INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

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1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD TICOMAN INGENIERÍA AERONÁUTICA TESIS: DISEÑO DEL MANIFIESTO DE PESO Y BALANCE DE LA AERONAVE AIRBUS ASESORES: ING. OSCAR GRADILLA CAMARENA ING. LUIS GUSTAVO GARCIA ROJAS REYNOSO ING. RAFAEL OLMEDO PORTILLO ALUMNOS: ING. JOSÉ ANTONIO PÉREZ CAMACHO ING. JUAN CARLOS PETREARCE ESCAMILLA

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5 Agradecimientos Mi primer comentario va orientado a hacer un reconocimiento al Instituto Politécnico Nacional por ser una institución que lleva años generando desarrollo a través del conocimiento. La investigación en México no se lleva a cabo en la magnitud que debería hacerse; el apoyo hacia los proyectos es verdaderamente reducido; el interés general hacia la ciencia es pobre. No hay que olvidar que el nivel económico de un país es proporcional a su capacidad de producir tecnología. Me enorgullece que el IPN se mantenga como una institución que destina recursos a este rubro y mantiene, junto con otras instituciones de carácter público, viva la investigación en nuestro país. La primera persona a la que le tengo que agradecer es a mi madre, ya que gracias a su apoyo logré concluir mis estudios. Por más empeño que ponga en retribuir todos sus esfuerzos siempre estaré en deuda con ella porque depositó todo su trabajo y confianza en mí. Me abrió una puerta importantísima para mi vida personal y profesional. Además de eso, de ella he aprendido lo que es la responsabilidad porque en mi hogar nunca faltó lo indispensable; también le aprendí mucho la generosidad que tiene hacia todas las persona, por esta razón siempre es bien recibida en todos lados. Podría describirte mil cualidades, pero te quiero extender las dos más importantes: todo mi amor y mi admiración hacia la mujer más valiente que conozco. Quiero hacer mención ahora de alguien quien nunca me ha abandonado; alguien que siempre ha sido incondicional mío; alguien que es mi fuerza, mi consuelo, mi voluntad y mis sueños. Dios quiero agradecerte por haberme puesto en el lugar en que me pusiste. Tengo una deuda contigo y ésta consiste en hacer lo máximo para salir adelante. Debo agradecerte todas esas veces en que he sido capaz de demostrar carácter para afrontar situaciones complicadas. Tu esencia forma parte de mí y en tus palabras está la solución a mi necesidad espiritual que profundamente se manifiesta en mi mente y se difunde hacia todo mi ser. Finalmente, agradezco al apoyo de mis amigos, familia y en general a todas las personas que en el presente forman parte importante de mi vida por haberme extendido su mano. Estoy seguro de que si leen esto se darán cuenta a quienes me refiero. Todos y cada uno de ustedes que me conocen les hago saber el gran aprecio y la lealtad que se han ganado a través del tiempo de mi parte. Y a los estudiantes les digo: disfruten su estancia en la escuela porque, con todas sus dificultades, seguramente es una de las etapas más hermosas de nuestra vida. Enorgullezcan al Politécnico siguiendo una línea de comportamiento respetuosa, trabajadora y honesta. José Antonio Pérez Camacho.

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7 Agradecimientos Antes que nada estoy muy agradecido con Dios por tener a la mejor Mamá del mundo. Ya que en ella encontré todo el cariño, alegría, honestidad, sinceridad, apoyo y todas aquellas palabras que me hacen sentir orgulloso por ser su hijo. Además, también estoy agradecido con toda mi familia, amigos y todas aquellas personas muy queridas que siempre me apoyaron para realizar mis metas y que ahora comparto este triunfo con todos ustedes. Ahora quiero darle las gracias al Instituto Politécnico Nacional por haberme dado la oportunidad de ser miembro de su comunidad, la cual me enseño que los valores son muy importantes y que respetándolos nos llevan al éxito que busca el Politécnico para sus alumnos y que de ahora en adelante formarán diariamente parte de mi vida. También algo fundamental e importante son los Profesores que no solo cumplieron con su labor de enseñar sino que además fueron amigos y una guía fundamental para nuestro desarrollo profesional y personal. Por lo cual me permito hacer un amplio reconocimiento a ellos. Bueno también me permitiré decirles algo a las siguientes generaciones, exactamente a ustedes compañeros, que mi estancia que tuve en el Politécnico fue lo mejor que me paso como persona, alumno y actualmente como profesionista. Por lo cual les recomiendo que disfruten al máximo a la mejor institución de México el Instituto Politécnico Nacional ya que él les dará todas las herramientas para ser exitosos en la vida y sigan luchando por sus sueños, metas y todos aquellos proyectos que se propongan, que por mínimos que sean, estos serán los proyectos más asombrosos y que les dará la mayor satisfacción de su vida. Gracias! Juan Carlos Petrearce Escamilla.

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9 Índice Tema Página ÍNDICE OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS JUSTIFICACIÓN ALCANCE INTRODUCCIÓN ABREVIATURAS I V VII IX XI XIII XV CAPÍTULO 1 MARCO REGULATORIO NACIONAL E INTERNACIONAL 1.1 Introducción Marco regulatorio nacional Dirección General de Aeronáutica Civil (DGAC) Marco regulatorio internacional Administración Federal de Aviación (FAA) Regulaciones Federales de Aviación (FAR) Agencia Europea de Seguridad Aérea (EASA) 19 CAPÍTULO 2 CONCEPTOS BÁSICOS Y ANTECEDENTES DE PESO Y BALANCE 2.1 Introducción Definiciones generales y conceptos Masa Peso Fuerza gravitacional Aceleración de la gravedad Cálculo de momentos y centro de gravedad Centro de masa / centro de gravedad Cálculo del momento Centro de gravedad y localización del centro de gravedad 38 Página I

