza contabilizando el número de aeronaves que son capaces de pasar por el umbral en unidad de tiempo, es decir, la referencia de medida se toma sobre el umbral. Tras lo explicado, la separación de cada aeronave SG (siguiente) con la PR (precedente) se establece cuando la PR se encuentra sobre el umbral, siendo esto necesario para garantizar los mínimos de separación aguas arriba del procedimiento. Con los tramos de procedimiento establecidos en el apartado 6.5.1, se consideran unas velocidades de aeronaves fijas para cada categoría de estela turbulenta, posibilitando esto la representación de las mismas en Matlab: 31 / 08 / / 165

80 Figura 44 Representación en Matlab de las velocidades de cada tipo de aeronave atendiendo a su tipo de estela turbulenta. (Cada intervalo comprende 1 NM). A partir de esta representación se pueden tabular los datos de velocidades de forma que se tengan ordenados de la siguiente manera para simplificar la estructura de los cálculos posteriores: 31 / 08 / / 165

81 Figura 45 Datos de velocidades en kt para cada una de las categorías de aeronaves en función de la posición con respecto al umbral de pista. De la misma forma se habilita una calculadora de velocidades que le permita al usuario realizar la comprobación de cualquier velocidad en cualquier parte del tramo. También permite modificar la longitud de los tramos, actualizándose las velocidades a los nuevos tramos considerados por el usuario. La calculadora se elabora a partir de una regresión lineal entre los puntos especificados, de tal forma que el usuario puede seleccionar la posición en la que quiere conocer la velocidad de una aeronave, como se muestra a continuación en un ejemplo en el que se pretende conocer las velocidades a una distancia de 10 NM desde el umbral: 31 / 08 / / 165

82 Figura 46 Calculadora de velocidades a disposición del usuario para consulta. Lógicamente, al introducir la posición 10, la aeronave SG se encuentra en el tramo 3 definido previamente, por lo que los otros tramos se muestran como N/A. A partir de las tablas de la figura 72 y 74, el siguiente paso consiste en calcular las velocidades medias de la aeronave SG desde el punto en el que esta se encuentra en el momento de mínima de separación hasta el momento en que esta pasa por el umbral. Este datose debe conocer para poder calcular el tiempo medio que una aeronave tarda en recorrer la distancia de separación mínima establecida hasta el umbral. Figura 47 Velocidades medias de la aeronave siguiente desde el punto en el que esta se encuentra en el momento en el que la precedente cruza el umbral hasta el mismo. A partir de esta tabla de velocidades medias, y conociendo los valores de separación en distancia de la aeronave SG a la PR (o umbral, ya que la separación se establece cuando la PR se encuentra sobre el umbral) para cada par de categoría de aeronaves en aproximación, se puede calcular la matriz de tiempos que se puede ver a continuación: 31 / 08 / / 165

83 Figura 48 Tiempos medios que se necesitan para recorrer las distancias de separación aplicadas en cada caso. Como es posible observar en esta tabla, el valor de separación en tiempo más elevado se da en el caso de que la aeronave PR pertenezca a la categoría Super Heavy y la SG sea una aeronave de la categoría Light. Esto era de esperar por darse en este caso el mayor valor de separación en distancia junto con la menor de las velocidades de la aeronave SG. Estableciendo la comparación entre esta matriz de tiempos (que ha surgido de la comparativa entre separación radar y separación por estela) y la matriz de los tiempos de ocupación de pista, se tiene la matriz definitiva con la que se puede estimar la capacidad de la pista evaluada. La matriz resultante es la misma que la de antes por el hecho de que los tiempos de ocupación de pista son menores, motivo por el cual no son limitantes en este escenario. Con la matriz definitiva de tiempos y la matriz de ocurrencia que se ha descrito anteriormente, se puede calcular el tiempo medio de separación total. A partir de este dato se calcula de forma directa el número de movimientos de aproximación conseguidos a la hora, ponderado finalmente con un 85%. 31 / 08 / / 165

84 Figura 49 Tiempo medio de separación (s) y capacidad de pista estimada en caso de no existir fenómenos de viento. En la explicación previa no se han tenido en cuenta fenómenos de viento, sino que únicamente se ha estimado la capacidad de pista a partir de separaciones y de velocidades de categorías de aeronaves. No obstante, como se ve a continuación, el proceso para calcular la capacidad de pista con fenómenos de viento es muy similar, únicamente se debe tener en cuenta la influencia que las intensidades y direcciones de viento tienen sobre las velocidades de cada una de las categorías de aeronaves. Se procede a definir la metodología de estimación de pista a partir de datos reales en el escenario concreto estudiado en el proyecto. Para ello se cuenta con una serie de datos tanto de intensidad como de dirección de viento y hora de registro para las distintas posiciones que recorren las aeronaves en su procedimiento de aproximación a la pista 25R, los cuales han sido extraídos de la base de datos de NOAA como se ha especificado anteriormente. Con estos datos se calculan las intensidades de viento proyectadas sobre el eje de pista, teniendo la siguiente tabla donde se recoge además información adicional como intervalos horarios, identificación de la aeronave, fecha, etc. 31 / 08 / / 165

85 Figura 50 Ejemplo de datos recogidos a partir de la aplicación AMDAR. En este caso se muestran tres operaciones concretas. Esta tabla tiene el mismo formato que la tabla donde se introducen los datos para el cálculo de parámetros, por tanto, es de fácil traslado, como se puede ver a continuación con un ejemplo de traslado de los datos pertenecientes a una operación concreta: 31 / 08 / / 165

86 Figura 51 Parámetros de viento registrados por una operación concreta. Estos datos sirven para obtener las velocidades de viento en cada posición para cada categoría de aeronave, como se tiene en la siguiente tabla para el ejemplo que se está considerando de una operación concreta: 31 / 08 / / 165

87 Figura 52 Parámetros de viento registrados por una operación concreta aplicados a las distintas categorías de aeronaves por tipo de estela turbulenta. Cabe destacar que se mantiene la velocidad de viento registrada por una aeronave tanto para ese tipo de aeronave como para las demás categorías. La última columna determina la cantidad de datos que se tienen; normalmente solo se tienen datos con resoluciones de una milla y es complicado disponer del paquete de datos completo, por tanto esta columna muestra a simple vista la cantidad de datos que se tiene para cada operación. En este caso se tienen casillas donde aparece INCOMPLETO, ya que como se ha comentado anteriormente, en los datos reales es complicado disponer de operaciones en las cuales los datos de viento estén completos por el hecho de que se emiten estos mensajes cada 60 segundos, tiempo que supone de 2 a 3 NM de distanciacon velocidadesmedias de aproximación. 31 / 08 / / 165

88 Con el dato de la velocidad de aproximación de cada categoría de aeronave junto con el dato de velocidad de viento en cada punto de la aproximación, se puede obtener la velocidad respecto al suelo de cada categoría de aeronave en cada punto (GS: Ground Speed). Este dato de velocidad es muy importante, ya que es el que realmente es capaz de determinar el número de aeronaves que pasan por el umbral en un determinado intervalo de tiempo (capacidad de pista). Figura 53 Velocidades Ground Speed de las distintas categorías de aeronaves por tipo de estela turbulenta para cada posición con respecto al umbral. De igual forma que en la explicación de estimación de capacidad de pista sin fenómenos de viento, con estas nuevas velocidades se pueden determinar las velocidades medias desde el punto en el que se encuentra la aeronave SG en el momento en el que la PR se encuentra sobre el umbral hasta el propio umbral. 31 / 08 / / 165

89 Figura 54 Velocidades medias de la aeronave siguiente desde el punto en el que esta se encuentra en el momento en el que la precedente cruza el umbral hasta el mismo. A partir de este punto, con los datos de la tabla anterior y las distancias de separación se calcula directamente la matriz de tiempos definitiva para cada caso (correspondiente a la comparativa entre separaciones radar y separaciones por estela turbulenta), que tras compararla con la matriz de tiempos de ocupación de pista resulta en la matriz siguiente: Figura 55 Tiempos medios que se necesitan para recorrer las distancias de separación aplicadas en cada caso. Al igual que en el caso sin fenómenos de viento, con esta nueva matriz de tiempos y con la matriz de ocurrencia la cual es invariable se puede estimar la capacidad de pista obtenida a partir de los datos de viento registrados por una operación concreta: 31 / 08 / / 165

