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 Sistemas de iluminacion de pistas de aeropuertos

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MensajeTema: Sistemas de iluminacion de pistas de aeropuertos   Jue 11 Dic 2014 - 8:28

Las operaciones nocturnas en aeropuertos civiles requieren de sistemas de iluminación especializados que permiten la adecuada aproximación de las aeronaves hacia las pistas para efectuar su descenso, realizar su adecuado aterrizaje en las mismas y ubicar las calles de rodaje hacia las terminales de pasajeros o hangares de mantenimiento.

Respecto a los sistemas de iluminación de aproximación, pistas y calles de rodaje utilizados durante las operaciones nocturnas de aeronaves comerciales en aeropuertos civiles, el ingeniero Gabriel Torres Aguilar, consultor en Iluminación nos presenta el siguiente artículo técnico.

Sistemas de iluminación de aproximación, pistas y calles de rodaje para operaciones nocturnas en aeropuertos civiles

Un aeropuerto civil se diseña y construye para permitir el aterrizaje y despegue de aeronaves comerciales, para lo cual se deben contar con pistas lo suficientemente largas y anchas que permitan realizar ascensos y descensos durante operaciones diurnas y nocturnas.

Después de un aterrizaje, como ayuda a los movimientos en tierra de las aeronaves comerciales existen las calles de rodaje, que son pistas auxiliares que permiten agilizar el tráfico rodado hacia las terminales de transporte de pasajeros o hangares de mantenimiento.

Durante las operaciones nocturnas de aterrizaje en los aeropuertos civiles se utilizan tres tipos de sistemas de iluminación especializados para efectuar con seguridad los descensos en pista y movimientos en tierra de las aeronaves comerciales:

I.- Sistema de iluminación de aproximación.
El sistema de iluminación de aproximación suministra a la tripulación de la aeronave comercial que ha iniciado el descenso, de ayudas visuales respecto a la alineación de la misma: balance, horizonte y posición respecto a la cabecera o inicio de la pista (umbral). El sistema de iluminación de aproximación esta situado en las cercanías de la cabecera o inicio de la pista (umbral), proporcionando una guía de ruta hacia la pista y su función principal es proporcionar el contacto visual del inicio de la pista para indicar la trayectoria del aterrizaje en tierra.

El sistema de iluminación de aproximación se integra de filas de luminarios con un flujo luminoso de salida que es constante de color amarillo y/o rojo colocados en los extremos y en la parte central cuenta con filas de luminarios con un flujo luminoso de salida intermitente de color amarillo ; en ambos casos colocados hasta antes de la iluminación de cabecera o inicio de pista (umbral),en donde se tienen luminarios con un flujo luminoso constante de color verde, que se encuentran colocados en forma continua transversal respecto al sentido longitudinal de la pista.

II.- Sistema de iluminación de pistas.
Una vez establecida la correcta aproximación de la aeronave comercial, se procede a efectuar la fase de aterrizaje y es necesario proporcionar a la tripulación de las indicaciones visuales necesarias para preparar el descenso a lo largo de la pista.

El sistema de iluminación de pistas esta integrado por:
• Luminarios de borde de pista: Tienen la función de indicar los limites laterales de la pista,emiten un flujo luminoso fijo de color blanco,con excepción del ultimo tercio de la longitud de la pista en donde pueden ser con un flujo luminoso fijo de color amarillo para indicar precaución.

• Luminarios de cabecera o inicio de pista (umbral): Tienen la finalidad de indicar a la tripulación el comienzo de la pista,emiten un flujo luminoso unidireccional de color verde y con un brillo fijo, de manera que únicamente deben ser visibles por la aeronave comercial que se aproxima en fase de aterrizaje.

• Luminarios de terminación de pista (extremo): Tienen la finalidad de indicar a la tripulación el final de la pista, emiten un flujo luminoso unidireccional de color rojo y con un brillo fijo, de manera que únicamente deben ser visibles por la aeronave comercial que ha aterrizado y se encuentra en la etapa de frenado.