10 Índice Tema Página 2.4 Definición de la cuerda aerodinámica media y unidades índice Cuerda aerodinámica media Porcentaje de la cuerda aerodinámica media Ecuación de unidades índice Definiciones de peso y limitaciones Definiciones operativas de peso Limitaciones de peso Datos operacionales de peso y balance Pesado de la aeronave Cálculo del peso básico y posición de su centro de gravedad Cálculo del peso operacional y unidad índice Características de la aeronave Vistas de la aeronave y dimensiones principales Eje de referencia Principio de cálculo para los errores Límites certificados o de diseño Propósito de calcular los errores Orígenes del error 66 CAPÍTULO 3 DESARROLLO DE LA ENVOLVENTE OPERACIONAL 3.1 Introducción Procedimiento de cálculo Orígenes de los errores Método general para los errores de carga Error resultante Error en el peso vacío de operación Reglamentación en el pesaje de una aeronave Error en el peso vacío de operación Error debido a la carga de los compartimientos Error en el peso Error en el balance Error resultante de carga 80 Página II

11 Índice Tema Página 3.5 Error debido a los pasajeros abordo Error en el peso Error en la distribución de pasajeros Error resultante de los pasajeros abordo Error debido al combustible Error debido a la variación en peso del combustible Error del combustible debido a la densidad Error resultante del combustible Partes móviles Tren de aterrizaje Flaps y slats Movimientos en la sección de pasajeros durante el vuelo Movimientos realizados desde el empenaje hacia la nariz Movimientos realizados desde la nariz hacia el empenaje Error de método Determinación de las diferentes escalas Error gráfico Margen operacional por fase Sumario de errores Tolerancia básica Tolerancia de despegue Tolerancia de aterrizaje Tolerancia de Vuelo Límites operacionales Limites delanteros Límites traseros 119 CAPÍTULO 4 ESQUEMATIZACIÓN 4.1 Introducción Descripción del formato del manifiesto de peso y balance Gráfico de escalas 132 Página III

12 Índice Tema Página Gráfico de escala de unidad índice Gráfico de escala de cabina Gráfico de escala del compartimiento Gráfico del vector de llenado de combustible Gráfico de las líneas de porcentaje de la cuerda aerodinámica media Gráfico de envolventes operacionales Envolvente de cero combustible 146 CAPÍTULO 5 LLENADO DEL MANIFIESTO DE PESO Y BALANCE 5.1 Introducción Pasos del llenado del manifiesto de peso y balance Ejemplo del llenado del manifiesto de peso y balance 166 CONCLUSIONES 169 APÉNDICE 171 Sección 1 Limitaciones 171 Sección 2 Límites de diseño del centro de gravedad 171 Sección 3 Características de los compartimientos de carga 172 Sección 4 Coordenadas del vector de combustible 174 Sección 5 Brazos de la configuración de la cabina de tripulación de vuelo 177 Sección 6 Posiciones de sobrecargos 177 Sección 7 Posiciones de las cocinas 177 Sección 8 Posiciones de los baños 177 Sección 9. Plano de distribución de pasajeros (LOPA) 178 BIBLIOGRAFÍA 179 Página IV

13 Objetivo General Este trabajo tiene por objeto general ofrecer al estudiante una presentación clara y completa del procedimiento a seguir para la elaboración de un manifiesto de peso y balance. Con el fin de llevar a efecto lo anterior, se tomará como punto de partida: 1) la regulación de la aviación comercial vigente hasta la fecha de terminación del trabajo, 2) los conceptos básicos que son necesarios para el desarrollo del manifiesto de peso y balance, 3) y por último, la representación gráfica que deberá tener el manifiesto de peso y balance. Página V

14 Objetivo General PAGINA EN BLANCO Página VI

15 Objetivos Específicos Establecer un procedimiento que especifique la descripción para la elaboración del manifiesto de peso y balance. Calcular una envolvente operacional cuyos límites den un margen que permita la operación segura de la aeronave A Esquematizar un formato de manifiesto de peso y balance junto con la envolvente operacional. Describir una forma de llenado para el manifiesto de peso y balance. Página VII

16 Objetivos Específicos PAGINA EN BLANCO Página VIII

17 Justificación Hacer un procedimiento que sirva como material de apoyo a la Academia de Operaciones Aeronáuticas y como material de referencia para los alumnos de la carrera de Ingeniería Aeronáutica del Instituto Politécnico Nacional. Debido a la importancia que tiene la seguridad en las operaciones aeronáuticas, las autoridades (nacionales e internacionales) exigen que: El procedimiento de cálculo de las envolventes operacionales se realice con la mayor precisión y en el menor tiempo posible que permitan las herramientas tecnológicas disponibles en la actualidad. Tener un programa de control del peso y balance de las aeronaves que operan en una aerolínea y que permita demostrar a las autoridades que el procedimiento se realiza conforme a las disposiciones establecidas en las regulaciones. Página IX

18 Justificación PAGINA EN BLANCO Página X

19 Alcance La presente tesis tiene como alcance lo siguiente: 1) Aplicar el procedimiento de este trabajo de forma práctica. 2) Describir la correcta elaboración de un manifiesto de peso y balance. 3) Es un apoyo para la Academia de Operaciones Aeronáuticas y un material de referencia para los alumnos de la carrera de Ingeniería Aeronáutica del Instituto Politécnico Nacional. Página XI

20 Alcance PAGINA EN BLANCO Página XII

21 Introducción Esta tesis proporciona al alumno una guía de cómo desarrollar un manifiesto de peso y balance. El trabajo contiene 5 capítulos y un apéndice. El capítulo 1 contiene la información general del marco regulatorio nacional y marco regulatorio internacional. El capítulo 2 habla de los conceptos básicos y antecedentes de peso y balance. El capítulo 3 contiene el desarrollo de la envolvente operacional. El capítulo 4 es la esquematización del manifiesto de peso y balance. El capítulo 5 explica el llenado del manifiesto de peso y balance. Y finalmente, el apéndice contiene información técnica como limitaciones, limites de diseño del centro de gravedad, características de los compartimientos de carga, coordenadas del vector de combustible, los brazos de la configuración de la cabina de tripulación de vuelo, posiciones de sobrecargos, posiciones de las cocinas y posiciones de los baños. Página XIII

