Fundamentos de la convección atmosférica 1/3 (V)

Figura 2.- (después Clarke et al, 1971). 

Cuatro sondeos de temperatura soltados en Hay, Nueva Gales del Sur, Australia, 

el 16ago67 (es decir, en invierno). 

La hora del día es la Estandar del Este (Eastern Standard Time) 

y se muestra en cada línea de sondeo. 

La naturaleza adiabatica seca aproximadamente de la capa convectiva 

se puede ver claramente en los sondeos de mediodía y sus posteriores.

GVTAm DE LA CAPA DE CONVECCIÓN

Hasta ahora sólo hemos tenido en cuenta el GVTAm de primera hora de la mañana. A medida que la convección se va desarrollando, su acción modifica significativamente la estructura de temperatura de la atmósfera hasta la altura a la que llegan las térmicas. La fig.2 muestra cuatro sondeos de temperatura reales tomados a intervalos de tres horas a lo largo del día. Este diagrama se ha incluido porque es típico de lo que ocurre dentro y justo por encima de la capa de convección. El dibujo de las “0900” es tan solo el GVTAm de primera hora de la mañana. Hacia las 1200 horas la actividad convectiva había modificado esto en una capa por encima del suelo hasta un GVTAS. En los dos últimos sondeos, a medida que las térmicas llegaban más alto, las temperaturas, dentro de esta capa de convección, se incrementaban, pero el GVTAm continuaba próximo a una adiabática seca. Por encima de la capa de convección, el GVTAm quedaba básicamente inalterado.

El porqué la capa de convección debe tener un Gradiente Vertical de Temperaturas Adiabático Seco puede ser entendido considerando la circulación generada alrededor de una térmica. En la fig.3 el techo de una térmica está representado por la intersección del GVTAm y una adiabática seca dibujada desde la temperatura superficial. En la atmósfera real, este punto de intersección representa a una superficie cuasiplana que es el techo de la capa de convección. Cuando el aire llega al techo de una térmica no puede penetrar esta superficie cuasiplana porque se lo impide el aire más cálido de la capa superior. A medida que más aire llega a lo alto desde abajo, el aire que está en lo alto tiene que irse a algún sitio y el único lugar es hacia fuera y hacia abajo. Se puede extender radialmente hacia fuera en todas las direcciones desde la fuente central de la térmica. Haciendo esto, se mezclará y desplazará aire en esa capa. Pero esta no es la única térmica existente en ese momento. Habrá otras espaciadas alrededor y cada una tendrá aire divergiendo radialmente desde su techo. El flujo hacia fuera de térmicas adyacentes se encontrarán a mitad del camino entre ellas forzando a los dos flujos a girar hacia abajo. Este movimiento de hundimiento será ayudado por el enfriamiento resultado de la mezcla con el aire exterior a la térmica.

Cerca del suelo tiene que haber un flujo de entrada de aire para reponer el aire que se ha ido hacia arriba en las térmicas. En ausencia de vientos fuertes, este flujo de entrada vendrá de todas partes, pero este a su vez también debe ser repuesto en algún otro lugar. El influjo radial de aire a nivel del suelo será repuesto por aire descendente procedente de las capas exteriores a las que llega la cabeza de la térmica. Al moverse por el suelo el aire de ese influjo, es calentado de nuevo por la superficie.

Este modelo simple de circulación aproximada de una térmica nos sirve para mostrar cómo funciona la sección característica de temperaturas de la capa de convección. De todos modos, es útil para los pilotos de vuelo libre como una forma de ver la distribución de ascendencias y descendencias en la atmósfera en condiciones de viento suaves. Es válido estrictamente sólo para casos de viento nulo y está corroborado por experimentos de laboratorio, modelos numéricos y esas visiones maravillosas desde aeronaves de vuelos a gran altura que muestran claros cúmulos meteorológicos como lunares homogéneos a lo ancho de grandes áreas de terreno. Esto no es aplicable a los casos de viento relevante porque entonces las células térmicas se llegan a organizar en calles de ascendencia y hundimiento. Se escribirá otro artículo para desarrollar ideas acerca de los modelos de circulación de térmicas.

Figura 3.- Simplificación de la circulación 

de flujo entre térmicas en condiciones sin viento.

INTERCAMBIO DE CALOR EN LA CAPA DE CONVECCIÓN

De este modelo de convección simple se puede ver que para que suba la temperatura superficial, no es suficiente sólo que sea calentada la capa superficial. En ese caso, una vez que la superficie calentada se haya separado en forma de térmica, descendería aire mucho más frió para reemplazarla y la temperatura superficial caería. Lo que ocurre debe ser algo parecido a lo siguiente: a medida que en una térmica el aire sube a través de la capa de convección, hay una cierta cantidad que se mezcla en los bordes de la térmica y esto calienta el aire exterior hasta una distancia determinada. De todas formas, excepto en las últimas fases de su vida, una térmica mantendrá su identidad como estructura diferenciada debido al vigor de su ascenso de forma que el efecto de su mezcla inicial es limitado. Por otra parte, en el flujo (n.d.t. aquí también valdría desagüe) en lo alto del aire descendente de entre térmicas, el movimiento sería generalmente más lento, permitiendo la mezcolanza y la liberación, a la capa de convección, del calor llevado hacia arriba por las térmicas. Dentro de las térmicas, el aire se enfriará de forma seca y adiabática a medida que asciende. Fuera de la térmica se mezclará con el aire circundante, calentándolo y, por ello, siendo enfriada. En el descenso el aire mezclado se calentará adiabáticamente. Si, de todos modos, el aire mezclado no está lo suficientemente cálido como para alcanzar la capa de superficie, esto provocará la caída de la temperatura superficial. Por lo tanto, para que la temperatura superficial permanezca constante, o sea capaz de subir, la temperatura del aire mezclado de entre térmicas debe ser tal como ese, acerca de ser traído a la superficie de forma seca y adiabática, es tan sólo ligeramente por debajo de la temperatura de superficie ambiental. Este estado se logrará sólo cuando el calor suficiente haya sido transportado hacia arriba mediante térmicas. El perfil de temperatura de la capa de convección se organizó tal que así todos los niveles puedan ser bajados seca y adiabáticamente hasta la superficie y que tengan una temperatura igual, o sólo ligeramente inferior, que la temperatura superficial debe ser aproximadamente un gradiente vertical de temperaturas adiabático seco.

