Control de tráfico aéreo

El pasado sábado, en un paseo por los alrededores del Santuario de la Mare de Déu de Cura, situado en la cima de la montaña de Randa (543 m), en el municipio de Algaida en el límite con Llucmajor (Mallorca) dimos con unas instalaciones de radar y comunicaciones de AENA.

Buscando información sobre las instalaciones hemos encontrado datos interesantes en la página de AENA, que se resumen a continuación.

El espacio aéreo mundial está dividido en nueve grandes regiones, una de ellas es Europa. Estas zonas las establece la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI), quien las subdivide, a su vez, en regiones de información de vuelo.

Los límites de estas regiones no coinciden con las divisiones nacionales, sino que se establecen en función de los requisitos de control de cada área geográfica. Sirven, además, para la asignación de los códigos de identificación en los aeropuertos y de las ayudas a la navegación. En el caso de España, esta delimitación no se corresponde con las fronteras territoriales ni con sus aguas jurisdiccionales, sino que son el resultado de los acuerdos internacionales, según los servicios que se quiere prestar en ese espacio aéreo.

Cada región de información de vuelo se divide verticalmente en dos zonas: un espacio inferior, FIR (Flight Information Region) que incluye el espacio comprendido entre el suelo y el nivel de vuelo FL 245, y un espacio superior, UIR (Upper Information Region), que se extiende desde el nivel de vuelo FL 245 hasta una altura ilimitada.

A su vez, para hacer más eficaz el volumen del tráfico aéreo existente, la FIR se subdivide en distintos sectores de gestión: las áreas de control, las zonas de control y las de tránsito de aeródromo.

Instalaciones de AENA en el monte Cura.

El espacio aéreo español se encuentra dividido en tres Regiones de Información de Vuelo, denominadas FIR/UIR Madrid, FIR/UIR Barcelona y FIR/UIR Canarias. A su vez, dentro del FIR/UIR Madrid se sitúa el Espacio Aéreo delegado a Sevilla, delimitado por el paralelo 39 Norte. El espacio aéreo superior (UIR) de estas regiones coincide en planta con el inferior (FIR), excepto para Canarias, que es algo menor. La separación vertical entre el UIR y el FIR en España está establecida en el nivel de vuelo FL 245.

Con la excepción de ciertos aeropuertos y áreas militares restringidas, los servicios de tránsito aéreo en las FIR/UIR españolas son suministrados en el espacio aéreo comprendido entre los niveles de vuelo FL 150 (15.000 pies) y FL 460 (46.000 pies). Sin embargo, en ciertas áreas estos servicios se amplían a niveles inferiores como son: las áreas de control terminal (TMA); las zonas de control de aeródromo (CTR), entre el suelo y una altitud determinada; y las aerovías, entre sus niveles inferior y superior.

Dentro de cada FIR, el espacio aéreo donde confluyen las aerovías próximas a uno o más aeropuertos y se enlaza la fase de vuelo en ruta con la de aproximación y viceversa, recibe el nombre de Área de Control Terminal (TMA). En España existen doce TMA. También hay siete Áreas de Control (CTA), que engloban la aproximación a la mayoría de sus aeropuertos.

Por último, el espacio aéreo español -tanto inferior como superior- está atravesado por un gran número de rutas o pasillos aéreos, aerovías, por donde vuelan las aeronaves desde su origen hasta su destino final, de acuerdo a los criterios establecidos por la OACI. Estos itinerarios aéreos están jalonados por radioayudas y puntos de notificación.

La Dirección de Navegación Aérea tiene atribuidas, entre otras funciones, la ordenación, dirección y coordinación del control de la circulación aérea. La prestación de este servicio requiere garantizar la seguridad y fluidez del tránsito de aeronaves en el espacio aéreo de soberanía española y en el asignado a nuestro país en virtud de acuerdos internacionales.

