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Altímetro

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Diagrama que muestra la cara del altímetro de aeronave sensible a "tres puntas" que muestra una altitud de 10.180 pies (3.100 m) y una lectura de presión de aproximadamente 29,92 inHg (1013 hPa).

Un altímetro o un medidor de altitud es un instrumento que se utiliza para medir la altitud de un objeto por encima de un nivel fijo. La medición de la altitud se llama altimetría, que se relaciona con el término batimetría, la medición de la profundidad bajo el agua. La unidad más común para la calibración de altímetros en todo el mundo son los hectopascales (hPa), excepto en América del Norte y Japón, donde se utilizan pulgadas de mercurio (inHg). Para obtener una lectura de altitud precisa en pies o metros, la presión barométrica local debe calibrarse correctamente.

Contenido
  • 1 Historia
  • 2 Altímetro de presión
    • 2.1 Uso en senderismo, escalada y esquí.
    • 2.2 Paracaidismo
    • 2.3 Uso en aeronaves
  • 3 Uso en vehículo de efecto suelo
  • 4 altímetro sónico
  • 5 Altímetro de radar
  • 6 Sistema de posicionamiento global
  • 7 Otros modos de transporte
  • 8 Véase también
  • 9 referencias
  • 10 enlaces externos

Historia

Los principios científicos detrás del altímetro fueron escritos por primera vez por el reverendo Alexander Bryce, un ministro y astrónomo escocés en 1772, quien se dio cuenta de que los principios de un barómetro podían ajustarse para medir la altura.

Altímetro de presión

Sensor de presión barométrica digital para medir la altitud en aplicaciones de electrónica de consumo

La altitud se puede determinar basándose en la medición de la presión atmosférica. Cuanto mayor sea la altitud, menor será la presión. Cuando un barómetro se suministra con una calibración no lineal para indicar la altitud, el instrumento se denomina altímetro de presión o altímetro barométrico. Un altímetro de presión es el altímetro que se encuentra en la mayoría de los aviones, y los paracaidistas usan versiones montadas en la muñeca para propósitos similares. Los excursionistas y escaladores utilizan altímetros de mano o de muñeca, además de otras herramientas de navegación como un mapa, una brújula magnética o un receptor GPS.

La calibración de un altímetro sigue la ecuación

z=CTIniciar sesión⁡( PAG o /PAG),
{\ Displaystyle z = c \; T \; \ log (P_ {o} / P),}

donde c es una constante, T es la temperatura absoluta, P es la presión a la altitud z y P o es la presión al nivel del mar. La constante c depende de la aceleración de la gravedad y la masa molar del aire. Sin embargo, hay que tener en cuenta que este tipo de altímetro se basa en la "altitud de densidad" y sus lecturas pueden variar en cientos de pies debido a un cambio repentino en la presión del aire, como por un frente frío, sin ningún cambio real de altitud.

Uso en senderismo, escalada y esquí.

Un altímetro barométrico, utilizado junto con un mapa topográfico, puede ayudar a verificar la ubicación. Es más confiable y, a menudo, más preciso que un receptor GPS para medir la altitud; la señal de GPS puede no estar disponible, por ejemplo, cuando uno está en lo profundo de un cañón, o puede dar altitudes tremendamente inexactas cuando todos los satélites disponibles están cerca del horizonte. Debido a que la presión barométrica cambia con el clima, los excursionistas deben recalibrar periódicamente sus altímetros cuando alcanzan una altitud conocida, como un cruce de senderos o un pico marcado en un mapa topográfico.

Paracaidismo

Altímetro digital de paracaidismo montado en la muñeca en modo diario, que muestra el último perfil de salto registrado. Paracaidista en caída libre, haciendo uso de un altímetro de mano. La cara analógica es visible, mostrando altitudes de decisión codificadas por colores. El altímetro representado es electrónico, a pesar de utilizar una pantalla analógica.

Un altímetro es la pieza más importante del equipo de paracaidismo, después del paracaídas en sí. El conocimiento de la altitud es crucial en todo momento durante el salto y determina la respuesta adecuada para mantener la seguridad.