Como se hará evidente más abajo, esta descripción de intercambio de calor dentro de la capa de convección está simplificada en exceso, pero de verdad demuestra la esencia del proceso.

Experimentar y razonar así muestra que a medida que la capa convectiva crece en el día, el Gradiente Vertical de Temperaturas Ambiental en toda su espesor (excepto los 200 pies más bajos, más o menos. Ver más adelante) es aproximadamente adiabático seco. Este hecho provoca inconsistencias teóricas en la técnica de predicción del techo de las térmicas descrita previamente y desafía a nuestro entendimiento de la naturaleza de las térmicas. Exploraremos estas dificultades en la segunda parte de esta serie de artículos después de completar la descripción del proceso de convección general diurno con un debate acerca los rasgos característicos de los indicios efímeros de primera hora de la mañana. Para sacar toda la esencia de estos artículos, completaremos éste con la introducción del concepto de estabilidad.

(Serie Fundamentos de la convección atmosférica de Robert Dorning: 1 2 3 4 5 6 7)

Alitas de pollo

1

- ¡Chuck a mujer misteriosa y preciosa, solicito permiso para aterrizar!

- ¡Quié...eeestate ahí, reduzca velocidad a la velocidad mínima de aproximación!

2

- ¡Recibido! ¿Por qué?

- ¡Porque estoy justo en medio de una operación de despegue en pista corta!, ¡Chao!

3

-Creo que estoy enamorado.

Por M. y S. Strasser.

Modelización de flujos de aire

Como sabéis llevo un tiempo con ganas de saber más de aerodinámica. Navegando por internet una cosa me lleva a otra y, uniendo retales, al final me ha salido un post sin quererlo.
Buscaba cómo poder modelizar mis campos de vuelo habituales para ver exactamente dónde están las zonas problemáticas y de máxima ascendencia para cada situación meteorológica.
Pues llego a esto:

como se puede ver es la modelización del viento dinámico en una ladera con dirección e intensidad. Fijaos en lo que sucede en la cresta, se ve prefectamente cómo el viento fuga tras ella (zona roja) y cómo se crea una pantalla de viento ascendente. Supongo que será muy similar a lo que sucede en una moto cuando le pones una cúpula, este desvía el viento y ya no te da en la cabeza. Me ha llamado la atención también los rotores que se forman cuando la cresta tiene una terminación en forma de arista en lugar de redondeada (aquí se ve eso con una mezcla de colores en poco espacio, en concreto una especie de lengua verde y otra amarilla).

Investigando un poco más por este camino llego a esto otro, que no es más que la típica prueba de aerodinámica de la pelotita, pelotita de golf, C, tabla, etc. para obtener diferentes resultados. Aunque en esta ocasión con más colorido.

Según el número de Reynolds se puede modificar las ondulaciones. En un principio pensé que podría ser un fenómeno similar a las ondas de montaña pero en horizontal. Ahora, aunque sé que hay diferencias evidentes, intuyo que hay principios que ambos fenómenos comparten. Me gustaría ver un ensayo idéntico a este pero con uno de los lados completamente macizo, simulando el suelo.

Éste ensayo me llevó a recordar unas imagenes que vi hace algún tiempo y que era la traducción literal de este fenómeno en la naturaleza (aunque más desarrollado en los vórtices):

Os recomiendo que os paséis por este último link. El remolino se llama vórtive de Von Karman y el fenómeno de la foto es una calle de vórtices de Von Karman.

Me resulta maravilloso cuando se hace tan explícito evidente al ojo humano los modelos numéricos.

Águilas cazando lobos

... bueno, y zorros también. Incleible:

Si no tienes mucho tiempo, lo más espectacular va del minuto 2:07 al 4:02. Aunque, en dos palabras, el video entero es im-precionante.

Fundamentos de la convección atmosférica 1/3 (IV)

EL GRADIENTE VERTICAL DE TEMPERATURA AMBIENTAL

Aquellos que hayan participado en competiciones de vuelo libre les será familiar los diagramas de temperaturas que son mostrados cada día en una pizarra (ver Fig.1). Esto se usa para predecir el techo al cual las térmicas llegarán ese día y las probabilidades que habrá de buen tiempo para el vuelo. Dos líneas aparecen en esos diagramas altura-temperatura. Una es una línea recta representando el GVTAS desde la temperatura máxima prevista para ese día. La otra es una línea sinuosa representando las lecturas de temperaturas del aire a distintas alturas tomadas en un vuelo a primera hora de la mañana en una aeronave remolcada. A esta línea se la conoce como el Gradiente Vertical de Temperatura Ambiental, GVTAm (En inglés, Environmental Lapse Rate, ELR).

En estos diagramas, el GVTAm se dibuja conforme a la temperatura del aire actualizada por encima del campo de vuelo en el momento del vuelo de toma de muestras (Temp.-flight). Si otros vuelos se hiciesen a la vez en otros puntos de los alrededores del campo de vuelo, debería producir los mismos diagramas básicamente, excepto donde haya factores modificadores tales como una gran extensión de agua o el paso de un frente meteorológico. La línea temporal, o GVTAm, por lo tanto es una representación de la estructura vertical de temperaturas del nivel más bajo de la atmósfera en ese momento del día en las inmediaciones de la zona en general.

Figura 1.- Un diagrama típico de la temperatura del aire 

en varias alturas usado en competiciones de vuelo libre 

para predecir la altura máxima de las térmicas cada día. 

La línea continua gruesa es el perfil de las 

lecturas de temperatura a primera hora de la mañana 

sobre el campo de vuelo a unos 6500 pies.

