ISA: la atmósfera estándar internacional

Las características de la atmósfera son diferentes según la parte del mundo, por lo que es necesario establecer un estándar, o ISA.

La atmósfera es una envoltura gaseosa alrededor de la Tierra. Sus características son diferentes según la parte del mundo donde nos encontremos. Por esa razón es necesario adoptar una atmósfera media de trabajo llamada Atmósfera Estándar Internacional o ISA (International Standar Atmosphere).

¿Cuál es la temperatura ISA?

El diagrama inferior muestra las variaciones de temperatura en la atmósfera estándar. La referencia internacional está basada en la temperatura a nivel del mar de 15, 15º C a una presión de 1.013,25 hPa. La densidad del aire a nivel del mar es de 1.225 Kg/m3. La temperatura disminuye con la altitud a una proporción constante de -6,5º C/1.000 m, o -1,98º C/1.000 pies hasta la tropopausa (establecida de forma estándar en 11.000 m). Por encima de la tropopausa, la temperatura permanece constante a -56,5º C.

Por lo tanto, el aire que es considerado como un gas perfecto en el modelo de la atmósfera ISA presenta estas características:

• MSL (Valor a nivel medio del mar):
• Por encima del MSL y debajo de la tropopausa (36.089 pies):

TºISA (ºC) = Tº0 – (1,98 x FL)

Para obtener rápidamente la temperatura estándar para una altura dada, se puede utilizar la siguiente fórmula aproximada:

TºISA (ºC) = 15 – (2 x FL)

• Por debajo de la tropopausa

TºISA (ºC) = -56,5º C = 216,5 ºK

El modelo ISA se usa como una referencia para comparar condiciones atmosféricas reales y para las actuaciones de la aeronave y el motor. Las condiciones atmosféricas serán, por tanto, expresadas como ISA +/- ISA a un nivel de vuelo dado.

EJEMPLO:
Considerando las siguientes condiciones de vuelo, con altura 33.000 pies y temperatura real -41º C, la temperatura ISA = 15 – 2 x 33 = -51º C. La temperatura real es -41º C, con 10º C por encima de la estándar.

Conclusión – El vuelo se está realizando en condiciones de ISA + 10. (Figura 1)

• MODELO DE PRESIÓN

Para calcular la presión estándar P a una altura dada, se realizan estas hipótesis:

– La temperatura es estándar frente a la altura
– El aire es un gas perfecto

La altura que se obtiene de las medidas de presión se denomina Altitud Presión (PA), que se puede establecer en una tabla ISA. (Figura 2)

Si se asume que tenemos un volumen de aire en equilibrio estático, la ecuación de la aerostática dice:

dP = r.g.dh

r = densidad de aire a una altura h
g = gravedad 9,80665 m/s2
dh = altura de la unidad de volumen
dP = variación de la presión sobre dh

La ecuación de gases perfectos dice

P/r = RT
R = Constante Universal de los gases (287,053 J/Kg/º K)

• MSL (Valor a nivel medio del mar):

Po = 1.013,25 hPa

• Por encima y por debajo de la tropopausa:

(Figura 3)

Po = 1.013,25 hPa
To = 288,15º K
alfa = 0,0065º C/m
go = 9,80665 m/s2
R = 287,053 J/Kg/ºK
h = altura (en m)

Nota: para altitudes bajas, a una reducción en la presón de 1 hPa le corresponde a un incremento de altitud presión de 28 pies.

• Por encima de la tropopausa

(Figura 4)

P1 = 226,32 hPa
Tº1 = 216,5º K
h1 = 11.000 M
go = 9,80665 m/s2
R = 287,053 J/Kg/ºK
h = altura (en m)