¿Cómo se calcula el peso de un avión?

El cálculo del peso y el centro de gravedad (C. G.) del avión es una tarea crítica para la tripulación, un error en esta operación puede tener consecuencias trágicas. Según la normativa vigente se debe de pesar a los pasajeros y los equipajes de mano. Para facilitar la tarea, se pueden usar valores predeterminados estándar o pesos reales en esta operación. Las líneas aéreas suelen utilizar tablas predeterminadas. Los valores de las tablas tienen en cuenta diferentes tipos de viajes (por ejemplo, regular y chárter). Debajo se puede ver un ejemplo de una de estas tablas en el E-Jet.

De acuerdo con EASA (EU OPS 1.620), el operador calculará la masa de los pasajeros y el equipaje facturado utilizando la masa pesada real de cada persona y la masa pesada real del equipaje o los valores de masa promedio especificados en la tabla de arriba.

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El peso debe ser verificado con precisión, pero además la ubicación del centro de gravedad es de igual importancia. También se tiene en cuenta la distribución de los pasajeros en el avión. Las aeronaves no se pesan antes de cada vuelo, pero el peso vacío básico de la aeronave (Basic Empty Weight) debe ser conocido y revisado periódicamente según la legislación aeronáutica vigente. Para pesar una aeronave y calcular su peso básico se utilizan generalmente unas escalas o básculas que soportan el peso del avión.

Todos los pesos dentro del avión están controlados. Cada asiento y cada ULD cuenta. El peso vacío básico es el peso de un avión sin su contenido, pero luego hay que saber cada elemento instalado en el avión. Todo se pesa por separado: cortinas, cojines, alfombras, tarjetas de seguridad, revistas de a bordo, carritos de comida e incluso papel higiénico. Por poner un par de ejemplos, el peso de una tarjeta de seguridad pesa 0,018 kilos y una revista 0,306 kilos. Cada avión tiene una base de datos con todos los elementos de abordo. Los diferentes pesos (masas) importantes de una aeronave se pueden ver en el gráfico que se muestra a continuación. Los aviones se suelen pesar de nuevo cada cuatro años. El proceso puede ser algo parecido a estos siete pasos:

Cada cuatro años la documentación de cada avión dice que es hora de una sesión de pesaje.
Se hace una cita con Peso y Equilibrado en el hangar de mantenimiento.
El avión está completamente vacío. El queroseno se drena fuera de la aeronave, hasta la última gota. Luego se eliminan el agua potable y el agua de los servicios.
Los ingenieros de tierra preparan el avión para el pesaje y se aseguran de que realmente esté vacío y seco (el agua de lluvia puede distorsionar la medición al agregar peso adicional).
El ingeniero de Weight & Balance usa una lista de verificación para asegurarse de que los contenidos del avión se hayan eliminado por completo.
El avión se pesa como en la foto de arriba.
Se archiva el peso.

Los pesos esenciales de un avión

Cuando el avión sale de la factoría y se le acaba de apretar hasta el último tornillo entonces estamos hablando del MEW o Manufacturer Empty Weight (a veces EEW). Cuando se le añaden algunos fluidos, como aceite e hidráulico tenemos el BEW o Basic Empty Weight. Al añadir el equipo necesario tenemos el DOW o Operating Empty Weight. Una vez cargado con pasajeros y equipajes estamnos hablando del ZFW o Zero Fuel Weight. Al añadir el combustible tenemos el MRW o Maximum Ramp Weight. Después del carreteo (taxi) al entrar en la pista tenemos el TOW o Takeoff Weight.

El peso promedio de un:

A330 ⋍ 120.000 kg
777-200 ⋍ 143.000 kg
777-300 ⋍ 166.000 kg
747 ⋍ 180.000 kg

Todos estos elementos deben determinarse antes del rodaje y despegue. La masa de estos elementos es necesaria para verificar que no se excedan los diferentes pesos máximos. Sin embargo, hay otro aspecto de las masas que necesita ser comprobado: ¿Dónde están ubicadas las masas? Si hay muchas personas agrupadas en la sección delantera podemos tener un problema a la hora de alcanzar la velocidad de rotación (Vr), incluso si no se supera el peso máximo al despegue o MTOW. Para ello se realiza un centrado (equilibrado) y se determina la ubicación del centro de gravedad con respecto al MAC o cuerda media aerodinámica. 

Las masas deben distribuirse de modo que el centro de gravedad de la aeronave esté ubicado dentro de los límites determinados en relación con la cuerda aerodinámica y el centro de sustentación. En la imagen de arriba se puede ver el margen de seguridad en el que puede encontrarse el CG. En los manuales de vuelo del avión se suele representar todo esto en forma de gráfico como en el ejemplo que se muestra debajo que procede de un Embraer E-Jet 195 LR (Long Range). El CG del avión debe de encontrarse siempre dentro de este gráfico de acuerdo con la fase de vuelo.

Este cálculo es necesario para garantizar la estabilidad y la maniobrabilidad de la aeronave, para minimizar los esfuerzos en los estabilizadores horizontales y verticales y para aumentar la sustentación máxima y reducir la resistencia. En los aviones de pasajeros, el centro de sustentación debe estar ubicado entre el CG y el centro de sustentación del estabilizador horizontal, de modo que este último empuje hacia abajo (down force) para equilibrar el peso.

El uso de pesos incorrectos para los pasajeros (adultos en lugar de niños) puede mover el CG a una ubicación incorrecta, no pudiendo ser compensado por el sistema trim, y crear muchas dificultades durante el despegue y el ascenso inicial. Recuérdese que la velocidad de entrada en pérdida está relacionada con el peso del avión según la fórmula que se puede ver a continuación donde el peso del avión (la masa) es de 45.000 kg, la superficie del ala 92,5 metros cuadrados y la densidad del aire de un día estándar (1,225 kg/m^3). Las velocidades de despegue, por ejemplo, son función de esta velocidad de pérdida. La V2 por ejemplo, es un 20% superior a la Vs. Si multiplicamos el resultado de la fórmula de debajo por 1,2 obtendremos la velocidad V2 de seguridad para ese avión en concreto.

Todo esto para un piloto se simplifica con unas tablas o por medio de un programa informático en una tablet o en un Laptop. El piloto solo debe de verificar que los cálculos con el peso al despegue son correctos y los introduce en la unidad MCDU para que el FMS los pueda utilizar en el despegue.