INGENIERIA DEL TRANSPORTE Transporte Aéreo. Primer cuatrimestre 2014

Transcripción

1 UBA - Facultad de Ingeniería Departamento Transporte INGENIERIA DEL TRANSPORTE Transporte Aéreo Primer cuatrimestre 2014 Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 1

2 Componentes de un aeropuerto Qué es un aeropuerto? KSF: Dimensionado adecuado a las operaciones que allí van a realizarse. Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 2

3 Componentes de un aeropuerto LADO TIERRA: Aeroestación LADO AIRE: PISTAS (runways): Despeque y Aterrizaje. CALLES DE RODAJE (taxiways) ROTONDAS (vuelta en redondo) AREAS DE ESPERA (holding bays) PLATAFORMAS Rutas directas. Sin cruzar pistas. Cantidad suficiente para evitar congestión. Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 3

4 Componentes de un aeropuerto DISEÑO DE PISTAS EMPLAZAMIENTO LONGITUD DE PISTA (aeronave crítica) ORIENTACIÓN DE PISTA (aeronave crítica) CONFIGURACIÓN DE CONJUNTO (LAY OUT) DISEÑO GEOMÉTRICO DISEÑO ESTRUCTURAL (aeronave crítica) Manuel I. Martínez - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 4

5 Emplazamiento (I) 1. CONVENIENCIA A LOS USUARIOS (Accesibilidad): Proximidad al centro de población. Accesibilidad y coordinación con otros medios de transporte 2. DISPONIBILIDAD Y COSTOS DE LA TIERRA: Requiere gran cantidad de tierra (según longitud y números de pistas) a costos generalmente altos. Consideración de posibilidades de expansión. 3. DISEÑO Y LAYOUT: Alternativas de ubicación y orientación de pistas. 4. OBSTÁCULOS: Aeropuertos cercanos, obstáculos naturales (montañas, bosques, etc.) y artificiales (torres, edificios, etc.) 5. FACTORES DE INGENIERÍA: Topografía, pendientes y drenaje del terreno. Disponibilidad de materiales para la construcción. Material del terreno, bosques y arboledas. Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 5

6 Emplazamiento (II) 6. FACTORES SOCIALES Y AMBIENTALES: Ruidos y otros efectos sobre el ambiente. 7. SERVICIOS: Servicios sanitarios, gas, energía, telefonía, etc. 8. CONDICIONES ATMOSFÉRICAS: Vientos, niebla, smog, etc. 9. PELIGRO DEBIDO A PAJAROS: Desastres producidos por la presencia de pájaros dentro de las turbinas de las aeronaves. 10. COORDINACIÓN CON OTROS AEROPUERTOS: Más de un aeropuerto en áreas metropolitanas importantes. Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 6

7 Emplazamiento (II) MATRIZ DE EVALUACION: ELECCION DE SITIOS ELECCION DE ATRIBUTOS O FACTORES INCIDENCIAS FORMACIÓN DE COMISIONES ANALISIS DE RESULTADOS RECOMENDACIONES Y ESTUDIOS POST. COMIENZO DEL PLAN MAESTRO Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 7

8 Aeronave Crítica De todas las que operan en el aeropuerto, aquella que representa las mayores exigencias respecto del elemento que se considera. Diseño estructural Orientación de la pista Longitud de la pista aeronave de mayor carga por apoyo aeronave de menores dimensiones aeronave de mayores dimensiones (LCR) Manuel I. Martínez - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 8

9 Longitud de campo de referencia (LCR): Dato suministrado por el fabricante, que figura en el manual de la aeronave y que representa la longitud que requiere la máquina para despegar con su peso máximo de operación, en una pista a nivel del mar, a 15ºC de temperatura, 760mm Hg. De presión, con viento calmo y en pista horizontal. Ejemplos: LCR B-747B = 3353 m B = 1707 m Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 9

10 Características de las aeronaves (II) Manuel I. Martínez - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 10

11 Características de las aeronaves (III) Manuel I. Martínez - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 11

12 Sustentación: Principio de Bernoulli (I) F s V 1 F s = ½ r V 2 S C s ALA V 2 F s : Fuerza de sustentación r : Densidad del aire = f (altitud, temperatura) S : Superficie alar C s : Coeficiente de sustentación = f (forma, ángulo de ataque) V : V 1 V 2 Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 12

13 Evolución de la longitud de pista Manuel I. Martínez - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 13

14 LONGITUD DE PISTAS Factores determinantes Avión: LCR ( Cond. intrínsecas del mismo: Potencia y Aerodinámica y frenos). Atmósfera: Presión atmosférica (Elev.) y Temperatura. Vientos: Condición Crítica: Viento 0 Peso aeronave: + Peso -> + Sust. -> + Long. Define la Long de etapa y carga paga de los aviones. Pendiente: LCR es para pend. 0. Tener en cuenta sentidos de pendiente. Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 14