El control del tráfico aéreo en España se basa en el sistema SACTA. El Sistema SACTA está compuesto, básicamentepor los siguientes Subsistemas:

􀀴 Subsistema de Tratamiento de Datos de Vigilancia Multidependencia(TDVM)
􀀴 Subsistema de Tratamiento de Planes de Vuelo (TPV)
􀀴 Posición de Controlador (FOCUCS)
􀀴 Subsistema de Tratamiento de Información Meteorológica y Aeronáutica (MET/AIS)
􀀴 Subsistema de Supervisión (SPV)
􀀴 Subsistema de Grabador y Servidor de Información (SGI)
􀀴 Subsistema de Gestión de Información de Plan de Vuelo (GIPV)
􀀴 Subsistema de Gestión de la Base de Datos de Adaptación (GBDA)
􀀴 Subsistema de Simulación Dinámica (SIMDIN)

El sistema SACTA funciona con un programa informático desarrollado en lenguaje ADA (2.500.000 líneas de código), y se ejecuta en un sistema operativo UNIX. Utiliza unos 120 servidores y 500 puestos de trabajo. Trata aproximadamente 4.000 planes de vuelo al día (En 2004, con una capacidad máxima de 10.000). Correlacionaba en 2004 unos 150 planes de vuelo y aviones por centro de control, en los momentos pico (capacidad máxima de 250). Puede tratar hasta 25 posibles alertas al mismo tiempo. Actualiza la información radar al controlador cada 6 segundos. En 2004 controlaba en torno a 2.000.000 de vuelos anuales en la totalidad del espacio aéreo español. El sistema tiene comunicación con todos los aeropuertos para la coordinación de las llegadas y los despegues e intercambia automáticamente información con los centros de control europeos sobre las demoras del control de tráfico aéreo con los sistemas instalados en Bruselas y París.

Desde la torre de control, el controlador actúa desde su consola. Se comunica con los aviones en pista y comprueba visualmente que todos los elementos del aeropuerto funcionen apropiadamente.

Un vuelo normal se divide en diversas fases (despegue, de salida, de crucero en ruta, de aproximación, de descenso y aterrizaje).

La consola de trabajo FOCUS, desarrollada bajo especificaciones de los controladores aéreos españoles, dispone de todos los sistemas necesarios para guiar a los aviones en vuelo.

Los elementos de la consola son los siguientes:

1.- El controlador ejecutivo observa el radar y se comunica con los aviones.
2.- El controlador planificador coordina a los otros controladores.
3.- El panel de comunicaciones permite hablar con la cabina del piloto tocando la pantalla de plasma.
4.- La pantalla auxiliar de datos permite conocer la información meteorológica.
5.- Panel y radio de reserva.
6.- Pantallas de radar. En el radar se ve el espacio aéreo asignado. Los vuelos se identifican por códigos (número de vuelo, compañia, etc).
7.- Monitor de autoayudas y reloj.
8.- Panel y comunicaciones.
9.- Panel de control de radar.
10.- La pantalla auxiliar de datos permite conocer la información meteorológica.
11.- El Panel de comunicaciones permite hablar con la cabina del piloto tocando la pantalla de plasma.
12.- Los pedales se presionan para abrir la comunicación.
13.- Teclados, ratones y fichas de vuelo.

Consola de trabajo FOCUS.

El primer paso para despegar es pedir autorización a la torre de control del aeropuerto para iniciar el rodaje. A continuación el avión llega al punto de espera de la pista en servicio y se para. Después, el controlador le da la autorización de despegue. El avión entra en la pista, inicia la carrera de despegue y cuando ha recorrido 3/4 partes de la pista, despega.

La separación mínima vertical se consigue asignando distintas capas de altitud, llamadas niveles, separadas entre sí por 1.000 pies. Se asignan en función de la dirección de vuelo: par para orientaciones Norte y Este e impar para orientaciones Sur y Oeste.