PREDICCIÓN DEL TECHO DE LAS TÉRMICAS

Armados con estos conceptos, que posiblemente son los más poderosos en meteorología aplicada al vuelo libre, ya nos es posible estudiar el crecimiento diurno y la descomposición de la capa límite convectiva. En vuelo libre, la aplicación de estos conceptos se limita normalmente a la predicción de la altura máxima de las térmicas esperada para un día concreto, pero esto deja sin respuesta a un número de preguntas que son centrales en el tema de los procesos convectivos. A saber, cómo el GVTAm varía a lo largo de un periodo de 24 horas, porqué las térmicas siguen existiendo después del momento de máxima temperatura superficial (1) y porqué las térmicas con frecuencia llegan más alto avanzado el día. Revisaremos grosso modo el significado de predicción del techo de térmica y después continuaremos abordando en más profundidad los procesos de convección. 

Para la predicción del techo de las térmicas se requiere de una lectura de primera hora de la mañana del GVTAm a unos 6500 pies. Se puede obtener bien por un avión a motor o bien por una radiosonda enviada por el Servicio Nacional de Meteorología. La línea gruesa en la Fig.1 es un ejemplo típico de la ya citada línea temporal. Sus características principales se explicarán en el próximo artículo de esta serie. El único requerimiento es la temperatura máxima estimada para el día, que se puede obtener del departamento de meteorología, de las previsiones de la radio o de su propia experiencia personal. (NdT: En 1980 no existía internet).

Las térmicas empezarán justo después de que salga el Sol aunque no será hasta algunas horas después que no tendrán la altura o la duración suficiente para ser usadas para el vuelo libre. El aire ascendente se enfriará de forma seca y adiabática; empieza con la temperatura superficial, en el momento en que el aire deja la capa superficial continuará creciendo y enfriándose hasta que entre en un entorno relativamente más cálido. Esto será el techo de la térmica en ese momento porque si pudiese ir más alto sería más fría y por tanto menos flotante que su entorno y volvería a un nivel más bajo. Ejemplos de aire termal ascendente se representan en la Fig.1 con la línea discontinua que tiene una pendiente del GVTAS (3ºC por cada 1000 pies) y muestra diferentes temperaturas de superficie de inicio. A estas líneas se las conoce como “adiabáticas secas”.

La línea temporal es una representación de la estructura vertical de la temperatura de los niveles más bajos de la atmósfera sobre el área alrededor del campo de vuelo en el momento de la toma de lecturas. Como muy poca de la radiación solar es absorbida por la atmósfera, no provocará una alteración significativa de las temperaturas de las capas que nos interesan. En vez de eso, la radiación solar es absorbida (si no se refleja) por la superficie terrestre y por el mayor elemento de calentamiento de la atmósfera baja a lo largo del día que es el calor transportado hacia arriba por las térmicas. Por lo tanto, por encima de la capa en la que las térmicas están penetrando (la capa convectiva) las temperaturas del aire quedarán más o menos iguales a cuando fueron medidas esa mañana. 

Las térmicas se pueden representar en la Fig.1 mediante el trazado de adiabáticas secas desde la temperatura superficial en un momento determinado. Si consideramos una térmica que se dispara justo después de que la línea temporal en la Fig.1 fuese dibujada, es probable que la temperatura superficial se dibujará justo a la derecha de la línea temporal de temperatura de superficie y la térmica ascenderá hasta que la línea adiabática seca corte a la línea temporal. En todos los niveles bajo la altura de esta intersección, la adiabática seca estará a la derecha de la línea temporal y el aire de las térmicas es así más cálido que el de su entorno. En la intersección de las dos líneas, la temperatura del aire de la térmica es el mismo que el de su nuevo entorno y la térmica ya no puede crecer más alto porque nunca subiría en un aire más cálido. El corte entre la adiabática seca y el Gradiente Vertical de Temperatura Ambiental señala el techo de las térmicas en ese momento.

Al progresar el día, la temperatura superficial subirá hasta mediados de la sobremesa. Como la capa de convección crece, las térmicas transportan calor más arriba, calentando la capa y modificando el Gradiente Vertical de Temperatura Ambiental hasta lo más alto de la capa. La línea temporal de primera hora de la mañana, por lo consiguiente, sigue siendo correcta por encima de la capa de convección, pero no dentro de ella. La forma en que el GVTAm se modifica dentro de la capa de convección será explicada en las próximas dos secciones del artículo.

Al hacerse el día más caluroso, las térmicas dejan la capa superficial con temperaturas más altas y la adiabática seca que la representa debe ser dibujada cada vez más hacia la derecha como en la Fig.1. La intersección entre la adiabática seca y el Gradiente Vertical de Temperatura Ambiental se desplaza hacia arriba representando un incremento en el techo de las térmicas. En el momento de las máximas temperaturas del día la adiabática seca trazada para esas temperaturas cortará a la línea temporal en un punto más alto que todos los previos, dando la altura máxima de las térmicas del día.

Entendiendo este comportamiento, es algo sencillo hacer una predicción del techo de térmicas cada mañana antes de que la prueba de la competición sea asignada. Habiendo dibujado la línea temporal, simplemente se dibuja una adiabática seca desde la temperatura máxima estimada y donde se corten dará el techo para ese día. Como la temperatura máxima suele tener lugar tres o cuatro horas después del mediodía local, las térmicas se aproximarán a su máxima altura (y fortaleza) a esa hora. 

Esta técnica de predicción del techo de las térmicas es tan simple como fiable. Si no es que pareciese menospreciar la altura máxima de las térmicas por unos 500 o 1000 pies. Todo depende, por supuesto, de la precisión de su estimación de la temperatura máxima. Con experiencia, y utilizando las previsiones de la agencia de meteorología como base, es posible obtener un resultado bastante certero teniendo en cuenta el conocimiento local, la tendencias de las temperaturas máximas en los días previos y el movimiento de los sistemas meteorológicos a gran escala.
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NOTA (1).- El término “temperatura de superficie” o “temperatura superficial” se refiere a la temperatura del aire en contacto con la superficie terrestre y no a la temperatura del terreno.