22 Introducción PAGINA EN BLANCO Página XIV

23 Abreviaturas Abreviaturas en Español: %CAM AAC AESA AFA bacam BP C C/E C/T CAM CC CESA CG DGAC DT Er Eri Erw F K M M MGO MMA MMCC MMEA MMED MPB MSO MVA NOM N PAx P Pallets PBV PCP PD PIA PMA PMD Porcentaje de la cuerda aerodinámica media Autoridades de Aeronavegabilidad Conjunta (JAA) Agencia Europea de Seguridad Aérea (EASA) Administración Federal de Aviación (FAA) Borde de ataque de la CAM con respecto al dátum Brazo de palanca (Harm) Constante de momento para kg m Clase ejecutiva Clase turista Cuerda aerodinámica media Contenedor de carga (ULD) Certificado de explotador de servicios aéreos (AOC) Centro de gravedad Dirección General de Aeronáutica Civil Departamento de Transporte en los Estados Unidos de Norteamérica (DOT) Error resultante Error individual Error resultante en el peso Fuerza Constante de momento para UI Masa Momento Manual General de Operaciones Manual de mantenimiento de la aeronave (AMM) Masa máxima de cero combustible (MZFM) Masa máxima estructural de aterrizaje (MSLM) Masa máxima estructural de despegue (MSTOM) Manual de peso y balance (WBM) Masa seca de operación (DOW) Manual de vuelo de la aeronave (AFM) Norma Oficial Mexicana Número de pasajeros Peso Plataformas de carga Peso básico vacío (BEW) Plano de distribución de pasajeros (LOPA) Peso de despegue (TOW) Publicación de Información Aeronáutica Peso máximo de aterrizaje (MLW) Peso máximo de despegue (MTOW) Página XV

24 Abreviaturas RVI PMR PMZC PVM PVO RACO RC RFA RVV UI UPA Reglas de vuelo por instrumentos (IFR) Peso máximo de rodaje (MTW) Peso máximo de cero combustible (MZFW) Peso vacío de manufactura (MEW) Peso vacío de operación (OEW) Requerimientos de Aviación Conjunta para las Operaciones JAR-OPS Cuerda de referencia Regulaciones Federales de Aviación (FAR) Reglas de vuelo visual (VFR) Unidad índice Unidad de potencia auxiliar (APU) Abreviaturas en Ingles: AFM AMM AOC APU BEW DOT DOW=OEW EASA FAA FAR Harm IFR JAA JAR JAR-OPS LOPA MEW MLW MSLM MSTOM MTOW MTW MZFM MZFW OEW TOW ULD VFR Air flight manual Air mantenaice manual Air operator certificate Aircraft power unit Basic empty weight Department of Transportation of U.S.A Dry operating weight European Aviation Safety Agency Federal Aviation Administration Federal Aviation Regulations H arm Instrument Fly Rules Joint Airworthiness Authorities Joint Aviation Requirements Joint Aviation Requirements - Operations Lay Out Passengers Arrangement Maximum estructural weight Maximum landing weight Maximum structural landing mass Maximum structural take off masss Maximum take off weight Maximum taxi weight Maximum zero fuel mass Maximum zero fuel weight Operating empty weight Take off weight Unit load device Visual Fly Rules Página XVI

25 Abreviaturas W WBM Weight Weight and balance manual Página XVII

26 Abreviaturas PAGINA EN BLANCO Página XVIII

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29 Capítulo 1 Marco Regulatorio Nacional e Internacional 1.1 Introducción Este capítulo habla de la normatividad emitida por las autoridades aeronáuticas cuya función es regular la elaboración del manifiesto de peso y balance. Las secciones 1.2 y hablan del marco regulatorio nacional y de la Dirección General de Aeronáutica Civil (DGAC) la cual administra, controla y regula todas las actividades aeronáuticas en el espacio aéreo y terrestre de la Republica Mexicana. La sección 1.3 habla del marco regulatorio internacional. La sección habla de la Administración Federal de Aviación (FAA) la cual administra, controla y regula todas las actividades aeronáuticas en el espacio aéreo y terrestre de los Estados Unidos de Norte América. La sección habla de la Agencia Europea de Seguridad Aérea (EASA) la cual administra, controla y regula todas las actividades aeronáuticas en el espacio aéreo y terrestre de Europa. Nota: Debido a los eventos internacionales de la Unión Europea, la JAA y JAR-OPS ahora pertenecen a la Agencia Europea de Seguridad Aérea (EASA). Página 1

30 Capítulo 1 Marco Regulatorio Nacional e Internacional PAGINA EN BLANCO Página 2

31 Capítulo 1 Marco Regulatorio Nacional e Internacional 1.2 Marco regulatorio nacional Dirección General de Aeronáutica Civil (DGAC) La Dirección General de Aeronáutica Civil es una dependencia gubernamental de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT). Con la Ley de Aviación Civil (LAC), el Reglamento de La Ley de Aviación Civil (RLAC), la Ley de Aeropuertos (LA) y las Normas Oficiales Mexicanas (NOM), la DGAC, administra, controla y regula todas las actividades aeronáuticas en el espacio aéreo y terrestre de la Republica Mexicana. Sus áreas de competencia e interrelación son Servicios a la Navegación en el Espacio Aéreo Mexicano (SENEAM), Aeropuertos y Servicios Auxiliares (ASA) y las empresas que dan servicios de apoyo terrestre. La DGAC basada en sus Leyes y Reglamentos, publica las Normas Oficiales Mexicanas en el diario oficial, de las cuales la NOM-002-SCT y la NOM-008-SCT se refieren al tema de peso y balance como sigue: Norma oficial mexicana NOM-002-SCT La NOM-002-SCT estable el contenido del manual general de operaciones MGO. Esta norma establece en la sección el control y supervisión operacional en el cual se encuentra el inciso (w) que habla de los principios generales de peso y balance: (w) Peso y balance: Los principios generales de peso y balance, incluirán: Definiciones. Métodos, procedimientos y responsabilidades para la preparación y aceptación del cálculo de peso y balance. Política para la utilización de pesos. Método para determinar el peso aplicable de pasajeros, equipaje o carga. Peso aplicable de pasajeros y equipaje para diversos tipos de operaciones y distintos modelos de aeronaves. - Instrucciones generales e información necesaria para la verificación de los diversos tipos de documentación en uso de peso y balance. Página 3

