¿Por qué los aviones se ven sometidos a turbulencias? La explicación de José Miguel Viñas, experto en Física del Aire
Los vuelos están sometidos a la turbulencia que, a distintas escalas, hay en la atmósfera. A continuación explicamos por qué, los tipos y cuáles son los trayectos más "turbulentos".
La condición de medio fluido del aire hace que siempre haya en él un cierto grado de turbulencia. Sus efectos se experimentan, en mayor o menor medida, en los vuelos en avión. La turbulencia atmosférica podemos definirla como la superposición al movimiento medio del aire de una agitación compuesta de movimientos de aire desordenados y en un estado de continuo cambio (remolinos).
Los bucles y remolinos turbulentos que se forman en el seno de la atmósfera abarcan todo tipo de escalas. Cuando su tamaño es similar al de la aeronave, la turbulencia se convierte en un fenómeno adverso que, en situaciones extremas, puede poner en riesgo la seguridad aérea.
El vínculo entre la turbulencia y la cizalladura
La turbulencia atmosférica está íntimamente relacionada con la cizalladura, que podemos definir cómo los cambios bruscos que tienen lugar en el viento al desplazarnos en una determinada dirección. Tanto la turbulencia como la cizalladura del viento dan lugar en ocasiones a situaciones potencialmente peligrosas en vuelo, que los pilotos siempre tratan de evitar. La turbulencia es el factor meteorológico de riesgo más importante en aeronáutica, aunque la mayor causa de siniestralidad aérea es debida al engelamiento (acumulación de hielo en el fuselaje de las aeronaves).
Los remolinos turbulentos pueden aparecer tanto en el plano vertical como en el horizontal, lo que dar lugar a cambios tanto en el rumbo como en la sustentación de la aeronave. Los remolinos de menor tamaño dan lugar a ráfagas en el aire que provocan sacudidas que zarandean el avión, lo que se traduce en las características vibraciones o meneos.
Cuando esas ráfagas inciden sobre la parte delantera o trasera de la aeronave se ve afectada su sustentación, mientras que si los remolinos afectan a alguna de las alas, provocan en ella un factor de carga adicional (desequilibrante), lo que da como resultado una guiñada o cambio de rumbo.
Si lo que tenemos son grandes remolinos en el plano vertical, de escala bastante mayor que la aeronave, entonces esta se ve sometida a ascendencias y descendencias Sólo en casos extremos (con grandes aceleraciones verticales), dicho traqueteo puede causar problemas al sobrepasarse los límites de seguridad. Los pilotos saben de antemano cuáles son las zonas a evitar o en las que no debe volar más de la cuenta.
Tipos de turbulencia en la atmósfera
Si nos ceñimos a la causa u origen de la turbulencia atmosférica, tenemos dos tipos fundamentales: la térmica y la mecánica. La que se experimenta en un avión cuando se atraviesa una zona montañosa, es debida a una combinación de ambas, lo que identificamos con la turbulencia orográfica. También puede ser debida a la cizalladura (un caso particular es la CAT, o turbulencia en aire claro), las ondas de gravedad y causada al paso de los propios aviones (estelas turbulentas).
La turbulencia térmica es de origen convectivo, domina en altitudes medias de la troposfera y está asociada a la formación de cúmulos (Cu) y cumulonimbos (Cb). Bajo situaciones meteorológicas que favorecen la convección, el aire asciende formando “térmicas” (burbujas de aire caliente que ascienden desde la superficie terrestre) y desciende en los alrededores de las mismas, viéndose el avión sometido a sucesivos ascensos y descensos.
La turbulencia mecánica es ocasionada por el rozamiento del aire con la superficie terrestre. Esa fricción con el terreno, dependiendo de la rugosidad del mismo y de la velocidad del viento, origina remolinos de diferente magnitud que afectan a la llamada capa límite (de mezcla o turbulenta). Este tipo de turbulencia ocurre en niveles bajos de la atmósfera, siendo despreciable a partir de los 2.500 a 3.500 m de altitud en zonas no montañosas, y bastante más arriba sobre las grandes cordilleras.
La intensidad de la turbulencia
El grado de turbulencia es distinto en cada vuelo, y en distintos momentos del mismo. Lo más normal es que solo se vea afectado por una turbulencia ligera o leve, lo que provoca aceleraciones verticales de entre 0,2 y 0,5g. El resultado es el típico zarandeo del avión, sin mayores consecuencias, más allá de cierta sensación de incomodidad, cuando se prolonga en el tiempo.
El nerviosismo entre los pasajeros de un avión empieza a manifestarse cuando se pasa a tener una turbulencia moderada. En tales casos las aceleraciones verticales que se experimentan oscilan entre 0,5 y 1g, como resultado de variaciones en el viento de entre 15 y 25 nudos con respecto al valor medio. Para incrementos en la velocidad del viento mayores de 25 nudos y aceleraciones verticales de entre 1 y 2 g, tenemos turbulencia fuerte o severa, y si se superan los 2g, la turbulencia pasa a ser extrema.
Los vuelos sometidos a una mayor turbulencia son los que atraviesan las grandes cadenas montañosas, como el Himalaya, los Andes o los Alpes. Recientemente, se dieron a conocer el grado de turbulencia de 150.000 rutas aéreas de todo el mundo, que estaban operativas a finales de 2023. La más turbulenta de Europa es la Milán-Ginebra, seguida de la Milán-Zúrich, la Ginebra-Zúrich y la Marsella-Zúrich. Los Alpes y las tormentas que se forman en ellos, son la principal fuente de turbulencia en esos vuelos.