(Serie Fundamentos de la convección atmosférica de Robert Dorning: 1 2 3 4 5 6 7)

Ser sincero con uno mismo con el nivel de pilotaje

Viendo esta noticia de Schumacher no he podido evitar pensar que ojalá yo sea capaz de bajar de categoría de parapente cuando mi nivel no sea lo suficientemente alto.

Fundamentos de la convección atmosférica 1/3 (III)

GRADIENTE VERTICAL DE TEMPERATURA

Al ritmo al que la temperatura del aire desciende con el incremento de la altitud se le ha llamado “Gradiente vertical de temperatura”, es decir, el ritmo al cual la temperatura del aire decae a medida que se aumenta la altura. 

A medida que el aire que conforma una térmica se eleva, se enfría adiabáticamente. El ritmo de descenso de la temperatura del aire que se está elevando y enfriando adiabáticamente se le conoce por lo tanto como gradiente vertical de temperatura adiabático.

GRADIENTE VERTICAL DE TEMPERATURA ADIABÁTICO SECO Y SATURADO

Al ascender el aire en una térmica, lleva consigo vapor de agua suspendido que estaba en la capa atmosférica de superficie. Al enfriarse adiabáticamente el aire ascendente, la temperatura del vapor de agua se enfría con él. Si la térmica llega lo suficientemente alto, la temperatura del aire y del vapor de agua caerá a un punto donde el vapor de agua no podrá seguir manteniéndose como vapor y se condensará en forma de minúsculas gotitas de agua. Cuanto más y más vapor se llena desde abajo, el número y el tamaño de las gotitas condensadas aumentará y la fase inicial de una nube tipo cúmulo se hará visible. Si las condiciones son favorables, la nube continuará creciendo hasta que un cúmulo ya desarrollado se forme.

Cuando el agua se hierve, una considerable cantidad de calor debe serle aplicada para incrementar el nivel de energía de las moléculas de agua de tal forma que puedan romper a salir de la disposición relativamente cerrada del estado líquido y existir como partículas gaseosas: libres, de movimientos rápidos y ampliamente esparcidas. A esta energía requerida se la conoce como calor latente (almacenado o potencialmente disponible). Cuando el vapor de agua se condensa en agua líquida, este calor latente debe ser liberado de forma que las moléculas puedan ser obligadas a cambiar al estado líquida. Cuando el vapor de agua se condensa en la atmósfera ese calor latente liberado calentará el aire cercano. Si la condensación ocurre en aire ascendente la liberación del calor latente reducirá el ritmo al que la temperatura cae a medida que el aire asciende. Así se encuentra que hay dos ritmos diferentes a los que la bajará con la altura temperatura del aire ascendente. Está el ritmo cuando el vapor de agua se está condensando en el aire ascendente (es decir, cuando se está formando la nube) y está el ritmo cuando la ascendencia no se ve acompañada de condensación. 

El ritmo del descenso de temperatura del aire ascendente en el que el vapor de agua se está condensando se conoce como el Gradiente Vertical de Temperatura Adiabático Saturado (es decir, el volumen de aire se satura con vapor de agua de forma que contenga tanto vapor de agua como sea posible a una temperatura en concreto). Es un proceso adiabático en el sentido que el aire ascendente expandiéndose no está recibiendo calor suministrado desde el exterior, pero no es un proceso adiabático verdadero ya que el calor está siendo suministrado desde el interior. 

La otra situación de aire ascendente enfriándose sin condensación es un proceso adiabático auténtico. Su ritmo de descenso de temperatura es conocido como el Gradiente Vertical de Temperatura Adiabático Seco, GVTAS (En inglés DALR, Dry Adiabatic Lapse Rate). El motivo por el que se puede etiquetar “seco”, incluso cuando el aire normalmente tendrá algo de vapor de agua, es que el vapor de agua está presente en una proporción tan pequeña (menos de un 4% del volumen en condiciones atmosféricas normales) que su efecto en las propiedades físicas del aire es despreciable. Debería haber diferencias de temperatura entre estos dos ejemplos, uno totalmente seco y el otro con humedad normal, que han sufrido la misma expansión o compresión adiabática, pero es una diferencia tan pequeña que puede ser despreciada a efectos prácticos.

El ritmo exacto de descenso de temperatura del aire ascendente que es considerado seco, es determinado por los físicos como la composición del aire y se puede hallar matemáticamente por la Ley de los Gases Ideales. El resultado de esto es muy cercano a 3ºC por cada 1000 pies (1ºC por cada 100 metros). Por lo tanto, por cada 1000 pies que un paquete de aire seco asciende, sin mezclarse, su temperatura caerá 3ºC. Y viceversa, la temperatura de un paquete de aire aumentará 3ºC por cada 1000 pies al ser comprimida adiabáticamente mientras desciende a niveles más bajos.

Por otro lado, el efecto del vapor de agua cuando se está condensando es significativo. La liberación del calor latente al aire cercano lo calienta y así reduce el ritmo al que se enfría conforme asciende. A diferencia del GVTAS, que es un valor constante, el Gradiente Vertical de Temperatura Adiabático Saturado varía con la temperatura y la altitud. Esto es debido a la capacidad del aire de contener más cantidad de vapor de agua a mayores temperaturas y presiones que a menores. De todas formas, se puede usar un valor medio del gradiente que sea interesante para pilotos de vuelo libre. Éste da un valor del Gradiente Vertical de Temperaturas Adiabático Seco de 1,5ºC por cada 100 pies (1ºC por cada 200 metros).

El tema de mezclas aire-vapor de agua podría ser una carrera en sí misma y se sale del alcance de este artículo. Se ha tratado aquí sólo hasta cierto punto para que se tenga claro el significado de gradiente vertical de temperatura adiabático. Para mantener esta descripción de convección atmosférica lo más simple posible, asumiremos para el resto de esta parte del artículo, y de las próximas también, que las térmicas no suben lo suficiente para que la temperatura caiga a donde el vapor de agua disuelto en el aire se condensará formando una nube, es decir, estaremos más en días de térmicas azules que en días con el cielo aborregado o con cúmulos. Esta simplificación no altera la materia significativamente y permite evitar mucha complejidad de poca utilidad

(Serie Fundamentos de la convección atmosférica de Robert Dorning: 1 2 3 4 5 6 7)

Fundamentos de la convección atmosférica 1/3 (II)

PROCESOS ADIABÁTICOS

El mecanismo de convección actual se entiende bien por lo general – sigue el principio de que el aire caliente sube. La convección ocurre cuando el aire se calienta desigualmente causando que la temperatura de la región que recibe la mayor cantidad de calor se eleve por encima de la del resto. Este aire más caliente se expandirá, bajando su densidad. Haciéndose menos denso, el aire se hace flotante y, si nada lo impide, subirá. Cómo de alto y cómo de rápido dependerá de la temperatura del entorno en el que se adentre.