32 Capítulo 1 Marco Regulatorio Nacional e Internacional - Cambios de procedimiento de última hora. - Política y procedimientos de acomodo de pasajeros en sus asientos. También establece en la sección la información general de las aeronaves utilizadas en la cual se encuentra el inciso (a) que habla de las características y el inciso (f) que habla de los datos e instrucciones para el cálculo del peso y balance: (a) Características: - Dimensiones de la aeronave. - Limitaciones operacionales aplicables. - Estado de certificación. - Configuración de la distribución de pasajeros, carga o equipamiento especial utilizado para cada tipo de aeronave, incluyendo los dibujos esquemáticos. - Tipos de operación aprobadas, por ejemplo: IFR/VFR, CATII/III, vuelos en condiciones conocidas de formación de hielo (engelamiento), etc. - Composición de tripulación. - Peso y balance. - Limitaciones de velocidad. - Envolventes de vuelo. - Límites de viento, incluyendo operaciones en pistas contaminadas. - Limitaciones a los rendimientos para configuraciones aplicables (pendiente de pista, limitaciones en pistas húmedas o contaminadas, contaminación de la superficie de la aeronave y limitaciones de los sistemas). (f) Datos e instrucciones para el cálculo de peso y balance, en el cual se deberá incluir: - Sistema de cálculo. - Información e instrucciones para completar la documentación del peso y balance, incluyendo formularios generados de manera manual o por computadora. Página 4

33 Capítulo 1 Marco Regulatorio Nacional e Internacional - Pesos límites y centro de gravedad para cada uno de los modelos. - Peso seco de operación y centro de gravedad o número índice correspondiente. Norma oficial mexicana NOM-008-SCT La NOM-008-SCT establece los requisitos técnicos a cumplir por los concesionarios y permisionarios del servicio al público de transporte aéreo, para la obtención del certificado de explotador de servicios aéreos (AOC), así como los requisitos técnicos a cumplir por los permisionarios del servicio de transporte aéreo privado comercial. Esta norma establece en la sección el manual de carga y manejo de la aeronave en el cual se encuentra el inciso (a) y (b) que explican lo siguiente: (a) Cada titular o solicitante de un AOC deberá proveer para el uso de sus tripulaciones de vuelo y personas a su servicio con funciones asignadas de control operacional, durante el desempeño de sus funciones, un manual de carga y manejo de las aeronaves que opere. (b) El manual de carga y manejo de la aeronave deberá ser elaborado para cada tipo y variante específico de aeronave, y deberá contener los procedimientos y limitaciones para el servicio y carga de la aeronave. También establece la sección el sistema de control de los datos de peso y balance la cual menciona que cada titular o solicitante de un AOC deberá contar con un sistema aprobado por la autoridad aeronáutica, para la obtención, mantenimiento y distribución al personal apropiado, de la información vigente relativa al peso y balance de cada aeronave operada o que pretenda ser operada. La sección establece la Información adicional y formatos que deberán llevarse a bordo en el cual se encuentra el inciso (a) que habla de lo siguiente: (a) Todo permisionario extranjero deberá asegurarse que, adicionalmente a los documentos y manuales la siguiente información y formatos, relevantes al tipo y área de operación, se lleven a bordo de la aeronave en cada vuelo. (1) Plan operacional de vuelo. (2) Libro de bitácora o un sistema de bitácoras técnicas de la aeronave. Página 5

34 Capítulo 1 Marco Regulatorio Nacional e Internacional (3) El permisionario extranjero debe contar con los NOTAM apropiados y la información aeronáutica adecuada y actualizada que abarquen la ruta que ha de seguir el vuelo proyectado, así como cualquier otra ruta por la que, posiblemente, pudiera desviarse el vuelo, siendo responsabilidad del permisionario de que el contenido de la información requerida, incluyendo las cartas, corresponda a la publicación de información aeronáutica (PIA) de México, vigente. (4) Información meteorológica apropiada. (5) Documentación de peso y balance de la aeronave. (6) Copia de las especificaciones de operación aplicables. (7) Notificación de carga especial, incluyendo cualquier mercancía peligrosa. (b) La autoridad aeronáutica podrá autorizar que la información detallada en el inciso (a) de este numeral, o parte de ella, no sean presentadas en forma impresa, siempre y cuando dicha información se tenga accesible para cualquier inspección o verificación. La sección establece el cálculo del peso de pasajeros y equipaje: (a) Todo permisionario extranjero deberá calcular el peso de los pasajeros y equipaje facturado utilizando: (1) El peso real de cada persona y del equipaje facturado. (2) El valor de peso estándar especificado por la autoridad aeronáutica. 1.3 Marco regulatorio internacional Administración Federal de Aviación (FAA) La Administración Federal de Aviación (FAA) es una dependencia gubernamental del Departamento de Transporte en los Estados Unidos de Norteamérica (DOT) la cual administra, controla y regula todas las actividades aeronáuticas en el espacio aéreo y terrestre de los Estados Unidos de Norteamérica. La FAA cuenta con normas establecidas en las Regulaciones Federales de Aviación (FAR) y con el Código Federal de Regulaciones CFR. El CFR contiene procedimientos para fabricar aviones, coches, edificios, fábricas, etc. El CFR14 esta dirigido hacia la aeronáutica. Página 6

