{"id":43031,"date":"2021-10-21T12:00:26","date_gmt":"2021-10-21T10:00:26","guid":{"rendered":"https:\/\/www.gacetaeronautica.com\/gaceta\/wp-101\/?p=43031"},"modified":"2021-10-14T21:44:42","modified_gmt":"2021-10-14T19:44:42","slug":"winglets-ii-la-resistencia-inducida","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.gacetaeronautica.com\/gaceta\/wp-101\/winglets-ii-la-resistencia-inducida\/","title":{"rendered":"Winglets (II): La resistencia inducida"},"content":{"rendered":"
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Vortex trail y los Split Scimitar Winglets de Boeing (foto: Javier Vera)<\/figcaption><\/figure>\n

En el art\u00edculo anterior vimos una introducci\u00f3n acerca de los Winglets. De a poco vamos comprendiendo su evoluci\u00f3n hist\u00f3rica y t\u00e9cnica. Ahora veremos un enfoque t\u00e9cnico, mediante un an\u00e1lisis aerodin\u00e1mico b\u00e1sico, enfocado en un elemento fundamental de la f\u00edsica de las alas: La resistencia inducida<\/strong>. Lo que se pretende es que usted lo entienda desde un punto de vista conceptual, sin entrar en formulas matem\u00e1ticas, pero sin p\u00e9rdida de claridad.<\/p>\n

\u00bfQu\u00e9 es la resistencia inducida\u2026?<\/strong><\/h3>\n

La resistencia inducida<\/em> es bien conocida desde los inicios de la aviaci\u00f3n: sin embargo, la b\u00fasqueda de reducirla \u2013 para mejorar la eficiencia aerodin\u00e1mica \u2013\u00a0 llev\u00f3 a los dise\u00f1adores a buscar diversas soluciones, hasta llegar a la actual, que es el tema de esta serie de art\u00edculos, es decir, los Winglets. Si tenemos en cuenta que la raz\u00f3n de la aparici\u00f3n de los Winglets \/ Sharklets es precisamente el gran gasto de energ\u00eda requerida para vencer esta resistencia, que en una aeronave representa el 40% del total de su resistencia aerodin\u00e1mica, merece que este t\u00f3pico sea tratado detenidamente.<\/p>\n

Comencemos por explicar que significa esta palabra, \u201cinducida<\/strong>\u201d, que otros autores tambi\u00e9n llaman \u201cResistencia debida a la sustentaci\u00f3n\u201d, lo cual es cierto, ya que este tipo de resistencia, est\u00e1 directa y necesariamente asociada con la generaci\u00f3n de sustentaci\u00f3n en alas de aeronaves, tambi\u00e9n en fuselajes y hasta en autos. Se la llama inducida por analog\u00eda con los campos magn\u00e9ticos inducidos<\/em> por una corriente el\u00e9ctrica, ya que la forma circular que presenta el fluido se asemeja con la forma del campo magn\u00e9tico alrededor de un conductor el\u00e9ctrico. Esta resistencia es particularmente importante en las vecindades de la punta de las alas y en bordes de alas y fuselajes.<\/p>\n

Quienes somos asiduos observadores de aeronaves, en \u00e9pocas invernales, con nubes, o con altas tasas de humedad, habremos notado ciertas estelas de vapor de agua, que se desprenden de ciertas partes de las alas, en la forma de un peque\u00f1o y largo \u201ctornado\u201d de color blanco. En la siguiente imagen\u00a0vemos una imagen que muestra esto:<\/p>\n

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Estelas de vapor de agua condensada que se desprenden de los flaps. Son m\u00e1s conocidas como \u201cV\u00f3rtices de bordes de fuga\u201d o tambi\u00e9n \u201ctrailing vortex\u201d (foto archivo Pedro Alejandro Wikarczuk).<\/figcaption><\/figure>\n

Estas estelas, que siempre presentan un caracter\u00edstico color blanco (debido al color del vapor del agua condensada), permiten ver un fen\u00f3meno que, debido a la naturaleza del aire, no lo hace posible en condiciones atmosf\u00e9ricas normales, salvo en condiciones especiales, como en este caso.<\/p>\n

