Seguridad en la Fase de Aproximación y Aterrizaje: El Rol Crítico de los Márgenes de Franqueamiento (OCH/A)

1. El Desafío Operacional: La Ventana de Riesgo

Estadísticamente, la fase de aproximación y aterrizaje representa una paradoja de seguridad. Aunque solo supone entre el 2% y el 3% del tiempo total de vuelo, en este intervalo se concentran entre el 40% y el 50% de los accidentes aéreos globales. Esto significa que la probabilidad de un incidente es de 15 a 20 veces mayor que en cualquier otra fase.

La seguridad en este punto crítico depende de una decisión binaria tomada por el piloto en la Altura de Decisión (DH):

Continuar: Si se tiene contacto visual y la aeronave está estabilizada.
Aproximación Frustrada (Go-around): Si no se cumplen los criterios de visibilidad o trayectoria.

2. Análisis del Diagrama de Franqueamiento de Obstáculos

Para garantizar que la transición entre el vuelo por instrumentos y el visual sea segura, la OACI define parámetros estrictos basados en la altitud y los obstáculos. La Figura 1 ilustra esta jerarquía vertical:

Componentes Clave del Diagrama:

$\Delta H_{obst}$
(Altura del Obstáculo): Representa el punto físico más elevado dentro del área de aproximación o de aproximación frustrada. Es la base sobre la cual se calculan todos los márgenes de seguridad.
OCA/H (Obstacle Clearance Altitude/Height): Es la altitud (referenciada al MSL) o altura (referenciada al umbral de la pista) más baja que garantiza que la aeronave no colisionará con el obstáculo, aplicando una reserva mínima.
DA/H (Decision Altitude/Height): Es el límite operativo superior. Como se observa en el gráfico, la DA/H siempre se sitúa por encima de la OCA/H debido a la suma de márgenes adicionales

(Altura del Umbral): La elevación del punto de inicio de la pista sobre el nivel medio del mar (MSL).

Relación Matemática Fundamental:

Para un aterrizaje de precisión, la relación se estructura así:

DA = H_{thresh} + OCH + \Delta h_1

3. Factores que Determinan los Márgenes de Reserva

La altura de reserva no es un valor estático; se ajusta según la complejidad de la operación. Se divide principalmente en dos variables:

A. Reserva de Altitud

Depende intrínsecamente de la física del vuelo y la tecnología:

Velocidad de aterrizaje: A mayor velocidad, mayor es el radio de maniobra y la pérdida de altitud durante la transición.
Precisión de medición: Errores potenciales en el sistema de navegación.

B. Altura de Reserva Operacional

Basada en el entorno y el factor humano:

Categoría de la aeronave: (Cat A, B, C, D).
Equipamiento: Calidad de los sistemas de a bordo y terrestres (ILS, VNAV).
Condiciones Climáticas: Viento cruzado, cizalladura y visibilidad.
Relieve del Terreno: Crucial cuando se utiliza el radioaltímetro para determinar la altura real.

4. Mínimos Meteorológicos y Transición Visual

El cumplimiento de los estándares de la OACI exige que el aeródromo establezca mínimos operativos expresados en:

RVR (Range Visual Runway): El alcance visual en la pista.
DA/H o MDA/H: El límite vertical según el tipo de aproximación (Precisa o No Precisa).

El éxito de la maniobra tras pasar el punto de mínimo depende de la flexibilidad de maniobra. El piloto debe ser capaz de corregir cualquier desviación lateral o vertical una vez establecido el contacto visual con las referencias de la pista.

Nota: El contacto visual no significa solo "ver la pista", sino identificar elementos suficientes para evaluar la posición y la tendencia de la aeronave respecto a la trayectoria nominal.

5. Conclusión y Objetivo de Evaluación

El objetivo central de este análisis es determinar las desviaciones laterales máximas permitidas. Dado que la aeronave rara vez se encuentra perfectamente alineada en el momento de la transición al vuelo visual, es imperativo calcular hasta qué punto una desviación de rumbo o altura puede ser corregida con seguridad antes de que el aterrizaje se considere inviable.

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Los cálculos matemáticos para determinar la desviación lateral máxima permitida basada en las categorías de aeronaves

Entrar en los cálculos matemáticos nos permite entender por qué la Categoría de la Aeronave (basada en su velocidad de aproximación $V_{at}$ ) es el factor determinante para establecer los mínimos de visibilidad y las tolerancias de desviación.

Para que una corrección lateral sea exitosa después de alcanzar la DA/H, el piloto debe realizar una maniobra de "S" o una corrección de rumbo suave. Aquí te detallo los componentes del cálculo:

6. La Geometría de la Corrección Lateral

Cuando el piloto establece contacto visual en la DA/H, la aeronave puede tener un error lateral (Δ $\Delta y$ ). La capacidad de corregir este error antes de cruzar el umbral de la pista depende del tiempo disponible y del ángulo de alabeo (bank angle) máximo permitido a baja altura.

Variables Principales:

$V$ : Velocidad de aproximación (en metros por segundo).
$\theta$ : Ángulo de alabeo (típicamente limitado a $15^\circ$ o $25^\circ$ en final).
$g$ : Aceleración de la gravedad ( $9.81 m/s^2$ ).
$R$ : Radio de giro de la aeronave.