Según nos comenta Juan Pascual "Las imágenes de Mallorca son de los radomos de las antenas de radar. Se utilizan radomos para preservar las antenas de las inclemencias meteorológicas y aislarlas del viento. En el interior pueden situarse antenas móviles en la banda de microondas o antenas fijas con radares de apertura sintética. Estos equipos utilizan software con sistemas en UNIX por su estabilidad, generalmente son sistemas redundantes. La programación alcanza tal complejidad que la documentación de la misma se realiza mediante programas especializados."

Aplicaciones de los motores de combustión

Aplicaciones de los motores de combustión

Los motores de combustión tienen infinidad de aplicaciones. Los de gas se aplican principalmente en la industria y en las centrales eléctricas, si bien van desapareciendo poco a poco reemplazados por los de aceite. Tan solamente en las grandes manufacturas metalúrgicas se emplea motores de este género, consumiendo los gases procedentes de altos hornos. Los motores Diesel y Semi-Diesel, tienen aplicación en la agricultura para elevación de aguas principalmente, en centrales eléctricas y en la Marina, y los motores a gasolina se emplean en diversas formas, para la industria, agricultura, automovilismo, marina y aviación.

Corte transversal de un motor Semi-Diesel de dos tiempos. En su curso ascendente, el pistón  B; comprime el aire en A, al mismo tiempo que produce el vacío en el cárter H, la presión atmosférica deja abrir la. válvula G, entrando aire en dicho cárter; cuando el pistón ha llegado al final de su carrera la bomba de combustible inyecta una pequeña cantidad de aceite en la cámara C, que se proyecta sobre lá parte D que está incandescente, allí se vaporiza y se efectúa la combustión por contacto con sus paredes, desarrollándose el esfuerzo motriz que hace descender el pistón; el aire contenido en el cárter es comprimido y por F pasa al cilindro barriendo los gases quemados que escapan por E a la atmósfera, quedando el, motor dispuesto a repetir el ciclo nuevamente.

Indicadores digitales con PICAXE

Se trata de realizar la misma simulación del depósito de agua que se puede ir llenando y vaciando.

Se trata de mostrar la situación de un depósito de agua (El volumen del agua acumulada está representado por el valor de la variable b0) que, por una parte, puede llenarse mediante una bomba (pinA.7) desde el nivel de un río y, por otra, vaciarse mediante una válvula (pinB.7) que conduce el agua hacia una casa.

En esta ocasión el valor de b0, además de verse en la pantalla del ordenador, se verá en un display rudimentario fabricado con LEDs (También se pueden utilizar bloques de display de 7 barras). Cada una de las 7 barras de los tres bloques, de las unidades, decenas y centenas, se pone en marcha mediante una de las salidas del microcontrolador, por lo que se necesitará un modelo de mocrocontrolador con 21 salidas y dos entradas. La simulación se ha hecho sobre un PICAXE 40X2.

Disposición de los pines del PICAXE 40X2.

El programa principal se dirige sucesivamente a los subprogramas descomposicion, unidades, decenas y centenas. Previamente, en función del valor de bo, habrá ido a los subprogramas suma y resta.

El subprograma suma incrementa en una unidad el valor de b0 si el pinA.7 tiene un valor alto (Tiene tensión). El subprograma resta decrementa el valor de bo si el pinB.7 tiene un valor alto.

El subprograma descomposicion guarda en las variables b1, b2 y b3 los valores de las centenas, decenas y unidades para, posteriormente, mostrarlas en el display.

El subprograma unidades muestra en un display de 7 barras los diferentes valores de las unidades. Una serie de condicionales ponen en valor alto (Envían tensión) las salidas desde la C.0 a la C.6 del microcontrolador, mediante las cuales se encienden las barras del display.

Antes de nada comprueba si ha variado el valor de b3, si no es así, no ejecuta el subprograma. Si ha variado el valor de b3, comienza por borrar todas las barras del display y, a continuación, enciende las barras necesarias para mostrar el dígito.

