Altimetria
Altura, Altitudes e Níveis… para muitos de nós, isto é parecido, talvez até a mesma coisa! Mas em
aeronáutica, cada uma destas palavras tem um significado muito próprio, e quando confundidas, a segurança de
voo está em risco!
Antes de passarmos à altimetria em si, temos de conhecer o meio que nos envolve, que é também a
razão pela qual existe a altimetria, a Atmosfera.
A Atmosfera é uma camada gasosa que envolve a Terra e contém vários gases. A sua composição é de
cerca de 21% de oxigénio, 78% de azoto e 1% de outros gases, principalmente árgon. Estes valores são mais ou
menos constantes em toda a Atmosfera.
Apesar da Atmosfera acompanhar a Terra no seu movimento (translação e rotação) tem também o seu
próprio movimento. Este movimento vem principalmente da diferença de temperaturas entre os pólos e os
trópicos, e também entre a terra e a água devido à radiação solar. A atmosfera é quente junto à Terra porque a
terra e a água absorvem a radiação solar, e depois libertam essa energia em forma de calor, pelo que à medida
que subimos na atmosfera, diminui a temperatura. Mas não é só a temperatura que diminui. A pressão
atmosférica também diminui.
Pressão e Temperatura
O ar tem um peso. Assim, todos os corpos
inseridos nesse ar estão sujeitos a esse peso.
Este peso será tanto maior quanto maior for a
quantidade de ar que temos por cima.
Este peso é a Pressão!
A pressão é medida em hectopascais - hPa (ou
milibares – mb) ou polgadas de mercúrio (Hg).
Apesar de ainda haver países que utilizem em
Hg mais tarde ou mais cedo todo o mundo trabalhará
em hPa, como já se começa a verificar.
Ao nível do mar, com uma temperatura de 15ºC a pressão é de 1013.25 hPa ou 29.92 Hg. (segundo a
ISA – iremos ver mais à frente)
O instrumento que lê a pressão, é o Barómetro.
Como podemos ver na figura acima, quanto mais
alto estamos, menos atmosfera temos em cima, logo
temos menos pressão.
Como todos sabemos, a escala vertical em
aviação é lida em feet (pés) ou simplesmente ‘.
1’ (pé) corresponde a 0.3048m, ou 30.48cm.
Como já vimos, a pressão e temperatura
diminuem com a altitude. A pressão diminui 1hPa por
cada 27’ e a temperatura diminui 2ºC (mais
concretamente 1.98ºC) por cada 1000’
Estes valores não são ao acaso, mas também não são
exactos. Como a Atmosfera é algo muito complexo (do
meu ponto de vista, é dos ramos mais complexos da
aviação) a ICAO teve necessidade de criar uma tabela
padrão. A esta tabela, chama-se ISA (International
Standard Atmosphere), e podem-na ver na figura ao lado.
Não existem temperaturas (T) negativas. O que existe, são temperaturas abaixo de zero.
A medida de temperatura absoluta, é o Kelvin (ºK).
A 0ºK corresponde 273ºC abaixo de zero. Esta temperatura de 273ºC abaixo de zero ou 0ºK é o zero absoluto,
onde já não existe movimento de partículas.
Portanto, ºK = ºC + 273 ou ºC = ºK – 273
Na tabela ISA, ao nível do mar a T é de 15ºC, ou seja, 288ºK.
Altímetro
O instrumento que lê a altura é o altímetro. Este instrumento indica a altitude através de uma diferença
de pressões.
Como a pressão varia de dia para dia, e de local para local, este instrumento é regulável. Este ajuste é
feito manualmente pelo piloto, através da janela de Kollsman.
Nesta janela, de Kollsman, é onde o piloto irá ajustar a pressão (em relação à qual quer saber a altitude),
para que então, possa ler a altitude correctamente.
O problema é… que pressão é que se introduz lá? Isso agora, depende do que o piloto deseja. Existem
várias pressões. QFE, QNH, QFF e QNE. Aqui vamos falar do QFE e do QNH.
