Pressão, sistemas de pressão e altimetria

01 PRESSÃO

Como você já sabe, a atmosfera é a mistura de vários gases, onde cada um exerce uma pressão parcial. A soma de todas estas pressões parciais dos elementos componentes é chamada de “Pressão Atmosférica”.

Esta totalidade das pressões é consequência da força de atração à medida que se eleva na atmosfera e pode ser medida em qualquer nível.

Conceitualmente, pressão é a força exercida por unidade de área:

Onde, no sistema de unidades:

P = newton;
A = m
F = M x g,sendo (M = V x p) e (g = 9,8066 m/seg²)

Variações de Pressão

Temperatura

Quanto maior a temperatura, menor a pressão.

Densidade do ar

Quanto maior a densidade, maior a pressão.

Altitude

A pressão diminui com o aumento da altitude.

Umidade do ar

Quanto maior a umidade, menor a pressão.

Latitude

Quanto maior a latitude, maior a pressão.

Variação diária “maré barométrica”

A pressão atinge 2 valores máximos (às 10:00 e
22:00 horas) e 2 valores mínimos (04:00 e
16:00 horas) por dia.

Variação dinâmica

Provocada pelos movimentos horizontais de
massas de ar de densidade diferente, frentes
e oclusões.

Valores para cálculos de altitude:

1 hPa = 30 pés = 9 metros;
1 pol = 1000 pés = 300 metros;
1 mm = 36 pés = 12 metros.

O Barômetro é o instrumento utilizado para medir a pressão atmosférica e possui dois tipos: Barômetro de mercúrio ou hidrostático e o Barômetro aneróide ou metálico. E o Barógrafo é o instrumento que registra a pressão.

02 Sistema de Pressão

Quando a pressão é reduzida ao nível médio do mar, cada estação meteorológica é analisada nos centros de previsão, para verificar um aumento ou decréscimo uniforme para um determinado ponto, denominado de centro.

Conheça agora os sistemas fechados e abertos de alta e baixa pressão.

Sistemas Fechados:

de alta pressão – divergente – anticiclones: sistema que apresenta as mais elevadas pressões em seu centro; e a partir dele as pressões vão diminuindo gradativamente. Geralmente associados com o bom tempo.
de baixa pressão – convergente – ciclones: sistema que apresenta pressões mais baixas no seu centro; e a partir dele as pressões vão aumentando gradativamente. Geralmente associados com mau tempo.

Sistemas Fechados de Pressão

Sistemas Abertos:

crista ou cunha: área alongada de alta pressão, onde a partir dela as pressões diminuem para a periferia do sistema. Associada com bom tempo.
cavado: área alongada de baixa pressão, onde a partir dela as pressões aumentam para a periferia do sistema. Associado com mau tempo.
col ou colo: região compreendida entre dois centros de alta e dois centros de baixa pressão, onde a região apresenta ventos fracos e variáveis.

Sistemas Abertos de Pressão

03 Altimetria

Tenho certeza que você já ouviu falar sobre Altura, Altitude ou Nível de Voo, não é? E sabe que entender a diferença de cada um destes conceitos é de vital importância para a segurança de voo, pois confundi-los pode colocar a aeronave em risco.

Para isso, estudamos a Altimetria, que faz parte da Meteorologia Aeronáutica e trata dos métodos e instrumentos utilizados na representação dos níveis de voo, ou seja, é a técnica de se usar o altímetro.

O Sistema de Altimetria de uma aeronave é composto por todos os equipamentos envolvidos no processo de coletar a pressão estática do ar não perturbado, para disponibilizar informações de altitude pressão.

O instrumento utilizado a bordo para medir alturas ou altitudes é o Altímetro, que se constitui, na maioria das aeronaves, em forma barômetro aneroide. Ele indica os valores altimétricos que dependem dos referenciais de pressão que o piloto introduz no instrumento.

