Manual Calculo Peso y Balance ver 6.3

MANUAL
CÁLCULO
PESO Y BALANCE
AVIONES LIVIANOS
Ver 6.3
Ernesto Santander Campillo - Piloto Inspector DGAC - Chile
NOTAS DEL AUTOR
• El presente manual tiene por objeto refrescar conocimientos, ampliarlos y
aclarar ciertas dudas relacionadas con el cálculo de Peso y Balance, en aviones
pequeños, es decir, de hasta 5.700 kilos, llamados de Aviación General (no
comercial)
• Lo primero es hacer presente que existen diferentes formas de efectuar el
cálculo de Peso y Balance (Weight & Balance), dependiendo de la marca,
modelo y año de fabricación de la aeronave a utilizar. Revisaremos las dos mas
usadas.
• Antes de iniciar los cálculo, se revisará algunos conceptos, luego, seguiremos
con los alcances teóricos de estos cálculos y sus implicancias, para finalizar
con ejercicios de cálculo.
• Para ello utilizaremos tablas de las aeronaves mas comunes (en los Clubes
Aéreos y particulares).
• Se hace presente que la mayoría de los dibujos, los gráficos y tablas usados en
este Manual NO son de creación del autor, sino que han sido obtenido de
Manuales, Archivos o Presentaciones, desconociendo el autor original, por lo
que no es posible citar las fuentes.
i
Ernesto Santander Campillo - Piloto Inspector DGAC - Chile
INDICE
Páginas
Palabras del Autor
i
Índice
ii
Conceptos
1–5
Peso
6 - 10
•
Método de cálculo de 2 columnas
11 – 14
•
Método de cálculo de 3 columnas
15 – 18
Balance
19 – 20
•
Usando la tabla Center of Gravity Moment Envelope
21 – 24
•
Usando la tabla Center o Gravity Limits
25 – 26
•
Usando la C.G. Range and Weight
27 – 28
Apéndices
29 – 31
Otras publicaciones
32
Agradecimientos y contacto
33
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CONCEPTOS
1
Ernesto Santander Campillo - Piloto Inspector DGAC - Chile
Conceptos
• Tal como se explica en este
dibujo, el Momento es la
resultante de multiplicar el
Peso por el Brazo.
• El Brazo, es la distancia que
se tiene desde un punto de
referencia, llamado Datum,
hasta el punto donde se
pondrá el peso, esto es,
asiento de Piloto y Pasajero,
zonas de Pasajeros, Carga,
etc.
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Conceptos
• La ubicación del Datum la determina el fabricante, en forma antojadiza, y éste
puede estar ubicado en el cono de nariz, detrás del corta fuego, en la raíz del
borde de ataque del ala, etc., donde estime el constructor. Con ese punto
establecido, se tomarán las distancias desde este punto hasta donde se
pondrá un determinado peso (brazo), y luego de eso se podrá establecer que
importancia o ingerencia tiene ese peso respecto a la estiba del avión.
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• Siguiendo con el tema de
“CONCEPTOS”,
en
un
manual de entrenamiento
para la aeronave Cessna
210,
la
FlightSafety
Fundation, entrega algunas
definiciones que nos sirven
para fines de instrucción.
• Dichas
definiciones
son
Datum, Estación (Station),
Brazo (Arm) y Momento
(Moment).
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• En esta página se muestra la
ecuación entre el Peso
(Weight), Momento (Moment)
y Brazo (Arm).
• Seguido se entregan nuevas
deficiones, como Centro de
Gravedad o CG (Center of
Gravity), Bazo del CG (CG
Arm), Peso Vacío Estandart
(Standart Empty Weight),
Carga Útil
(Useful Load),
Peso Máximo en Rampa
(Maximun Ramp Weight),
Maximo Peso al Despegue
(Maximun Takeoff Weight),
Máximo Peso al aterrizaje
(Maximun Landing Weight) y
Tara (Tare).
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PESO
(WEIGHT)
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PESO
CONSIDERACIONES
• Antes de realizar cálculos, lo primero es indicar que se debe
contar con el Manual del Avión, el cual puede recibir tanto la
denominación de PHO (Pilotos Owner Handbook) o el Owner
Manual, según marca, modelo y año de fabricación.
• Este manual debe estar actualizado y siempre a bordo de la
aeronave.
• En él debe estar ingresado copia del certificado del último pesaje
de la aeronave.
• Dicho pesaje no puede ser de mas de 10 años de antigüedad, en
caso contrario, este dato no sirve.
• En los Apéndice 1 y 2, se adjuntan unas copias de uno de los
formatos posibles del Certificado de Pesaje.
