POR QUE VUELA UN AVIÓN

Actualmente se considera uno de los medios más seguros para viajar, pero, ¿cómo es posible que vuelen los aviones?

Seguro que todos hemos hecho volar alguna vez una cometa. Debido a su ligero peso y a las corrientes de aire, una cometa es capaz de alcanzar gran altitud. Esta era la teoría con la que trabajaban los pioneros de la aviación: así, sus aviones eran muy ligeros y frágiles. Éste es también el principio de los Ala-Delta, que aprovechan las corrientes ascendentes para alcanzar mayor altura y están construidos con materiales ultra-ligeros, aunque, gracias a los nuevos avances, también muy resistentes.
Sin embargo, los aviones están construidos con materiales pesados, llegando a pesar cerca de las 300 toneladas sin carga. Y sin embargo, vuelan.

El aire y el agua

Para comprender bien los motivos por los que un avión es capaz de volar, antes tenemos que entender el comportamiento del aire.

Aunque nos parezca increíble, el comportamiento del aire es muy similar al del agua: ambos se estudian en el marco de la “mecánica de fluidos”. Así pues, el aire también tiene una densidad, y un peso. Y dicho peso, al nivel del mar, es similar al que sufriríamos a 10 metros de profundidad bajo el agua.
De este modo, la única diferencia entre ambos fluidos radica en que tienen densidades y viscosidades diferentes. Por lo demás, podemos estudiar el comportamiento del aire realizando experimentos con el agua.

¿Qué son las líneas de flujo?

Para representar el movimiento en el interior de un fluido, se usan lo que se denominan “líneas de flujo”. Se trata de unas líneas que representan la dirección y el sentido del movimiento de un fluido, (como el agua en el interior de una tubería), y que se representan más juntas cuanto más rápido se mueve dicho fluido.

De esta manera, podemos “visualizar” el comportamiento del agua (o del aire), de una manera clara.

El Principio de Bernoulli

El Principio de Bernoulli es una ecuación matemática compleja que define el comportamiento del agua a lo largo de una “línea de corriente”. Esto es, a lo largo de una especie de “carretera” por la que discurren las partículas de fluido, sufriendo todas las mismas fuerzas, la misma velocidad y los mismos contratiempos. El ejemplo más claro lo tenemos en una tubería: si la tubería gira, todas las partículas giran.
Pues bien; según el principio de Bernoulli, independientemente del camino recorrido o de su forma, el caudal se conserva. Esto implica que en tuberías más estrechas, el agua discurre más rápido y en tuberías más anchas, más lento. Esto es fácilmente comprobable: sólo tenemos que abrir el grifo de la cocina y tapar con el dedo medio grifo. ¿Qué ocurre con el agua cuando sale? Podemos ver claramente cómo su velocidad aumenta.
Si representáramos esto con líneas de flujo, diríamos que en cañerías más estrechas las líneas de flujo se juntan y el agua discurre con mayor rapidez.

Efecto Venturi

Cuando un fluido aumenta su velocidad, en su interior se genera una bajada de presión que puede ser utilizada para incorporar al fluido otros componentes: se trata del efecto Venturi.
Algunas pistolas de pintura (pistolas aerográficas por succión), lo utilizan para espolvorear la pintura de una manera homogénea. Para ello colocan la pintura en la parte inferior de la pistola, hacen circular aire a gran velocidad sobre la boca del recipiente de la pintura, y éste “absorbe” la pintura incorporándola al flujo de aire. Método que ya se usaba en las pinturas rupestres del Paleolítico.
El efecto Venturi es también el causante del funcionamiento de las chimeneas tradicionales. En las capas altas el aire discurre a mayor velocidad, por lo que, si colocamos la salida de una chimenea en esas capas, la diferencia de presión ocasionada por la velocidad del aire provoca una succión que obliga al aire del interior de la chimenea a ascender.

Aerodinámica de los aviones

Una vez conocidos el principio de Bernoulli y el efecto Venturi, es fácil entender la aerodinámica de los aviones. Las alas son curvas en la parte superior, obligando a las líneas de flujo a discurrir más juntas, (es decir, a que el aire discurra con mayor velocidad en la parte superior del ala que en la parte inferior), con lo que se genera una falta de presión en la parte superior que hace que el ala se eleve (fuerza de sustentación). Dicha diferencia de presión será mayor cuanto más rápido discurra el aire, lo que obliga al avión a alcanzar una velocidad mínima antes de despegar y a mantenerla durante el vuelo. Cuando la velocidad se reduce, la diferencia de presión se hace menor, y el avión desciende.