SEPLA VTySV Briefing Cenizas Volcánicas

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Vocalía Técnica y de Seguridad de Vuelo

BRIEFING CENIZAS VOLCÁNICAS (SEPLA)

“Ladies and gentlemen, this is your captain speaking. We have a small

problem. All four engines have stopped. We are doing our damnedest to get them under control. I trust you are not in too much distress.”

(Anuncio al pasaje por parte del comandante del BAW 009, Indonesia 1982,

después de un encuentro con una nube de cenizas volcánicas)

INTRODUCCIÓN

El ser humano ha tenido desde siempre un miedo ancestral a las erupciones volcánicas aunque, en lo que respecta a la aviación, estamos principalmente interesados en las erupciones explosivas que son las que representan una amenaza más directa a las aeronaves en vuelo y causan grandes trastornos a los aeropuertos que se encuentran a sotavento del volcán (aunque no se pueden descartar otras menos importantes que por su situación puedan generar problemas a las operaciones). Estas erupciones lanzan a las partes altas de la atmósfera kilómetros cúbicos de partículas de cristal, rocas pulverizadas (cenizas volcánicas) y gases corrosivos. Los observatorios de actividad volcánica son la primera línea de defensa. Cuando se observa una erupción, o ésta se prevé inminente, la información se distribuirá rápidamente a todos las partes interesadas (autoridades de aviación civil, oficinas meteorológicas y tripulaciones de los aviones que pudieran verse afectados). Los pilotos somos también una parte importante de este proceso al poder informar de actividad volcánica que puede no se haya podido registrar por otros medios. Para ello realizaremos un AIREP dando la mayor información posible y en tierra utilizaremos el modelo VAR (que reproducimos a continuación) para tramitar esta información y dar más detalles, si fuera posible, de la observación.

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Por último, la observación por medio de satélites y modelos matemáticos generados a partir de estos datos ha provocado una mejora considerable en la información disponible. Toda esta información será procesada y distribuida por VAAC´s (Volcanic Ash Advisory Centers) a MWO´s (Meteorological Watch Offices) y ACC´s (Area Control Centers) generando SIGMET´s y NOTAM´s (ASHTAM´s) respectivamente. Esta información es la que nos puede llegar a nosotros como pilotos que puede ser completada con la última información satelital, o de cualquier otro tipo, disponible.

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Ejemplos de ASHTAM y NOTAM:

ASHTAM A. CENTRAL AMERICAN FIR B. 04170555 C. VOLCAN SAN CRISTOBAL.14004-02 D. 124211N0870024W E. YELLOW ALERT F. SFC/11000FT G. E/SE H. VOR/DME MGA A317 TUKOR CNL I. VOR/DME MGA A317 TUKOR RTE AVBL. ALT RTE MGA VOR/DME A502 BERTA GABOS A317. VOR/DME/CAT/ABVL J. INSTITUTO NACIONAL DE ESTUDIOS TERRITORIALES. DPTO. DE SISMOLOGÍA K. GNE AVIATION CTN WIND 60KM/H E/SE FM VOLCANO NNNN Se ha establecido un código de colores para la aviación que pueden ser utilizados por algunas agencias vulcanológicas para dar información volcánica al entorno aeronáutico:

Nivel de estatus de alerta de acuerdo a la actividad vulcanológica:

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GREEN ALERT: El volcán está en estado de reposo, sin actividad volcánica. YELLOW ALERT: El volcán esta experimentando signos de actividad por encima de los valores normales o ha disminuido su estado de un nivel de alerta superior (la actividad ha decrecido significativamente pero continúa siendo monitorizado por posibles incrementos de actividad) . ORANGE ALERT: El volcán esta exhibiendo un comportamiento que hace probable una erupción o una erupción volcánica se está produciendo pero con poca o nula emisión de cenizas (se especificará la altura de la pluma si fuera posible)

RED ALERT: Se predice una erupción inmediata con una significativa emisión de ceniza a la atmósfera o una erupción que ya se está produciendo con significativa emisión de ceniza a la atmósfera (se especificará la altura de la pluma si fuera posible)