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PESO
CONSIDERACIONES (CONTINUACIÓN)
• Para comenzar a usar las tablas de cálculo, debemos tener
presente el concepto de Peso Máximo de Despegue (PMD), aquel
que nos indicará si estamos operando dentro de los límites
establecidos por el fabricante, para nuestra aeronave. En otras
palabras, si nuestra aeronave, al momento de efectuar un vuelo,
tiene un peso igual o inferior al que es capaz de levantar. Esto
será muy importante, tanto que si nos sobrepasamos al momento
de querer iniciar un vuelo, deberemos bajar carga para operar
dentro de lo certificado.
• También debemos entender que podrían existir excepciones. En
aeronaves de fabricación reciente, se incorpora el concepto de
peso en rampa, lo que significa que del Peso Máximo de
Despegue (PMD), nos podemos pasar en una determinada
cantidad de libras máximas, al momento de poner en marcha, en
unas cuantas libras de combustible, debido a que en la puesta en
marcha, rodaje y prueba de motor, se consumirá una cantidad de
combustible, lo que permitirá que al comenzar la carrera de
despegue, estaremos dentro del peso máximo permitido al
despegue.
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PESO
CONSIDERACIONES (CONTINUACIÓN)
• Otra consideración súper importante es indicar que existen
varios tipos de tablas para calcular el Peso al despegue de la
aeronave. Dependerá de la marca, modelo y año de fabricación,
la forma de calcular, es decir, por ejemplo podemos tener una
forma de calcular, con tablas totalmente diferentes, para un
Cessna C172, pero de distintos años de fabricación.
• En lo general, podremos encontrar tablas de cálculos de 2 y 3
columnas.
• Iniciaremos el cálculo con 2 columnas, para luego ver el cálculo
con tablas de 3 columnas.
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CONSIDERACIONES
Para el caso de las aeronaves
Cessna, todo inicia en el Capítulo
6, del respectivo Manual de la
Aeronave. Tal como se observa
en la figura de la derecha.
Lo primero será efectuar el
cálculo de Peso y luego con los
datos obtenidos, se realizará una
determinación del Balance que se
tiene, con el peso actual, para
precisar la ubicación del Centro
de Gravedad (CG) y así
determinar si la aeronave se
encuentra bien o mal estibada.
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METODO DE CALCULO
DE 2 COLUMNAS
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Para iniciar el cálculo de Peso,
tomaremos la figura 6.5, en la cual
aparecen dos columnas usadas para
mostrar un ejemplo de cálculo con el
título “SAMPLE AIRPLANE”.
En caso de tener pesos en kilos, es
necesario multiplicar los pesos en
kilos por 2,2 para obtener libras.
Ejemplo:
En las columnas de ejemplos, la sub
columna “Weight”, se pusieron todos
los pesos, por cada item señalado.
Por cada peso obtenido, se buscó su
respectivo “Momento”, utilizando para
ello, la tabla 6.6 (se verá el como el la
siguiente trasparencia).
Una vez realizado lo anterior, se sumó
todos los pesos, los cuales sumaron
2.300 libras.
Para esta aeronave, el Peso Máximo
al Despegue (PMD) es 2.300 libras,
por lo que para este ejemplo se esta
operando justo dentro del límite de la
aeronave.
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Para determinar el Momento de cada
Peso, usando la tabla 6.6, se debe
tomar el Peso (en Libras) de cada
item a calcular y trazar una línea
horizontal, desde el eje de las “y”
(load weight) hasta cortar la diagonal
del item deseado, luego dibujar una
línea vertical hasta el eje “X” (load
moment / 1000) para poder obtener el
Momento respectivo.
EJEMPLO:
Usando la tabla 6-5, tenemos que
para las 240 libras de combustible
abordo, al hacer el cruce del Peso,
con la diagonal de Fuel, obtendremos
su correspondiente Momento es de
11,5. Si revisamos la tabla anterior (65), podremos comprobar que ese dato
es correcto.
De esta misma forma, se debe
realizar cada cálculo, por cada items
que lo requiera hasta completar todos
los datos de la tabla.
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Una vez llenada ambas columnas, es
decir
“Weight”
y
“Moment”,
corresponde sumar ambas columnas,
para obtener los respectivos totales.
Para este caso fueron 2.300 libras y
103.2 lbs /1000.
Como ya se dijo, estamos operando
dentro del PMD certificado para esta
aeronave, por lo que no sería
necesario adoptar medidas de bajar
peso para realizar este vuelo.
Lo que corresponde ahora es
determinar si este peso se encuentra
bien estibado. Eso se verá a
continuación en la parte Balance.