Contudo, antes de explanar sobre a Altimetria, vamos relembrar alguns conceitos básicos:

Altitude é a distância entre o nível médio do mar e um determinado nível considerado, podendo ser nível de voo, o topo de uma montanha, ou até mesmo um aeródromo;
Altura é a distância entre uma determinada referência e um nível, ponto ou objeto considerado. Como por exemplo a altura de um prédio em relação ao chão;
Nível de voo é a distância da aeronave em relação à superfície isobárica de 1013, 25 hPa.

Contextualizando

Para você entender o conceito de nível de voo na prática, conheça o Regulamento de Tráfego Aéreo que fala sobre os Níveis de Cruzeiro, que é o nível de voo em que a aeronave se mantém durante a maior parte do voo. No processo de planejamento do voo, o piloto estabelece o nível de voo a ser utilizado em função do rumo magnético que se pretende voar, de acordo com a regra: Em voo entre o rumo 360º e 179º, devese utilizar um nível ímpar. E em voo entre o rumo 180º e 359º, deve-se utilizar um nível par.

Em seguida, neste capítulo você irá conhecer a prática da Altimetria, assim como, os cálculos de ajustes e erros altimétricos; os conceitos de altitude de transição e nível de transição aplicado ao Sistema de Tráfego Aéreo Brasileiro; e a aplicação da altitude densidade.

04 Altímetro

O Altímetro é um instrumento de bordo, que tem o seu processo de funcionamento baseado em um barômetro aneróide calibrado, com o objetivo de proporcionar aos pilotos as informações de altitude, utilizando a atmosfera padrão como referência, ou seja, indica altitudes em relação ao nível médio do mar (NMM).

Na prática, este instrumento possui um botão lateral que permite selecionar na janela de ajuste a pressão (Janela de Kolsman) desejada de referência. Após este ajuste o altímetro indica a distância da aeronave para este nível selecionado.

E para sua leitura, possui um mostrador graduado em pés (FT), divididos em dez partes iguais, numeradas de zero a nove e graduados a cada 20 pés. Em seu formato analógico, apresenta 3 ponteiros.

Altímetro

O ponteiro maior indica centena de pés, onde uma volta completa corresponde a 1.000 pés;
O ponteiro médio indica milhares de pés, onde uma volta completa significa 10.000 pés;
E o ponteiro menor indica dezenas de pés, onde uma volta completa significa 100.000 pés.

Agora que você já conheceu o Altímetro, veja também os conceitos das principais Altitudes:

Altitude Pressão indicada: É aquela altitude indicada pelo instrumento quando se utiliza o ajuste padrão de 1013,25 na janela de Kolsman. É a distância vertical que separa a aeronave do nível de pressão padrão.
Altitude Pressão calibrada ou básica: É aquela que corresponde a própria altitude pressão indicada, corrigida para o erro instrumental, que pode ser de escala ou de instalação.
Altitude Indicada: É aquela lida no instrumento quando este estiver ajustado em relação ao nível médio do mar. É a distância que separa a aeronave do NMM.
Altitude Calibrada: É a própria altitude indicada com correção dos erros mecânicos provenientes de instalações do instrumento.
Altitude Absoluta: É aquela que se refere à distância vertical acima do solo, ou seja, é a própria altura da aeronave.
Altitude Verdadeira: É aquela que se refere à distância vertical acima do nível médio do mar. É lida no instrumento após correção para erros de pressão e temperatura.
Altitude Densidade: É a altitude pressão corrigida em função dos valores de densidade do ar e da temperatura. Nesta altitude, três situações podem ocorrer que afetam a performance da aeronave, por este motivo, esta será abordada mais detalhadamente em seu próprio tópico.

05 ALTITUDE DENSIDADE

Desde a potência dos motores, o rendimento das hélices e a própria sustentação das asas sofrem influência diretamente proporcional à densidade do ar, ou seja, diminuem quando a densidade do ar diminui. E como a densidade está relacionada com a temperatura, a performance da aeronave não é a mesma em temperaturas diferentes.