• Luminarios de eje de pista: Tienen la finalidad de indicar el centro de la pista, son del tipo empotrado y emiten un flujo luminoso de color blanco con un brillo fijo, alternado de un flujo luminoso de color rojo y blanco desde los 900 metros de longitud de la pista hasta los 300 metros de distancia del final de la misma y de flujo luminoso de color rojo en los últimos 300 metros de la pista.

• Luminarios de zona de contacto: Tienen la finalidad de indicar a la tripulación el lugar apropiado sobre la pista para colocar el tren de aterrizaje principal de la aeronave comercial e iniciar la fase de descenso y son del tipo empotrado; los luminarios con luces de zona de contacto inician enseguida de la iluminación de cabecera o inicio de pista (umbral), situándose hasta una longitud de 900 metros hacia dentro de la pista, emitiendo un flujo luminoso de color blanco y en conjunto forman una configuración geométrica rectangular en forma de barra longitudinal respecto al sentido de aterrizaje de la pista.

III.- Sistema de iluminación de calles de rodaje.
Efectuado el aterrizaje de forma adecuada y segura, la aeronave comercial necesita dirigirse a las terminales de pasajeros o hangares de mantenimiento, para lo cual debe utilizar las calles de rodaje; las cuales para efectos de identificación y visualización de las mismas, utilizan luminarios con luces que emiten un flujo luminoso de color azul con menor brillo que las luces utilizadas en la pista y se caracterizan por tener un ángulo de visión que solo es visible por la tripulación que las observa desde la cabina cuando la aeronave comercial está rodando en pista y son invisibles para la tripulación cuando la misma está en vuelo.


Sistema de luces de indicadores de alineamiento para pistas de aterrizaje y despegue, FTS-815/835

El sistema de luces de indicadores de alineamiento para pistas de aterrizaje y despegue FTS-815/835 (RAILS) se utiliza como parte de los sistemas de iluminación de aproximación CAT I MALSR o SSALR para pistas de aterrizaje y despegue de aproximación de precisión. El sistema consta de cinco unidades, normalmente instaladas comenzando a 720 m desde el umbral de pista de aterrizaje y despegue y espaciadas a intervalos de 60 m en línea con la línea central de la pista de aterrizaje y despegue, antes del inicio de las barretas de luz de encendido continuo. El sistema se puede expandir para contener hasta 21 unidades para su utilización con el sistema de iluminación de aproximación ALSF-1 o ALSF-2 CAT II o III. El FTS-815 es un sistema alimentado por voltaje que obtiene potencia de una fuente AC de 120 V o 240 V. El control del brillo se logra a través del uso del controlador en serie FTC-435 o mediante cables de control individual. El FTS-835 es un sistema alimentado por corriente que obtiene el control de la potencia y el brillo directamente de un circuito en serie del aeródromo a través de un transformador de aislamiento de 300 W y 6,6 A (CCR de 10 kW recomendado por sistema).


ILS Sistema de Aproximación por Instrumentos

El sistema de aproximación por instrumentos, se encuentra en los principales aeropuertos, sirve para guiar a las aeronaves en su aproximación y es de mucha utilidad en condiciones de poca o nula visibilidad, el sistema provee de dos parámetros, uno llamado localizador que da conocimiento de la ubicación de la pista en un plano horizontal, es decir, hacia donde se encuentra la pista por ejemplo si nos queda a la izquierda o a la derecha, la senda de planeo que provee una ventana de aproximación, es decir en un plano vertical que marca una aproximación ideal en la mayoría de los casos con 3° de inclinación, así que mientras el localizador nos dice si estamos centrados o no con la posición de la pista, la senda de planeo nos dice que tan arriba o abajo estamos en relación de la senda de aproximación ideal.
Puede ser el caso de que el sistema únicamente funcione proporcionando LOC (Localizador) o Senda de Planeo. En este caso la aproximación deja de ser “aproximación ILS” y pasa a ser aproximación al localizador, esto afectara directamente la DH o Altitud de decisión.