NOTAM

Un ejemplo similar, en este caso mostrando un NOTAM realizado por Guayaquil NOF (NOTAM Office), que sería enviado al VAAC de Washington de la siguiente forma: 1 ZCZC GG KWBCYMYX 151840 SEGUYNYX USUAL AFTN HEADER ENVELOPE 2 A0623/00 NOTAMN Q) SEGU/QWWXX/IV/NBO/W/000 /250/0128S 07826W030 A) SEGU B) 0002151830 C) 0002171830 E) SIGNIFICANT VOLCANIC ACT TUNGURAHUA VA MOV W. AWY RESTRICTIONS AND ALT RTE NOTIFIED BY ATC ACTUAL NOTAM 4 NNNN USUAL AFTN ENDING ENVELOPE

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ALGUNOS DATOS A TENER EN CUENTA

Los volcanes se forman por los depósitos y acumulación de lava que se expulsa a través de cráteres y orificios durante una erupción. La lava es roca fundida (magma) que se encuentra en el manto terrestre y se compone de muchos y variados elementos químicos, principalmente oxígeno y sílice con pequeñas cantidades de aluminio, hierro, calcio, magnesio, potasio, sodio y titanio. El magma también contiene elementos volátiles diluidos en condiciones de gran presión. Si éste consigue abrir brechas hasta la superficie con la suficiente energía generará una erupción, siendo precisamente esta energía, la que determinará lo “explosiva” que será la misma. En las erupciones de mayor intensidad, cantidades masivas de gases disueltos se desprenden en un corto periodo de tiempo a la atmósfera provocando ondas de choque que pulverizan rocas vertical, y a veces, lateralmente, a la vez que una columna de gases y ceniza, en el plazo de pocos minutos, alcanza la estratosfera (con lo que la dispersión de gases y ceniza aumentará considerablemente). Si el magma encuentra además masas de agua, los gases disueltos se liberan violentamente (como en el caso del volcán Eyjafjalla) y la combinación de éstos junto con vapor de agua extremadamente calientes causarán erupciones impresionantes. Las erupciones más violentas suelen ocurrir frecuentemente en los estadios iniciales de la misma, bajando de intensidad a lo largo de las siguientes semanas o meses (aproximadamente la mitad de las erupciones volcánicas tienen una duración inferior a dos meses). Estadísticamente las erupciones más violentas tienen lugar entre las latitudes 20N y 10S.

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Aparte de la naturaleza abrasiva de la ceniza volcánica otra característica importante es su punto de fusión. Estando formadas principalmente por cristales de sílice cuya temperatura de fusión es de aproximadamente 1100 ºC, se encuentra por debajo de las temperaturas normales de operación de los motores a reacción que es de aproximadamente 1400 ºC. Este simple dato nos puede dar una referencia de la capacidad de producir daño severo en nuestro motor que tiene el encuentro de ceniza volcánica en suspensión durante nuestro vuelo. Es por tanto, primordial reducir la potencia de nuestros motores a ralentí con el propósito de disminuir las temperaturas de operación a alrededor de 600ºC y así minimizar las consecuencias negativas. Las partículas de ceniza que podremos encontrar normalmente en nuestros vuelos suele tener un diámetro inferior a 1mm. mientras que los gases estarán formados normalmente por vapor de agua, ácido sulfúrico (H2SO4) y cloro. Esta combinación de ceniza y ácido es altamente corrosiva y puede causar daño a los motores y oscurecimiento de los parabrisas. Además, estas concentraciones de ácido en la atmósfera generan fenómenos eléctricos que pueden hacerse evidentes en nuestra aeronave por la aparición de fuego de San Telmo en puntos del fuselaje, resplandor en la entrada de los motores y posibles cortes e interferencias con los equipos VHF y HF que pueden hacer imposible las comunicaciones con tierra. Para la predicción de los movimientos de la pluma volcánica se utiliza varios modelos siendo unos de los más utilizados el del Montreal Volcanic Ash Advisory Centre y el NAME (Met Office,UK, medium-to-long range atmospheric dispersion model) que nos da tres predicciones: de SFZ-FL200, FL200-350 y FL350-550. Ambos, nos dan predicciones en tres dimensiones del movimiento de hasta 24 horas en intervalos de 6 horas.

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Desgraciadamente a día de hoy no existe consenso en la concentración de ceniza volcánica que constituya un peligro para las operaciones aéreas con lo que la recomendación general es EVITAR, EVITAR, EVITAR.