QFE
O QFE, é a pressão num dado local. Pego no meu barómetro, vou ali fora, e vejo quanto indica o
barómetro. Seja na Serra da Estrela, ou no Algarve, o QFE é a pressão no local. Se tivermos o avião parado na
placa, verificarmos a pressão nesse local, e a introduzirmos na janela de Kollsman o altímetro irá ler 0 (zero). Se
tiver o avião num local qualquer e desejar saber a pressão, fazendo ao contrário, basta ajustar a janela de
Kollsman até que o altímetro leia 0. A pressão que está indicada é o QFE.
QNH
O QNH é o QFE reduzido ao nível do mar segundo a ISA.
Mas que raio quer isto dizer! Bem, para já, temos de saber a que
altitude nos encontramos em relação ao MSL (Mean Sea Level)
Nível médio das águas do mar. Suponhamos que nos
encontramos num aeródromo, e que a sua altitude é de 270’ em
relação ao MSL. Sabemos também que a pressão no local (QFE)
é de 1009 hPa.
Como foi dito atrás, a pressão diminui 1hPa por cada 27’
em altura. Então, uma vez que o aeródromo está a 270’ de
altitude, isso significa que isso corresponde a uma variação de
10hPa. Se por 1hPa se sobe 27’, se estamos 270’ acima do mar,
estamos com uma pressão 10hPa inferior à que está no nível do
mar. Assim, como sabemos que o QFE (pressão no local) é de
1009, sabemos que o QNH é de 1019hPa.
QNH = QFE + (Alt / 27)
QNH = 1009 + ( 270 / 27 ) QNH = 1009 + 10 QNH =
1019hPa
Se eu introduzir no altímetro o QNH, este irá ler a altitude do
aeródromo mais a altura que vai desde a pista ao altímetro do
avião.
O QFF é o QFE, reduzido ao nível do mar, segundo a
Temperatura real.
Ao nível do mar, QFE = QNH = QFF
Altura, Altitudes e Níveis
Chegou a altura de começar a falar de Altura, Altitudes e Níveis.
Altura é a altura física entre nós e o terreno por baixo de nós.
Altitude é a altitude a que estamos do MSL.
Flight Level (Nível de voo) é a altitude em relação à pressão
1013.25.
Altitudes e Níveis de Transição
Como não somos os únicos a voar, tem de haver
coordenação. Todos os aviões a voar na mesma zona, devem ter
no altímetro a mesma pressão. Normalmente, usa-se o QNH.
Quero dar uma voltinha na zona de Lisboa, uso o QNH de
Lisboa. O mesmo acontece para qualquer outro local. Mas isto
não basta. Dentro do nosso país, que é relativamente pequeno, e
não atinge pontos muito altos, a pressão não varia muito. Mas se
por exemplo, fizermos um voo de Lisboa para Bergen (ENBR – Noruega), já vai haver uma diferença
considerável de pressão.
Descolo de Lisboa com o QNH 1015, por exemplo, e quando chego a Bergen, aterro, mas a altitude
indicada no altímetro não tem nada a ver com a que esta nas cartas. Isto, porque o QNH em Bergen é de 1003, e
esta diferença de pressão dá um grande erro de leitura no altímetro. Então, antes de aterrar no destino, devo
acertar o altímetro para o QNH local, assim já resolvo o problema. Mas será suficiente?
Vamos ver.
Descolam vários aviões. Um de Lisboa (QNH 1015hPa, e vai voar a 24000’ A), outro de Bergen (QNH 1003hPa e
vai voar a 25000’ B), Johannesburg (QNH 1025hPa e vai voar a 26000’ C), Frankfurt (QNH 1013hPa e vai voar a
27000’ D) … cada um com o QNH local, e imaginemos que se cruzam todos sobre Faro ao mesmo tempo, e que
o QNH local é de 1012hPa. As suas altitudes indicadas têm uma diferença de 1000’ entre cada. Será que estão
realmente seguros?
