Qué son las turbulencias de aire claro y por qué son cada vez más frecuentes

Un suceso catastrófico asociado a turbulencias en el aire es extremadamente raro. Cada día hay 100 000 vuelos aproximadamente, con 6 millones de pasajeros, y casi nunca sucede nada. Los aviones son extremadamente seguros y no hay peligro estructural en caso de turbulencia. Sin embargo, los incidentes graves ocurren. El último con fallecidos fue en 2009. Ayer, un avión de Singapore Airlines cayó 1 800 metros en cuatro minutos, y aterrizó de emergencia en Tailandia con 71 pasajeros y tripulantes de cabina heridos y un fallecido en vuelo. El incidente es una muestra de la excepción.

Los pilotos están entrenados para evitar las turbulencias en vuelo. El problema ocurre cuando los aviones se encuentran con patrones turbulentos atmosféricos que no salen en los radares porque no están asociados a ninguna tormenta. Se denominan turbulencias de aire claro y son las realmente peligrosas.

El problema más complejo de la física

La turbulencia es el problema de la física no resuelto con más implicaciones en nuestro día a día. Por turbulencia nos referimos al estado irregular y caótico que presenta el movimiento de los fluidos, gases y líquidos, en la mayoría de situaciones.

Todos los flujos alrededor de un avión (y muchos en su interior) son turbulentos. El flujo turbulento es beneficioso en el motor, ya que mejora la combustión, pero es negativo en las alas, ya que genera mucha resistencia al avance (lo que aumenta el consumo de combustible).

Esto no representa ningún peligro: simplemente nos ocasiona muy serias dificultades para optimizar la aerodinámica. Una cosa peculiar sobre la turbulencia es que, pese a que conocemos las ecuaciones de la mecánica de fluidos desde hace 180 años, su resolución para casos prácticos es imposible.

Para simular el avión en vuelo que ha tenido el último incidente, el de Londres a Singapur, necesitaríamos el equivalente a un mes de internet en memoria RAM solo para comenzar la simulación. Y unos 100 000 años para llevarla a cabo. Por eso no nos queda otra que usar modelos mucho más baratos computacionalmente pero imperfectos. Es todo un desafío intelectual, pero no es problemático en vuelo.

Las estelas laminares

La mecánica de fluidos atmosférica es más complicada porque tiene partes turbulentas y partes laminares, con estructuras de miles de kilómetros. Al hablar de laminar indicamos que el flujo está ordenado y no presenta remolinos fuertes. Normalmente, a la altura a los que vuelan los aviones el aire es laminar. Por eso las estelas de condensación que salen de los motores, que es agua congelada, pueden permanecer durante bastante tiempo en el aire. Sin turbulencia, la disipación es muy lenta.

La turbulencia atmosférica puede aumentar mucho, por ejemplo, en caso de una tormenta, donde hay grandes corrientes termoconvectivas. Estas corrientes se producen por diferencias de temperaturas muy elevadas y llevan gran cantidad de agua y energía. En este caso, los radares meteorológicos pueden detectarlas y el avión puede evitarlas.

No salen en los radares

Las turbulencias de aire claro, las que no detectan los radares y son inesperadas para el piloto –porque no se acompañan de tormenta–, son las más peligrosas en un vuelo.

Muchas veces los aviones vuelan aprovechando corrientes muy estrechas y muy rápidas con respecto al suelo que se llaman corrientes de chorro. Si nos encontramos de repente con grandes torbellinos que no hemos visto, podemos tener un problema.

Al encontrar una de estas zonas turbulentas, el avión deja de ir por una autopista para transitar por una especie de carretera de tierra con muchos baches. Esto puede hacer que el avión se mueva ligeramente, bruscamente o, en casos excepcionales, que entre en pérdida. Es decir, que las alas pierdan sustentación rápidamente y dejen de sujetar al avión.

Se necesita, entonces, que el avión pierda altura picando el morro para recuperar sustentación. En el caso del vuelo Londres-Singapur, unas 11 horas después de haber despegado, el avión cayó bruscamente unos 1 800 metros en sólo tres minutos mientras atravesaba el mar de Andamán y se acercaba a Tailandia.

Debido a la emergencia climática en la que estamos inmersos, hay mucha más energía en la atmósfera, lo que implica que cada vez los aviones se van a encontrar con más caminos de tierra.

Aumento de turbulencias por el cambio climático

Paul Williams, de la Universidad de Reading, presentó en el principal congreso de turbulencia del mundo, celebrado en la Universitat Politècnica de València en 2023, una serie de estudios mostrando que la posibilidad de tener turbulencias de aire se ha incrementado en un 50 % en los últimos años, algo que podría estar relacionado con el cambio climático.

Según las simulaciones de Williams, el problema va a ir a más. Se prevé un incremento al doble o al triple de las turbulencias en los próximos años. Esto puede ser especialmente grave en el Atlántico norte, dado que se han notado grandes perturbaciones en la corriente del golfo, la ruta más usada para volar de América a Europa.

Estelas turbulentas en el despegue

Los pilotos y los sistemas de seguridad de los aviones están muy preparados para estos eventos. Por ejemplo, en los aeropuertos, la salida de los aviones está espaciada para evitar que un avión despegue sobre la estela turbulenta de otros. En un curioso proceso evolutivo, las grandes aves migratorias también evitan las estelas turbulentas de sus compañeras volando en V.

The ConversationSimulación de turbulencias.

Nada es imposible, pero sería un evento extraordinariamente raro que un avión tuviera un fallo estructural crítico por problemas de turbulencia en vuelo. Podemos seguir viajando de forma tranquila siguiendo un consejo claro: abrocharse el cinturón siempre. Puede resultar incómodo, pero es lo único que nos protege de este tipo de eventos que lamentablemente van a ir a más.

Por Sergio Hoyas Calvo, Catedrático de Ingeniería Aeroespacial, Universitat Politècnica de València; Andres Cremades, investigador de mecánica de fluidos del KTH, KTH Royal Institute of Technology; Ricardo Vinuesa
Associate professor, KTH Royal Institute of Technology

Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.