7. Cálculo del Radio de Giro ( $R$ )

El radio de giro mínimo necesario para iniciar la corrección se define por la fórmula física del movimiento circular:

R = \frac{V^2}{g \cdot \tan(\theta)}

8. Desviación Lateral Máxima Corregible

Para que una maniobra de corrección sea segura y estabilizada, se suele calcular la distancia lateral máxima que puede cubrirse en función de la distancia al umbral ( $D$ ). Una simplificación común para el ángulo de corrección de rumbo ( $\alpha$ ) necesario es:

\Delta y_{max} = D \cdot \tan(\alpha)

Sin embargo, en términos operativos de la OACI, se busca que la aeronave esté alineada antes de alcanzar una altura de "corte" (generalmente 50 ft sobre el umbral). El tiempo de maniobra ( $t$ ) es crítico:

t = \frac{D}{V}

9. Impacto por Categoría de Aeronave

A continuación, una tabla comparativa que ilustra cómo la velocidad afecta la rigidez de estos cálculos:

10. Relación con la Figura 1: El Límite Inferior

Retomando tu diagrama, la Reserva de Altitud (Δ $\Delta H_1$ ) incluye precisamente el riesgo de pérdida de altura durante estas maniobras de corrección. Si el piloto intenta una corrección lateral agresiva, el factor de carga aumenta y, con él, la velocidad de pérdida ( $V_{stall}$ ), lo que reduce el margen de seguridad respecto a los obstáculos (Δ $\Delta H_{obst}$ ).

Por ello, la DA/H se calcula para que, incluso con una desviación lateral máxima permitida, la aeronave se mantenga dentro del área protegida de franqueamiento de obstáculos durante toda la maniobra de corrección o de escape.

UN CASO PRÁCTICO

Vamos a ponerle números a la teoría. Imaginemos un Boeing 737 (una de las aeronaves más comunes en aeropuertos comerciales) realizando una aproximación de Categoría I.

Para este ejercicio, utilizaremos valores estándar de operación:

a. Datos de Entrada (Escenario Real)

Categoría de Aeronave: C (Velocidad de aproximación típica $V_{at} = 140$ nudos).
Velocidad en metros/segundo ( $V$ ): $140 \text{ kt} \approx 72 \text{ m/s}$
Altura de Decisión (DH): $200 \text{ ft} \approx 60 \text{ metros}$ .
Ángulo de Planeo (Glide Slope): $3^\circ$ .
Límite de Alabeo (θ): 1 $15^\circ$ (por seguridad a baja altura).

b. Cálculo de la Distancia Disponible ( $D$ )

Primero, calculamos a qué distancia del umbral de la pista se encuentra el piloto cuando alcanza la Altura de Decisión (DH).

D = \frac{DH}{\tan(3^\circ)} = \frac{60 \text{ m}}{0.0524} \approx 1,145 \text{ metros}

D = \frac{DH}{\tan(3^\circ)} = \frac{60 \text{ m}}{0.0524} \approx 1,145 \text{ metros}

c. Cálculo del Radio de Giro Mínimo ( $R$ )

Como vimos, el radio de giro depende de la velocidad. Para nuestro B737:

R = \frac{V^2}{g \cdot \tan(\theta)} = \frac{72^2}{9.81 \cdot \tan(15^\circ)} \approx \frac{5,184}{2.628} \approx 1,972 \text{ metros}

R = \frac{V^2}{g \cdot \tan(\theta)} = \frac{72^2}{9.81 \cdot \tan(15^\circ)} \approx \frac{5,184}{2.628} \approx 1,972 \text{ metros}

d. Desviación Lateral Máxima Corregible (∆ $\Delta y_{max}$ )

Para que una corrección lateral (una maniobra de "S") sea fluida y termine con la aeronave alineada a 50 pies sobre el umbral, se utiliza una fórmula simplificada de maniobra coordinada:

\Delta y_{max} \approx \frac{D^2}{4R}

\Delta y_{max} \approx \frac{D^2}{4R}

\Delta y_{max} \approx \frac{1,145^2}{4 \cdot 1,972} \approx \frac{1,311,025}{7,888} \approx \mathbf{166 \text{ metros}}

Si al llegar a la Altura de Decisión (DH) el avión está desplazado lateralmente más de 166 metros respecto al eje de la pista, el piloto no podrá alinearse de forma segura usando un alabeo suave de $15^\circ$ . Tendría que forzar la maniobra, lo que suele derivar en un aterrizaje no estabilizado o un impacto fuera de la pista.

e. Conexión con el Diagrama anterior (Fig. 1)

Este cálculo justifica por qué en tu diagrama la Reserva de Altitud (∆ $\Delta H_1$ ) y la Altura de Reserva (∆ $\Delta h_1$ ) son tan importantes:

Margen de Maniobra: Si el piloto detecta esos 166 metros de error, iniciará un viraje. Durante el viraje, la sustentación vertical disminuye. Si no hubiera una reserva (∆ $\Delta h_1$ ), el avión podría descender peligrosamente hacia el obstáculo (∆ $\Delta H_{obst}$ ) antes de completar la corrección.
Criterio de OACI: La OACI establece que la OCH (Altura de Franqueamiento de Obstáculos) debe cubrir no solo la trayectoria recta, sino también este "embudo" de maniobra lateral.

Si el error lateral supera los 166m o el tiempo es menor, la única opción segura según los estándares de seguridad que mencionamos (40-50% de accidentes en esta fase) es ejecutar una aproximación frustrada.

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