Para explicarlo con más profundidad debemos describir primero la distribución de la presión del aire en toda la atmósfera. La presión del aire es simplemente el peso total, extendido en una superficie, del aire en una columna vertical alargada hacia arriba desde la superficie hasta la cumbre de la atmósfera. De media, el peso del aire de una columna de altura igual al espesor de la atmósfera y con una sección transversal de una pulgada cuadrada es 14,7 libras (N.d.T.: 1 pulgada² = 6.55 cm²; 1 libra = 454 gramos. Luego, 14,7 libras/pulg² = 1018,9 g/cm² , es decir, 1,018 Kg/cm²). El peso de la atmósfera en el tercio inferior de esa columna es igual a los otros dos tercios superiores y el peso en estos será, evidentemente, menor que el de toda la columna. La presión, a un tercio de la altura de la atmósfera será por lo tanto menor que a nivel del suelo. A dos tercios de la altura de la atmósfera, sólo quedará un tercio de aire ejerciendo presión y ésta será menor que la de los casos anteriores. En todo lo alto de la atmósfera ya no hay aire, por lo tanto, no hay peso de aire por encima y así la presión es cero. De esta manera, con este razonamiento tan simple se puede ver que la presión del aire decrece con el aumento de la altitud.

Cualquier parcela de aire que se eleve debido a la convección se elevará hacia aire con menor presión. Haciendo esto, se expandirá hasta igualar la presión entre él y su nuevo entorno. La presión de la parcela de aire que se está elevando caerá hasta igualar la del aire que está a esa altitud.

La temperatura de una parcela de aire puede ser cambiada añadiéndole calor o extrayéndoselo. Por otro lado, si una parcela de aire sufre un cambio de volumen (es decir, se expande o se contrae) sin ganar o perder calor, su temperatura se puede ver alterada. Cuando una parcela de aire se eleva y se expande, sin ganar o perder calor, su temperatura caerá. Lo contrario ocurrirá – su temperatura aumentará – cuando sea comprimida al caer a una capa más baja. El motivo de todo esto es difícil de explicar sin hacer referencia a las ecuaciones matemáticas que expresan la Ecuación de los Gases Ideales, pero con lo que tiene que ver es con el hecho de que las tres variables que describen el estado de un gas – volumen, presión y temperatura – están interrelacionadas físicamente, o sea, que si una cambia entonces una, o ambas, de las restantes también cambiarán. Esto se puede demostrar, de todos modos, con algunos ejemplos simples. Cuando se vierte oxígeno de un cilindro de alta presión a una botella de oxígeno de un planeador, si esto se hace demasiado deprisa, la botella del planeador se enfriará mucho al expandirse rápidamente el oxígeno dentro de ella. Lo mismo puede verse cuando se rellena una bombona de propano. El GLP fluye de la bombona de alta presión y se expande en la bombona de camping vacía, provocando la caída de la temperatura de ésta. El caso inverso se experimenta usando un bombín de bicicleta. A medida que el neumático es inflado, el tubo del bombín es calentado por el aire caliente sufriendo una compresión en su interior. Este proceso donde el aire es enfriado, o calentado, sin pérdida o ganancia de calor es conocido como proceso adiabático. “Adiabático” significa simplemente sin pérdida o ganancia de calor.

LAS TÉRMICAS COMO UN PROCESO ADIABÁTICO

A estas alturas, no es necesario más que una explicación general de térmicas. Virtualmente, desde los primeros días de entrenamiento, la mayoría de los pilotos de vuelo libre tienen una idea de cómo funciona una térmica. Más tarde, en esta serie de artículos daremos más detalles acerca de la formación de las térmicas cerca del suelo.

Los rayos solares pasan, en su mayor parte sin ser absorbidos, por la atmósfera y son absorbidos, o reflejados, por la superficie terrestre. Aquellos que son absorbidos calientan la superficie. Pero el suelo no es calentado uniformemente, al absorber las diferentes superficies más o menos radiación de lo rayos solares que inciden y son calentadas hasta diferentes grados, dependiendo esto de la composición del suelo, la humedad, cobertura vegetal, etc. El aire en contacto estrecho con el suelo es calentado por éste, pero sobre áreas más cálidas es calentado en mayor grado haciéndolo relativamente flotante en relación al aire más frío de su alrededor. Si las condiciones son las apropiadas, este aire se desprenderá de la capa de superficie y comenzará a ascender como una térmica. A medida que la térmica asciende, entra en un aire de menor presión y el aire dentro de ella se expandirá hasta bajar su temperatura e igualar a la de su nuevo entorno. El aire en la térmica sufrirá una expansión adiabática y su temperatura caerá. Ahora bien, si su temperatura sigue siendo mayor que la de su nuevo entorno, seguirá subiendo, expandiéndose y enfriándose más. Dejará de subir sólo después de encontrarse con aire que tenga su misma temperatura.

La razón por la que una térmica es un proceso adiabático se puede ver considerando paquetes individuales de aire que componen la térmica. Excepto cerca de los límites de una térmica, en donde está mezclándose con el aire exterior, cualquier paquete de aire dado estará a la misma temperatura que los paquetes de aire vecinos. A medida que un grupo de paquetes de aire asciende, la presión dentro de cada uno descenderá y con ella la temperatura. De cualquier modo, como todos los paquetes de aire en el grupo estarán a la misma temperatura en cualquier momento dado, el calor no fluirá entre ellas a medida que suben y se enfrían, es decir, cada una de ellas ni ganará ni perderá calor. En consecuencia y por definición, sufren una expansión adiabática.

