DISEÑO DE AYUDAS VISUALES DE PISTA: LUCES DE BORDE, CALLES DE RODAJE, LUCES DE UMBRAL, EJE, CONTACTO, LETREROS, PAPI Y REIL PARA EL AEROPUERTO INTERNACIONAL GUSTAVO ROJAS PINILLA DE SAN ANDRES ISLA (ADZ)
Presentado a: Unidad Administrativa Especial de Aeronáutica Civil
Elaborado por: Álvaro Espitia Ing. Electricista alvaro_espitia@yahoo.com
Bogotá, marzo de 2017
TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCION ................................................................................................................................... 1 OBJETO ................................................................................................................................................ 2 DEFINICIONES ...................................................................................................................................... 3 1
ESTADO DE LAS INSTALACIONES ................................................................................................. 4 Descripción del sistema y de la pista .................................................................................. 4 Luces de borde de pista....................................................................................................... 4 Luces de calle de rodaje (taxeos) ........................................................................................ 4 Luces Reil ............................................................................................................................. 4 Luces de umbral .................................................................................................................. 5 Luces Papi ............................................................................................................................ 5 Mangaveletas ...................................................................................................................... 5 Faro giratorio....................................................................................................................... 5 Letreros verticales ............................................................................................................... 5
2
DISEÑO DE ILUMINACION DE PISTA ............................................................................................ 6 Luces de borde de pista y umbral ....................................................................................... 6 2.1.1
Baliza de borde de pista y umbral seleccionadas ........................................................ 6
Luces de calle de rodaje y letreros .................................................................................... 10 2.2.1
Baliza de rodaje seleccionada y letreros ................................................................... 10
Luces PAPI y Reil ................................................................................................................ 15 2.3.1
Luces PAPI y Reil seleccionadas................................................................................. 15
2.3.2
Longitud y pérdidas de los circuitos de alimentación ............................................... 15
2.3.2.1
Circuitos Papi 06 24 ............................................................................................... 15
2.3.2.2
Circuitos Reil 06 y 24 ............................................................................................. 16
Luces de eje ....................................................................................................................... 18 2.4.1
Baliza de eje seleccionada ......................................................................................... 18
Luces de contacto.............................................................................................................. 21 2.5.1
Baliza de contacto seleccionada................................................................................ 21
Reguladores de corriente .................................................................................................. 25 Sistema de control ALCMS (Airport Lighting Control & Monitoring System) ................... 25 Tablero regulado de baja tensión para alimentación de sistemas ................................... 27 Ducterías, cajas de inspección, conductor de puesta a tierra........................................... 28
Iluminación de plataforma ................................................................................................ 28 Fichas técnicas de guía ...................................................................................................... 31 Cuadro 1. Resumen de circuitos........................................................................................ 52 Cuadro 2. Tablero regulado (distribución recomendada) ................................................. 53 Diagrama unifilar ampliado ............................................................................................... 54 3
ANEXOS ..................................................................................................................................... 55 A1 Luces de borde, umbral y luces de plataforma de viraje ............................................. 55 A2 Luces de rodaje y letreros ............................................................................................ 55 A3 Luces Papi y Reil ........................................................................................................... 55 A4 Luces de eje .................................................................................................................. 55 A5 Luces de contacto ........................................................................................................ 55 A6 Ducterías, cajas y conductor de puesta a tierra........................................................... 55 Anexo 7: Propuesta de emplazamiento para luces papi en las cabeceras 06 24 del aeropuerto Gustavo Rojas Pinilla de San Andres Islas .................................................................. 56
4
ESPECIFICACIONES TECNICAS…………………………………………………………………………………………….. 76
INTRODUCCION
La Aeronáutica Civil como autoridad en materia de aviación y regulación aeroportuaria busca certificar según las normas de la Organización Internacional de Aviación Civil (OACI) el Aeropuerto Gustavo Rojas Pinilla (ADZ) para mantenerlo dentro de los estándares internacionales y ampliar el flujo de aeronaves con este destino mejorando el rendimiento económico y comercial de la infraestructura instalada. Según el Anexo 14 de la norma OACI y el Reglamento Aeronáutico de Colombia (RAC) en su parte décimo cuarta, se establecen unos criterios de equipamiento y ayudas a la navegación aérea como complemento a la infraestructura para la clasificación de los aeropuertos según su clave de referencia y categoría sea visual o de precisión I, II o III. El aeropuerto se encuentra actualmente clasificado como vuelo por instrumentos no precisión y clave de referencia 4D y se implementaran zonas de seguridad en cada una de sus cabeceras para cumplir las indicaciones emanadas de dichas normas. Como efecto de las modificaciones civiles a realizar se deben realizar también reformas a las instalaciones eléctricas existentes y las nuevas requeridas según las normas anteriormente citadas para llevar al aeropuerto a la certificación deseada.