90 Figura 56 Tiempos medios de separación entre aeronaves y estimación de la capacidad de pista obtenida a partir de los parámetros de viento registrados por una operación. Este proceso se lleva a cabo para todas las operaciones de las que se han recogido datos, obteniendo el resultado de la capacidad de pista horaria estimada según los datos registrados por cada operación, de forma que se puede graficar al final el resultado general tras el análisis de todos los datos que se tengan para poder obtener una conclusión final en base a estos resultados. No obstante, estas representaciones se muestran en el apartado obtención de resultados, de manera que en este apartado queda definido el modelo que se sigue para el cálculo de la capacidad de pista con y sin fenómenos de viento SIMULACIÓN A PRIORI En primer lugar, en esta simulación a priori no se han evaluado datos reales de viento registrados mediante las operaciones, por eso mismo se le califica como a priori, ya que se describe un ejemplo de cálculo con una intensidad supuesta constante en todo el proceso de aproximación, de manera que se ha realizado este estudio con varios valores de intensidad constantes para ver el comportamiento de la capacidad de la pista cuando la intensidad de viento varía (para direcciones siempre constantes iguales al sentido opuesto de aproximación). Dado que el viento siempre está presente, será imprescindible evaluar los datos reales registrados por las operaciones de aproximación y así conseguir unos resultados distintos a los que se muestran en este apartado, lo que se llevará a cabo en el 31 / 08 / / 165

91 apartado de la simulación del escenario. En el ejemplo que se va a describir, se considera una intensidad de 10 kt en todos los puntos del procedimiento de aproximación y para todas las categorías de aeronave, como se verá en la tabla de velocidades de viento, donde se registran las magnitudes de intensidad de viento para cada posición desde el umbral (hasta 8 NM por ser el punto de máxima separación desde el umbral). El valor máximo de separación aplicado en este escenario asciende a 8 NM respecto del umbral, por tanto, en ese rango de distancias el procedimiento de aproximación es totalmente recto, lo que permite establecer la hipótesis de que los valores de viento en cara de cada aeronave se pueden obtener a partir de la proyección de la dirección de viento medida sobre el eje de prolongación de pista; conociendo además que las direcciones son magnéticas, tanto las de viento como las de las pistas. Figura 57 Dirección magnética (rojo) y eje de pista (verde). 31 / 08 / / 165

92 Figura 58 Prolongación según la dirección del eje de la pista a una distancia de 8 NM respecto del umbral en sentido opuesto al de la aproximación. Datos de viento como la dirección real, la dirección respecto a pista y el valor de intensidad en la proyección de pista que es realmente el que interesa se muestran en la tabla a continuación. En este caso, al ser un ejercicio de simulación, se plantea que la dirección de viento sea 250º, coincidente con el eje de pista y por tanto la intensidad total coincidirá con la intensidad proyectada sobre el eje de pista. 31 / 08 / / 165

93 Figura 59 Tabla de parámetros de viento en distintas posiciones respecto al umbral (ejemplo de 10 kt para todas las posiciones). De esta forma, a partir de las intensidades de viento en la proyección de la pista se asignan las velocidades de viento para cada categoría de aeronave de la siguiente manera: 31 / 08 / / 165

94 Figura 60 Intensidad de viento (kt) para cada categoría de aeronave según su estela turbulenta en cada posición con respecto al umbral. De la manera que se ha definido anteriormente, se calcula la capacidad de pista a partir de estos datos de viento supuestos para la simulación, de forma que se tienen los siguientes resultados: Figura 61 Tiempos medios de separación (s) entre aeronaves y capacidad de pista estimada con fenómenos de viento (ejemplo de 10 kt para todas las posiciones respecto del umbral). Obviamente, como era de esperar, tras tener viento de cara y mantener iguales las velocidades relativas al aire, las velocidades reales sobre tierra disminuyen, por tanto, a pesar de mantener constantes los valores de separación en distancia, el tiempo 31 / 08 / / 165

95 medio de separación obtenido es mayor que antes. Aquí es donde el TBS pretende proporcionar mejoras, ya que si se fijase la separación en tiempo, aunque existiesen episodios de viento (la distancia real física de separación se reduciría cuanto más alta fuese la intensidad de viento de cara), se lograría mantener constante la capacidad de pista independientemente de las condiciones externas. En este ejemplo simulado, se pierden del orden de 3 operaciones a la hora por el hecho de existir la intensidad de viento que se ha considerado, siendo recuperadas en el caso de que se implanten separaciones TBS. La pérdida en tiempo para cada categoría de aeronave en el caso de haber supuesto una intensidad de viento constante de 10 kt para todo el procedimiento se puede graficar en Matlab de la siguiente manera: 31 / 08 / / 165

96 Figura 62 Representación en Matlab de los tiempos de separación recuperados en segundos (parte roja) en el caso de la implementación TBS para el ejemplo descrito. Como se ha comentado al inicio del apartado, habiendo realizado este proceso para distintos valores de intensidades de viento constantes para todo el procedimiento de aproximación se puede obtener una serie de gráficas que permiten tener una idea global de lo que se pretende conseguir con las separaciones basadas en tiempo y de los resultados ideales que se obtendrían en distintos escenarios de viento. La primera gráfica muestra valores de capacidad y la segunda muestra valores de tiempo de separación para el caso concreto de que tanto la aeronave PR como la SG perteneciesen a la categoría Super Heavy. 31 / 08 / / 165

97 MOVIMIENTOS / H NO TBS TBS MOVIMIENTOS RECUPERADOS VIENTO (KT) 120 TIEMPOS DE SEPARACIÓN (S) NO TBS TBS GANANCIA DE TIEMPO VIENTO (KT) Figura 63 Comparativa ideal TBS vs NO TBS de los tiempos de separación entre dos aeronaves de la categoría Super Heavy según distintas intensidades de viento supuestas constantes a lo largo de todo el procedimiento. Es sencillo ver que el número de movimientos ganados, o expresado con mayor 31 / 08 / / 165

98 propiedad, el número de movimientos no perdidos en el caso de la implementación TBS va aumentando a medida que se aumenta la intensidad de viento. No obstante, estos datos de viento no son reales sino que son hipótesis, por lo que aún no son representativos. Los datos reales por lo general serán cambiantes tanto con el transcurso del día, como en direcciones, magnitudes y altitudes, como ya se ha visto con un ejemplo en el apartado anterior de la definición completa del modelo SIMULACIÓN DEL ESCENARIO En este apartado se trata de mostrar el proceso seguido una vez que se conoce la metodología para determinar la capacidad de pista explicada en la definición completa del modelo. Cabe destacar que las representaciones de los resultados completos se mostrarán en la obtención de resultados (apartado 6.5.5). Partiendo de lo que se conoce de apartados anteriores, se organiza cada dato perteneciente a cada una de las estimaciones de capacidad de pista realizadas a partir del conjunto de datos extraído de cada operación. Es decir, la intención es tabular y ordenar por horario los resultados de capacidad de pista que se han obtenido, de la siguiente forma: HORA FINAL CAPACIDAD NO TBS CAPACIDAD TBS RECUPERACIÓN 0:00:00 3:51:00 37,86 38,27 0,41 3:55:00 37,75 38,27 0,52 3:58:00 37,67 38,27 0,6 4:00:00 37,83 38,27 0,44 4:07:00 38,27 38,27 0 4:15:00 38,08 38,27 0,19 5:12:00 38,13 38,27 0,14 5:42:00 38,27 38, / 08 / / 165