EFECTOS EN LOS MOTORES

Los de combustión interna, por su arquitectura, tienen menos riesgo de tener problemas al filtrar el aire antes de la combustión del mismo, siempre que no se utilice la calefacción de aire que lo derivaría sin filtrar a la cámara de combustión, con lo que, en este caso, cobra especial importancia evitar condiciones de engelamiento. En cuanto a los motores a reacción, hay tres efectos negativos básicos que nos pueden afectar y que listamos a continuación:

• Fusión de las cenizas volcánicas que pueden generar sobre presiones del flujo y apagados de llama. Como ya hemos comentado, en este caso, bajar la temperatura del motor reduciendo a ralentí la potencia de los mismos es la mejor manera de minimizar los efectos negativos.

• Erosión de los álabes del motor que disminuyen el margen de pérdida. • Obturación de inyectores de combustible y sistemas de enfriamiento que

pueden dificultar enormemente el reencendido del motor en caso de fallo.

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EFECTOS EN FUSELAJE Y EQUIPOS

Aparte de las abrasiones en el motor, se producen otras en ventanas, bordes de ataque de las superficies de vuelo y cola y pueden arrancar la pintura del fuselaje. Otras partes protuberantes como antenas, sondas, detectores de hielo e indicadores de ángulo de ataque pueden dañarse y quedar inoperativos. Desde el punto de vista operativo, la abrasión de las ventanas de cabina reduce la visibilidad horizontal y puede ser un gran problema a la hora del aterrizar la aeronave. También la posible pérdida de las indicaciones de las sondas pitot pueden hacer que no tengamos datos fiables de velocidad del aire en nuestros instrumentos de vuelo. Adicionalmente puede que se produzcan bloqueos de los sistemas de combustible y refrigeración, que, aunque no se han llegado a reportarse, provoquen una probable inspección, limpieza y sustitución de fluidos y filtros. Podemos perder además las comunicaciones con tierra al verse dañadas las antenas de comunicaciones. Además, después de un encuentro con cenizas volcánicas prácticamente toda la estructura puede quedar contaminada, siendo necesaria la limpieza en profundidad de paneles de instrumentos, paneles cortocircuitos, compartimentos de pasajeros y carga, etc. Las unidades eléctricas y de aviónica pueden estar tan contaminadas que existe una alta probabilidad de que hayan

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sufrido sobre calentamientos. Este problema es especialmente significativo en aeronaves fly-by-wire. La ceniza también puede contaminar los detectores de humo en bodegas que pueden generar avisos falsos que provoquen distracción y molestias innecesarias a la tripulación.

CONSIDERACIONES OPERATIVAS GENERALES

El tiempo de exposición de la aeronave a la nube de ceniza volcánica es el elemento crucial que determina la gravedad del encuentro. A la primera indicación de vuelo en cenizas volcánicas, debemos actuar rápidamente para salir de esta situación. Normalmente, esto se consigue realizando un viraje de 180º mientras iniciamos un descenso y protegiendo los motores colocando las palancas de gases a ralentí. A continuación, reproducimos un procedimiento operativo general que pueda servir de guía rápida para la resolución satisfactoria de un incidente de este tipo. Por supuesto, la información que se encuentra en nuestro manual de operaciones prevalecerá sobre cualquier otra, incluida la que reproducimos a continuación.

PROCEDIMIENTO OPERATIVO BÁSICO

DETECCIÓN POR PARTE DE LA TRIPULACIÓN

Por sí mismo el radar de la aeronave no es capaz de detectar cenizas volcánicas. Indicaciones de un encuentro con una nube de estas características puede incluir las siguientes indicaciones:

• Aparición de humo o polvo en cabina • Olor intenso parecido a fuego eléctrico, polvo quemado o sulfuro (olor a cerilla

recién encendida). Hay que hacer notar que nuestro sentido del olfato se va a saturar rápidamente, eliminando la sensación de olor, pudiendo provocar la falsa sensación de haber salido de la nube de ceniza. Para recuperar nuestro sentido del olfato debemos ponernos la máscara a 100% durante unos minutos.

• Mal funcionamiento de motor como pérdidas, incremento de ITT/EGT, fluctuaciones de RPM, etc.