15 LONGITUD DE PISTAS Cálculo Método General de la O.A.C.I.: Se determina la Aeronave Crítica (mayor LCR) y se hacen las correcciones por no hallarse la pista al nivel del mar, en una zona inferior a los 15 º y no poseer pendiente nula. 1) Corrección por Elevación: L1 = LCR + 0,07. LCR. E/300 E : Elevación en metros L1: Longitud de pista corregida por elevación del lugar. Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 15

16 LONGITUD DE PISTAS Cálculo 2) Corrección por Temperatura: a la longitud corregida por elevación se le debe aumentar un 1 % por cada grado centigrado que la temperatura de referencia del lugar exceda a la temperatura de la atmósfera standard correspondiente a esa elevación. L2 = L1 + 0,01. L1. (Tr Ts) L2: Long. Corregida por temperatura Ts: 15º - H (m). 0,0065 ºC/m. Tr: Temperatura media mensual de las temperaturas máximas diarias del mes más caluroso del año Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 16 (SMN).

17 LONGITUD DE PISTAS Cálculo 3) Corrección por Pendiente: a la longitud corregida por elevación y temperatura se le adiciona un 10 % por cada 1% de pendiente efectiva. LP = L2 + 0,1. L2. Pe LP: Longitud de Pista Pe: (h max h mín)/ L Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 17

18 LONGITUD DE PISTAS Cálculo Abacos de performance de las Aeronaves: Los mismos son proporcionados por los fabricantes de los aviones. Abaco de performance de despegue: entrando con la Tr, la elevación y el peso máximo de despegue se obtienela longitud de pista necesaria para el despegue, en condiciones de viento nulo y pendiente efectiva cero (corregir: 10% reactores y 20 % turbohélice). Abaco de performance de aterrizaje: entrando con el peso máximo de aterrizaje y la elevación se obtienela longitud de pista necesaria para el aterrizaje, en condiciones de viento nulo y pendiente efectiva cero. La FAA recomienda además corregir por pistas deslizantes (entre 5% y 9,5%). Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 18

19 LONGITUD DE PISTAS Velocidades Vmct: Velocidad mínima de control en tierra. Velocidad mínima a la que puede ocurrir el fallo, y a la que puede mantenerse el vuelo rectilíneo. V1: Velocidad de decisión: Seleccionada por el fabricante. Vr: Velocidad de rotación Vlof: Velocidad de despegue. V2: Velocidad de despegue seguro. Velocidad en la cual la aeronave alcanza los 10,5 m de altura. Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 19

20 LONGITUD DE PISTAS Distancias declaradas LDA: Distancia de aterrizaje disponible TORA: Recorrido de despegue disponible TODA: Distancia de despegue disponible para alcanzar los 10,5 mts de altura. ASDA: Distancia de aceleración parada disponible. SWY: Zona de parada. CWY: Zona libre de obstáculos. Manuel I. Martínez - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 20

21 ORIENTACION DE PISTAS. Recomendaciones RECOMENDACIÓN O.A.C.I.: El número de pistas y su orientación deben ser tales que durante el mayor porcentaje de tiempo que sea posible, pero nunca menos del 95 %, haya por lo menos una pista para la cual la componente transversal del viento sea menor de: 37 Km/h para aeronaves con LCR > o = 1500 m. 24 Km/h para aeronaves con LCR entre 1200 y 1499 m. 18 Km/h para aeronaves con LCR < 1200 m. RECOMENDACIÓN F.A.A.: En función del ancho de pistas. Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 21

22 ORIENTACION DE PISTAS Información estadística del viento El anexo 14 de la OACI establece que las estadísticas sobre el viento que se empleeen, deberán abarcar un periodo tan largo como sea posible, preferentemente no menor a 5 años, con observaciones realizadas por lo menos 8 (ocho) veces al día a intervalos regulares. Dirección Intensidad del viento Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 22

23 ORIENTACIÓN DE PISTA Rosa de los Vientos Manuel I. Martínez - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 23

24 ORIENTACION DE PISTAS Información estadística del viento Vel. (Km/h) 0-8 > 8-18 > > > 37 TOTAL Dirección N NE E X % SE S SO O NO TOTAL 100 % Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 24

25 Denominación de pistas de Ezeiza Manuel I. Martínez - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 25

26 Clave de referencia de un aeropuerto Manuel I. Martínez - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 26

27 Condiciones de operación Condiciones de Operación VFR: Visual Flight Rules IFR: Instrument Flight Rules Vuelo con instrumentos (radioayudas de aproximación) VOR (Very-high frequency Omnidireccional Range): Indica al piloto la dirección y la distancia de la estación VOR. ILS (Instrument Landing System): Indica al piloto si se encuentra a derecha o izquierda de la correcta alineación con el eje de pista y pendiente de aproximación a la cabecera (2 a 3 grados). PAR (Precision Approach Radar): Indica al controlador la posición y altitud del avión. ASR (Airport Surveillance Radar): Indica al controlador la posición de las aeeronaves que se encuentran a cierta distancia del aeropuerto (aprox.100 km). Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 27

