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¿Cómo vuelan los aviones?

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Desde tiempos inmemoriables volar ha sido uno de los grandes sueños del hombre. Ícaro no salió muy bien parado con el invento de su padre, pero actualmente tenemos sistemas más modernos que nos permiten planear por el cielo, gracias a los famosos trajes wingsuit. Aunque, sin duda, la forma más sencilla de surcar los cielos es en un aeroplano. Ahora bien, ¿cómo vuelan los aviones?

El sector aeronáutico genera miles de ofertas de empleo; podemos ser piloto comercial, prepararnos para ser ingenieros aeroespacial o incluso acabar por trabajar en la NASA para adentrarnos en la inmensidad del espacio. Sí, las posibilidades en el sector aeronáutico sin muy amplias, pero aún no sabemos la base de todo: cómo demonios consigue volar un avión.

vuelan aviones

La respuesta al por qué vuelan los aviones está en la física

¿Recuerdas esas tediosas clases de física en el instituto? Pues que sepas que las Leyes de Newton, el efecto Venturi y el efecto Coanda tienen mucho que ver para que un avión sea capaz de volar. Y ojo, que mérito no le falta; el avión con mayor autonomía, el Airbus A350-900, es capaz de volar cerca de 18.000 kilómetros sin repostar, además de soportar un peso total de 340 toneladas. ¿En serio la física hace que un armatoste de acero con 340 toneladas de peso sea capaz de volar? La respuesta es sí.

Para empezar, hay que saber que hay cuatro fuerzas que actúan sobre el avión durante el vuelo: resistencia ➡, empuje ⬅, sustentación ⬆ y peso ⬇. Estas cuatro fuerzas son muy importantes para que vuelen los aviones ya que, al oponerse entre ellas se consigue la fuerza neta equivalga a cero. De esta manera, si la fuerza del empuje es la misma que la de la resistencia, y la fuerza de la sustentación es la misma que la del peso, conseguiremos nuestro objetivo.

Más que nada porque aquí entra la primera ley de Newton: un objeto permanecerá en reposo o con movimiento uniforme rectilíneo al menos que sobre él actúe una fuerza externa. Al no haber ninguna fuerza resultante, vuelan los aviones, así de simple. O no. Y es que, hay que tener en cuenta el peso de los pasajeros, y el propio avión, equipajes y partículas del aire que son empujadas por los motores y que chocan contra el fuselaje. Aquí entran en acción los ingenieros, encargados de aprovechar estos choques para contrarrestar otros elementos.

Sí, para solucionar este problema hay que volver a la física. En concreto, a la tercera ley de Newton (ley de acción y reacción) y al efecto Venturi. ¿Recuerda lo de que el peso, o lo que es lo mismo, la gravedad, tira hacia abajo y el empuje es lo permite ver cómo los aviones vuelan? Pues es gracias al bueno de Giovanni Battista Venturi, un físico italiano que descubrió que, cuando un fluido aumenta su velocidad, disminuye la presión.

Gracias a este efecto, los ingenieros aeronáuticos consiguen diseñar de una forma muy específica las alas de los aviones para que su parte superior sea más curva que la parte inferior. Con este sencillo truco, la distancia que ha de recorrer el aire es mayor en la zona superior, por lo que aumenta su velocidad. Además la presión disminuye por encima del ala, gracias al efecto Venturi, por lo que la parte inferior tiene una mayor presión ejerciendo un empuje hacia arriba que ayuda que el avión se mantenga en el aire. El vídeo que encabeza estas líneas te ayudará a entenderlo mejor.

Eso sí, no creas que el efecto Venturi es suficiente para conseguir que vuele un avión. Por lo tanto hay que volver a agradecer a Isaac Newton ya que toca aprovecharse de la tercera ley: para cada acción existe una reacción igual y opuesta. Y sí, las alas vuelven a tener un papel muy importante: se diseñan para que el aire que pasa por ellas sea propulsado hacia abajo, por lo que se genera una fuerza de acción descendente que provoca una fuerza de reacción sobre el ala con tendencia ascendente. Como cuanta mayor sea la rapidez, mayor será la fuerza generada, los aviones necesitan alcanzar una velocidad muy alta para poder despegar y luego mantenerse en el aire.