35 Capítulo 1 Marco Regulatorio Nacional e Internacional Con el fin de regular los programas de peso y balance y el desarrollo de envolventes operacionales por parte de los operadores, la FAA emitió la circular D cuyo contenido establece lo siguiente: Circular D Control de peso y balance de la aeronave Cuál es el propósito de la circular D? a. Proporcionar al operador una guía de cómo desarrollar y aprobar el programa de control de peso y balance para la operación de una aeronave, bajo el código federal de regulaciones catorce (CFR14). b. Presentar recomendaciones para desarrollar y aprobar un programa de control de peso y balance, y además incluye lineamientos de cómo conducir estudios estadísticos para obtener pesos promedio. Cómo está organizada la circular D? La circular esta dividida en 4 capítulos y 7 apéndices. El capítulo 1 contiene la información general. El capítulo 2 se refiere al pesado de la aeronave y carga. El capítulo 3 describe diferentes métodos para determinar el peso de los pasajeros y su equipaje. El capítulo 4 se refiere a la función de la FAA, que consiste aprobar y guiar al operador en el desarrollo de un programa de control de carga y balance. Finalmente, los apéndices del 1 al 7 contienen información técnica como definiciones, procedencia de datos usados en la circular, muestra de la envolvente de carga, ejemplo de las restricciones aplicadas a una envolvente de diseño, sugerencias para obtener un mejor procedimiento, ejemplo para el desarrollo de la envolvente del CG y lista de control de operadores. Qué debe considerar el operador mientras lee la circular? a. Es esencial calcular exactamente el peso y el CG de la aeronave para cumplir las limitaciones certificadas establecidas por el fabricante. Estas limitaciones restringen tanto al peso como al CG. Para cumplir con estas limitaciones y operar bajo los procedimientos establecidos por el fabricante, un operador debe acudir al AFM para conocer los requerimientos de peso y balance. Típicamente, un operador calcula el peso de despegue al sumar el peso vacío de operación de la aeronave, la carga de paga y el combustible. El objetivo es calcular el peso de despegue y la posición de su CG lo más exacto posible. b. Al utilizar el peso promedio de los pasajeros y equipaje, el operador se debe asegurar que el programa de control de peso y balance refleje la realidad de la condición de Página 7

36 Capítulo 1 Marco Regulatorio Nacional e Internacional carga de la aeronave. La FAA revisará y actualizará periódicamente la circular si los criterios para determinar los pesos deben ser modificados. Finalmente, el operador es el responsable de determinar si el procedimiento descrito en la circular es apropiado para el tipo de operaciones que realiza. Pesos y programa de pesado de la aeronave Estableciendo el peso de la aeronave Cómo el operador establece el peso inicial de la aeronave? Antes de poner en servicio una aeronave, está deberá ser pesada estableciendo el peso vacío y el centro de gravedad (CG). La aeronave es normalmente pesada por el fabricante y no necesita volver a pesarse para poner en operación dicha aeronave, pero si los registros en el peso y balance han sido ajustados por alteraciones y modificaciones en la aeronave, los cambios en el peso y balance no deberán ser mayores o menores al 0.5% del peso máximo de aterrizaje (MLW) o cambios en el centro de gravedad (CG) que no deberán ser mayores o menores 0.5% de la cuerda aerodinámica media (CAM). La aeronave transferida de un operador que tiene un programa de peso y balance aprobado, a otro operador con otro programa aprobado, no necesita pesar la aeronave para usarse durante un periodo que no exceda los 36 meses desde el último pesado individual o pesado por flota. La aeronave transferida, comprada, o arrendada por un operador que no cuente con una aprobación del programa de peso y balance, no podrá modificarla y tendría que pesar de nuevo, pero si cuenta con una aprobación, podrá modificarla lo mínimo, con lo cual podría poner en servicio la aeronave sin tener que pesar de nuevo a través de un programa de control de peso y balance autorizado dentro de un rango de 12 meses donde el operador llevará un control de cambios. Cómo el operador documenta los cambios en el peso y balance de la aeronave? El sistema de peso y balance debe incluir métodos, como registro de datos u otro equivalente electrónico para que el operador lo mantenga completo, actual y continúe con un registro en el peso y CG de cada aeronave. Las alteraciones y cambios que afecten al peso y balance de cada aeronave se guardaran en un registro de datos. Los cambios que resulten de una aeronave incrementar su peso, será removido el peso de la aeronave o el peso se volverá a localizar y se llevará un registro de datos o si excede los pesos de la tabla 1: Página 8

37 Capítulo 1 Marco Regulatorio Nacional e Internacional Cambios en el registro del peso de: Cabina de la aeronave-grande Cabina de la aeronave-mediana Cabina de la aeronave-pequeña El operador deberá registrar cualquier cambio en el peso de: +/-10lb o mayor +/- 5lb o mayor +/- 1lb o mayor Tabla 1. Incremento en los cambios del peso que deben ser reportados en los registros del peso y balance Cómo el operador mantiene el peso vacío de operación (OEW)? Un programa de pesado puede utilizarse con el peso individual de la aeronave en una estimación operacional de peso y balance o el operador puede escoger un peso vacío de Flota estable para el grupo de aeronaves. a. Estableciendo el peso vacío de operación (OEW). El peso vacío de operación (OEW) y la posición del centro de gravedad (CG) de cada aeronave se debe reestablecer en periodos de repesado. Además, debe reestablecerse cada vez que se presenten cambios acumulativos en el registro de peso y balance mayor o menor el 0.5% del peso máximo de aterrizaje, o cambios acumulativos en la posición del CG que excedan el 0.5% de la cuerda aerodinámica media (CAM). b. Peso vacío de operación de la flota (FOEW). El operador podrá escoger cómo usar el peso de flota o grupo de aeronaves, si el peso y CG de cada aeronave están dentro de los límites mencionados anteriormente para establecer el peso vacío de operación (OEW). Y cuando los cambios acumulativos de peso y balance de una aeronave exceden los límites de peso y CG para el peso de flota establecido, el peso vacío para cada aeronave deberá ser reestablecido nuevamente. Qué tan frecuente es pesada una aeronave? a. Programa para el pesado de una aeronave individualmente. Las aeronaves normalmente son pesadas por intervalos de 36 meses. Además, el operador podrá extender el periodo del pesado para un modelo de aeronave en particular cuando los registros del pesado real del periodo de operación muestren que los registros de mantenimiento de peso y balance son lo suficientemente exactos para indicar que el peso de la aeronave y la posición del CG se encuentran dentro de los límites especificados por lo establecido en el peso vacío de operación (OEW). Bajo un programa individual de pesado de una aeronave, no se deberá permitir a cualquier aeronave exceder más de 48 meses desde el último pesado, incluyendo cuando la aeronave es transferida de un operador a otro. b. Peso de flota. Un operador puede escoger pesar sólo una porción de la flota y aplicar la muestra al resto de la flota. Página 9