99 5:51:00 37,65 38,27 0,62 6:06:00 38,19 38,27 0,08 6:13:00 38,27 38,27 0 6:22:00 38,27 38,27 0 6:51:00 38,27 38,27 0 7:30:00 38,26 38,27 0,01 7:32:00 38,22 38,27 0,05 7:34:00 38,26 38,27 0,01 7:37:00 38,03 38,27 0,24 7:43:00 38,27 38,27 0 7:44:00 38,27 38,27 0 8:07:00 38,27 38,27 0 8:26:00 37,99 38,27 0,28 9:23:00 37,87 38,27 0,4 9:29:00 38,27 38,27 0 9:36:00 37,87 38,27 0,4 9:37:00 38,04 38,27 0,23 9:39:00 38,13 38,27 0,14 9:40:00 38,06 38,27 0,21 9:41:00 38,19 38,27 0,08 9:44:00 38,16 38,27 0,11 9:44:00 38,17 38,27 0,1 9:50:00 38,27 38,27 0 9:53:00 38,27 38,27 0 9:54:00 38,27 38,27 0 9:59:00 38,27 38, :00:00 38,27 38, :03:00 38,27 38, :06:00 37,72 38,27 0,55 11:07:00 38,27 38, :19:00 37,74 38,27 0,53 11:26:00 38,27 38, :03:00 38,14 38,27 0,13 13:07:00 37,94 38,27 0,33 31 / 08 / / 165

100 13:08:00 37,98 38,27 0,29 13:10:00 38,11 38,27 0,16 13:10:00 38,27 38, :12:00 37,63 38,27 0,64 13:15:00 37,62 38,27 0,65 13:20:00 38,27 38, :21:00 38,27 38, :35:00 37,96 38,27 0,31 13:36:00 38,27 38, :38:00 37,51 38,27 0,76 13:38:00 37,51 38,27 0,76 13:38:00 37,22 38,27 1,05 14:00:00 37,63 38,27 0,64 14:43:00 38,27 38, :48:00 38,12 38,27 0,15 15:52:00 38,27 38, :59:00 36,92 38,27 1,35 16:00:00 37,81 38,27 0,46 16:04:00 37,92 38,27 0,35 16:05:00 37,65 38,27 0,62 16:11:00 38,09 38,27 0,18 16:11:00 37,6 38,27 0,67 16:20:00 37,88 38,27 0,39 16:27:00 36,85 38,27 1,42 16:34:00 38,12 38,27 0,15 16:39:00 37,42 38,27 0,85 16:41:00 38,16 38,27 0,11 17:31:00 37,51 38,27 0,76 17:39:00 38,03 38,27 0,24 17:40:00 38,21 38,27 0,06 17:48:00 38,27 38, :59:00 38,27 38, :00:00 38,27 38, :07:00 37,75 38,27 0,52 31 / 08 / / 165

101 18:14:00 38,06 38,27 0,21 18:15:00 38,26 38,27 0,01 18:20:00 37,94 38,27 0,33 18:47:00 38,27 38, :36:00 38,2 38,27 0,07 19:36:00 38,27 38, :47:00 38,1 38,27 0,17 20:15:00 37,39 38,27 0,88 20:45:00 37,45 38,27 0,82 20:55:00 38,25 38,27 0,02 21:01:00 37,42 38,27 0,85 22:14:00 37,98 38,27 0,29 22:40:00 37,7 38,27 0,57 23:44:00 36,93 38,27 1,34 23:59:59 Figura 64 Tabla que muestra de forma cronológica las horas finales de cada uno de los procedimientos observados junto con sus valores correspondientes de capacidad de pista (TBS vs NO TBS) y las ganancias esperadas. En esta tabla se tienen las horas en las que finaliza cada uno de los procedimientos en los que se han recogido datos, la capacidad de pista que se tendría en el caso de implementar TBS (constante), la capacidad en el caso de mantenerse las separaciones en distancias fijas para cada conjunto de datos de viento registrados por cada operación, así como la ganancia o recuperación que se logra en caso de implementar TBS. Las casillas azules representan operaciones en las cuales se han registrado datos de viento con los cuales se logra mayor capacidad de pista sin TBS (por ser vientos predominantes de cola). Por lo tanto, si se implementase TBS en estos casos, la ganancia sería negativa porque estos vientos aceleran los procedimientos. Por tanto, en esos casos se supone que la ganancia es / 08 / / 165

102 6.5.5 OBTENCIÓN DE RESULTADOS Una vez que se ha llevado a cabo el cálculo de todos y cada uno de los datos de ganancia en función del análisis realizado para cada operación concreta (como se ha comentado, los datos de viento se extraen de cada operación concreta), se pueden representar una serie de gráficas para facilitar la interpretación de los resultados obtenidos, de la siguiente manera: 31 / 08 / / 165

103 CAPACIDAD NO TBS CAPACIDAD TBS 38, , ,5 36 Figura 65 Representación de los valores de capacidad de pista en el caso de implementar TBS (naranja) y en e operaciones observadas. 31 / 08 / / 165

104 Esta gráfica permite observar la comparativa entre la capacidad de pista estimada con TBS (constante) y sin TBS para cada uno de los períodos horarios en los que se han recogido datos de viento, aportando una idea de qué orden de magnitud de mejora se tendría con la implantación de separaciones basadas en tiempos, así como de cuáles son los períodos horarios en el día en los que se tienen ganancias superiores. Cabe destacar que esta gráfica representa en un solo día tipo todos los datos recogidos de todos los días analizados, lo cual no es cierto, ya que cada observación pertenece a un día concreto, pero es una forma de poder representar todos los datos de manera conjunta. NOTA: el término día tipo es usado para definir un día en el cual se agrupan todas las operaciones, es decir, se supone que todas las operaciones que se registran a lo largo de los meses ocurren en este día, a pesar de que en la realidad no sea así. En la siguiente gráfica se representan las ganancias de cada observación realizada, también representadas en un día tipo para poder graficar todos los datos de forma conjunta. Se trata de una gráfica circular en la que se presentan todas las horas del día tipo como un reloj, que en función del radio, se tiene un dato de un valor más grande o más pequeño. 31 / 08 / / 165

105 Figura 66 Representación circular de los valores de recuperación de capacidad de pista esperada para cada una de las operaciones observadas. 31 / 08 / / 165

106 Al igual que la primera gráfica, en la que se muestra a continuación se trata de representar en un día tipo todos los datos respectivos a las observaciones realizadas en términos de capacidad. En este caso no se compara la capacidad de pista con TBS y sin TBS, sino que directamente se presenta la capacidad de pista ganada (o mejor dicho, no perdida) para cada una de las horas de este día tipo en el caso de realizar las separaciones mediante tiempos y no mediante distancias. 31 / 08 / / 165

107 1,35 1,42 1,34 1,05 0,760,76 0,85 0,76 0,88 0,82 0,85 0,41 0,52 0,6 0,44 0 0,19 0,14 0 0,62 0, ,01 0,05 0,01 0, ,28 0,4 0 0,4 0,23 0,21 0,14 0,08 0,11 0, ,55 0, ,13 0,33 0,29 0,16 0 0,640, ,31 0 0,64 0, ,67 0,62 0,46 0,39 0,35 0,18 0,15 0,11 0,24 0, ,52 0,21 0,01 0,33 0 0,07 0 0,17 0,02 0,29 0,57 GANANCIA ESPERADA CON LOS DATOS APORTADOS POR CADA OPERACION Figura 67 Valores de recuperación de capacidad de pista esperada para cada una de las operaciones observadas. 31 / 08 / / 165

108 Con todas estas gráficas, las cuales presentan los resultados que se han obtenido tras la realización del proyecto, se puede ver cuáles son las horas más favorables para la implementación del TBS, así como las ganancias obtenidas que se esperan de forma media, teniendo en cuenta siempre que los datos que se han podido consultar son limitados y escasos. No obstante, con todo ello se pueden establecer una serie de conclusiones. A partir del conjunto de datos obtenido mediante la estimación de capacidad de pista para cada operación de aproximación se muestran a continuación los resultados del cálculo de los indicadores de rendimiento que se comentaron en el apartado del alcance, los cuales representan la recuperación de operaciones media horaria y la recuperación de operaciones media al día. Recuperación de operaciones media horaria En cuanto a este indicador, los valores que se obtienen son de 0,28 ops/h, lo que quiere decir que aproximadamente cada 3 horas y media se recuperaría una operación de aproximación en el escenario evaluado, lo que supone una ganancia bastante reducida. 31 / 08 / / 165