Como exemplo, uma aeronave estacionada em um aeródromo com temperatura real diferente do padrão (ISA), também estará com densidade diferente do padrão, portanto é como se esta aeronave fosse decolar de um ponto mais alto ou mais baixo.

A Altitude Densidade, refere-se a altitude pressão corrigida para os valores de densidade do ar e temperatura. E existem três situações que poderão ocorrer afetando a performance de decolagem das aeronaves. (lê-se Tar como temperatura do ar e Tp como temperatura padrão).

Tar no FL = Tp no nível: Altitude Densidade = Altitude Pressão;
Tar no FL maior que Tp no nível: Altitude Densidade maior que Altitude Pressão, ou seja, ar menos denso que o padrão, menor sustentação e maior corrida na decolagem;
Tar no FL menor que Tp no nível: Altitude Densidade menor que Altitude Pressão, ou seja, ar mais denso que o padrão, maior sustentação e menor corrida de decolagem.

E para entender melhor estas relações de performance, é possível calcular a Altitude Densidade para determinado nível de voo de duas maneiras: através de fórmula ou pelo computador de voo.

1. Fórmula

AD = AP + 100 (T – ISA )

Onde AD = altitude densidade; AP = altitude pressão; T = temperatura verdadeira; ISA = temperatura padrão para a altitude pressão considerada.

Exemplo:

Dada a altitude pressão de 2.000 pés e a temperatura de 25ºC. Qual a Altitude Densidade? (obs. Antes de iniciar, lembre-se de calcular o valor da ISA para a altitude pressão considerada)

AD = AP + 100 (T – ISA )

AD = 2000 + 100 (25 – 11 )

AD = 2000 + 100 (14)

AD = 2000 + 1.400

AD = 3.400 FT (pés)

2. Computador de Voo

1º Passo: Ajustar a temperatura do ar em função da altitude pressão (FL);

2º Passo: Na janela de altitude densidade lê-se a altitude densidade correspondente.

06 AJUSTES ALTIMÉTRICOS

Para relembrar o estudado anteriormente, abordaremos aqui brevemente os conceitos das Indicações Barométricas:

QFE ou Ajuste a zero: Fornece a altura da aeronave acima da pista durante uma aproximação para pouso. E quando a aeronave estiver pousada a indicação no altímetro será igual a zero.
QNE ou Ajuste padrão: É utilizado para voos em rota (FL) e está em função do valor padrão de pressão de 1013,25 hPa. Este ajuste permite o voo controlado e com segurança nas aerovias.
QNH ou Ajuste Altimétrico: Fornece a pressão da estação ou altitude em função do nível médio do mar, em condições padrões. Corrige os erros de pressão e é utilizado nas fases de voo de pouso e decolagem.

07 ALTITUDE DE TRANSIÇÃO E NÍVEL DE TRANSIÇÃO

Com o objetivo de padronizar e proporcionar segurança ao Sistema de Tráfego Aéreo, se estabeleceu pontos de mudança chamados: Altitude de Transição e Nível de Transição. Entenda cada um deles, a seguir:

Altitude de Transição: É definida como a altitude nas proximidades de um aeródromo no qual controla-se a posição vertical das aeronaves por meio de altitudes. Cada aeródromo possui sua altitude de transição, e as mesmas podem ser lidas nas cartas de subida (SID), de descida (STAR) ou de aproximação (IAC) através da sigla TA = transition altitude (tradução: atitude de transição), como mostra a figura.

1 – GRADIENTE MNM DE SUBIDA

4,1% ATÉ CRUZAR 500′, APÓS, 3,3%. MNM CLIMBING GRADIENT· 4,1% UP TO 500′, AFTER, 3,3%.