El subprograma decenas muestra en un display de 7 barras los diferentes valores de las decenas. Una serie de condicionales ponen en valor alto (Envían tensión) las salidas desde la B.0 a la B.6 del microcontrolador, mediante las cuales se encienden las barras del display.

El subprograma centenas muestra en un display de 7 barras los diferentes valores de las centenas. Una serie de condicionales ponen en valor alto (Envían tensión) las salidas desde la A.0 a la A.6 del microcontrolador, mediante las cuales se encienden las barras del display.

A continuación se puede ver un esquema del display de tres dígitos, con la indicación, al lado de cada barra, de los pines del microcontrolador que las accionan.

En el siguiente diagrama se muestra un posible esquema eléctrico del display de tres dígitos (Sólo se puede ver el bloque correspondiente a las decenas).

Proyectos electrónicos

Luces intermitentes (2007)

Válvula termoiónica (2008)

Circuitos electrónicos con luces (2008)

Circuito para hexápodo (2008)

Funcionamiento de un electroscopio electrónico (2010)

Submarino radiocontrolado (I)

Reutilización de un mando a distancia de infrarrojos (2010)

Reutilización de un mando a distancia de infrarrojos (I) (2010)

La radio de Rosa y Carolina (2010)

Robot seguidor de línea (2012)

Luces intermitentes (2013)

Regulador de velocidad (2013)

Megaproyectos Aliexpress (2013)

Levitación por ultrasonidos (2019)

Fuente de alimentación casera (2023)

Caja para un regulador de luz (2023)

Fritzing (2025 Prototipado de circuitos impresos) 

Consola ESP Boy (2022)

Motores de juego (2022)

Pequeño motor de juegos ESP8266 (2022)

Prótesis de disco intervertebral

El Instituto de Biomecánica de Valencia participa en el desarrollo de una nueva prótesis de disco intervertebral personalizada. Esta prótesis, que se implantará mediante cirugía mínimamente invasiva, permitirá reducir considerablemente el dolor lumbar y mejorar la calidad de vida de aquellos pacientes con patologías de columna como la hernia discal y la degeneración de disco.

Esta investigación se enmarca dentro de las actividades del consorcio de investigación europeo Custom IMD, que tiene el objetivo de proveer a la industria de un concepto de implantes altamente especializados. Los dispositivos médicos serán diseñados, fabricados, esterilizados y entregados al paciente en un plazo de 48 horas, ajustandose a las necesidades específicas y las características físicas particulares del mismo.

Los objetivos de Custom IMD se centran en la obtención de tres tipos de implantes: placas craneofaciales para reconstrucción ósea, prótesis de disco intervertebral lumbar e implantes para la restauración dental. En un futuro, está previsto hacerlo extensivo a otros casos.

Custom IMD está cofinanciado por la Comisión Europea dentro del VI Programa Marco, y tiene como fin mejorar la calidad de vida del paciente además de beneficiar a toda la sociedad, ya que permitirá la reducción de hasta un 20 por ciento de los costes sanitarios.

Este dispositivo se utiliza para el estudio del desgaste de los materiales utilizados en la fabricación de prótesis de discos intervertebrales.

El Instituto de Biomecánica de Valencia (IBV) acogió los días 11 y 12 de marzo de 2008 la reunión anual del proyecto europeo Custom IMD.

La Fundación Ascamm es la entidad que coordina el Custom IMD, que reúne a 23 socios de siete países europeos, entre ellos varios participantes españoles. El proceso de desarrollo tendrá una duración de cuatro años. Un 70 por ciento de los socios son pymes de alta tecnología, líderes en el mercado mundial de implantes médicos que mueve 184.000 millones de euros anuales.

Las actividades de este proyecto incluyen el desarrollo de nuevos biomateriales y la utilización de tecnologías de fabricación rápida, que permitirán conseguir diseños innovadores de implantes para ser entregados al cirujano en un tiempo récord de 48 horas.