109 Recuperación de operaciones media al día. En cuanto a este indicador, los valores que se obtienen son de 6,9 ops/día. Es decir, con la implementación del TBS, el número de operaciones de aproximación recuperadas no llega a ser de 7 operaciones en un día completo. Quedan recogidos estos valores en la siguiente tabla, donde la recuperación media supone el 0,75% del número de operaciones existentes en el escenario en caso de no tenerse episodios de viento. RESULTADOS PARA EL DÍA TIPO INDICADOR RESULTADO PORCENTAJE MEDIA DE OPS/H RECUPERADAS 0, OPERACIONES RECUPERADAS EN TODO EL 0, , DÍA Figura 68 Resultados de los indicadores de rendimiento medidos. 31 / 08 / / 165

110 7. CONCLUSIONES Y PROYECTOS FUTUROS Tras haber explicado la metodología necesaria para conseguir estimar la capacidad de pista en cada situación (tanto en episodios sin viento como en episodios con viento) y tras haber obtenido una serie de resultados a partir de la ejecución de dicha metodología con el aporte inicial de los datos de viento obtenidos mediante NOAA, se pueden extraer una serie de conclusiones acerca del proyecto que culminen el mismo, las cuales pueden recogerse en los siguientes puntos: La implantación TBS puede requerir una formación y preparación adicional por parte de los recursos humanos implicados en las tareas de control de tránsito aéreo y en las propias tareas de navegación, aspecto que tendrá que ser valorado en estudios posteriores y cuantificado para ver su impacto en las operaciones reales. NOAA es una gran base de datos, no obstante, los datos a los que se tiene acceso son muy limitados, ya que se consigue tener un total de visualizaciones de unos 3 meses, teniendo en cuenta que en cada día, de media se tienen datos reales de 8 procedimientos de aproximación, de los cuales 6 se producen en la configuración contraria a la que se está considerado. Por tanto, los datos son escasos para tomar cualquier decisión y por tanto los resultados obtenidos son meramente anecdóticos. Los resultados obtenidos aunque se disponga de una información de partida pobre indican recuperaciones medias de 0,28 operaciones a la hora, con recuperaciones medias al día que no llegan a ser de 7 operaciones. Los resultados indican que se tienen valores de recuperación más altos y más frecuentes en la segunda mitad del día tipo, es decir, desde las 12 hasta las 24h, con máximos de hasta 1,5 operaciones/h ganadas. 31 / 08 / / 165

111 Con los resultados obtenidos, el escenario donde se ha evaluado el proyecto no es el más adecuado para la implementación del TBS, ya que los vientos dominantes en el aeropuerto estudiado no tienen la intensidad ni la regularidad que se requeriría para que este sistema fuese efectivo. No obstante, como ya se ha dicho habría que evaluar una base de datos mucho más extensa para obtener resultados más acordes a la situación actual. Tras analizar cada una de las operaciones registradas, se puede determinar que en cada momento y en cada operación existen condiciones de viento distintas. Este hecho hace que para cada operación se tengan que reajustar los valores de separación aplicados según los datos actualizados enviados de la aeronave a tierra, lo que puede requerir nuevos equipos computacionales que sean capaces de manejar toda la información en tiempo real. A pesar de la escasez de datos registrados, se puede establecer una cierta relación entre la recuperación de capacidad de pista mediante la implementación TBS y las observaciones realizadas en tierra en cuanto a intensidad y dirección de procedencia de vientos. Dicha relación se explica en el siguiente apartado, donde se comentan algunos de los proyectos futuros que se pueden llevar a cabo. Como se ha comentado en este último punto, en el proyecto se establece una pequeña relación entre la recuperación de capacidad de pista y las observaciones terrestres. Esto puede entenderse mejor con las siguientes imágenes: 31 / 08 / / 165

112 Figura 69 Representación circular de los valores de recuperación de capacidad de pista esperada para cada una de las operaciones observadas. Como se puede ver en esta imagen que ya se ha mostrado en los apartados anteriores de resultados, el período horario en el cual se establecen las mayores recuperaciones de capacidad de pista y con mayor frecuencia va desde las 12 del mediodía hasta las 24, es decir, abarca la segunda mitad del día. 31 / 08 / / 165

113 Con este resultado, si se recurre ahora a la observación de datos de viento mediante estaciones terrestres posicionadas en el aeropuerto, se tiene lo siguiente: Figura 70 Observación en tierra en Barcelona El Prat de parámetros de viento del 18 de junio de / 08 / / 165

114 Figura 71 Observación en tierra en Barcelona El Prat de parámetros de viento del 19 de junio de / 08 / / 165

115 Figura 72 Observación en tierra en Barcelona El Prat de parámetros de viento del 21 de junio de / 08 / / 165

116 Figura 73 Observación en tierra en Barcelona El Prat de parámetros de viento del 22 de junio de Estas observaciones en tierra se obtienen a partir de la fuente Windfinder y pertenecen a los días 18, 19, 21 y 22 de junio del 2018 respectivamente. Estas observaciones se toman como ejemplo para ver que en todas ellas la intensidad de viento crece a partir de las 12 del mediodía. Además, desde las 12 hasta las 24h la dirección de procedencia de viento es opuesta al sentido de aproximación y aterrizaje, lo que es óptimo para la recuperación de operaciones mediante la implementación TBS, que según los resultados obtenidos es justo el período en el que se tienen mayores niveles de recuperación. Esto indica que se podría realizar un estudio estadístico mediante el cual se relacionen las observaciones en tierra con los datos registrados por las aeronaves en cada operación, de tal manera que se establezcan probabilidades de que se tengan unas ciertas condiciones en los puntos de interés de la aproximación mediante la observación de datos en tierra. 31 / 08 / / 165

117 No obstante, para llevar a cabo este estudio estadístico, se tendría que disponer de una base de datos mucho más extensa de la que se tiene actualmente, por ello se plantea como un estudio a futuro que podría realizarse y ser útil. Para aclarar el concepto, el ejemplo que se podría poner es el siguiente: Se quieren conocer las condiciones de viento en toda la fase de aproximación en intervalos de 0,5 NM para un rango de altitudes que se determine. Por tanto, habiendo realizado previamente el estudio estadístico y mediante la observación de las condiciones en tierra se puede determinar que en cada punto existe una probabilidad X de que se tenga una intensidad y una dirección de viento concreta, con su media y su desviación asociadas. De esta manera, consultando observaciones terrestres que existen hoy en día se podría tener una estimación a partir de datos históricos de lo que ocurre en toda la fase de la aproximación, con mayor o menor fiabilidad dependiendo del comportamiento de esos datos históricos con los que se ha realizado el estudio estadístico. Al haber desarrollado toda la metodología de análisis, la idea en el futuro sería realizar este mismo proyecto para un escenario que resulte interesante tras haber analizado previamente el comportamiento en cuanto a intensidades y direcciones de viento en un período de tiempo extenso como para obtener ciertos patrones de comportamiento de estos fenómenos. De esta manera, se cambiarían los aspectos que sean concretos de cada escenario, pero la metodología llevada a cabo sería la misma, por lo que este proyecto abre las puertas hacia el estudio de escenarios que puedan llegar a ser de mayor interés para la aplicación del TBS en la operación real. Otro de los objetivos en proyectos futuros es ser capaces de obtener una base de datos mucho más completa para realizar un estudio mucho más amplio y detallado de 31 / 08 / / 165

118 manera que se puedan obtener unas conclusiones más precisas y acordes con la operativa real. Por último, podría ser interesante evaluar el impacto de mejora que tendrían nuevas investigaciones como el TBS mejorado, llamado e TBS, donde se plantean tiempos fijos de separación habiendo realizado una clasificación previa de aeronaves por Pairwise Separation, es decir, que a cada par de aeronaves le correspondería una separación concreta, de tal manera que la individualización es mucho mayor y se exprime más las actuaciones de cada aeronave, obteniendo capacidades de pista superiores y tratando de mantener una capacidad máxima constante a partir de la aplicación del e TBS. Figura 74 Estudio e TBS llevado a cabo por NATS en un proyecto con SESAR. 31 / 08 / / 165