2 – OBSERVAR COMPULSORIAMENTE A SEÇÃO

CAR DA AIP-MAP CAR SECTION OF AIP-MAP SHALL BE OBSERVED

3 – APÓS TKOF SOMENTE EFETUAR CURVA APÓS CRUZAR 1200′

4 – TA 4000′

Carta SID - SBBE

Nível de Transição: É o nível mais baixo disponível acima da altitude de transição. Neste nível ou acima dele a posição vertical da aeronave é expressa em nível de voo (FL).

Entre estes dois níveis há uma Camada de Transição, que é um espaço aéreo cuja a posição vertical das aeronaves é expressa em níveis de voo ascendentes e em altitudes descendentes.

Na prática do voo, quando uma aeronave está no solo, recebe da torre de controle o valor do QNH para ajuste da aeronave até a Altitude de Transição. Ao atingi-la, o piloto ajusta o altímetro a bordo para o valor de QNE, passando a voar em nível de voo. Ao se aproximar do pouso, a aeronave voará com ajuste QNE até o Nível de Transição, onde ajustará para o QNH do aeródromo de destino informado pelo órgão de tráfego aéreo.

Nível de Transição e Altitude de Transição.

08 ERROS ALTIMÉTRICOS

Uma aeronave quando no voo em rota está com ajuste altimétrico para a pressão padrão (1013,25 hPa) e se encontra dentro das condições da atmosfera ISA. Contudo, no voo real, nem sempre os fatores de pressão e temperatura que influenciam na indicação do altímetro, se comportam de acordo com a pressão padrão, consequentemente o instrumento apresenta três casos de erros, sendo eles Erros de Pressão, Erros de Temperatura e junção de ambos.

Erro de Pressão: Acontece quando a pressão ao nível do mar (QNH) for diferente da pressão padrão (QNE).
QNH maior que QNE: Quando uma aeronave é ajustada em QNE sobrevoa uma região com pressão ao nível do mar QNH maior que 1013,25 hPa.

Exemplo: Dados FL100 e QNH 1020,2 hPa. Qual o erro de pressão?

1º Passo: Considere que o FL100 corresponde a 10.000 pés de distância da aeronave até o nível padrão.
2º Passo: Com QNH 1020,2 hPa a pressão real é maior que a padrão, portanto, o nível padrão está acima do nível do mar.

(QNH – QNE) . 30
(1020,2-1013,2) . 30
(7) .30 = 210 ft

3º Passo: Neste caso soma-se, conforme a fórmula = FL + Erro

Erro de Pressão = 10.000 + 210
Erro de Pressão = 10.210 ft

Conclusão: Teremos erro de indicação do altímetro para menos (10.000 ft) e erro de pressão para mais (10.210 ft).

QNH menor que QNE: Acontece quando uma aeronave ajustada QNE sobrevoa uma região com pressão ao nível do mar QNH menor que 1013,25 hPa.

Exemplo: Dados FL080 e QNH 1003,2 hPa. Qual o erro de pressão?

1º Passo: Considere que o FL080 corresponde a 8.000 pés de distância da aeronave até o nível padrão.
2º Passo: Com QNH 1003,2 hPa a pressão real é menor que a padrão, portanto, o nível padrão está abaixo do nível do mar.

(QNH – QNE) . 30
(1003,2 – 1013,2) . 30
(-10) . 30 = – 300 ft

3º Passo: Neste caso subtrai-se, conforme a fórmula = FL – Erro

Erro de Pressão = 8.000 – 300
Erro de Pressão = 7.700 ft

Conclusão: Teremos erro de indicação do altímetro para mais (8000 ft) e erro de pressão para menos (7700 ft). Neste cenário, é importante destacar o risco operacional, pois o instrumento indica uma altitude menor do que a realmente voada.

2º Erro de Temperatura: Acontece quando há diferença entre a temperatura real e a temperatura ISA em um determinado nível. Onde na atmosfera padrão existe uma relação entre valores de pressão, altitude e temperatura. E pode ser calculado matematicamente ou através do computador de voo.