OBJETO
Este entregable busca presentar el diseño referente a las instalaciones eléctricas necesarias para la normalización de la pista 06-24 y las adecuaciones de las calles de rodaje y plataforma con las modificaciones a los circuitos existentes de borde de pista, umbral, rodaje y letreros en lo que tiene que ver con ayudas visuales del Aeropuerto Gustavo Rojas Pinilla de San Andrés Isla.
DEFINICIONES
Las definiciones y el vocabulario técnico empleado para la elaboración del diseño se deben consultar en el RAC Parte décimo cuarta capítulo 14.1 “Definiciones”.
1
ESTADO DE LAS INSTALACIONES
Descripción del sistema y de la pista
El aeropuerto cuenta actualmente con una pista, la 06-24 de 2380m, cuya cabecera principal es la 06, y una plataforma comercial. La iluminación de esta infraestructura se compone de lo siguiente: Sistema PAPI Cabecera 06 PAPI Cabecera 24 Mangaveleta Cabecera 06 Luces de eje de pista Luces borde de pista Luces umbral Luces de rodaje
Descripción 8 luces, 200W halógeno, 6.6A 8 luces, 200W halógeno, 6.6A 4 luces, 150W, 6.6A 77 luces, 120W, 6.6A 75 luces, 150W halógeno, 6.6A 16 luces, 150W halógeno, 6.6A
Observación Regulador 4kVA para ambos circuitos. Circuito serie cercano 2 Regulador kVA 2 Regulador 25kVA
19 luces, 45W halógeno, 6.6A
Regulador 4kVA
2 Regulador 25kVA
Luces de borde de pista Definidas en el numeral RAC 14.3.5.3.9 las luces de borde consisten básicamente en dos líneas paralelas de luces cuyo emplazamiento es a lo largo de la pista y equidistantes a su eje, que no pueden estar alejadas del borde de la misma más de 3m. Actualmente se encuentran instaladas 75 luces de 150W del tipo halógeno. Luces de calle de rodaje (taxeos) Definidas en el numeral RAC 14.3.5.3.17 las luces de borde de calle de rodaje consisten básicamente en dos líneas paralelas de luces cuyo emplazamiento es a lo largo de la calle de rodaje, equidistantes a su eje, que en tramos rectilíneos no debe superar los 60m de distancia de separación una de la siguiente y para tramos curvos deben estar espaciadas a distancias menores de 60m para indicar la curvatura de la calle en cuestión, y deben estar instaladas tan cerca como sea posible del borde físico de la misma o a una distancia inferior a 3m. Actualmente se encuentran instaladas 19 luces de 45W del tipo halógeno. Luces Reil Definidas en el numeral RAC 14.3.5.3.8 las luces Reil consisten en dos luces de descarga de condensador con intervalos de encendido de dos veces por segundo, instaladas junto al umbral en ambas cabeceras. Actualmente no se encuentran instaladas.
4
Luces de umbral Definidas en el numeral RAC 14.3.5.3.10 las luces de umbral consisten básicamente en una línea de luces perpendiculares al eje de la pista emplazada en el inicio de la pista lo más cercano posible o a una distancia inferior de 3m. Actualmente se encuentran instaladas 16 luces de 150W del tipo halógeno alimentadas de los circuitos de luces de borde de pista. Luces Papi Definidas en el numeral RAC 14.3.5.3.5.23 las luces Papi consisten en un grupo de luces bien sean individuales o en pares que en la medida que el piloto realiza la aproximación a la pista estas cambian de color según la pendiente de aproximación sea correcta o errónea, estas luces se ubican a una distancia del umbral de 265m y 335m en la cabecera 01 y 19 respectivamente, y su calibración debe realizarse con equipo óptico especializado en sitio y por medio de un vuelo experimental. Actualmente se encuentran instalados dos sistemas Papi de 4 cajas de 200W del tipo halógeno, uno para cada cabecera. Mangaveletas Definidas en el numeral RAC 14.3.5.1.1 el indicador de dirección del viento o mangaveleta consiste en un cono de tela truncado cuyo movimiento indica la dirección del viento circundante. Para pista de vuelo nocturno se establece que debe ser iluminado de manera tal que permita su visibilidad desde la aeronave que realiza la aproximación. Actualmente se encuentran dos mangaveletas instaladas una en cada cabecera e iluminadas por cuatro luces halógenas de 150W. Faro giratorio Definido en el numeral RAC 14.3.5.3.3.3 el faro aeronáutico consiste en una señal luminosa de determinada frecuencia y visible desde todos los ángulos de azimut. Actualmente este faro cuenta con dos bombillos de 400W 220V halógenos alimentados desde el tablero de potencia de la torre de control. Este sistema se mantendrá sin intervención. Letreros verticales Definidos en el numeral RAC 14.3.5.4 los letreros ofrecen información a los pilotos de las aeronaves que se desplazan en las áreas de movimiento. Actualmente se encuentran instalados 10 letreros de 105W halógenos alimentados por circuito serie de luces de taxeo a 6.6A.