38 Capítulo 1 Marco Regulatorio Nacional e Internacional (1) La flota esta compuesta por un número de aeronaves del mismo modelo y capacidades. Ejemplo la aeronave Airbus 320 es diferente de la aeronave Airbus 318 por lo tanto no tienen las mismas capacidades por lo cual se deben considerar en diferentes flotas. El principal propósito para definir una flota es determinar cuantas aeronaves deben ser pesadas en cada ciclo de pesado. Por lo tanto una flota podrá ser dividida en dos grupos que establezcan el peso vacío de operación de flota (FOEW). Flota Un operador tiene que pesar a un mínimo 1 a 3 aeronaves Todas 4 a 9 aeronaves 3 aeronaves, más por lo menos 50% del numero de aeronaves mayor de 3 Más de 9 aeronaves 6 aeronaves, más por lo menos 10% del numero de aeronaves mayor de 9 Tabla 1.2. Número de aeronaves a pesar en una flota (2) Cuando una aeronave es escogida para ser pesada se toma la aeronave de la flota con mas horas de vuelo. (3) El operador deberá establecer un tiempo límite para que todas las aeronaves de la flota sean pesadas mas adelante. Basándose en un tiempo de duración donde la flota y el tipo de aeronave permanezca en servicio con un operador. El tiempo límite no deberá exceder los 18 años (ciclos de pesado van de 3 a 6 años). No está pensado que un operador será requerido para el pesado de cualquier aeronave en un evento donde las condiciones de negocios dan el retiro de una flota antes de ser pesadas. c. Modificaciones en el pesado de la aeronave. Para la mayoría de las modificaciones de la aeronave, estimar cambios en el peso y balance es práctico. Pero para algunas modificaciones como, reconfiguraciones en el interior, número de partes a remover, reemplazar o hacer alguna instalación los cambios del peso y balance por estimaciones no son prácticas. Dichas modificaciones no deberán fallar para reestablecer el peso y balance de la aeronave para un repesado real, en situaciones donde los cambios acumulativos del peso y balance no excedan los registros siguientes: (1) Para el caso de las aeronaves no debe ser mayor o menor al 0.5% del peso máximo de aterrizaje, o siempre que el cambio acumulativo en la posición del CG no exceda el 0.5% de la CAM. (2) En el caso de los helicópteros y aeronaves que no tengan como base la CAM y el CG de la envolvente (ejemplo una aeronave canard) la posición del CG no deberá exceder el 0.5% del rango total del CG. Página 10

39 Capítulo 1 Marco Regulatorio Nacional e Internacional Qué procedimiento deberá ser usado para el pesado de la aeronave? a. El operador deberá tomar las precauciones más seguras para que el pesado sea lo más exacto posible. Estas precauciones incluyen un chequeo seguro en donde toda la carga requerida y los fluidos de la aeronave sean considerados a bordo. El operador deberá pesar la aeronave en un lugar cerrado (hangar o edificio) para evitar cualquier resistencia y obtener de la balanza una lectura lo más exacto posible. b. El operador deberá establecer y seguir las instrucciones para el pesado de una aeronave que consiste de las recomendaciones del fabricante de la aeronave y del fabricante de la balanza. El operador deberá estar seguro que las balanzas están certificadas y calibradas por el fabricante o por un laboratorio certificado, como el departamento civil de peso y medidas, o el operador podrá calibrar la balanza bajo un programa de calibración aprobado. El operador también estará seguro que la balanza es calibrada dentro de un periodo recomendado por el fabricante, o un programa de calibración para el operador especificado. Programa de pesado de la aeronave Qué es un programa de pesado? a. El programa de carga se usa para documentar el proceso de peso y balance de conformidad con las limitaciones certificadas de peso y balance contenido en el AFM y en el manual de peso y balance. b. El programa de peso es desarrollado por el operador basado en sus propios métodos y provee los límites operacionales que se van a emplear para las operaciones de despacho. Estos límites operacionales son típicamente más restrictivos y nunca deben exceder los límites certificados. c. Lo anterior es debido a que el programa de carga está diseñado para verificar condiciones específicas previas al despegue y debe considerar variaciones en el peso y balance durante el vuelo. Además debe tomar previsiones para que sea fácil de utilizar. Cargar la aeronave de manera que el CG calculado esté dentro de los límites aprobados mantendrá el CG real dentro de los límites certificados durante el vuelo. d. Al desarrollar un programa de peso y balance hay que cuidar el equilibrio entre la flexibilidad y la facilidad de uso. Si un programa de carga es más flexible puede requerir de un número de datos mayor para su funcionamiento o puede ser más fácil de usar y requerir menos información, pero habrá mayor incertidumbre en sus resultados. Se utilizan muchos tipos de programas de peso y balance, incluyendo software así como documentos impresos, los cuales pueden basarse en métodos gráficos o en cálculos y tienen la finalidad de ajustar el peso o la unidad índice. Página 11

40 Capítulo 1 Marco Regulatorio Nacional e Internacional e. Es más conveniente calcular el balance en términos de unidades índice para visualizar el efecto de la carga en general. Esto se hace sumando los momentos de cada uno de los artículos cargados en el avión. Se construye además una gráfica donde se muestran líneas constantes de porcentaje de cuerda aerodinámica media, peso y unidades índice. Los efectos de balance se pueden realizar directamente en la gráfica o por suma de momentos. f. Para hacer que los números sean más manejables, los momentos se convierten en unidades índice: Donde: Unidad índice Peso = ( Brazo de palanca - Dátum) M + K Dátum: Es la estación de referencia alrededor de la cual se van a evaluar los momentos, M y K son constante seleccionadas por el operador. M se usa para hacer adimensionales los momentos y K se usa para desplazar el origen y no manejar valores negativos. Cómo el operador deberá determinar el peso de cada fluido a bordo de la aeronave? El operador deberá usar uno de los siguientes criterios: a. El peso real de cada fluido b. Peso estándar de cada fluido c. Peso que incluya una corrección del factor por la temperatura Construcción de la envolvente de carga Qué debe considerar un operador al calcular la envolvente de carga? Cada operador, de conformidad con esta circular, debe calcular una envolvente de carga aplicable a cada aeronave que esté operando. Dicha envolvente incluirá todas las limitaciones relevantes de peso y balance, y se utilizará para asegurar que la aeronave opere dentro de los márgenes apropiados. Para desarrollar su envolvente, el operador deberá considerar aspectos que afecten el balance tales como: carga de pasajeros, combustible y carga; durante el vuelo, movimientos de pasajeros, componentes de la aeronave y otros artículos; y el consumo de combustible o cualquier otro artículo que sea susceptible de consumirse. El operador debe ser capaz de demostrar que la aeronave está siendo operada dentro de sus limitaciones certificadas de peso y balance. Página 12