Matematicamente para cada 10ºC de diferença entre a temperatura real e a temperatura ISA em um determinado nível, haverá 4% de erro na altitude pressão (considere Tr como temperatura real e Tp como temperatura padrão).

Tr maior que Tp: No caso de ar mais quente que o padrão, a aeronave se encontra voando acima da altitude pressão.

Exemplo: Dados FL050 e Temperatura verdadeira + 15ºC. Qual o erro de temperatura?

1º Passo: Considere que o FL050 corresponde a 5.000 ft e a ISA para 5.000 ft = 5ºC.
2º Passo: A diferença entre a temperatura verdadeira e a ISA é de 10ºC, que corresponde a 4% de erro.
3º Passo: Calcular 4% de 5.000 ft = 200 ft
4º Passo: Neste caso, deve-se somar de acordo com a fórmula = FL + Erro

Erro de Temperatura = 5000 + 200
Erro de Temperatura = 5200 ft

Conclusão: Teremos erro de indicação para menos (5000 ft) e erro de temperatura para mais (5200 ft). Ou seja, a aeronave está mais alta do que o indicado.

Tr menor que Tp: No caso de ar mais frio que o padrão, a aeronave encontra-se voando abaixo da altitude pressão.

Exemplo: Dados FL100 e Temperatura verdadeira -10ºC. Qual o erro de temperatura?

1º Passo: Considere que o FL100 corresponde a altitude-pressão de 10.000 ft e a ISA para este nível é -5ºC.
2º Passo: A diferença entre a temperatura verdadeira e a ISA é de 5ºC, que corresponde a 2% de erro.
3º Passo: Calcular 2% de 10.000 ft = 200 ft.
4º Passo: Neste caso, deve subtrair-se de acordo com a fórmula = FL – Erro

Erro de Temperatura = 10.000 – 200 Erro de Temperatura = 9.800 ft

Conclusão: Teremos erro de indicação para mais (10000 ft) e erro de temperatura para menos (9800 ft). Assim, a aeronave se encontra mais baixo do que o indicado.

3. Erro combinado de Pressão e Temperatura: Estes erros podem afetar simultaneamente o altímetro ajustado em QNE. Através do erro combinado, calcula-se a altitude verdadeira, ou seja, a altitude corrigida para os erros de pressão e temperatura.

Exemplo: Dados FL100, temperatura verdadeira de 5ºC e QNH 1018.2 hPa. Qual a altitude verdadeira?

1º Passo: Calcule o erro de pressão, de acordo com a fórmula (QNH – QNE) .

30(1018.2 – 1013.2) .30 (5)

.30 = 150 ft

2º Passo: Calcule o erro de temperatura

(5) – (-5) =10ºC = 4% 4%
de 10.000 = 400 ft

3º Passo: Calcule o erro combinado, de acordo com a fórmula

Altitude Verdadeira = FL + (Erro de Pressão + Erro de Temperatura) Altitude Verdadeira = 10.000 + (150 + 400)
Altitude Verdadeira = 10.000 + 550 = 10.550 ft

Atenção! Aeronave voando em um sistema de alta pressão e inverno rigoroso, terá erro altimétrico combinado tanto mais crítico quanto mais baixo for a temperatura do ar. Da mesma forma, aeronave voando em um sistema de baixa pressão no inverno, terá erro altimétrico combinado sempre crítico, pois este cenário caracteriza insegurança de voo.

Erro de Pressão e Erro de Temperatura

No caso de QNH do local for igual ao QNE, não haverá erro de pressão, ou seja, não é necessário nenhum cálculo para resolução da questão. Da mesma forma, se a temperatura no FL for igual à temperatura padrão para o nível em questão, não haverá erro de temperatura.

Atente-se para estas informações para as questões da prova da ANAC.

Assim concluímos o capítulo sobre Altimetria, contudo não se assuste. Sabemos que estas informações no primeiro contato parecem confusas, porém somente com a prática em resoluções de exercícios você vai aprender de fato a aplicá-las corretamente. Estamos juntos nessa.