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METODO DE CALCULO
DE 3 COLUMNAS
15
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CONSIDERACIONES
•
•
Existe otra forma de realizar los cálculos, usando tablas que tienen 3
columnas, lo cual simplifica mucho el cálculo de Peso.
El cálculo es muy similar y la forma de analizar sus resultados es la
misma, respecto al PMD y el CG.
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Aquí se presente una tabla de 3
columnas, en la que la novedad
respecto a la tabla de 2 columnas es
que aquí tenemos una primera
columna “Weight” con los pesos (en
libras), una segunda columna “Arm
Aft Datum” con un datos pre
establecido, el cual indica la distancia
que existe entre el Datun y el punto
donde pondremos el peso, éste se le
conoce también como “Brazo” y es
un dato que ya esta establecido y el
cual no modificaremos.
Por último tenemos la tercera
columna “Moments”, en la cual se
debe poner la resultante de
multiplicar el valor del Peso por el
Brazo, por cada items que debemos
calcular.
PIPER AIRCRAFT
CORPORATION
SECTION 6
WEIGHT & BALANCE
PA-28-236, DAKOTA
Weight
(Lbs)
Arm Aft
Datum
(inches)
1780
83,7
148986
Pilot and Front Passenger
340
80,5
27370
Pasenger (Rear Seats)
300
118,1
35430
Fuel (72 Gallons Maximum)
432
95
41040
Baggage (200 Lbs Maximum)
100
142,8
14280
2952
91,2
267106
-11
95
-1045
2941
90,5
266061
Basic Empty Weight
Ramp Weight (3011 Lbs Maximum)
Fuel allowances for engine start, taxi
and run-up
Takeoff Weight (3000 Lbs. Maximum)
Moment
(In-Lbs)
EJEMPLO:
Para el cálculo del item “Peso Básico
Vacio”, tenemos 1780 libras, que al
multiplicar por el dato fijo 83,7, nos
da un Momento para ese item de
148986.
Totals must be within approved weight and C.G. lomits. It is the responsibility
of the airplane ownerand the pilot to insure that the airplane is loaded
properly. The Basic Empty Weight C.G. is noted on the Weight and Balance
Data Form (Figure 6-5). If the airplane has been altered, refer to the Weight
and Balance Record for this information.
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EJEMPLO (continuación):
Así se hará para cada item a
calcular, hasta completar todos los
factores que involucran el cálculo de
Peso.
Una vez finalizado esto, se procede a
efectuar las sumas de los Peso y la
de los momentos.
De lo anterior se obtiene un Total de
Momentos de 266061, dividido por el
Total de los Pesos, que es 2941.
Cabe destacar que el PMD
certificado para esta aeronave es de
3.000 libras, por lo que en este caso,
se estaría operando dentro de los
límites de Peso. Habrá que ver si
también se operaría dentro del
Balance permitido.
Para ver esto, el resultado de la
división dio 90,5 (CG).
Ahora se debe llevar estos datos a la
envolvente para determinar la
ubicación del CG.
PIPER AIRCRAFT
CORPORATION
SECTION 6
WEIGHT & BALANCE
PA-28-236, DAKOTA
Weight
(Lbs)
Arm Aft
Datum
(inches)
1780
83,7
148986
Pilot and Front Passenger
340
80,5
27370
Pasenger (Rear Seats)
300
118,1
35430
Fuel (72 Gallons Maximum)
432
95
41040
Baggage (200 Lbs Maximum)
100
142,8
14280
2952
91,2
267106
-11
95
-1045
2941
90,5
266061
Basic Empty Weight
Ramp Weight (3011 Lbs Maximum)
Fuel allowances for engine start, taxi
and run-up
Takeoff Weight (3000 Lbs. Maximum)
Moment
(In-Lbs)
Totals must be within approved weight and C.G. lomits. It is the responsibility
of the airplane ownerand the pilot to insure that the airplane is loaded
properly. The Basic Empty Weight C.G. is noted on the Weight and Balance
Data Form (Figure 6-5). If the airplane has been altered, refer to the Weight
and Balance Record for this information.
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BALANCE
(BALANCE)
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PESO Y BALANCE
BALANCE
•
•
•
•
Una vez realizado el cálculo de los Pesos y los Momentos, se debe
determinar la ubicación del Centro de Gravedad (CG) y determinar si la
aeronave se encuentra de los límites de la estiba, además de estar
dentro del PMD permitido.