28 CONFIGURACIÓN DE CONJUNTO: Capacidad de una pista Factores limitantes de la capacidad de una pista: Condiciones de control de tránsito aéreo y condiciones climáticas. Número y configuración de pistas. Número y ubicación de las salidas a calles de rodaje. Composición del tráfico. Relación arribos / partidas. Cantidad de operaciones touch and go. Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 28

29 Capacidad de pistas Manuel I. Martínez - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 29

30 2) CAPACIDAD DE PISTAS. Metodo Gral FAA Hipótesis de cálculo: La configuración con que se trabaja es una de las 19 del método. % Arribos = % Despegues El % de operaciones touch and go estandarizadoen función del IM. Presencia de calles de rodaje paralelas,con apartadero de espera y sin problemas de entrecruzamiento. No hay limitaciones de espacio aéreo. El aeropuerto tiene ILS y control de tráfico aéreo. Para el cálculo del ASV: Las operaciones en IFR no superan el 10 %. El 80 % del tiempo se opera con la configuración que maximiza la capacidad. Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 30

31 2) CAPACIDAD DE PISTAS. Metodo Gral FAA Tabla de Cálculo: Poblacion Configuración Capacidad Hor Deman da Demand a A/ Demora prom por avión Min de demora anual A B C D IM Nº Diagrama VFR IFR ASV Anual ASV Baja Alta Baja Alta IM: C + 3 D (demanda de aeronaves) Para qué sirve la demora anual? Evaluación Pérdidas vs Pista Nueva. Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 31

32 DISEÑO GEOMÉTRICO (I) Perfil longitudinal de pista 2 % 2 % (en pies) 300 pies * B (%) = 0 si B 0,4% Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 32

33 DISEÑO GEOMÉTRICO (II) Perfil longitudinal con cabeceras Manuel I. Martínez - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 33

34 DISEÑO GEOMÉTRICO (III) Perfil transversal general m 8 53 m m Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 34

35 DISEÑO GEOMÉTRICO (IV) Perfil transversal con calle de rodaje Manuel I. Martínez - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 35

36 DISEÑO GEOMÉTRICO (V) Esquema de pendientes Manuel I. Martínez - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 36

37 DISEÑO GEOMÉTRICO (V) Salidas de pista Salidas Normales: 90, 60 y 45 Sobreanchos Salidas de alta velocidad: 30 Criterio de diseño Aeronaves Diseño geométrico: Ce + Cc Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 37

38 Superficies limitadoras de obstáculos Franja Ascenso en despegue Aproximación Horizontal interna Cónica Transición Superficies para pistas de presición: Aproximación interna Transición interna Aterrizaje interrumpido Manuel I. Martínez - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 38

39 DISEÑO GEOMÉTRICO (V) Pavimentos Tipos: Flexibles Rígidos: (juntas) Diseño: similar al vial Economía de diseño: Zonas: Crítica 100% / No crítica 90% / 67% Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 39

40 Señalización diurna y nocturna Pista: Umbral Designadora Eje de pista Faja lateral Distancia Fija Clave de referencia Calles de Rodaje: Eje Bordes Puntos de detención Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 40

41 Señales de pista y de calle Señal designadora Contact zone marking Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 41

42 Sistemas de iluminación para aproximación Manuel I. Martínez - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 42

43 Diseño del Lado Tierra Comprende: Aeroestación (pax & equipajes) Plataformas Hangares Depósitos de combustible Estación de cargas & depósitos Torre de control Fuente de energía alternativa Estacionamientos Interfaz con otros modos de transporte Manuel I. Martínez - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 43

44 Diseño de la aeroestación (II) Manuel I. Martínez - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 44

45 Diseño de la aeroestación (I) Manuel I. Martínez - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 45

46 Diseño del aeroestación Zonificaciones del edificio: Preembarque Salidas Llegadas Equipajes Oficinas Servicios Separación de flujos por niveles: Horizontal: 1 solo piso. Aeropuertos Arg. Dos niveles: separación de arrib. / part. Tres niveles: separación arrib. / part. / equip. Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 46

47 Diseño del Lado Tierra Plataforma: Criterios de diseño: Pavimentos, cargas y derrames Tamaño aeronaves Sistema de acceso a la aeronave Escurrimiento y pendientes Servicios Sentidos de circulación, calles, presencia Picos de demanda / saturación Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 47

48 Diseño del Lado Tierra Otros edificios: Torre de control: vista de todas la pistas Hangares: mantenimiento / garage Bomberos: cerca de las pistas Catering: cerca de los accesos. Depósitos de combustible. Lejos y contenidos Plantas de tratamiento. Topografía Estacionamientos. Picos, estadías y cond. sociales Sistemas de transporte interno. Cantidad de term. Estaciones de transferencia. Lo más próximas. Manuel I. Martínez (manumartinez@fibertel.comar) - UBA - Ingeniería del Transporte - Transporte Aéreo 48