Como se pode ver na imagem (a preto estão as altitudes em relação ao nível do mar), estão todos a voar
com 1000’ de separação indicada, mas na realidade a separação entre eles é tudo menos organizada. O avião A
está a voar a 24000’ em relação ao QNH 1015hPa. O avião B está a voar a 25000’ em relação ao QNH
1003hPa. O avião C está a voar a 26000’ em relação ao QNH 1025hPa e o avião D está a voar a 27000’ em
relação ao QNH 1013hPa. Na verdade, a separação entre o B e o C é de 406’. Quanto maior for a diferença
entre as pressões (QNH) maior é o erro.
Para evitar isto, acima de um certa altitude que iremos ver mais a frente, todos os aviões voam em
relação à pressão atmosférica ao nível do mar nas condições ISA. Esta pressão é 1013.25 hPa.
Neste momento, sabemos que para descolar, temos de usar o QNH local, depois, acima de um certa altitude,
mudamos para 1013.25hPa, e depois, antes de aterrarmos, voltamos a mudar para o QNH local do aeroporto de
destino, abaixo de um certo nível.
Quando descolamos de um dado local, descolamos com o QNH introduzido na respectiva janela (ou
seja, estamos a voar em altitudes), e ao subimos, vamos passar por uma dada altitude em que vamos mudar
para 1013.25. Esta altitude é a Altitude de Transição (Transition Altitude – TA). Esta altitude é fixa, uma vez que
é sempre em relação ao nível do mar.
Depois, fazemos o resto do voo todo
em 1013.25. Como todos os aviões
voam em relação a esta pressão
standard, mesmo que estejam a voar
com erros altimétricos, todos têm o
mesmo erro, todos voam com base nos
mesmos erros, o que torna o voo
seguro. Digamos que este erro
altimétrico é um mal necessário.
Mais tarde, quando iniciamos a
descida, ao passarmos um certo Nível
de Voo (este já depende do QNH local)
colocamos na janela de Kollsman o
QNH local. Este Nível de Voo é o Nível
de Transição (Transition Level – TL).
Mesmo que o ATC nos forneça
o QNH antes de passarmos este dado
Nível, NUNCA o devemos colocar antes
de passar o nível de transição, pois
iríamos começar a voar em relação ao
nível do mar, ou seja, em altitudes, e
ainda estamos em zona de Níveis de
Voo. Podia acontecer o que está exemplificado acima com o avião B e C.
O Nível de Transição está sempre acima da Altitude de Transição, e a distância física entre estes é entre
500’ a 1000’, e a este espaço chama-se Camada de Transição (Transition Layer). Nesta camada não se voa,
apenas se passa, e esta serve apenas para que o piloto tenha tempo para fazer a mudança de QNH para 1013 e
vice-versa. Poderá acontecer o piloto voar (nivelado) mesmo na TA ou na TL, mas não é usual voar (nivelado)
dentro do espaço físico da camada.
Como podemos ver na figura, o avião está a voar em FL180 ou seja, esta a voar a 18000’ em relação ao
1013. Como a atmosfera não é constante, e a pressão varia ao longo da terra, não tinha lógica o piloto ter de
mudar a todos os minutos para o QNH local. Assim, adoptou-se este método. Apesar de ter estas pequenas
variações de altitude, estamos sempre
ao mesmo nível de pressão, FL, neste
caso FL180.
Muitas vezes, podemos pensar
que ao voar desta forma, em locais
montanhosos, ao voar em Níveis de Voo
podemos embater numa montanha.
Tal não acontece, porque a TA
está calculada para cada local tendo em
conta o terreno. Depois a TL é
determinada através do QNH, como se
pode
verificar
na
tabela
de
Altitudes/Níveis de transição. E ao
sabermos que a TL fica sempre acima
da TA de 500’ a 1000’ estamos sempre
salvaguardados do terreno.
Tiago Gonçalves, VID 155112
IVAO-PT 2005