119 Figura 75 Beneficios esperados por la aplicación del TBS en el entorno aeroportuario. 31 / 08 / / 165

120 8. BIBLIOGRAFÍA GARRATT, J.R (1992): The atmospheric boundary layer. Cambridge, Atmospheric and space sciencies series. LEDESMA JIMENO, M. (1978): Turbulencia atmosférica. Iberia. LINÉS ESCARDÓ, A. (1992): Climatología Aeronáutica. Iberia. LINÉS ESCARDÓ,A. (1992): Compendio de la Operación de Vuelo. Iberia. PAL ARYA (1988): Introduction to Micrometeorology. International Geophysics Series. Acad. Press. Inc. N. York. VIEDMA MUÑOZ, M. (2001): Climatología de la Presión Atmosférica y de los Vientos en la España Peninsular y Baleares. FLORIS HERREMA (2015): Compression on final approach and Time Based Separation for optimized runway delivery. Eurocontrol. AIR TRAFFIC MANAGEMENT, Procedures for Air Navigation Services (PANS), ICAO PANS ATM, Doc 4444, ATM/501, ed WAKE VORTEX PREDICTION, an Overview. Prepared for Transportation Development Centre Transport Canada By Wayne Jackson, ed. March Rutishauser D. K. & O Connor C. J., Aircraft Wake Vortex Spacing System (AVOSS) Performance Update and Validation Study, NASA Oct. 2001, NASA/TM Donohue, G. L. & Rutihauser D. K., The Effect of Wake Vortex Separation on Air Transportation Capacity. 4th ATM Seminar, Santa Fe, FAA, Federal Aviation Administration Order , Department of Transportation, Washington DC. 31 / 08 / / 165

121 Simmons B., Boan L. & Massimini P., Simulation Analysis of Dual DRDA Arrival Streams to Runways 27 and 33L at Boston Logan international Airport. Nov. 2000, MITRE Corporation. Time Based Separation (TBS): Solution and Controller Tool for Final Approach. Eurocontrol. DOC 4444 ATM/501 DOC 9426-AN/924 DOC 9817 AN/449 ANEXO 3 OACI nvcm c7648a f?mobile=1&source=%2fsam%2f_layouts%2fmobile%2fview.aspx%3flist %3D101a94fc-4fb7-49fc-ab36-dbb3e9e3ccdb%26View%3Da9da bcba6e6a8f%26RootFolder%3D%252FSAM%252FDocuments%252F2010 %252FASTERIX%26CurrentPage%3D / 08 / / 165

122 viento-fuerte-sobre-un-vuelo/ scos_am 0&datos=img&x=&f=vel_viento %20AIP%20Aeropuerto%20de%20Barcelona%20(2007).pdf CHOROBA_ Final-Paper pdf Efficient-Use-of-Existing-Airport-Infrastructure.pdf 31 / 08 / / 165

123 9. ANEXOS En este apartado se presentan varios anexos en los cuales se tiene: Información que no es imprescindible para el seguimiento de la metodología desarrollada en el proyecto, pero que permite al lector disponer de información adicional sobre el escenario concreto de Barcelona El Prat que puede ser de ayuda. Esto comprende: o Escenario (Anexo 1). o Geometría y configuración de pistas (Anexo 2). o Frecuencias de las dependencias y radioayudas de interés (Anexo 3). o Organización del espacio aéreo (Anexo 4). o Tipos de aeronave y tipo de tránsito (Anexo 5). o Procedimientos ATC (Anexo 6). Información sobre los valores de separación por estela turbulenta, radar y por tiempos de ocupación de pista en el escenario concreto que han sido utilizados en la metodología desarrollada. o Valores de separación por estela turbulenta y radar (Anexo 7). o Tiempos reales de ocupación de pista (Anexo 8). Descripción de las herramientas más importantes utilizadas en el desarrollo del proyecto: o Herramientas utilizadas (Anexo 9). 31 / 08 / / 165

124 ANEXO 1. ESCENARIO Como análisis inicial cabe destacar que el aeropuerto de Barcelona El Prat se encuentra en la ciudad de Barcelona, siendo uno de los más importantes y con mayor número de pasajeros anuales. Figura 76 Situación geográfica del aeropuerto de Barcelona El Prat. Según datos de Aena, la evolución anual en cuanto al tráfico de pasajeros en este aeropuerto ha sido creciente en los últimos años, siendo este crecimiento medio del 7,6% desde el 2013 hasta el / 08 / / 165

125 Figura 77 Evolución de tráfico anual de pasajeros en el aeropuerto de Barcelona El Prat. Fuente: Aena. Además de los datos de tráfico de pasajeros que se acaban de mostrar en la gráfica anterior, se tienen también datos sobre el número de operaciones en el año 2017 comerciales y de carga, como se puede ver a continuación a partir del informe estadístico de 2017 de Aena: Figura 78 Número de operaciones comerciales y kg de mercancía movidos en los 5 aeropuertos más importantes de España. Fuente: Aena. Por tanto, Barcelona El Prat se encuentra en segunda posición tanto en número de operaciones comerciales y tráfico de pasajeros como en número de operaciones de carga en el conjunto de aeropuertos españoles, lo que permite hacerse una idea de la gran importancia que este aeropuerto supone. 31 / 08 / / 165

126 ANEXO 2. GEOMETRÍA Y CONFIGURACIÓN DE PISTAS El análisis del proyecto se va a realizar, como ya se ha comentado, en el escenario concreto del aeropuerto de Barcelona El Prat (LEBL), el cual está formado por tres pistas, las cuales se pueden ver en la siguiente imagen ilustrativa extraída de Google Earth Pro: Figura 79 Vista aérea del aeropuerto LEBL. Las cuales son 25R/07L, 25L/07R y 20/02, cuyas características, como las distancias declaradas, se obtienen del AIP de ENAIRE de la siguiente manera: 31 / 08 / / 165

127 Figura 80 Características físicas de las pistas del aeropuerto LEBL. 31 / 08 / / 165

128 Figura 81 Perfiles de cada una de las pistas. Una vez establecidas las pistas del aeropuerto, cabe destacar que su combinación puede dar lugar a varias configuraciones, como puede verse en la siguiente imagen explicativa extraída del AIP. 31 / 08 / / 165

129 Figura 82 Configuraciones preferentes LEBL. No obstante, según el AIP, el uso de la RWY 25R queda restringido a aquellas aeronaves que puedan justificar que necesitan mayor longitud de pista que la disponible en la RWY 25L, salvo vuelos ambulancia con plan de vuelo STS/MEDEVAC, vuelos de salvamento, de estado o vuelos que presten servicio para las Comunidades Autónomas y otras Entidades Locales siempre y cuando realicen servicios públicos no comerciales, que lo soliciten a ATC, siendo obligatorio la realización de un procedimiento de salida en modo convencional. El modelo de estimación de capacidad de pista se establece para la configuración 31 / 08 / / 165

130 preferente diurna (CONFIGURACIÓN OESTE) con llegadas únicamente por la pista 25R y con salidas únicamente realizadas en la pista 25L. La siguiente figura muestra una imagen global de la estructura física del aeropuerto, que permite al lector hacerse una idea del funcionamiento de la configuración preferente que se ha comentado y que se va a analizar (configuración OESTE). Figura 83 Estructura esquemática del aeropuerto. Como último aspecto a destacar en este apartado, merece la pena establecer una idea del entorno geográfico del propio aeropuerto. 31 / 08 / / 165

131 Figura 84 Vista aérea del escenario a estudiar obtenida a partir del Google Earth Pro. Como se puede ver en la imagen, el aeropuerto se encuentra prácticamente a una altitud 0 por estar pegado a la costa. Al lado contrario de la costa, se encuentran sistemas montañosos, como el Parc Natural de la Serra de Collserola, o las Mountanyes d Ordal, ambos representados en la imagen anterior y que pueden suponer un factor importante en cuanto a condiciones de vientos, turbulencias, cizalladura, temperaturas, presiones, etc. De la misma manera, también el mar supone un factor a tener en cuenta a la hora de saber las condiciones exactas de operación en el aeropuerto, ya que al fin y al cabo, las condiciones que se presenten en el aeropuerto vienen determinadas por lo que suceda en el entorno, por eso se ha considerado importante analizar este apartado. 31 / 08 / / 165