• Resplandor blanco o naranja en las tomas de aíre de los motores • De noche, fuego de San Telmo/descargas estáticas observadas en parabrisas o

ventanas Si nos encontramos con algunas de estas señales deberemos aplicar los procedimientos establecidos en nuestro manual operativo.

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PROCEDIMIENTO OPERATIVO (Extracto Doc. 9691 OACI)

• REDUCIR INMEDIATAMENTE EL EMPUJE A RALENTÍ

o Se reduce la temperatura de operación de las turbinas y minimizamos los daños a la misma.

• DESCONECTAR GASES AUTOMÁTICOS

o Se previene selecciones de empuje superiores a ralentí. En caso

necesario, todos los cambios de empuje se harán de forma suave y gradual

• SALIR DE LA NUBE DE CENIZA VOLCÁNICA INMEDIATAMENTE

o Como ya se ha mencionado un giro de 180º en descenso suele ser la

opción más recomendable. Considerar la separación vertical con el terreno. No se debe incrementar la potencia de los motores para intentar librar la nube ascendiendo.

• CONECTAR ANTIHIELOS DE MOTOR/PLANO Y PACKS DE A/C

o Conseguiremos un mayor flujo de aíre de sangrado y mejoraremos el

margen de pérdida de los motores. Se debe intentar salvaguardar por lo menos uno de los motores hasta haber salido de la nube de cenizas volcánicas

• ARRANCAR APU

o Nos permitirá obtener energía eléctrica y aíre neumático en caso de

fallo múltiple de motores

• MÁSCARAS DE OXÍGENO AL 100%

o Si olemos a sulfuro o la cabina se llena de ceniza nos colocaremos las máscaras de oxígeno al 100%. No desplegar máscaras de oxígeno a pax a no ser que la altitud de cabina sea excesiva

• COMPROBAR ANEMÓMETRO Y ACTITUD DE CABECEO

o En caso de duda sobre la exactitud o pérdida de indicaciones de

velocidad referirse al procedimiento de vuelo con indicaciones no fiables de velocidad.

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EN CASO DE APAGADO DE LLAMA

• CONECTAR IGNICIÓN

• SUPERVISAR INDICACIONES DE EGT

o Si fuera necesario, apagar motores para luego reencenderlos para evitar excedencias de EGT

• CERRAR VÁLVULAS OUTFLOW

• NO ACTUAR MANERALES CONTRAINCENDIOS

• ABRIR CROSSFEEDS DE COMBUSTIBLE

• INICIAR INMEDIATAMENTE EL REENCENDIDO DE MOTORES

o Hay que tener en cuenta que puede que sean necesarios varios intentos hasta conseguir un reencendido satisfactorio. Vigilar EGT´s para no sobrepasar los límites. Tener en cuenta que los motores pueden responder lentamente a una puesta en marcha a gran altitud, sobre todo, en una nube de ceniza volcánica.

• ATERRIZAR EN EL AEROPUERTO APROPIADO MÁS CERCANO

o Si tenemos reducida nuestra visibilidad horizontal y el piloto automático opera normalmente, podemos considerar desviarnos a un aeropuerto donde se pueda realizar un aterrizaje automático.

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OPERACIONES EN TIERRA

Las operaciones en tierra desde aeropuertos contaminados con ceniza volcánica deben ser evitadas. Si esto no es posible, se pueden seguir los procedimientos y recomendaciones que listamos a continuación:

• Si es posible, hacer limpiar el avión antes de iniciar el vuelo • No utilizar limpiaparabrisas para retirar restos de ceniza • Rodar motor en seco durante por lo menos 1 minuto antes de arrancar

motores para limpiar restos de ceniza en los ductos de derivación (bypass) • Utilizar APU sólo para puesta en marcha (no utilizar para aire

acondicionado). Si es posible utilizar grupo neumático externo • Durante el rodaje usar potencia mínima requerida y mantener cerradas

válvulas de neumático • Estar atento a soplado de ceniza por otras aeronaves • Si la pista está contaminada con cenizas, considerarla como mojada si ésta

está seca o como contaminada (aguanieve, slush) si está mojada. • Antes de iniciar el despegue dejar que se asiente la ceniza y el polvo

volcánico • Realizar un despegue en carrera evitando altos empujes de motor a bajas

velocidades • Después del aterrizaje minimizar el uso de reversas • Evitar operación de empujes por encima de ralentí con el avión parado • Utilizar ignición continua