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Otro ejemplo en este MD de Andes aterrizando en el Aeroparque de Buenos Aires (foto: Esteban Brea).<\/figcaption><\/figure>\n

Si pudi\u00e9ramos ver el aire, ver\u00edamos remolinos que se desprenden de las puntas de las alas y que se extienden hacia atr\u00e1s y a los costados de la aeronave, formando dos grandes estelas c\u00f3nicas de aire en rotaci\u00f3n.<\/p>\n

En la figura siguiente, podemos apreciar estas estelas de v\u00f3rtices desprendi\u00e9ndose de las puntas de alas de una aeronave comercial: se ven claramente los \u201cconos\u201d de aire en rotaci\u00f3n que pueden persistir durante varios segundos, o incluso m\u00e1s, luego de que la aeronave haya pasado; su tama\u00f1o tambi\u00e9n es considerable, pudiendo influir en un radio de acci\u00f3n de hasta incluso 1000 pies.<\/p>\n

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Estelas de v\u00f3rtices de aire, desprendidas de las puntas de las alas de una aeronave. El aire queda en rotaci\u00f3n varios segundos despu\u00e9s de haber pasado la misma.<\/figcaption><\/figure>\n

\u00bfPorque se forman estos v\u00f3rtices\u2026?<\/strong><\/h3>\n

Para responder esta pregunta, y entender mejor que es<\/em> la resistencia inducida, imaginemos que estas estelas as\u00ed formadas, son como \u201ccadenas\u201d que la aeronave debe arrastrar en su paso, gener\u00e1ndole una fuerza resistente extra; estas \u201ccadenas\u201d le quitan energ\u00eda de movimiento a la aeronave, y, lo mismo que una bandera que flamea, generan una estela turbulenta, con la forma ya vista en la figura anterior.<\/p>\n

Comencemos a analizar el porqu\u00e9<\/em> de la formaci\u00f3n de estos v\u00f3rtices:<\/p>\n

Si observamos un perfil alar, vemos que el aire se mueve por el extrad\u00f3s y por el intrad\u00f3s del mismo, generando valores de presi\u00f3n diversos de tal forma, que la fuerza resultante eleva al perfil alar, venciendo la fuerza de gravedad: este es el fen\u00f3meno de la SUSTENTACION.<\/p>\n

Continuando con nuestro an\u00e1lisis, para mayor claridad y facilidad de comprensi\u00f3n, en lugar de simbolizar las fuerzas de presi\u00f3n con vectores, simbolicemos a las presiones MENORES a la atmosf\u00e9rica con una letra \u201cp\u201d min\u00fascula de color azul, y a las presiones MAYORES a la atmosf\u00e9rica con una letra \u201cP\u201d may\u00fascula de color rojo. Tambi\u00e9n, el tama\u00f1o de cada letra determinar\u00e1 el valor de esa fuerza de presi\u00f3n en ese punto.<\/p>\n

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Distribuci\u00f3n de fuerzas de presi\u00f3n alrededor de un perfil alar.<\/figcaption><\/figure>\n

Ahora demos un paso m\u00e1s, y hagamos el mismo experimento, pero esta vez mirando la aeronave de frente, y midamos las presiones a lo largo de toda su envergadura, como muestra la siguiente figura:<\/p>\n

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Fuerzas de presi\u00f3n del aire a lo largo de toda el ala.<\/figcaption><\/figure>\n

En esta figura, podemos observar algo importante: las fuerzas de presi\u00f3n no son uniformes<\/u>, no son todas iguales<\/u>; esto es lo que ocurre en la realidad, ya que las fuerzas de sustentaci\u00f3n dependen de muchos factores (geometr\u00eda alar, velocidad y densidad del aire, turbulencia, etc.) y por eso las fuerzas var\u00edan punto a punto.
\nDeteng\u00e1monos un instante y recapitulemos lo visto hasta ahora:
\nAl atravesar un ala una masa de aire, provoca los siguientes efectos:<\/p>\n