Existen categorías de ILS las cuales varían en presición

Un ILS estándar se considera de Categoría I, lo que permite aterrizajes con una visibilidad mínima de 2.400 pies (732 m) o 1.800 pies (549 m) en caso de que haya iluminación de la línea central y zonas de toma de la pista y un mínimo de techo de nubes de 200 pies (60 m).

Los sistemas más avanzados de Categoría II y Categoría III permiten operaciones en visiblidad de casi cero (sin posibilidad de visión), pero requieren una certificación adicional del avión y la tripulación.

Las aproximaciones de Categoría II permiten aterrizar con una altura de decisión de 100 pies (30 m) y una visibilidad de tan solo 1.200 pies (366 m).

La Categoría III la vuela el sistema de aterrizaje automático del aparato, y permite operaciones sin incluso altitudes de decisión y una visibilidad mejor a 700 pies (213 m) —CAT IIIa— o entre 150 (46 m) y 700 pies (213 m) —CAT IIIb.

Cada aparato certificado para operaciones CAT III tiene una altitud de decisión y mínimos de visibilidad establecidos, únicos para cada certificación, es decir las tripulaciones y los aparatos deben estar certificados para realizar aterrizajes bajo estas categorías de ILS

Algunos operadores pueden aterrizar en condiciones cero/cero —CAT IIIc—. Las instalaciones CAT II/III incluyen iluminación de la línea central de la pista y zona de contacto, así como otras ayudas y mejoras, en el aeropuerto de Toluca, tenemos un ILS CATIII lo cual permite realizar aterrizajes a aeronaves equipadas con Autoland como los A320 realizar aterrizajes sin visibilidad exterior ni mínimos, claro aunque la aeronave este equipada y el aeropuerto tenga el ILS Cat III es necesario que las tripulaciones tengan la certificación, la cual manejan como Certificación ILS Cat II Cat III.

Una personal


Un ILS consiste de dos subsistemas independientes: uno sirve para proporcionar guía lateral y el otro para proporcionar guía vertical.

Una serie de antenas localizadoras (LOC o localizer), que están situadas normalmente a unos 1 000 pies (305 m) del final de la pista y suelen estar formadas por 8, 14 o 24 antenas direccionales logo-periódicas (que son antenas cuyos parámetros de impedancia o radiación son una función periódica del logaritmo de la frecuencia nominal).

El equipo en tierra transmite una portadora comprendida entre los 108.1 MHz y 111.975 MHz, modulada al 20% por una señal resultante de sumar dos tonos de 90 Hz y 150 Hz (90+150 Hz). Esta señal se denomina CSB (Carrier Side Band). A su vez, también se transmite una señal con bandas laterales y portadora suprimida modulada con una señal resultante de restar dos tonos de 90 Hz y 150 Hz (90-150 Hz). Esta señal se denomina SBO (Side Band Only).

En la mayoría de los sistemas localizadores, existe una tercera señal denominada Clearance o CLR, que sirve de 'relleno' para evitar que las aeronaves intercepten falsos nulos y evitar así que se crea el estar interceptando el eje de pista cuando en realidad no se está haciendo. Dicha señal se transmite con 8 kHz de diferencia respecto a la frecuencia de trabajo del localizador.

Estas tres señales, CSB, SBO y CLR, se distribuyen a las antenas a través del sistema de distribución del localizador. Dicho sistema, meramente pasivo, se compone de fasadores y atenuadores. Su objetivo es entregar a cada antena una proporción adecuada de las tres señales con su potencia y fase adecuada para conformar un diagrama polar.

Las señales una vez distribuidas y emitidas por las antenas, se suman en el espacio obteniendo una diferencia de modulación ó DDM diferente de las señales de navegación de 90 Hz y 150 Hz en cada punto del espacio. Es lo que se denomina modulación espacial

Esto produce el efecto que en el lado derecho, la DDM resultante tenga una predominancia de la señal de 150 Hz, en el izquierdo la predominancia de la DDM sea de 90 Hz, atendiendo al sentido de aproximación de la aeronave y en todo el eje de pista la DDM resultante tenga un valor nulo. Las aeronaves en aproximación, tratarán de buscar el nulo de la DDM lo que conlleva en la realidad a posicionarse en el eje de la pista.