Dado que la conciencia de la altitud es tan importante en el paracaidismo, existe una amplia variedad de diseños de altímetros hechos específicamente para su uso en el deporte, y un paracaidista que no sea estudiante normalmente utilizará dos o más altímetros en un solo salto:

  • Altímetros visuales analógicos mecánicos de mano, muñeca o pecho. Este es el tipo más básico y común, y es utilizado por (y comúnmente obligatorio para) prácticamente todos los estudiantes paracaidistas. El diseño común tiene una esfera marcada de 0 a 4000 m (o de 0 a 12000 pies, imitando la esfera del reloj ), en la que una flecha apunta a la altitud actual. Las secciones de deportes de la placa frontal están marcadas de manera prominente con amarillo y rojo respectivamente, lo que significa la altitud de despliegue recomendada, así como la altitud de decisión del procedimiento de emergencia (comúnmente conocida como "plataforma dura"). Un altímetro mecánico tiene una perilla que debe ajustarse manualmente para que apunte a 0 en el suelo antes de saltar, y si el lugar de aterrizaje no está a la misma altitud que el lugar de despegue, el usuario debe ajustarlo adecuadamente. También están disponibles algunos altímetros electrónicos avanzados que hacen uso de la conocida pantalla analógica, a pesar de que funcionan internamente de forma digital.
  • Altímetros visuales digitales, montados en la muñeca o en la mano. Este tipo siempre funciona electrónicamente y transmite la altitud como un número, en lugar de un puntero en un dial. Dado que estos altímetros ya contienen todos los circuitos electrónicos necesarios para el cálculo de la altitud, por lo general están equipados con funciones auxiliares como diario electrónico, repetición del perfil de salto en tiempo real, indicación de velocidad, modo de simulador para uso en entrenamiento en tierra, etc. se activa en el suelo antes del salto, y calibra automáticamente para apuntar a 0. Por lo tanto, es esencial que el usuario no lo encienda antes de lo necesario para evitar, por ejemplo, el viaje a una zona de salto ubicada a una altitud diferente a la de su hogar que podría causar una lectura falsa potencialmente fatal. Si la zona de aterrizaje prevista se encuentra a una altura diferente a la del punto de despegue, el usuario debe ingresar el desplazamiento apropiado mediante el uso de una función designada.
  • Altímetros audibles (también conocidos como "dytters", una marca genérica del primer producto de este tipo en el mercado). Estos se insertan en el casco y emiten un tono de advertencia a una altitud predefinida. Los audibles contemporáneos han evolucionado significativamente desde sus inicios y tienen una amplia gama de funciones, como múltiples tonos a diferentes altitudes, múltiples perfiles guardados que se pueden cambiar rápidamente, libro de registro electrónico con transferencia de datos a una PC para su posterior análisis, caída libre distinta y los modos de dosel con diferentes alturas de advertencia, sola vez tonos indicadores de acceso, etc. animaciones son estrictamente dispositivos auxiliares, y no sustituyen, sino que se complementan un altímetro visual que sigue siendo la principal herramienta para mantener la conciencia de altitud. El advenimiento de las disciplinas modernas de paracaidismo, como el vuelo libre, en el que el suelo puede no estar en el campo de visión de uno durante largos períodos de tiempo, ha hecho que el uso de audibles sea casi universal, y prácticamente todos los cascos de paracaidismo vienen con uno o más cascos incorporados. puertos en los que se puede colocar un audible. Los audífonos no se recomiendan y, a menudo, los estudiantes paracaidistas no pueden usarlos, ya que necesitan desarrollar un régimen adecuado de conciencia de altitud para ellos mismos.
  • Altímetros visuales auxiliares. Estos no muestran la altitud precisa, sino que ayudan a mantener un indicador general en la visión periférica. Pueden operar en conjunto con un audible equipado con un puerto apropiado, en cuyo caso emiten destellos de advertencia que complementan los tonos audibles, o ser independientes y usar otro modo de visualización, como mostrar luz verde o roja dependiendo de la altitud.
Altímetro parlante con casco para paracaidismo
  • Altímetros de voz (también conocidos como altímetros de voz). Otro tipo de altímetro que combina funciones de altímetro tanto audibles como visuales. La unidad tiene todas las altitudes necesarias utilizadas en paracaidismo y lo anuncia como un número en el idioma nativo de Skydiver. Estos también se insertan en el casco (del mismo tamaño de bolsillo que para los audibles), pero emiten voz con ajuste automático de volumen dependiendo de la velocidad para lograr una audición clara. Los altímetros parlantes suelen tener una configuración de software a través de una aplicación móvil. El objetivo principal de este tipo de altímetro es una fuerte característica de seguridad para paracaidistas experimentados, por lo que siempre conocen su propia posición actual que es muy útil para los organizadores de carga FS o instructores AFF también.