(Serie Fundamentos de la convección atmosférica de Robert Dorning: 1 2 3 4 5 6 7)

Fundamentos de la convección atmosférica 1/3 (I)

Siguiendo el plan de vuelo que me tracé, voy a empezar a publicar el artículo de Robert Dorning que se publicó en la revista "free flight - vol libre" en el número de enero/febrero de 1981, aunque el artículo fue publicado originalmente en la revista "Australian gliding" en julio de 1980.
Aún no lo he traducido íntegramente, pero estoy cerca. Hasta donde llego, me parece que es un artículo excelente y merece la pena dedicarle tiempo a su estudio. Todo aquel que ame este deporte debiera conocer los conocimientos que se tratan. Tiene cierta profundidad y si no se ha estudiado algo de termodinámica va a resultar pesado y difícil, aún así no se pueden exponer los conceptos de forma más sencilla ni más pedagógica. Aunque no soy un experto, puedo decir que lo he entendido; así que me ofrezco a intentar resolver las dudas que quieran compartir.
El texto está dividido en tres artículos publicados respectivamente en tres números de la revista, eso lo indicaré con la fracción del título. El número romano entre paréntesis se refiere al orden de publicación en esta bitácora. El ritmo de publicación en el blog será corto y continuo, para que se pueda echar unos minutillos al día fácilmente. Espero que os guste tanto como a mí.

(Serie Fundamentos de la convección atmosférica de Robert Dorning: 1 2 3 4 5 6 7)
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FUNDAMENTOS DE LA CONVECCIÓN ATMOSFÉRICA   (primera parte)

Por Robert Dorning.  Originalmente publicado en Australian Gliding, en julio de 1980.

Esta serie de artículos describirán, de manera genérica, los procesos de convección del buen tiempo meteorológico que ocurre en las capas de la atmósfera en contacto con la superficie terrestre. Los primeros dos artículos tratarán sobre las variaciones diurnas, o diarias, tanto de la convección como de la distribución vertical de la temperatura del aire. Serán limitadas a los casos más sencillos donde la convección toma cuerpo en forma de térmicas y no de calles de térmicas. Los artículos siguientes tratarán acerca de las cuestiones prácticas que afloran de la teoría contenida en los artículos iniciales y que no podrían ser respondidas adecuadamente sin ellos. Entre los temas a tratar se incluyen: indicios típicos de temperaturas y su interpretación, el ritmo de inicio (“temperatura de disparo”) y fin de convecciones utilizables, estratos de primera hora de la mañana, fuentes térmicas (“puntos disparadores”), convecciones reforzadas en las montañas, térmicas de “calor latente”, cizalla de viento en las inversiones y la moderación del viento superficial hacia la tarde.

FUNDAMENTOS DE LA CONVECCIÓN ATMOSFÉRICA

Muchos pilotos de vuelo libre creen que una térmica es una cosa nítida y aislada. Esto es cierto hasta cierto punto, es más correcto e instructivo darse cuenta que cada térmica es tan sólo una de un “campo de térmicas en una región de aire descendente” (Telford, 1970). En las primeras etapas del historial como piloto de vuelo libre de uno, podía ser útil pensar en una térmica como si tuviese una existencia independiente, pero los pilotos más experimentados deberían ver una térmica tan sólo como un pequeño elemento en un proceso de convección extendido por vastas áreas.

Además, por la limitación de la atención a la térmica en la que un piloto vuela, a las térmicas previas y posteriores se les dedica normalmente algunos pocos pensamientos. La procesión de térmicas a lo largo del día no es apreciada y el lugar dentro del que se está con la térmica de ejemplo, no es entendido.

Esta descripción general de los procesos diarios de convección se propone mostrar la existencia de esas relaciones y su significado para los pilotos de vuelo libre serios.

Es posible, pero torpe, describir los movimientos físicos relacionados en el proceso de convección al crecer y decaer al lo largo del día. Es más fácil y más fructuoso estudiarlos en forma de cambios de la estructura de la temperatura vertical de las capas bajas de la atmósfera – son las diferencias en la temperatura del aire las fuerzas conductoras del movimiento de aire vertical. Haciéndolo, una imagen del movimiento físico del aire se hará visible.

Ascendiendo por el diseño

Me cuesta traducir la palabra "soaring", depende de cada situación lo hago de una forma.

Existe un curso de la Open University (la UNED del Reino Unido) que me gustaría mucho hacer antes de que lo cancelen en 2014. Se trata de MST209 Métodos y modelos matemáticos, especialmente la parte Soaring by Design (hay algunos podcast en el itunes). Cuesta unas 1510 libras esterlinas, así que si antes de 2014 consigo ese dinero de sobra y el tiempo para hacer el curso lo haré. Mientras tanto tendré que conformarme con los pequeños videos.

Hace algunos años...

A veces tengo la sensación de que el parapente y la informática tienen una velocidad de evolución similar.
En 1991 estábamos espectantes con las Olimpiadas y la Expo. Teníamos los procesadores 386, usábamos el novísimo windows 3.0 y soñábamos con jugar al Shinobi en una Game Gear o al SuperMario Bros. en una Game Boy.

En el parapente, aún con una estética ochentera, había cosas como estas.

Dilatando los límites (I)

A pesar de que aún no he publicado la continuación de ¿qué es volar? y de haber puesto a animales terrestres cayendo-volando, voy a seguir con el tema. Pero esta vez desde el otro extremo: ¿cuándo deja de ser vuelo con motor y pasa a ser vuelo libre?

En ese límite es donde encontramos a los aeroplanos propulsados por esfuerzo humano. Bueno, aeroplanos y helicópteros. Realmente estas aeronaves están del lado del vuelo con motor, pero están tan cerca del límite del vuelo libre que confunde. Existe una asociación internacional que trabaja en vehículos de propulsión humana que haría aplaudir hasta con las orejas a Pedro Picapiedra. Se trata de la IHPVA (Asociación internacional de Vehículos de Propulsión Humana, es español), ¿os imagináis en un futuro la Vuelta Ciclista Aérea a España? girando térmicas pedaleando...