El receptor embarcado en las aeronaves, suele ser un receptor de VHF superheterodino, el cual recibe y procesa la señal aplicándose la resultante a un medidor diferencial llamado CDI. Cuando la diferencia es cero, la aguja vertical del CDI se posiciona en el centro indicando que la aeronave está situada sobre el eje de la pista. Además el CDI dispone de un indicado adicional llamado bandera, el cual sólo se activa para avisar que el nivel de señal que se recibe es demasiado bajo y la medida mostrada en el CDI debe ser ignorada.

Una antena transmisora de la senda de planeo (G/S, del inglés: Glide Slope o GP: Glide Path) se sitúa a un lado de la zona de la pista donde se produce la toma. La señal G/S se transmite a una frecuencia de entre 328.6 MHz y 335.4 MHz, usando una técnica similar a la del localizador; la señal está situada para marcar una senda de planeo de aproximadamente 3° sobre la horizontal.


El receptor embarcado en las aeronaves, suele ser un receptor de VHF superheterodino, el cual recibe y procesa la señal aplicándose la resultante a un medidor diferencial llamado CDI. Cuando la diferencia es cero, la aguja vertical del CDI se posiciona en el centro indicando que la aeronave está situada sobre el eje de la pista. Además el CDI dispone de un indicado adicional llamado bandera, el cual sólo se activa para avisar que el nivel de señal que se recibe es demasiado bajo y la medida mostrada en el CDI debe ser ignorada.

Una antena transmisora de la senda de planeo (G/S, del inglés: Glide Slope o GP: Glide Path) se sitúa a un lado de la zona de la pista donde se produce la toma. La señal G/S se transmite a una frecuencia de entre 328.6 MHz y 335.4 MHz, usando una técnica similar a la del localizador; la señal está situada para marcar una senda de planeo de aproximadamente 3° sobre la horizontal.

Una antena transmisora de la senda de planeo (G/S, del inglés: Glide Slope o GP: Glide Path) se sitúa a un lado de la zona de la pista donde se produce la toma. La señal G/S se transmite a una frecuencia de entre 328.6 MHz y 335.4 MHz, usando una técnica similar a la del localizador; la señal está situada para marcar una senda de planeo de aproximadamente 3° sobre la horizontal.
Las frecuencias del localizador y la senda de planeo están emparejadas de manera que sólo se requiere seleccionar una frecuencia para sintonizar ambos receptores. El localizador proporciona una señal de código morse transmitda a 1 020 Hz para permitir la identificación. Por ejemplo, en el Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México, se transmitiría MEX para la pista 5L. Esto permite saber si el ILS está operando con normalidad o si está correctamente sintonizado. La señal de senda de planeo no transmite ninguna señal de identificación, por lo que se depende del localizador.

Las señales del localizador y la senda de planeo se muestran en un instrumento de la cabina, llamado Indicador de Desviación de Curso (CDI, del inglés: Course Deviation Indicator), como agujas horizontales y verticales (o un instrumento electrónico que las simule). El piloto controla el avión de manera que las agujas permanezcan centradas en la pole, pues es entonces cuando el avión sigue la senda de planeo y la dirección correctas. Las señales también pueden pasarse a los sistemas de piloto automático para permitir que éste vuele la aproximación.

Categorías (CAT) de ILS

Un ILS estándar se considera de Categoría I, lo que permite aterrizajes con una visibilidad mínima de 2.400 pies (732 m) o 1.800 pies (549 m) en caso de que haya iluminación de la línea central y zonas de toma de la pista y un mínimo de techo de nubes de 200 pies (60 m). Los sistemas más avanzados de Categoría II y Categoría III permiten operaciones en visiblidad de casi cero (sin posibilidad de visión), pero requieren una certificación adicional del avión y la tripulación.

Las aproximaciones de Categoría II permiten aterrizar con una altura de decisión de 100 pies (30 m) y una visibilidad de tan solo 1.200 pies (366 m).