132 ANEXO 3. FRECUENCIAS DE LAS DEPENDENCIAS Y RADIOAYUDAS DE INTERÉS En cuanto a las frecuencias de comunicaciónque tienen importancia para el aeropuerto, se tienen las siguientes: Figura 85 Frecuencias de las instalaciones de comunicación de las dependencias más importantes del entorno. Como se puede ver en la imagen, se tienen frecuencias para APP (aproximación), para TWR (torre) y para servicios ATIS y D-ATIS (servicio automático de información) por tratarse de un aeródromo de congestión elevada. Cada uno de estos servicios disponen de varias frecuencias, dependiendo de los sectores que procedan, de si se está realizando una salida o una llegada, rodadura, etc. Además, como puede verse, todas las frecuencias se encuentran disponibles las 24 horas del día. En cuanto a las radioayudas, se pueden destacar las siguientes: 31 / 08 / / 165

133 Figura 86 Frecuencias de las instalaciones y radioayudas más importantes del entorno. 31 / 08 / / 165

134 En este caso, se presentan las frecuencias de las radioayudas que sirven para establecer una navegación convencional, como pueden ser DME, DVOR, LOC, ILS, etc, tanto para realizar aproximaciones y salidas como para realizar aproximaciones de precisión y no precesión. No obstante, hoy en día, la navegación convencional está desapareciendo poco a poco, de forma más avanzada en la práctica, ya que en muchos casos los procedimientos convencionales se vuelan directamente como navegación de área por comodidad y por capacidad de los equipos de navegación a bordo. El estudio en este proyecto y en este escenario concreto se realiza evaluando el procedimiento de aproximación de la pista 25R, que es únicamente convencional, por lo cual se ha hecho una introducción de las radioayudas existentes en el entorno. No obstante, en el futuro, si se quiere llevar a cabo este proyecto en un entorno en el cual sus procedimientos de aproximación se realicen mediante navegación de área, no cambiaría nada a efectos de este estudio, ya que lo que interesa en este caso es la forma en planta del procedimiento. 31 / 08 / / 165

135 ANEXO 4. ORGANIZACIÓN DEL ESPACIO AÉREO Como ya se sabe, todo espacio aéreo tiene una organización y una estructura. En este caso, como puede verse en la siguiente imagen, se tiene explicada la estructura del espacio aéreo que incumbe al aeropuerto estudiado. En primer lugar, el ATZ sería el espacio aéreo más pequeño que protege al aeropuerto (Aerodrome Traffic Zone) y cubre el movimiento de las aeronaves en un volumen de unos 8 km de radio centrado en el ARP. El ATZ queda englobado por el CTR, que es la zona de control, que protege el tráfico de entrada y salida al aeropuerto y puede englobar más de un aeropuerto cuando estos se encuentran cercanos unos de otros. Figura 87 Características de los espacios aéreos relevantes según el AIP de Barcelona. El CTR queda englobado completamente en el TMA, el cual tiene una serie de sectores encargados de canalizar tanto el tráfico de llegadas como el de salidas en función de la configuración de pistas del aeropuerto. El TMA que da servicio al aeropuerto de Barcelona El Prat en configuración OESTE es el que se puede ver en 31 / 08 / / 165

136 la siguiente imagen obtenida de INSIGNIA, aplicación desarrollada por ENAIRE. Figura 88 Espacio aéreo TMA de Barcelona en configuración OESTE obtenido a partir de INSIGNIA. Es también importante conocer cuáles son los mínimos establecidos de vigilancia radar en este entorno de espacio aéreo. Para ello, en el AIP existe una carta de mínimos radar para cada uno de los TMA s, en este caso, para el TMA de Barcelona se tiene la siguiente imagen: 31 / 08 / / 165

137 Figura 89 Carta de vigilancia AIP de mínimos radar del entorno de Barcelona. En esta imagen se puede observar en verde los mínimos establecidos por mínimos radar para cada uno de los espacios aéreos dentro del TMA. Estos mínimos son especialmente importantes de conocer junto con las coberturas de los radares a la hora del diseño y ejecución de procedimientos, ya que indican la altitud por debajo de la cual no se pueden proporcionar vectores radar. El aeropuerto de Barcelona El Prat es el segundo de mayor tráfico en España, lo que quiere decir que es un aeropuerto de gran importancia, no solo en el ámbito nacional, sino en aspectos de conexión internacional e intercontinental. Por este 31 / 08 / / 165

138 motivo, se disponen de un gran número de procedimientos estandarizados publicados tanto de llegadas, salidas y de aproximaciones. En este apartado se va a mostrar simplemente un procedimiento de llegada y aproximación de la RWY 25R y una SID de la RWY 25L por ser los que involucran en mayor medida la zona aeroportuaria, tanto con navegación convencional como con navegación de área. SID RNAV Figura 90 - Salida instrumental SID RNAV de la pista 25L del aeropuerto LEBL. 31 / 08 / / 165

139 SID CONVENCIONAL Figura 91 Salida instrumental SID Convencional de la pista 25L del aeropuerto LEBL. 31 / 08 / / 165

140 APROXIMACIÓN SOLO CONVENCIONAL Figura 92 Planta de la aproximación convencional a la pista 25R del aeropuerto LEBL. 31 / 08 / / 165

141 Figura 93 Perfil de la aproximación convencional a la pista 25R del aeropuerto LEBL. En el caso de la aproximación a la pista 25R, solo se presenta una aproximación convencional ya que aún no existen aproximaciones de navegación de áreas publicadas. Es un caso como el comentado anteriormente, en el que el procedimiento de aproximación es convencional pero en términos prácticos se puede realizar en navegación de área por comodidad. LLEGADA Esta STAR permite el acceso tanto a la pista 25R como a la 25L, tanto en convencional como en navegación de área (DME/DME). 31 / 08 / / 165

142 Figura 94 Carta de llegadas al aeropuerto LEBL, tanto en navegación convencional como RNAV DME/DME. Por último, como dato a tener en cuenta para todos los procedimientos comentados, se define la altitud de transición como la altitud por encima de la cual se utilizan altitudes barométricas con respecto a un estándar de presión de 1013 hpa y por debajo con respecto al nivel del mar medio calculado por el aeródromo. Esto se conoce como el calado del altímetro, mientras que por encima de la altitud de transición el altímetro se cala con QNE, por debajo de la altitud de transición el altímetro se cala con QNH. En este escenario, la altitud de transición se encuentra en 6000 ft, por lo tanto tras analizar los perfiles de procedimientos de aproximación este valor se va a encontrar por encima de los valores en los que se encontrarán las aeronaves en los tramos analizados. 31 / 08 / / 165

143 Esto quiere decir que en los tramos de procedimiento analizados, todas las aeronaves van a tener su altitud referenciada al nivel del mar medido por parte del aeródromo, por lo cual no hay que emplear ningún factor de corrección. NOTA: La altitud de transición en los aeropuertos españoles es de 6000 ft menos en Madrid y en Granada (13000 ft y 7000 ft respectivamente). 31 / 08 / / 165

144 ANEXO 5. TIPOS DE AERONAVE Y TIPO DE TRÁNSITO Como se puede ver en la siguiente imagen extraída de la herramienta Nest, la mayoría de tráfico que opera en el aeropuerto Barcelona El Prat está soportado por aeronaves cuya estela turbulenta es de tipo medio, como el A320, B738, A321, etc. Figura 95 Imagen 1 de la mezcla de tráfico según la categoría de estela turbulenta en el espacio aéreo TMA de Barcelona. 31 / 08 / / 165

145 Figura 96 Imagen 2 de la mezcla de tráfico según la categoría de estela turbulenta en el espacio aéreo TMA de Barcelona. En las dos imágenes anteriores se muestra el porcentaje del tipo de aeronave según estela que cruza cada uno de los sectores del TMA de Barcelona para llegadas y salidas del aeropuerto Barcelona El Prat, representando el color más oscuro a las aeronaves de tipo pesado, el color medio a las aeronaves de tipo medio, y el color 31 / 08 / / 165