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Ahora va a entrar en acción el efecto Coanda, un fenómeno físico que indica que una corriente de fluido —gaseosa o líquida— tiende a ser atraída por una superficie vecina a su trayectoria. O lo que es lo mismo, el aire tiende adherirse al ala del avión siguiendo su trayectoria. Y en el caso del cuerpo del avió, las moléculas de aire son las que la empujan hacia arriba. Para ello, se diseña de una forma muy específica para que haya más moléculas que chocan en la parte de abajo que en la parte de arriba. ¿Verdad que cuando sales a correr bajo la lluvia te mojas muy poco por la espalda? Pues es lo mismo.

Y no nos podemos olvidar de los motores, encargados de propulsar las moléculas de aire que chocan contra el avión, mediante el giro constante de sus aspas. Sí, las turbinas actuales cuentan con muchas aspas pequeñas que permiten ver cómo vuelan los aviones sin que se genere un trágico accidente.

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Vale, ya sabemos cómo vuelan los aviones pero, ¿por qué tan alto?

Ahora viene la segunda parte. Un avión suele volar a unos 35.000 pies, o lo que es lo mismo,  10.600 metros de altura. Es evidente que  no vuelan bajo para no estrellarse contra edificios, montañas o cualquier otro elemento. Pero,  si el Everest tiene una altura de 8.800 metros, ¿en serio hace falta tanta tomarse un margen de seguridad tan alto? No, pero hay otros factores mucho más importantes. Y sí, la física vuelve a entrar en acción.

El principal motivo por el que los aviones vuelan a esa altura es que, cuanto más alto, más delgada se vuelve la atmósfera y, por lo tanto, menor resistencia hay en el vuelo. Y los motores actuales tienen más impulso a medida que hay menos aire, por lo que hace falta menos combustible. De ahí que 35.000 pies se considerada la altitud de crucero, gracias al equilibrio entre coste de operación y eficiencia e combustible.

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Evidentemente las dimensiones de un avión también son un elemento muy importante para escoger una altura tan considerable: ¿verdad que es más fácil maniobrar con un coche pequeño que con un camión? Pues lo mismo con un avión; es realmente difícil mover una bestia de 300 toneladas de peso, por lo que mejor evitar una maniobra evasiva a no ser que sea vital realizarla.

Pero hay otro factor muy importante para que los aviones vuelen a esta altura: la atmósfera es mucho más estable y no hay problemas con la mayoría de fenómenos meteorológicos, como las tormentas eléctricas. No, un avión no tiene ningún problema por volar entre nubes o en plena tormenta eléctrica, pero las turbulencias serían inevitables y podría causar pánico en el piloto y el pasaje, por lo que sería un grave problema.

Las aves son otro factor muy importante. Al volar a 35.000 pies de altura, el avión está muy por encima del vuelo de la mayoría de aves. ¿Recuerdas el milagro de Hudson? Hablamos del vuelo 1549 de US Airways donde una bandada de pájaros golpeó el avión poco después de despegar. Esto provocó daños considerables en el avión y, aunque el avezado piloto consiguió aterrizar sobre el río Hudson sin que hubiera un solo herido, fue eso, un milagro. Por ello, es mejor dejar a los pájaros tranquilos, porque si se estampa un ave, o lo que es peor, una bandada entera, sobre el avión, tendremos un problema grave.

Y por último está el sentido común. Si hay cualquier problema durante el vuelo, mejor que un piloto tenga margen de maniobra para estabilizar la nave. 35.000 pies de altura son una distancia más que suficiente para conseguir solucionar un problema. Sí, es más fácil de lo que parece cambiar el rumbo en un avión de grandes dimensiones, pero hace falta tiempo para enderezar el morro de un trasto de estas dimensiones.  Esperamos que ahora entiendas perfectamente cómo vuelan los aviones y la importancia de la altura para evitar accidentes durante el trayecto.

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Sobre el autor Alfonso De Frutos

Adicto a las nuevas tecnologías y redactor técnico de profesión. Llevo escribiendo en medios online desde hace ya unos años, finalmente especializándome en contenido relacionado con las nuevas tecnologías.

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