La elección exacta de los altímetros depende en gran medida de las preferencias individuales del paracaidista, el nivel de experiencia, las disciplinas primarias y el tipo de salto. En un extremo del espectro, un salto de demostración a baja altitud con aterrizaje en el agua y sin caída libre podría anular el uso obligatorio de altímetros y no usar ninguno en absoluto. Por el contrario, un saltador que realice saltos en vuelo libre y vuele un paracaídas de alto rendimiento podría usar un altímetro mecánico analógico para una fácil referencia en caída libre, un audible en el casco para advertencia de altitud de ruptura, programado adicionalmente con tonos de guía de descenso para el vuelo del dosel, así como un altímetro digital en un brazalete para ver rápidamente la altitud precisa en la aproximación. Otro paracaidista que realice tipos similares de saltos podría usar un altímetro digital para su visual principal, prefiriendo la lectura de altitud directa de una pantalla numérica.

Uso en aviones

Un viejo altímetro de avión Diagrama que muestra la cara del altímetro de aeronave sensible a "tres puntas" que muestra una altitud de 10.180 pies (3.100 m) y una lectura de presión de aproximadamente 29,92 inHg (1013 hPa). Un altímetro de avión tipo tambor, que muestra las pequeñas ventanas de Kollsman en la parte inferior izquierda (hectopascales) y la parte inferior derecha (pulgadas de mercurio) de la cara.

En aviones, un barómetro aneroide mide la presión atmosférica desde un puerto estático fuera del avión. La presión del aire disminuye con el aumento de la altitud, aproximadamente 100 hectopascales por 800 metros o una pulgada de mercurio por 1000 pies cerca del nivel del mar.

El altímetro aneroide está calibrado para mostrar la presión directamente como una altitud sobre el nivel medio del mar, de acuerdo con un modelo matemático de atmósfera definido por la International Standard Atmosphere (ISA). Los aviones más antiguos usaban un barómetro aneroide simple en el que la aguja hacía menos de una revolución alrededor de la cara desde cero hasta la escala completa. Este diseño evolucionó a altímetros de tres puntas con una aguja primaria y una o más agujas secundarias que muestran el número de revoluciones, similar a la esfera de un reloj. En otras palabras, cada aguja apunta a un dígito diferente de la medición de altitud actual. Sin embargo, este diseño ha caído en desgracia debido al riesgo de mala interpretación en situaciones estresantes. El diseño evolucionó aún más a altímetros de tambor, el paso final en la instrumentación analógica, donde cada revolución de una sola aguja representaba 1000 pies (300 metros), con incrementos de mil pies registrados en un tambor numérico del tipo del odómetro. Para determinar la altitud, un piloto primero tenía que leer el tambor para determinar los miles de pies, luego mirar la aguja para los cientos de pies. Los altímetros analógicos modernos de los aviones de transporte suelen ser de tipo tambor. El último desarrollo en claridad es un sistema electrónico de instrumentos de vuelo con pantallas altimétricas digitales integradas. Esta tecnología se ha filtrado desde aviones de pasajeros y aviones militares hasta que ahora es estándar en muchos aviones de aviación general.

Los aviones modernos utilizan un "altímetro sensible". En un altímetro sensible, la presión de referencia al nivel del mar se puede ajustar con una perilla de ajuste. La presión de referencia, en pulgadas de mercurio en Canadá y Estados Unidos, y hectopascales ( anteriormente milibares ) en otros lugares, se muestra en la pequeña ventana de Kollsman, en la cara del altímetro de la aeronave. Esto es necesario, ya que la presión atmosférica de referencia al nivel del mar en un lugar determinado varía con el tiempo con la temperatura y el movimiento de los sistemas de presión en la atmósfera.