146 más claro a las aeronaves ligeras. Otro aspecto de interés a tener en cuenta es el tipo de tráfico atendiendo a los perfiles verticales existentes en el TMA de Barcelona, que es el espacio aéreo que da servicio tanto a las salidas como a las llegadas del aeropuerto Barcelona El Prat, de manera que con las siguientes imágenes se puede tener una idea general del porcentaje de vuelos que se encuentran en ascenso, descenso y crucero. Figura 97 Análisis de tráfico en el espacio aéreo TMA de Barcelona según los perfiles de vuelo verticales. Rosa: Ascenso. Verde: Descenso. Azul: Crucero. Como se puede ver, los procedimientos que predominan son los de llegada y salida por tratarse de un espacio aéreo terminal, y a su vez uno sobre otro dependiendo del sector del TMA analizado. 31 / 08 / / 165

147 Cada una de las columnas no representan datos para cada sector, sino que muchas de ellas son datos registrados por un espacio aéreo formado por la unión de un conjunto de sectores, que a su vez, se le nombra como aparece en la imagen. No obstante, no se entra a analizar concretamente de qué sub-espacios aéreos se trata, ya que lo que interesa de este apartado es tener una idea general del porcentaje de ascensos y descensos del TMA. Figura 21 Análisis mediante la herramienta Nest del escenario a estudiar (TMA Barcelona CONF. OESTE). Barcelona El Prat está alimentado por el TMA de Barcelona, en este caso TMA CONF. OESTE, por tanto, analizando los flujos que pasan por este TMA se puede ver los orígenes y destinos principales de este aeropuerto tanto en llegadas como en 31 / 08 / / 165

148 salidas respecticamente. En naranja se encuentran los flujos dominantes, los cuales son Barcelona Madrid, Barcelona Zonas de Europa (Francia, Italia, Alemania, Suiza). También existe un tráfico importante hacia las zonas de Canarias y América. Aproximadamente en el día tipo el TMA cuenta con un número de 1500 vuelos, de los cuales, unos 1000 son llegadas y salidas del aeropuerto de Barcelona El Prat, lo que supone alrededor de un 66%. El resto de vuelos son llegadas o salidas de aeropuertos cercanos, como el aeropuerto de Sabadell (LELL), Reus (LERS) y Girona (LEGE), así como vuelos cuyo origen/desitno es Islas Baleares. Figura 22 - Imagen de los aeropuertos cercanos al escenario de estudio a partir de INSIGNIA. 31 / 08 / / 165

149 ANEXO 6. PROCEDIMIENTOS ATC Analizando el AIP de España para el escenario concreto del aeropuerto de Barcelona El Prat se tienen las siguientes consideraciones: En Barcelona TMA, a menos que el ATC indique otro ajuste de velocidad, las salidas y llegadas a Barcelona/El Prat AD bajo control radar ajustarán sus velocidades conforme a lo especificado a continuación: IAS 250 kt por debajo de FL100, en todas las salidas. IAS 250 kt en SLP. Ajustes de velocidad en aproximación: No se reducirá la velocidad por debajo de 160 kt hasta 4 NM del umbral. Las aeronaves con IAS de crucero inferiores a las citadas anteriormente, deberán mantener velocidad de crucero hasta el punto de ajuste que les afecte. Si no se puede cumplir con este ajuste de velocidad, se notificará al ATC qué velocidades se pueden mantener. Las aeronaves estarán exentas de cumplir con estas limitaciones de velocidad cuando estén cumplimentando un procedimiento de llegada por instrumentos-descenso continuo (CDA). El punto situado a 4 NM del umbral es el último punto para los procedimientos de aproximación en el cual existe control de velocidad por parte de las unidades ATC, ya que a partir de dicho punto se supone la aeronave en deceleración continua hasta la velocidad de paso por umbral. Cabe destacar que uno de los motivos de la restricción de 250 kt por debajo de FL100 es debido al posible impacto de aves contra la estructura de la aeronave, ya que se determina que el rango de altitud donde la probabilidad de encontrar aves es mayor 31 / 08 / / 165

150 se encuentra desde 0 hasta ft, habiéndose experimentado que esa es la velocidad máxima a la cual la estructura soportaría el impacto. ANEXO 7. VALORES DE SEPARACIÓN POR ESTELA TURBULENTA Y RADAR Actualmente, como ya se ha comentado, los valores mínimos definidos de separación entre aeronaves deben de estar basados en función de la clasificación de aeronaves por estela turbulenta. Por ello, en el DOC 9426-AN/924 de la OACI se distinguen 3 categorías por estela turbulenta de acuerdo a la masa máxima de despegue certificada, las cuales son: SUPER HEAVY (J): Airbus A380 ( kg). HEAVY (H): Todas las aeronaves de kg hasta kg. MEDIUM (M): Todas las aeronaves de menos de kg y más de 7000 kg. LIGHT (L): Todas las aeronaves de 7000 kg o menos. NOTA: Respecto a las aeronaves de la categoría pesada de estela turbulenta, la palabra pesada se incluirá inmediatamente después del distintivo de llamada de la aeronave para hacer el contacto inicial entre dicha aeronave y las dependencias ATS. Con la experiencia de hoy en día, la siguiente tabla de separaciones mínimas se establece como referencia en el caso de haber un control de vigilancia radar: 31 / 08 / / 165

151 Figura 98 Mínimas de separación radar por estela turbulenta. La aplicación de estas separaciones se debe realizar cuando: Una aeronave está operando directamente detrás de otra aeronave a la misma altitud o menos de 300 m por debajo. Ambas aeronaves estén usando la misma pista, o pistas paralelas separadas menos de 760 m. Una aeronave está realizando un cruce por detrás de otra aeronave, a la misma altitud o a menos de 300 m por debajo. En el caso en que no exista un control radar, se realizan dos grupos (aeronaves de llegada y aeronaves de salida), llevándose a cabo la separación mediante el tiempo: 31 / 08 / / 165

152 No se requerirá de la dependencia ATC en cuestión que aplique la separación por turbulencia de estela en los siguientes casos: a) Para vuelos VFR que aterricen en la misma pista que una aeronave precedente PESADA o MEDIA. b) Entre vuelos IFR que lleguen en aproximación visual cuando la aeronave haya notificado que tiene a la vista la aeronave precedente y que ha recibido instrucciones para que siga y mantenga su propia separación de esa aeronave. La dependencia ATC expedirá respecto a los vuelos especificados en los dos puntos anteriores (a y b), así como cuando por otros motivos se juzgue necesario, un aviso de precaución por turbulencia de posible estela turbulenta. El piloto al mando de la aeronave en cuestión tendrá la responsabilidad de asegurarse de que es aceptable la separación de una aeronave precedente que sea de una categoría más pesada de turbulencia de estela. Si se determina que se requiere una separación adicional, la tripulación de vuelo lo notificará consiguientemente a la dependencia ATC, manifestando sus requisitos. AERONAVES DE LLEGADA Salvo lo previsto en a) y b), se aplicarán las siguientes mínimas de separación: Se debería aplicar una separación mínima para aeronaves aterrizando detrás de una HEAVY o una MEDIUM de la siguiente manera: Una aeronave MEDIUM detrás de una HEAVY: 2 minutos Una aeronave LIGHT detrás de una HEAVY o MEDIUM: 3 minutos AERONAVES DE SALIDA Debería proporcionarse un mínimo de 2 minutos entre aeronaves LIGHT o MEDIUM en el caso en el cual se encuentren despegando detrás de una HEAVY, o en el caso 31 / 08 / / 165

153 de que una aeronave LIGHT esté despegando detrás de una MEDIUM cuando las aeronaves estén utilizando: La misma pista. Pistas paralelas separadas menos de 760 m. Pistas cruzadas si la trayectoria de vuelo prevista de la segunda aeronave cruzará la trayectoria de vuelo prevista de la primera aeronave a la misma altitud o a menos de 300 m por debajo. Pistas paralelas separadas por más de 760 m, si la trayectoria de vuelo prevista de la segunda aeronave cruzará la de la primera aeronave a la misma altitud o a menos de 300m por debajo. Figura 99 Despegues por pistas paralelas separadas una distancia menor de 760m. 31 / 08 / / 165