Para alcanzar este objetivo, se creará una cadena de suministro con una gestión electrónica, donde todos los agentes estén conectados vía internet, lo que permitirá acelerar el proceso integral de diseño, fabricación, esterilización, homologación normativa y entrega final del implante.

Simulaciones en el CIMNE de la UPC

Sergio Idelsohn, especialista en mecánica de fluidos, acaba de obtener una beca de tres millones de euros del Consejo Europeo de Investigación (ERC) para desarrollar sistemas de simulación informática que puedan realizar cálculos en tiempo real. Este investigador ICREA trabaja en el Centro Internacional de Métodos Numéricos en la Ingeniería (CIMNE) de la UPC en Barcelona. De origen argentino, maneja técnicas que sirven para comprobar cómo se comporta un avión en vuelo o cómo navega un petrolero. La Armada de Estados Unidos utiliza sus técnicas en uno de sus proyectos.

Sergio Idelsohn muestra una de sus simulaciones en el Centro Internacional de Métodos Numéricos en la Ingeniería (UPC).

Los métodos numéricos son métodos matemáticos utilizados para resolver problemas de ingeniería o física. En los años cincuenta y sesenta estos problemas se resolvían a mano. Desde los años setenta, lo hacen los ordenadores, pero fue necesario adaptar los métodos. Una ecuación que rige el movimiento de los líquidos, por ejemplo, se escribe en dos líneas de una pizarra. Pero saber la velocidad que rige esa ecuación es algo muy difícil y hasta la aparición de los ordenadores se realizaba en papel. Entonces, un sistema de 20 ecuaciones con 20 incógnitas podía requerir un par de días; hoy en día se pueden resolver entre cuatro y cinco millones de ecuaciones en minutos.

Hay casos en que no es posible realizar ensayos reales. Un problema típico de la siderurgia es calcular la altura desde la que se puede volcar un material en un caldero de metal fundido para mezclarlo sin salpicar al trabajador, pero hay otros: ¿Cuánto tiempo tardarán las impurezas del metal fundido en subir a la superficie? ¿Cómo mezclar azufre con el metal a 1.500 grados y cuánto tiempo tarda en mezclarse?

Realizar cálculos numéricos de problemas de ingeniería en tiempo real es un gran reto, siempre ha sido un problema el tiempo de cálculo. Muchas veces no se pueden realizar aplicaciones prácticas porque no funciona el método para resolver el problema en tiempo real.

La innovación de Sergio Idelshon es el desarrollo del método de Elementos Finitos de Partículas, que realmente ha traído un cambio importante en muchas de las ecuaciones que se han de resolver. Por ejemplo, en los problemas de superficies libres (una superficie que separa un líquido del aire o de otro líquido), también llamadas interfases. Hasta ahora, se podía simular cómo avanza una ola, pero no cuando ésta rompe contra un rompeolas. Cuando aparecen muchas partículas, las gotas se convierten en muchas superficies libres. El método de partículas permite prevenir los efectos de un tsunami en una ciudad costera.

Los vulcanólogos le han pedido a Idelshon que simule la interacción de los fluidos en la cámara magmática de los volcanes, que normalmente se encuentra en situación estacionaria. Suponen que las erupciones empiezan cuando, por algún motivo, entra en esa cámara un líquido más caliente, se produce una reacción térmica y aumenta la presión hasta producirse la erupción. Quieren comparar los resultados con el material despedido por los volcanes.

La Unión Europea quiere competir científicamente con EE UU y Japón, y los proyectos ERC deben ser muy innovadores para que los resultados que se obtengan sean de primera línea. En el caso de Idelshon, quiere resolver problemas que utilicen los cálculos numéricos en tiempo real. Para entendernos, sería impensable un GPS que ofreciera al conductor de un coche una dirección al cabo de tres minutos, en vez de tres segundos. Una de las aplicaciones de estos cálculos en timpo real, podría ser, por ejemplo: ¿Qué pasaría si durante un incendio forestal cambia de repente el viento? ¿Habrá que desalojar las viviendas cercanas? Los bomberos podrían ir con ordenadores de bolsillo y conocer mejor la evolución del incendio. Lo mismo serviría para tsunamis.