Aeromodelismo con parapentes

Tal y como suena:

Si teneis algún problema con quién es el que sale primero, esta puede ser una solución ;-P

Hacen acro y despegan desde un avión de aeromodelismo, en dos palabras: im-presionante.

En este otro video se ve como otro modelo no es capaz de penetrar con aire tranquilo:

En los comentarios recomiendan disminuir el ángulo de ataque. Eso parece claro, si tuviese un acelerador (como le recomiendan que le instale) podría disminuir el AoA (angle of attack, ángudo de ataque). De todas formas, yo me pregunto qué pasaría si le aumentara el lastre. Posiblemente, ganaría en estabilidad pero perdería en mucho en planeo, hasta hacerlo casi un paracaidas.

Esto me lleva a preguntarme una cosa: tengo entendido que una vela de vuelo libre funciona igual para paramotor. La vela debes elegirla dentro de tu rango de peso para libre y el motor y los depósitos llenos van como exceso de peso. Vale, pero si pongo el motor al ralentí porque me pongo a hacer libre a una cierta altura ¿Tendría más fineza si toco un pelín el acelerador?

Dicho de otra forma, ¿es bueno disminuir el ángulo de ataque conforme más cargado se vaya en una vela y viceversa? Creo intuir la respuesta, pero no me atrevo a divagar sin fundamento. Investigaré un poco más esto.

Gente pequeña

Mantente alejado de las personas que intentan menospreciar tus
ambiciones. La gente pequeña siempre lo hacen, pero los grandes de verdad te
hacen sentir que tu también puedes llegar a ser grande.

Mark Twain

(Vía Use with caution)

Tasación de parapentes (I)

Tasación: (Del lat. taxatĭo, -ōnis) 1. f. Acción y efecto de tasar (‖ graduar). 2. f. Econ. Estimación del valor de un bien o de un servicio.

Tasar: (Del lat. taxāre). 1. tr. Fijar oficialmente el precio máximo o mínimo para una mercancía.

Es decir, que no existe un valor "real", universal y objetivo para las mercancías o servicios (y aquí se incluyen a los parapentes). El valor es siempre subjetivo, depende del dueño del objeto. El precio es algo distinto y depende de todos los factores que intervienen en el mercado, es decir, que no sólo depende del dueño, sino también del comprador y de la facilidad para encontrar alternativas que tengan ambos en el momento de la compra en el mercado (alternativas reales, o sea, libre competencia. Un pacto de precios no es una alternativa).

Pero sí que puede haber unas guías para que nos orienten algo cuando queramos comprar un parapente, para saber cómo está el mercado y qué factores disminuyen o aumentan el valor del parapente.

Mi intención con esta serie de post es establecer algunos criterios para poder discernir mejor cuando busquemos entre las ofertas de segunda mano. Para empezar, una clasificación de los factores que modifican el precio del parapente nuevo:

DISMINUYEN PRECIO	AUMENTAN PRECIO	NO AFECTA
Tiempo desde fabricación	Prestigio marca	Precio inicial
Horas de vuelo	Alto nivel económico del país
Horas de campa	Prestigio piloto
Estado tela	Cantidad de demanda de parapentes similares
Estado cordinos	Estética atractiva
Estado enganches	Gastos transporte
Daños menores reparados	Impuestos
Daños grandes reparados	Urgencia por comprar
Daños sin reparar	Valor sentimental
Haber cambiado cordinos
Cantidad de oferta de parapentes similares
Urgencia por vender
Estética no atractiva
Bajo nivel económico del país
Rápida evolución tecnológica del mercado

Relato de un pasajero en su primer biplaza

Un relato corto y bien escrito de una persona que un día quiso probar qué era eso de volar. Recomendado.

Cross Country nº126

Este número tiene algunas cosillas sueltas que me han llamado la atención y un vacio que es lo que más destacaría.

Los fotomontajes de muchos disparos viendo el movimiento del aladelta son impresionantes, de primera. También destaco la prueba que han hecho a una vela de Ozone con BBHPP (del que estoy preparando un post) y que al parecer ha tenido mucho éxito en la Superfinal de la Copa del Mundo de Parapente (PWC). También es destacable el artículo homenaje a Francis Rogallo (el padre del ala delta y del que también estoy preparando un post) escrito por Dennis Pagen. Hay un aviso de seguridad de los parapente UP en las bandas C y D porque se estiran y alteran las características del despegue de las alas afectadas.

Un artículo del que esperaba más por su título es "Tratando con el miedo" del campeón australiano Heike Hamann. Explica lo que él hace para combatir el miedo, usa siete pasos básicos:
1.- Darse cuenta de que se está asustado.
2.- Respirar profundamente.
3.- Preguntarse de qué se está asustado.
4.- ¿Estás de verdad en peligro?
5.- ¿Qué vas a hacer ahora?
6.- De vuelta en el suelo.
7.- Otras estrategias.
Digo que esperaba más porque yo estoy buscando artículos más técnicos acerca de la psicología del miedo en deportes de riesgo. A nivel práctico el artículo es realmente bueno. Muy recomendable, casi de lectura obligada.

Tengo que celebrar la apertura de una nueva sección en la revista: "Archivos XC". Son consejos e instrucciones para pilotos, desde principiantes hasta expertos. Consta de pequeños artículos que tratan acerca de paqueños aspectos ó conceptos relacionados con el parapente. Lo dividen en tres categorías de dificultad: Novato(N), Intermedio(I) y Experto(E). En este número tratan: "Cómo lanzar el reserva"(N), "Doblando un parapente", "Frentes de vientos"(N) y "giros planos"(N).

Por último, aparte de la prueba en vuelo que hacen a las nuevas GIN Sprint y ADVANCE Epsilon 6, hay una pequeña nota a la izquierda continuando el inacabado embrollo del reserva (que ya tratamos aquí), esta nota la traduzco:

"Lio del reserva - Parte II.