154 Figura 100 Despegues por pistas paralelas separadas una distancia mayor de 760 m en los cuales la trayectoria prevista de uno de ellos cruzará la primera el otro despegue a la misma altitud o a menos de 300 m por debajo. PUNTOS INTERMEDIOS No obstante, se debería dar una separación mínima de 3 minutos entre una aeronave LIGHT y una MEDIUM cuando se despegue tras una HEAVY o cuando una LIGHT despegue detrás de una MEDIUM desde: Una parte intermedia de la misma pista. Una parte intermedia de una pista paralela separada menos de 760 m de la de despegue de la aeronave precedente. 31 / 08 / / 165

155 Figura Despegue desde un punto intermedio de la pista. UMBRAL DE PISTA DESPLAZADO En el caso de existir un umbral de pista desplazado, se aplicará una mínima separación de 2 minutos entre una aeronave LIGERA o MEDIA y una aeronave PESADA, y entre una aeronave LIGERA y una aeronave MEDIA, cuando: La salida de una aeronave LIGERA o MEDIA siga a la llegada de una aeronave PESADA, y la salida de una aeronave LIGERA siga a la llegada de una aeronave MEDIA La llegada de una aeronave LIGERA o MEDIA siga a la salida de una aeronave PESADA y la llegada de una aeronave LIGERA siga a la salida de una aeronave MEDIA, si se espera que las trayectorias de vuelo previstas se crucen. SENTIDOS OPUESTOS Se aplicará una mínima separación de 2 minutos entre una aeronave LIGERA o MEDIA y una aeronave PESADA, o entre una aeronave LIGERA y una aeronave MEDIA cuando la más pesada efectúe una aproximación baja o frustrada, y la más ligera: 31 / 08 / / 165

156 Utilice para el despegue una pista en sentido opuesto Figura 102 Episodio en el que una aeronave más ligera comienza el despegue en sentido contrario a un procedimiento de aproximación frustrada de una aeronave más pesada. Aterrice en la misma pista en sentido opuesto o en una pista paralela de sentido opuesto separada menos de 760 m (2500 ft). Figura 103 Aterrizaje de una aeronave más ligera en sentido contrario (en la misma pista) a la maniobra de aproximación frustrada de la aeronave más pesada o en una pista paralela separada menos de 760 m. NOTA: Llegados a este punto se considera conveniente aclarar que la provisión 31 / 08 / / 165

157 de las mínimas de separación por estela turbulenta en términos de distancia o de tiempo variará según la disponibilidad y operatividad o no del sistema de vigilancia ATS correspondiente respectivamente. Uno de los sistemas estudiados para tratar de evitar la problemática de las estelas turbulentas en cuanto a ciertas áreas de rendimiento esenciales como puede ser la capacidad del espacio aéreo y de pista, así como los niveles de seguridad alcanzados, es el VAS (Vortex Advisory System), diseñado con el fin de ayudar a los controladores de tránsito aéreo para aliviar la problemática existente con los fenómenos de estelas turbulentas. El uso de este sistema promete una ganancia significativa en la capacidad aeroportuaria a través de la reducción de tiempos de llegada y salida. El estudio extensivo de la gran cantidad de datos que se tienen hoy en día sobre el comportamiento de estelas turbulentas como una función de las condiciones meteorológicas ha mostrado una correlación positiva entre el tiempo que la estela permanece y las condiciones de viento del ambiente, indicando que hay condiciones de viento que eliminan vórtices de manera más rápida que otras. Por este motivo, se podría determinar cuándo se utilizan los criterios de separación estándar o los criterios modificados por efectos de estela turbulenta. Este sistema fue designado para tomar ventaja del criterio de la dirección de vientos. Se basa en comparar las medidas de la magnitud y dirección de viento con respecto a la cabecera de cada pista. Esta comparación indica en un display cuando las separaciones por estela no son necesarias. Otro sistema enfocado a optimizar las operaciones cercanas al aeropuerto limitadas por efectos de estela es el VWS (Vortex Warning System). Este sistema tiene las siguientes características principales: Es diseñado para ayudar a los pilotos a monitorizar el tramo final crítico de 31 / 08 / / 165

158 aproximación, así como para proporcionar al piloto de la aeronave que va a aterrizar información sobre la existencia/o no de vórtices en el tramo final de aproximación. Toda la información es medida mediante un sensor en tierra (GWVSS) o un sistema Doppler de medición (DAVSS) localizados aproximadamente a 600 m del umbral de pista. Estos sistemas son capaces de detectar las características de aquellos vórtices que se encuentren en el tramo final de aproximación, informando a la aeronave mediante luces instaladas en el umbral de la pista en la cual se va a efectuar el aterrizaje. Se emplean luces de color rojo o verde en función de si existen o no vórtices en el tramo analizado. La luz verde significa que no existen vórtices, mientras que la luz roja indica la existencia de vórtices, dando la posibilidad al piloto de iniciar de forma anticipada una maniobra de aproximación frustrada. Además, en el caso de existir una luz roja, si es ondulante, la duración del vórtice se estima que sea superior a 60segundos; por el contrario, si es fija, la duración será menor de 60 segundos. Por último, la solución definitiva a todo este estudio parece ser combinar los dos sistemas anteriores junto con desarrollos en la tecnología computacional para producir un nuevo sistema WVAS (Wake Vortex Avoidance System) con la capacidad de resolver los problemas de estela turbulenta en los aeródromos en los que se instale. El WVAS incorpora los dos conceptos, pero añade una capacidad de predicción al sistema para proporcionar una separación entre aeronaves lo más eficiente posible, optimizando el flujo de tráfico para unas condiciones meteorológicas dadas. Este nuevo sistema emplea las siguientes técnicas: Utilización de un algoritmo basado en técnicas de predicción de condiciones de vórtices en un tramo durante aproximadamente los próximos 20 minutos de 31 / 08 / / 165

159 vuelo. Este algoritmo se alimenta a partir de datos meteorológicos, recogidos mediante sensores a lo largo del aeródromo. Uso de un modelo de predicción de comportamiento de vórtices que incorpora todos los parámetros meteorológicos y todos los tipos de aeronaves. Uso del VWS en cada pista de aproximación como sistema de redundancia en caso de fallo. En oposición a un estándar de separación fija, el WVAS es capaz de obtener una matriz de separaciones óptimas que optimizan el flujo de tráfico en cada conjunto de condiciones meteorológicas. 31 / 08 / / 165

160 ANEXO 8. TIEMPOS REALES DE OCUPACIÓN DE PISTA Los tiempos medios reales de ocupación de pista representan el tiempo transcurrido desde que una aeronave se encuentra sobre el umbral suponiendo que pasa por el mismo a una altura de 50 ft hasta el momento en el que abandona la pista y comienza su rodadura hacia los puestos de estacionamiento. Por tanto, el tiempo de ocupación de pista será el que se ocupe para efectuar el contacto con el suelo y la deceleración en contacto con la pista a fin de conseguir una velocidad adecuada de entrada a la calle de rodadura correspondiente. El propio AIP realiza una clasificación de las distintas calles de salida rápida que pueden ser utilizadas en función del tipo de aeronave según su estela turbulenta que vaya a aterrizar. De igual forma, se presentan las distancias de contacto necesario con la pista para poder comenzar la rodadura de forma segura en caso de aterrizar por la pista 25R. Como es de esperar, las aeronaves más pesadas van a necesitar mayor distancia de contacto con la pista, como puede verse en la tabla que se muestra a continuación. Figura Distancias desde el umbral hasta las calles de salida rápida. 31 / 08 / / 165

161 Figura Esquema de las calles de salida rápida de la pista 25R De esta forma, conociendo qué salidas se utilizan para cada tipo de aeronave, se establece una clasificación de las calles utilizadas para cada tipo de aeronave según su estela turbulenta. Figura 106 Tabla que relaciona las calles de salida rápida con las categorías de aeronaves por estela turbulenta. 31 / 08 / / 165