Densidad del aire

Vivo cerca de la costa y cuando voy a volar al interior a 1500 mts. de altitud veo a muchos voladores despegar con 30 km/h de viento meteo. Ellos dicen que no es lo mismo 30 km/h de viento a nivel del mar que a 1500 mts. de altitud. ¿Qué hay de cierto en esa afirmación?

La densidad del aire depende de la temperatura, la presión y el grado de humedad. La expresión para calcular densidad de aire seco es:

$$D=\frac{P}{R \cdot T}$$

Donde:

D = densidad, kg/m3
P = presión, Pascales (multiplica mb por 100 para obtener Pascales)
R = costante del gas, J/(kg*ºK) = 287.05 para aire seco
T = temperatura, ºK = ºC + 273.15

Lo que nos da una densidad de D₀ = (101325) / (287.05 * (15 + 273.15)) = 1.2250 kg/m³ en la atmósfera estándar a nivel del mar.

Con la altitud la densidad del aire disminuye. Eso significa que el número de partículas de aire por unidad volumen es menor y que por tanto el impacto que el aire produce en nuestro planeador es más débil a la misma velocidad aire. Esto afecta a la sustentación y a la resistencia aerodinámica ya que dependen de la velocidad aire y la densidad a través del factor DV² donde D es la densidad del aire y V la velocidad aire.

En una atmósfera estándar las velocidades y las tasas de caída de la polar se incrementan con la altitud respecto a los valores estándar en la proporción \( \sqrt{\frac{D_0}D} \) donde D₀ es la densidad de aire estándar a nivel del mar (1.225 kg/m³). Al aumentar la altitud la curva polar se estira horizontal y verticalmente en la misma proporción de manera que la tasa de planeo máxima sigue siendo la misma pero se da a una velocidad aire y a una tasa de caída mayores. La altitud afecta al cálculo de la velocidad de máximo planeo tal como la definimos en el artículo Planear más lejos. La velocidad mínima y la velocidad máxima a 1500 metros son un 7% mayores que al nivel del mar con lo cual la altitud también afecta al cálculo de la velocidad óptima tal como la definimos en el artículo ….

¿Crees que el instrumento de vuelo que utilizas actualmente tiene en cuenta la densidad de aire a la hora de calcular la velocidad óptima de vuelo? La aplicación airspace tiene en cuenta la disminución de la densidad de aire con la altitud y efectúa las correcciones oportunas en la polar. Por lo tanto, el usuario debe introducir en la pantalla de especificaciones del planeador los valores de la curva polar para la densidad de aire estándar al nivel del mar.

Seguramente os preguntaréis porque el anemómetro que utilizamos para medir la velocidad del viento no se ve afectado por la altura a la hora de realizar las mediciones. Si el aire interacciona de manera más débil con las aspas del anemómetro la velocidad que éstas alcanzan cuando medimos la misma velocidad de viento en altitud debería de ser menor. Tal como acabamos de ver el menor impacto debido a la disminución en la cantidad de partículas se contrarresta con la menor resistencia aerodinámica con lo cual la velocidad que alcanzan las aspas es exactamente la misma que alcanzaría a nivel del mar y por tanto la medida no se distorsiona con la altitud.