41 Capítulo 1 Marco Regulatorio Nacional e Internacional Qué información del fabricante debe usar el operador? El cálculo de la envolvente de carga estará dentro de las limitaciones provistas por el fabricante en el Manual de Peso y Balance o un documento certificado similar. Estas limitaciones incluirán, como mínimo, lo siguiente: a. Peso máximo de cero combustible (MZFW). b. Peso máximo de despegue (MTOW). c. Peso máximo de rodaje (MTW). d. Limitaciones del CG al despegue y aterrizaje. e. Limitaciones del CG en vuelo. f. Máxima capacidad de los compartimientos de carga. g. Limitaciones de las cabinas de pasajeros i. Cualquier otro tipo de limitaciones proporcionadas por el fabricante. Qué deberá considerar el operador al restringir la envolvente de carga del fabricante? a. El operador debe restringir la envolvente de carga del fabricante para considerar los aspectos operacionales tales como variaciones en la carga y movimientos en vuelo típicamente realizados durante la operación. Por ejemplo, si se espera que los pasajeros se desplacen durante el vuelo, el operador debe restringir la envolvente de diseño incrementando el margen de seguridad una cantidad suficiente que garantice que el movimiento del CG, provocado por los desplazamientos de los pasajeros, no exceda las los límites de la envolvente certificada. Si la aeronave es cargada dentro de los nuevos límites, siempre se operará dentro de los límites de diseño., aun cuando algunos de los parámetros de carga, tales como la distribución de pasajeros, no se conozca precisamente. b. En algunos casos la aeronave puede tener más de una envolvente de carga para una planeación de prevuelo y carga. Cada envolvente debe tener el margen apropiado de acuerdo a las variables que se consideran que van a afectar la operación. Por ejemplo, una aeronave debe tener envolventes de despegue, vuelo y aterrizaje. Se espera que los pasajeros permanezcan sentados durante el despegue y aterrizaje; por eso, las envolventes de despegue y aterrizaje no necesitan ser restringidas para movimientos de pasajeros. Página 13

42 Capítulo 1 Marco Regulatorio Nacional e Internacional c. Para determinar las envolventes operacionales por fase, es necesario considerar los puntos obtenidos al sumar el margen (este es resultado de las variaciones de carga y movimientos durante diferentes fases de vuelo) a las envolventes de diseño. Si se restringe la operación por medio de estas envolventes, el operador se asegura de conformidad con el fabricante que la envolvente de diseño esta protegida en cada una de sus fases. El operador puede superponer las envolventes y utilizar una sola u observar cada una individualmente, lo que resulta más complejo. Cuales son los ejemplos más comunes para restringir la envolvente de carga del fabricante? Los siguientes subparráfos proporcionan ejemplos comunes de restricciones de carga. Los operadores que usan un programa de peso y balance aprobado debe incluir restricciones congruentes con el tipo de operación que realizan. Cada uno de los factores mencionados abajo es un factor a considerar para restringir la envolvente de diseño. El margen final es el resultado de combinar las restricciones de cada uno de estos factores. a. Pasajeros. El operador tiene que considerar la distribución de los asientos para la cabina de pasajeros. La envolvente de carga no necesita ser restringida si la localización exacta de los asientos es conocida. En caso de asignar asientos a cada pasajero, el operador debe implementar procedimientos para garantizar que se respete la posición designada. Se recomienda al operador considerar la posibilidad de que algunos pasajeros no respeten la posición asignada. (1) el operador debe restringir la envolvente suponiendo que la distribución de pasajeros no es uniforme. La restricción debe ser formulada haciendo suposiciones razonables acerca de la manera como se distribuyen comúnmente los pasajeros en la cabina. Por ejemplo, el operador puede suponer que se ocupan primero los asientos junto a las ventanas, posteriormente los que están junto al pasillo y finamente los centrales. Se deben considerar tanto la condición delantera así como la trasera, esto significa que comenzamos a llenar la cabina desde adelante hacia atrás y viceversa. (2) Si es necesario, el operador puede dividir la cabina de los pasajeros en zonas y manejar la carga de cada zona individualmente. Si hacemos lo anterior, los criterios descritos arriba acerca de cómo van distribuidos los pasajeros se pueden utilizar para cada zona. (3) Todas las suposiciones deben ser adecuadamente documentadas. b. Combustible. El margen de la envolvente de carga del operador debe considerar los efectos de combustible. Los siguientes son ejemplos de restricciones debidas al combustible: Página 14

43 Capítulo 1 Marco Regulatorio Nacional e Internacional (1) Densidad del combustible. Se puede considerar una densidad estándar y agregar márgenes para proteger la variación en la densidad del combustible. (2) Movimiento del combustible. El movimiento o transferencia de combustible en el vuelo. (3) Combustible consumido en el vuelo. El consumo de combustible puede causar que el CG de la carga de combustible cambie. Se deben agregar restricciones para asegurar que el CG no quede fuera de la envolvente. c. Fluidos. Las restricciones del CG de la envolvente del operador tienen que considerar los efectos de las cocinas y fluidos del lavabo. Estos factores incluyen cosas como: (1) Uso de agua potable en vuelo. (2) Movimiento de agua o fluidos de lavabo. d. Movimientos de pasajeros y tripulación en vuelo. La envolvente operacional tiene que considerar los movimientos de los pasajeros, tripulación y equipo durante el vuelo. Lo anterior puede hacerse al incluir un margen igual al cambio en el momento causado por algún movimiento. Se suponer que los pasajeros, tripulación y equipo no se mueven durante el despegue y aterrizaje. Se pueden tomar en cuenta procedimientos operacionales estándar. Ejemplos de movimientos en cabina durante el vuelo: (1) Sobrecargos moviéndose a lo largo de la cabina. (2) Carros de servicio moviéndose a lo largo de la cabina. Los operadores deben tomar en cuenta sus procedimientos de operación estándar dentro del cálculo. Si los procedimientos no especifican algo diferente, se puede suponer que los carros de servicio pueden desplazarse hacia cualquier parte de la zona a que fueron asignados. Si hay varios carros en una misma zona, y no hay restricción en su movimiento, se deberán considerar los desplazamientos máximos. El peso de los sobrecargos asignados a cada carro de servicio debe ser considerado. El peso de cada carro de servicio debe ser igual al de su capacidad máxima de carga. (3) Pasajeros moviéndose a través de la cabina. Se deben desarrollar tolerancias para considerar el movimiento de los pasajeros a lo largo de la cabina durante el vuelo. El más común es el movimiento hacia el lavabo. Si hay algún lugar de reunión o espera, el operador debe asumir que el pasajero se desplazará desde su asiento hasta ese lugar. Debe tomarse en cuenta la capacidad máxima del área de espera. (4) Pasajeros moviéndose hacia el lavabo. Los operadores deben considerar el cambio del CG causado por el movimiento de los pasajeros cuando van al lavabo. El operador Página 15