La Categoría III la vuela el sistema de aterrizaje automático del aparato y permite operaciones incluso sin altitudes de decisión y una visibilidad mejor que 700 pies (213 m) —CAT IIIa— o entre 150 (46 m) y 700 pies (213 m) —CAT IIIb.

Cada aparato certificado para operaciones CAT III tiene una altitud de decisión y mínimos de visibilidad establecidos, únicos para cada certificación.

Algunos operadores pueden aterrizar en condiciones cero/cero —CAT IIIc—. Las instalaciones CAT II/III incluyen iluminación de la línea central de la pista y zona de contacto, así como otras ayudas y mejoras.

Radiobalizas

Artículo principal: Radiobaliza

Las radiobalizas son un tipo de radioayudas VHF (75MHz), que ofrece al aviador la posibilidad de determinar su posición a lo largo de una ruta aérea establecida, en el caso del ILS, alineada con la pista de aterrizaje. Existen tres tipos distintos de radiobalizas de ayuda al aterrizaje, que dependen de su posición:

Radiobaliza exterior

La radiobaliza exterior (OM, del inglés: outer marker), normalmente identifica el inicio de la senda de aproximación final. Se encuentra situada entre 4 y 7 millas náuticas del umbral de la pista de aterrizaje. Emite dos rayas (en código morse) por segundo, a un tono de 400 Hz, y una señal luminosa de color azul. Se utiliza esta radiobaliza para ayudar a los chequeos de altura, distancia y funcionamiento del equipamiento. Se puede combinar con un NDB para crear una Radiobaliza Exterior de Localizador (LOM, del inglés: Locator Outer Marker).

Radiobaliza intermedia
La radiobaliza intermedia (MM, del inglés: middle marker), informa al aviador que se encuentra en la senda de aproximación final de que el contacto con la pista es inminente, buscando que coincida con la altura de decisión de la CATI (unos 200 ft - 60 m). Es por tanto que a menudo se encuentra situada entre las 0,5 y 0,8 millas náuticas, dependiendo de la senda de planeo establecida en el aeropuerto. Está modulada con un tono de 1300 Hz y emite puntos y rayas (morse) alternativos. Su señal luminosa es de color ámbar.
Radiobaliza interior

La radiobaliza interior (IM, del inglés: inner marker), se instala en la senda de aproximación final para las categorías CATII y CATIII en la vertical del punto de corte de la misma con el plano de Altitud/Altura de Decisión (DA/H, del inglés: Decision Altitude/Height)) mínima de CATII (30m), a una distancia de entre 75 y 450 metros del umbral de pista. Indica al piloto que se está a punto de cruzar el umbral de la pista y si no es capaz de visualizar ninguna referencia de la misma, deberá frustrar el aterrizaje. Produce un sonido, con una modulación de puntos a 3000 Hz, 6 por segundo. También se enciende una luz blanca. El motivo de que no se use en CATI es que la DA/H en esta categoría es de 60 metros y el piloto debe encontrarse en Condiciones Visuales (VMC, del inglés: Visual Meteorologic Conditions) antes de la "MM", con lo cual, quedaría sin función alguna.

DME
Distance Measuring Equipment

El Equipo Telemétrico (DME, del inglés: Distance Measuring Equipment) está reemplazando a las radiobalizas en muchas instalaciones aeroportuarias. Proporciona una medición de la distancia hasta la estación en tierra de la Senda de Descenso (GS, del inglés: Glide Slope). La frecuencia está comprendida entre 978 y 1213 Mhz de 200 a 400 canales, que se selecciona automáticamente al sintonizar el LOC(Localizador).

El avión interroga con una secuencia de pares de pulsos separados a 12 microsegundos. El equipo de tierra recibe esta señal y la retrasmite de nuevo con un retardo de 50 microsegundos.

El equipo del avión calcula el tiempo trascurrido desde que preguntó, le descuenta 50 ms, lo divide por dos y lo multiplica por la velocidad de la luz (300 m por microsegundo). Con este dato se calcula la distancia al equipo de tierra
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