Cabe hacer presente que podría estar la aeronave dentro del PMD y
quedar fuera de estiba, para lo cual se debería tomar las acciones del
caso, con el objeto de re estibar la carga, o simplemente bajar carga y
así quedar dentro de los límites establecidos por el fabricante. De lo
contrario, sin poder hacerse esos ajustes, el vuelo no podría realizarse.
Recordar que la ubicación del CG puede resultar en una aeronave
correctamente balanceada, como también, con nariz o cola pesada.
Todo lo anterior, necesariamente dentro de los límites del PMD. La
peor condición es cola pesada, debido a que la aeronave tenderá a
volar con la cola mas abajo de lo normal, alivianando los mandos en la
posición “neutro”.
El cálculo de la estiba se puede realizar utilizando la tabla 6-7 o 6-8,
según los datos que se tengan.
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USANDO LA TABLA
CENTER OF GRAVITY
MOMENT ENVELOPE
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Cabe hacer presente que para usar
esta tabla, es necesario tener el dato
del total de los Pesos y el total de los
Momentos. Para este caso, 2.300
libras (weight) 103, 2 (moments).
CG
Lo primero será trazar una línea
horizontal desde el eje “Y”, con el
total de los pesos, es decir 2.300
libras hasta que se intercepte con la
línea
vertical,
del
eje
“X”,
correspondiente a los 103,2.
Donde coincidan las dos rectas, es el
lugar donde se encuentra ubicado el
CG o Centro de Gravedad y nos
entrega información de cómo esta
“cargada” nuestra aeronave.
De lo anterior, se puede ver
claramente que estamos justo en el
límite superior permitido para el peso
2.300 libras, debido a que el punto
esta en el borde de la figura.
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Lo anterior implica que no es
necesario hacer ajustes de la carga o
de bajar peso para realizar el vuelo.
CG
El CG determinado en el ejercicio, se
encuentra desplazado hacia la cola
del avión, es decir, a la derecha de la
línea azul que se ha dibujado para
explicar las diferentes posibilidad de
ubicación del CG (esa línea azul
indicaría un balanceo centrado). Si el
CG se hubiera ubicado a la izquierda
de la línea azul, resultaría en la
“nariz” pesada.
Cabe destacar que el Capítulo 2 del
POH, en la Sección Limitaciones
(Limits), punto Maneuver Limits, se
indica para que tipo de operación se
diseño la aeronave, es decir, para la
categoría Normal o la categoría
Utilitario. La mayoría de las
aeronaves escuela esta diseñada
para la categoría Normal, quedando
una pequeña porción de aeronaves
circunscritas a la categoría Utilitaria
(Acrobacias).
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• Por el tema de la
interpretación de la
gráfica que permite
ubicar el CG, se debe
hacer presente que las
aeronaves pueden ser
de categoría Utilitaria
(sobra
morada)
o
categoría
Normal
(sombra rojiza).
Envolvente para la
categoría
Utilitaria
Envolvente para la
categoría
Normal
• Dependerá en cual de
ellas esta certificada,
para saber que parte de
la envolvente debemos
considerar.
• Esta indicación aplica
para cualquiera de las
dos
tablas
de
envolventes. Que se
exponen aquí
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USANDO LA TABLA
CENTER OF GRAVITY
LIMITS
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Al usar esta tabla 6-8 se debe
tener el total del Peso y el dato
del CG. Este se obtiene de
dividir el total de Momentos por
el total del Peso.
CG
El modo de utilizarla, es similar
a la anterior tabla (6-7). Se
trazar una línea horizontal,
desde el eje “Y”, con el valor
del Peso total (2.300 libras) y
otra vertical, desde el eje “X”,
con el valor del CG (44,86).
Los 44,86 resultan de dividir
103,2 * 1.000 por los 2.300
(total de Momentos dividido
por el total de los Pesos.
El resultado da la ubicación del
CG, lo cual indica que, la
aeronave se encuentra con la
“cola “ pesada, pero dentro del
límite del PMD.
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USANDO LA TABLA
C.G. RANGE AND WEIGHT
(para el ejemplo del Piper PA-28 Dakota)
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CG
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APENDICES
29
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Apéndice 1
30
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Apéndice 2
31
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Otras publicaciones
•
•
Manual Examen Operacional Oral Piloto Privado de Avión, versión 20.3
Manual Cálculo Peso y Balance aviones livianos, versión 6.3
Próxima publicación
• Manual Examen Operacional Oral habilitación IFR, versión ….
32
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MUCHAS GRACIAS
ERNESTO SANTANDER CAMPILLO
PILOTO INSPECTOR AV. GRAL. – DGAC
Celular +56-9-98180872 email [email protected]
Facebook: eco sierra charlie
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