44 Capítulo 1 Marco Regulatorio Nacional e Internacional debe desarrollar escenarios de los movimientos de los pasajeros y tomar en cuenta los cambios del CG que vayan ocurrir. Generalmente, se puede suponer que los pasajeros se mueven hacia el lavabo más cercano a su asiento. En el caso de haber un solo baño, se deberá considerar el caso más crítico. Se pueden establecer criterios que reflejen las políticas del operador. e. Movimiento de flaps y tren de aterrizaje. Si el fabricante lo omite, el operador tiene que considerar los movimientos del tren de aterrizaje, flaps, dispositivos de las alas o cualquier componente movible de la aeronave. Solo pueden ser excluidos los dispositivos desplegables cuando el avión está en contacto con la pista (despegue y aterrizaje), tales como spoilers, reversas, etc. f. Equipaje y carga. Se puede asumir que el equipaje y la carga son cargados en el centroide de cada compartimiento. Los operadores no necesitan incluir restricciones si los procedimientos usados garantizan que la carga es distribuida uniformemente a lo largo del compartimiento Regulaciones Federales de Aviación (FAR) Con el fin de regular los programas de peso y balance y el desarrollo de envolventes operacionales por parte de los operadores, a continuación se nombran las siguientes Regulaciones Federales de Aviación (FAR) las cuales se refieren a la regulación del manifiesto de peso y balance: Límites de distribución de carga según FAR (a) Dentro de los límites que la aeronave puede operar sin peligro deben estar establecidos los pesos y centros de gravedad. Una combinación de peso y centro de gravedad aceptable es la que se encuentra solamente dentro de los límites de distribución de carga segura, estos límites que corresponden a las combinaciones de peso y centro de gravedad deben ser establecidos por: (b) Límites de distribución de carga las cuales no pueden exceder: (1) Límites seleccionados (2) Límites de estructurales aprobados (3) Limites de acuerdo con cada condición aplicable de vuelo Página 16

45 Capítulo 1 Marco Regulatorio Nacional e Internacional Límites de peso según FAR (a) Pesos máximos. Los pesos máximos correspondientes para las condiciones de operación de una aeronave (como rampa, tierra o carreteo, despegue, ruta, y aterrizaje), condiciones aviéntales (como, altitud y temperatura), y condiciones de carga (como el peso de cero combustible, posición del centro de gravedad y la distribución del peso) deben establecerse para que no sean mayores de: (1) El peso mayor seleccionado por el solicitante para una condición particular (2) El peso mayor de acuerdo con cada condición aplicable de carga estructural y vuelo mostrados, excepto para aeronaves equipadas con misiles el peso máximo no debe ser mayor que el peso mayor establecido (b) Peso mínimo El peso mínimo (es el peso menor de acuerdo con cada condición aplicable de esta parte mostrada) debe ser establecido para que este no sea menor a: (1) El peso menor seleccionado por el solicitante (2) El peso mínimo de diseño (es el peso menor de acuerdo a cada condición de carga estructural mostrada en esta parte) (3) El peso menor de acuerdo con cada condición aplicable de vuelo mostrada Límites del centro de gravedad según FAR Los extremos adelante y atrás de las limitaciones del centro de gravedad tienen que ser establecidos por separado para cada condición de vuelo. Como límite no puede quedar más allá de los: (a) Extremos seleccionados por el solicitante (b) Extremos dentro de los límites estructurales aprobados (c) Extremos dentro de los límites de acuerdo con la condición aplicable de vuelo mostrada Página 17

46 Capítulo 1 Marco Regulatorio Nacional e Internacional Peso vacío y centro de gravedad correspondiente según FAR El peso vacío y el centro de gravedad correspondiente tiene que ser determinado por el pesado de la aeronave con: (1) El lastre (2) Combustible no usable (3) Fluidos de operación, incluyendo: (i) Aceite (ii) Fluido hidráulico (iii) Otros fluidos que se requieran para una operación del sistema de la aeronave, excepto agua potable, agua del baño, y fluidos para la inyección del motor. (b) La condición de la aeronave entonces de determinar el peso vacío tiene que ser uno que se defina bien y pueda ser fácilmente repetido. Manifiesto de carga según FAR Cada operador certificado es responsable de la preparación y precisión del formato del manifiesto de carga en cada despegue. El formato debe ser llenado y firmado para cada vuelo por los empleados del operador certificado quien tiene la obligación de supervisar la carga de la aeronave y preparar los formatos del manifiesto de carga o por personal calificado y autorizado por dicho operador certificado. Manifiesto de carga: Todos los operadores certificados según FAR El manifiesto de carga deberá contener la siguiente información concerniente a la carga de la aeronave al momento del despegue: (a) El peso de la aeronave, combustible, aceite, carga, equipaje, pasajeros y tripulación. (b) El máximo peso permisible para cada vuelo no debe exceder los siguientes pesos: (1) El peso máximo permisible de despegue para el uso en pista (incluye las correcciones por altitud y gradiente, condiciones de viento y temperatura existentes a la hora del despegue). Página 18