La teorÃa general es de gran ayuda tanto para los que están en la rama del aeromodelismo como para los que están del lado de los drones, asà que antes de empezar con la teorÃa correspondiente puedes darte una vuelta por esta sección, asà llegarás mas preparado a aprender lo que te gusta. Por eso un tema que debemos analizar en cualquier caso es dónde se desplazan nuestros aeroplanos.
La atmósfera es la masa gaseosa que rodea los cuerpos celestes y permite que sea habitado por el ser humano y todas las formas de vida existentes. La atmósfera terrestre está constituida por una mezcla de gases (78% de nitrógeno, 21% de oxÃgeno y 1% de otros gases como Neón, Helio, etc..) a la que llamamos aire. A esta mezcla hay que añadir el vapor de agua concentrado en las capas más bajas, cuya cantidad depende de las condiciones climatológÃcas y la localización geográfica, variando entre el 1 y el 4%. A medida que aumenta el vapor de agua, los demás gases disminuyen proporcionalmente.
Esta mezcla de gases tiene la suficiente gravedad para mantenerse en capas dependiendo de la cantidad de cada uno. Es por eso que existe una tendencia natural de los elementos más pesados a permanecer en las capas más bajas, como sucede con el oxÃgeno por ejemplo, mientras que los más ligeros se encuentran en las capas más altas.
Como se pudo aprender en las clases de quÃmica de la preparatoria, el aire por ser una mezcla de gases, tiene masa, peso y una forma indeterminada. Es capaz de fluir y tiende a expandirse o contraerse ocupando todo el volumen del recipiente que lo contiene, asà como otras propiedades, pero en este momento solo nos interesa sus caracterÃsticas como fluido:
La presión atmosférica es la fuerza ejercida por el peso de la atmósfera por unidad de superficie. Esto debido a que, como vimos anteriormente, el aire está compuesto de moléculas, cuya masa bajo la influencia de la gravedad de la tierra tiene un cierto peso. El peso del aire y, por lo tanto, la presión dependerá del lugar en que nos encontremos. Es decir, a nivel del mar la columna que tenemos encima es mayor que en el cerro del cubilete. A medida que se asciende el decrecimiento de la presión puede considerarse lineal en las capas bajas de la atmósfera: aproximadamente 9m por milibar. Para resumir podrÃamos hacer la relación de que a mayor altura menor presión.
Otra propiedad del aire como fluido es la temperatura. Uno pensarÃa que el calentamiento de la atmósfera es debido a la radiación solar, pero sucede que el efecto de los rayos solares sobre el aire es realmente mÃnimo. La principal razón de que la temperatura en la atmósfera se eleve es porque los rayos solares chocan sobre la superficie terrestre, y es este calor, por convección, calienta las capas mas bajas de aire de la atmósfera. En este ciclo continuo, cuanto más alejadas están las capas de aire de la tierra menos calor reciben de esta. La disminución de la temperatura con la altura es de 1.98C cada 1000 pies (es continua hasta los -55C). De igual manera podemos resumir esto en relación: a mayor altura menor temperatura.
La densidad de cualquier cuerpo sea sólido, lÃquido o gaseoso expresa la cantidad de masa del mismo por unidad de volumen. La densidad del aire es poca si la comparamos con la del agua y es precisamente esta diferencia lo que hace el vuelo posible. Si se comprime, una misma masa de gas ocupará menos volumen, o el mismo volumen alojará mayor cantidad de gas. Este hecho se conoce en FÃsica como ley de Boyle: "A temperatura constante, los volúmenes ocupados por un gas son inversamente proporcionales a las presiones a las que está sometido". De esta ley y de la definición de densidad dada, se deduce que la densidad aumenta o disminuye en relación directa con la presión. Por otra parte, sabemos que si se aplica calor a un cuerpo este se dilata y ocupa más volumen, hecho conocido en FÃsica como Ley de dilatación de los gases de Gay-Lussac: "La dilatación de los gases es función de la temperatura e independiente de la naturaleza de los mismos". De acuerdo con esta ley y volviendo de nuevo a la definición de densidad, si una misma masa ocupa más volumen su densidad será menor. Asà pues, la densidad del aire cambia en proporción inversa a la temperatura.
Se plantea ahora un dilema, porque si al elevar la altura, por un lado disminuye la presión (disminuye la densidad) y por otro si elevamos la altura, disminuye la temperatura (aumenta la densidad), ¿cómo funciona entonces la densidad? Pues bien, resulta que influye en mayor medida el cambio de presión que el de temperatura, resumiendo en simples palabras que a mayor altura menor densidad.
Es importante tener en cuenta estas propiedades del aire ya que llegan a afectar el rendimiento de nuestro vuelo de la siguiente manera:
Más temperatura, menos presión y más altura suponen:
Menor densidad = menor rendimiento.
Menos temperatura, más presión, menos altura implican:
Mayor densidad = mayor rendimiento.
¿Por qué afecta la densidad el rendimiento de nuestro avión? Esto es algo que veremos mas adelante. Cabe mencionar que en las primera horas del dÃa la temperatura es relativamente más baja a comparación de otra horas, por lo que la densidad del aire se encuentra relativamente alta. Es por esto se recomienda volar nuestros aeromodelos a una hora muy temprana del dÃa para aprovechar estos factores.
BibliográfÃa:
JoaquÃn C. Adsuar, "Principios de Vuelo", Thompson Editores Sapin, ISBN 9788428329446.
