Lección 3 de 16
El aire como fluido: presiones, Bernoulli y Venturi
Presión estática, dinámica y total, el teorema de Bernoulli, el efecto Venturi y la diferencia entre velocidad indicada y verdadera.
En revisión
6 min de lectura
GU09 Bloque 2 · El aire como fluido
Esta lección está en revisión: la ha elaborado ULMPilot con ayuda de IA y aún no la ha comprobado una persona.
Si ves algo raro, avísanos.
El aire es un fluido: no tiene forma propia y fluye alrededor de lo que encuentra. A las velocidades de un ULM, muy lejos de la del sonido, podemos tratarlo como incompresible: su densidad apenas cambia al rodear el ala. Eso simplifica mucho las cosas.
Líneas de corriente y continuidad
Si dibujas el camino que siguen las partículas de aire obtienes las líneas de corriente. Donde se juntan, el aire va más rápido; donde se separan, más despacio. Es la ecuación de continuidad: el caudal que entra en un tubo es el mismo que sale, porque el aire no se acumula ni desaparece.
Fórmula
A₁ · V₁ = A₂ · V₂
Si la sección (A) se reduce a la mitad, la velocidad (V) se duplica.
Presión estática, dinámica y total
Presión estática
La que ejerce el aire en todas las direcciones, la que medirías moviéndote con él. Es la presión atmosférica del lugar.
Presión dinámica
La debida al movimiento del aire: q = ½ · ρ · V². Crece con el cuadrado de la velocidad.
Presión total
La suma de las dos. Es la que notarías si frenaras por completo el aire contra una superficie, como en la boca de un tubo pitot.
El teorema de Bernoulli
En un fluido ideal que circula de forma estable, a lo largo de una línea de corriente la energía por unidad de volumen se conserva. Si el aire acelera, gana presión dinámica y, para compensarlo, pierde presión estática. Si se frena, ocurre lo contrario.
Fórmula
p + ½ · ρ · V² = constante (presión total)
p: presión estática; ½ρV²: presión dinámica. Si la velocidad aumenta, la presión estática disminuye, y al revés.
El efecto Venturi
Un tubo de Venturi es un conducto que se estrecha y luego se ensancha. En el estrechamiento el aire acelera (continuidad) y su presión estática baja (Bernoulli). Al ensancharse, el aire se frena y recupera presión. El carburador aprovecha esa depresión para aspirar gasolina, y algunas aeronaves antiguas la usaban para mover los instrumentos giroscópicos.
Ilustración en preparación
Tubo de Venturi con tres manómetros: a la entrada, en el estrechamiento y a la salida. Las flechas de velocidad son más largas en el estrechamiento y el manómetro central marca la presión más baja.
Atención
Bernoulli relaciona presión y velocidad, pero no explica por sí solo por qué el aire acelera sobre el ala. El famoso argumento de los «tiempos de tránsito iguales», según el cual las partículas que se separan en el borde de ataque deben reencontrarse en el de salida, es falso: el aire del extradós llega al borde de salida bastante antes que el del intradós. Lo verás en la lección de fuerzas aerodinámicas.
Cómo se mide la velocidad: IAS y TAS
El tubo pitot, orientado hacia delante, recibe la presión total. La toma estática, en un costado, recibe solo la estática. El anemómetro mide la diferencia, que es la presión dinámica, y la muestra como velocidad. Está calibrado con la densidad ISA al nivel del mar.
- Velocidad indicada (IAS): la que marca el anemómetro. Como sale de la presión dinámica, que es lo que «siente» el ala, es la que importa para la aerodinámica: la pérdida, la rotación o la aproximación se dan a la misma IAS a cualquier altitud.
- Velocidad verdadera (TAS): la velocidad real respecto al aire. Con aire menos denso, para la misma presión dinámica hay que moverse más rápido, así que la TAS es mayor que la IAS en altura o con calor.
- La TAS es la que usas en navegación para calcular tiempos y rumbos, junto con el viento.
Fórmula
TAS ≈ IAS × √(ρ₀ / ρ)
ρ₀: densidad ISA al nivel del mar; ρ: densidad real. Regla práctica: la TAS supera a la IAS en torno a un 2 % por cada 1.000 ft (da un valor ligeramente alto).
Ejemplo: vuelas a 90 kt indicados a 5.000 ft en un día ISA. La regla práctica da unos 99 kt de TAS; el cálculo exacto con la densidad ISA, unos 97 kt. En verano, con más temperatura, la diferencia sería aún mayor.
Viscosidad: un adelanto
El aire real tiene una pequeña viscosidad. Junto a cualquier superficie se frena y forma una capa muy delgada, la capa límite, que explica la resistencia de rozamiento y, sobre todo, la pérdida. La estudiarás con el perfil aerodinámico.
Ideas clave
- Presión total = presión estática + presión dinámica (½ρV²).
- Bernoulli: si la velocidad aumenta, la presión estática disminuye.
- En un estrechamiento (Venturi) el aire acelera y su presión baja.
- La IAS gobierna la aerodinámica; la TAS, la navegación. En altura o con calor, TAS > IAS.
Para el examen
- Si te dicen que la presión de una partícula disminuye, su velocidad aumenta (y al revés).
- El anemómetro mide la diferencia entre presión total (pitot) y estática.
- Desconfía de cualquier opción que hable de «tiempos de tránsito iguales» o de que las partículas tienen que reencontrarse.
Glosario
Presión dinámica
Presión asociada al movimiento del aire, igual a ½ρV².
Efecto Venturi
Aceleración y caída de presión de un fluido al pasar por un estrechamiento.
IAS
Velocidad indicada por el anemómetro.
TAS
Velocidad verdadera de la aeronave respecto al aire.
Marcar como leída
También se marca sola al llegar al final
Pon a prueba esta lección
Buscando las preguntas de esta lección…