En la UPC van a utilizar para realizar estos cálculos en tiempo real la tecnología de las videoconsolas, que cuentan con tarjetas gráficas de altas prestaciones y de propósito general (GPUGP), más potentes que muchos ordenadores personales. El problema de los videojuegos, sin embargo, es la falta de precisión, algo fundamental en la industria. Esta precisión es importante, por ejemplo, durante una intervención quirúrgica: es necesario calcular en tiempo real la tensión que soporta la sangre (para evitar que se rompa, que cambien sus propiedades físicas) cuando el cirujano introduce un corazón artificial o una válvula.

A los integrantes del equipo de la UPC les ha costado muchos años, pero han conseguido entrar en un mercado tan difícil como Estados Unidos. Por ejemplo, la Agencia Nacional de Estandarización Técnica (NIST) les ha pedido que simulen la propagación de incendios en el mobiliario doméstico. También trabajan para la Office for Naval Research en la nueva generación de barcos rápidos sobre colchón de aire, para conocer cómo se deforma su estructura con fuertes oleajes y cómo navegan en aguas poco profundas. La Armada estadounidense también les ha encargado estudiar el efecto de la implosión en el fondo marino. Igualmente van a coordinar proyectos para evaluar cómo pueden afectar huracanes y terremotos a las construcciones e infraestructuras viarias, que es de interés para el Banco Interamericano de Desarrollo y el Banco Mundial.

En Europa tienen actualmente 30 proyectos; por ejemplo, cómo reforzar los polímeros con nanopartículas, algo interesante para crear textiles de alta resistencia con los cuales poder construir puentes con vigas llenas de aire o hangares portátiles que llevaría la propia avioneta. En el terreno de la seguridad, en colaboración con la empresa Dragados, han creado un sistema para evaluar la seguridad de la construcción del puerto de Langosteira en A Coruña, debido a que sólo es posible trabajar un número limitado de días al año por causa del mal tiempo.

Aquí se puede ver otro video interesante.

Rescate de 115 mineros chinos

Al menos 115 mineros chinos fueron sacados con vida de un yacimiento de carbón inundado, después de pasar más de siete días atrapados en total oscuridad.

Desde hace más de una semana 153 mineros estaban atrapados en la mina Wangjialing, en Xiangning (provincia de Shanxi), después de que la instalación carbonífera se inundó de agua.

China tiene la minería del carbón con más siniestralidad del mundo, con más de 2.600 muertos en inundaciones, explosiones, hundimientos y otros accidentes en el 2009.

Los equipos de socorro continúan la búsqueda de 39 mineros atrapados. Los supervivientes fueron sacados en camillas en medio de los aplausos de decenas de socorristas que trabajaron día y noche durante una semana. Las ambulancias hacían fila afuera de la mina para llevarlos al hospital.

El Gobierno movilizó a 3.000 especialistas en operaciones de rescate para que extrajeran el agua y buscaran a los mineros atrapados, pero la esperanza de que alguien saliera con vida parecía estar disminuyendo, hasta que se escucharon golpes en una tubería de la mina el viernes pasado.

Después de intensas labores de bombeo, el nivel del agua dentro de la mina inundada se redujo lo suficiente como para permitir a los equipos de rescate entrar en el pozo y lograr extraer a los mineros atrapados.

La fuerte demanda de energía y los estándares de seguridad poco estrictos han convertido a las minas de China en las más peligrosas del mundo, pese a una campaña del Gobierno para cerrar las operaciones pequeñas e inseguras donde ocurren la mayoría de los accidentes.

El número de personas que han muerto en minas de carbón chinas bajó a 2.631 en el 2009, un promedio de siete por día, menos que los 3.215 del 2008, según estadísticas oficiales.