Diagrama que muestra los componentes internos del altímetro de aeronave sensible.

En terminología aeronáutica, la presión atmosférica regional o local al nivel medio del mar (MSL) se denomina QNH o " ajuste del altímetro ", y la presión que calibrará el altímetro para mostrar la altura sobre el suelo en un aeródromo determinado se denomina QFE de el campo. Sin embargo, un altímetro no se puede ajustar para variaciones en la temperatura del aire. Las diferencias de temperatura con respecto al modelo ISA causarán errores en la altitud indicada.

En la industria aeroespacial, los altímetros mecánicos autónomos que se basan en fuelles de diafragma fueron reemplazados por sistemas de medición integrados que se denominan computadoras de datos aéreos (ADC). Este módulo mide la altitud, la velocidad de vuelo y la temperatura exterior para proporcionar datos de salida más precisos que permiten el control de vuelo automático y la división del nivel de vuelo. Se pueden usar varios altímetros para diseñar un sistema de referencia de presión que proporcione información sobre los ángulos de posición del avión para respaldar aún más los cálculos del sistema de navegación inercial.

Uso en vehículo de efecto suelo

Después de una extensa investigación y experimentación, se ha demostrado que los "radioaltímetros de fase" son los más adecuados para vehículos de efecto suelo, en comparación con los altímetros láser, isotrópicos o ultrasónicos.

Altímetro sónico

En 1931, el Cuerpo Aéreo del Ejército de los EE. UU. Y General Electric probaron un altímetro sónico para aeronaves, que se consideró más confiable y preciso que uno que dependía de la presión del aire cuando había niebla o lluvia densa. El nuevo altímetro utilizó una serie de sonidos agudos como los que hace un murciélago para medir la distancia desde la aeronave a la superficie, que al regresar a la aeronave se convirtió en pies que se muestran en un medidor dentro de la cabina del avión.

Altímetro de radar

Artículo principal: Altímetro de radar El altímetro de este Piper PA-28 se ve en la fila superior de instrumentos, el segundo desde la derecha

Un altímetro de radar mide la altitud de forma más directa, utilizando el tiempo que tarda una señal de radio en reflejarse desde la superficie hasta la aeronave. Alternativamente, se puede utilizar un radar de onda continua de frecuencia modulada. Cuanto mayor sea el cambio de frecuencia, mayor será la distancia recorrida. Este método puede lograr una precisión mucho mejor que el radar de impulsos para el mismo gasto y los altímetros de radar que utilizan modulación de frecuencia son estándar de la industria. El altímetro de radar se utiliza para medir la altura sobre el nivel del suelo durante el aterrizaje en aviones comerciales y militares. Los altímetros de radar también son un componente de los sistemas de advertencia de evitación del terreno, que advierten al piloto si la aeronave está volando demasiado bajo o si hay terreno ascendente más adelante. La tecnología de altímetro de radar también se utiliza en radares de seguimiento del terreno que permiten que los aviones de combate vuelen a muy baja altitud.

La tecnología Lidar se utiliza para ayudar a navegar el ingenio del helicóptero en sus vuelos récord sobre el terreno de Marte por medio de un altímetro Lidar orientado hacia abajo.

Sistema de Posicionamiento Global

Los receptores del Sistema de posicionamiento global (GPS) también pueden determinar la altitud mediante trilateración con cuatro o más satélites. En las aeronaves, la altitud determinada mediante GPS autónomo no es lo suficientemente fiable como para reemplazar el altímetro de presión sin utilizar algún método de aumento. En el senderismo y la escalada, es común encontrar que la altitud medida por el GPS está desviada hasta en 122 metros (400 pies) dependiendo de la orientación del satélite.

Otros modos de transporte

El altímetro es un instrumento opcional en vehículos todoterreno para ayudar en la navegación. Algunos automóviles de lujo de alto rendimiento que nunca tuvieron la intención de dejar las carreteras pavimentadas, como el Duesenberg en la década de 1930, también han sido equipados con altímetros.

Los excursionistas y montañeros utilizan altímetros barométricos de mano o montados en la muñeca, al igual que los paracaidistas.

Ver también

Referencias

enlaces externos

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