Cross Country abrió la caja de Pandora en su número 125 cuando examinó un "test de tests" que fue llevado a cabo a comienzos de este año. El test comparó muchos de los paracaidas de emergencia del mercado y descubrió anomalías entre los resultados "oficiales" y los "reales". El piloto austríaco Karl Kirchner amplió la investigación - su informe está exclusivamente en internet en www.xcmag.com"

Por ahora no hay ni rastro del informe, seguiremos esperando. Estoy preparando un segundo post sobre el asunto con información que no traté en la primera entrega,

Feliz Navidad ...

... a todos los hombres de buena voluntad!

Piloto listo - Piloto insensato

Me ha gustado el artículo que he traducido escrito por Nate Newkirk. No os dejeis llevar por la apariencia de texto de autoayuda de las primeras frases, lo mejor está casi al final.

Piloto listo - Piloto insensato.

Por Nate Newkirk.

A lo largo de estos cuatro años, he estado observando a algunos de lo mejores pilotos. Intento rodearme de los mejores y tanto directa como indirectamente aprender de ellos. Lo que os voy a contar es un tipo de información muy poderosa. Necesitas cambiar tus pensamientos. Con demasiada frecuencia se escucha a pilotos hablar así como actuando de cuán alto llegaron, cómo de lejos volaron, cuánto tiempo estuvieron arriba, etc. Esto se puede convertir en una especie de obsesión. Una obsesión dedicada a ganar altura y llegar lejos y conseguir esos rendimientos. Pero esto no es lo que hace que los pilotos de elite tengan éxito a los largo de los años. Eso no es lo que les hace ser pilotos listos. Los que les hace triunfar a los largo de un periodo de tiempo dilatado es su excelente gestión del riesgo. En realidad, ¿con cuanta frecuencia oyes a alguien decir, en lugar de lo alto o lo lejos que planean llegar, que piensa llevar a cabo una gestión del riesgo excelente a lo largo de todo el vuelo?.

Hay dos tipos de pilotos: los listos y los insensatos. Tu puedes elegir cuál de los dos quieres ser. Los pilotos inteligentes hacen un gran esfuerzo para minimizar los riesgos y alcanzar el éxito. Los pilotos insensatos toman riesgos innecesarios y siguen un camino que es más propenso a acabar en fracaso. Ambos pilotos existen en ti. Elige reducir el piloto insensato que hay en tu interior y esfuérzate por ser un piloto inteligente.

Es una elección, decide cuál quieres ser. Elige practicar, practicar, practicar. Elige ponderar riesgos y recompensas. Elige aprender de tus errores. Elige volar con los mejores pilotos. Elige construirte un buen criterio. Elige ser cauto. Elige ser un piloto defensivo. Cuando sigas estas elecciones, te convertirás en un piloto mejor y más inteligente. Así te separarás de los pilotos insensatos que nunca llegarán a acercarse a sus capacidades plenas.

¿Cómo de mal quieres legar a ser el piloto inteligente? Al final depende de ti sacar el máximo provecho de lo que sabes y haces. Hay hábitos que te hacen inteligente y hábitos que te hacen insensato. La mayoría de los pilotos son insensatos porque adquieren hábitos insensatos. Los insensatos desarrollan malas rutinas que a lo largo del tiempo se hacen difíciles de romper y desaprender. Estos rasgos pueden llevar a un piloto al desastre. Entrénate a ti mismo para adquirir los hábitos más inteligentes. Hazlos una y otra vez, tanto tiempo como estés volando.

Esto tiene que ver con reducir el riesgo hasta un nivel donde casi no haya e incrementar tu éxito como un piloto seguro sin entrar en cálculos de seguridad detallados. Algunos han visto los riegos del vuelo en términos de probabilidades y ratios. Por ejemplo, hay 1 posibilidad entre 1000 de terminar herido en un día cualquiera. Esta ratio de riesgo disminuye a 1 entre 100 si se vuela en condiciones progresivamente más peligrosas. El problema de usar estadísticas es que para la población de muestra se toma a todos los parapentistas al completo. No se suelen reconocer los esfuerzos individuales de los pilotos. Se pueden tomar ciertas medidas para minimizar el riesgo. Aunque el riesgo debiera ser relacionado con una oportunidad y expresado como una probabilidad, hay mucho más que sólo eso.

El grado de riesgo no es necesariamente proporcional al número de vuelos del piloto, horas, equipamiento ni incluso las condiciones en las que se vuela, sino en la cantidad de esfuerzo de inteligencia que un piloto sea capaz y esté dispuesto a realizar. Lo que esto sugiere es que cuanto más conocimiento e inteligencia se tenga respecto al vuelo, menos riesgoso será. Es la calidad en la toma de decisiones lo que minimiza el riesgo. Es la personalidad del piloto y los hábitos que desarrolle. La clave es conocimiento y no hipotéticos ratios de riesgos o probabilidades que crecen o decrecen. No es jugar a los dados. El piloto listo creará un nivel de vuelo manejable y casi sin riesgo dentro de su zona de comfort.

La mayoría de los pilotos no se dicen a ellos mismos, “¡Esta decisión que estoy a punto de tomar me va a provocar una incidencia seria!”. Nadie piensa nunca que su decisión de volar le provocará heridas y dolor. Si le preguntas a alguien que ha tenido un accidente si esperaba que ocurriera, por supuesto te dirá que no. Las incidencias son inesperados y no bienvenidos acontecimientos. Aún así, los accidentes realmente ocurren y casi siempre pueden ser prevenidos. La causa más probable para la mayoría de los accidentes es un error humano.

Nate

Reptiles voladores

Seguro que a todos se os viene a la cabeza el pterodáctilo o al menos un lagarto en plan ardilla voladora, pero... ¿alguno pensó en serpientes?

Si pensáis que esto es paracaidismo antes que vuelo libre puede que tengáis razón, pero mirad al final del vuelo, cuando tienen más velocidad, que el planeo aumenta (y no por el efecto suelo). Aquí os dejos otro, la verdad es que me he quedao alucinado, ¿cómo sería un planeador en forma de serpiente?