5
2
DISEĂ‘O DE ILUMINACION DE PISTA
Luces de borde de pista y umbral
2.1.1
Baliza de borde de pista y umbral seleccionadas
SegĂşn se muestra en el plano de luces de borde de pista anexo A1, se consideran para la pista 0624 76 luces del tipo FAA L-862(L) elevadas tipo led, bidireccional de colores claro, amarillo, etc. segĂşn su emplazamiento, alta intensidad, 6.6A, 35VA de consumo y 3 luces de borde empotradas del tipo FAA L-850C(L), alimentadas por circuitos independientes cada uno con su CCR; adicionalmente en la plataforma de viraje se consideran 6 luces de plataforma de viraje, estas luces serĂĄn instaladas en el borde de esta plataforma, del tipo FAA L-861T(L) elevadas tipo led, azul, 6.6A y 22VA de consumo, asĂ mismo, de los circuitos de borde se alimentarĂĄn las 20 luces de umbral del tipo FAA L-850D(L) empotradas tipo led, bidireccional rojo-verde, alta intensidad, 6.6A y 60VA de consumo, para un total de 107 luces y dos letreros. Las pĂŠrdidas de potencia por efecto Joule en el circuito se calculan asĂ: ∗
° ℌ/
° ° ∗ 1 ∗
20 # â„Ś ∗ /
� 0.00393 °( )* +,-, (. °
1 â„Ś ∗ 56.8
Considerando una temperatura de operaciĂłn del conductor de 90°C y una secciĂłn mĂnima para cable calibre 8 awg de 8.3mm² se tiene en el primario: °
1 ∗ 1 0.00393 ∗ 90 56.8 2. 3
20 # 0.022 â„Ś ∗ /
0.022 2.7 â„Ś/ 8.3
Según la tabla 8 de la NTC 2050, se tienen las siguientes resistencias a 90°C para los conductores considerados: Resistencia (Ί/km) Calibre conductor 12 awg 10 awg 8 awg
75°C 6.73 4.23 2.65
90°C 7.06 4.43 2.78
Para el cable calibre 8 awg se toma una resistencia de 2,78 Ί/km que es la mås alta entre las calculada y la descrita en la tabla 8.
6
+ 6.6 ∗ 2.78 = 121 (5/ )
[Ec. 1]
Considerando una temperatura de operación del conductor de 90°C y una sección mínima para cable calibre 12 awg de 3,3mm² se tiene en el secundario: =
0.022 = 6.6 (Ω/ ) 3.3
Que según la tabla 8 indica una resistencia de 7,06 Ω/km que resulta ser mayor a la calculada, y se tomara esta para el cálculo de las pérdidas en el secundario, como sigue: 6 = 6.6 ∗ 7.06 = 307 (5/ )
[Ec. 2]
La expresión que permite calcular la potencia consumida por un transformador de aislamiento viene dada por: 7 =
8
1 ∗ 1 + :6 ∗ 6 = 9 9
[Ec. 3]
Pc: potencia consumida por el transformador Pt: potencia requerida por el transformador η: rendimiento del transformador, se considera 0.9 n1: número de luces a alimentar P1: potencia nominal de la luz a alimentar Ls: longitud del circuito secundario Ps: pérdida de potencia del circuito secundario, se considera 307W/km (Ec. 2) De acuerdo a la longitud del circuito se calculará las pérdidas máximas y se sumará a la cantidad de potencia requerida por las luces a instalar en dicho circuito, esta resultante debe ser soportada por el regulador de corriente constante del circuito. Las potencias comerciales de los transformadores de aislamiento son 25, 45, 65, 100, 150, 200, 300 y 500W, cuyas pérdidas de conectorización son 6, 8, 13, 18, 22, 24, 27 y 30W respectivamente. Las cargas para los circuitos serán como se define a continuación: •
Circuito de borde 1
Tomando ahora las cargas de las luces en el circuito 1 de borde se tienen 39 luces led elevadas de borde de 35VA, 1 luz led de borde empotradas de 40VA, 3 luces de plataforma de viraje de 22VA, 8 luces led de umbral de 60VA y dos letreros de 150VA cada uno, según esto se hacen las siguientes apreciaciones: Se considera para las luces de borde elevadas una longitud del circuito secundario de 10m, para la luz de borde empotrada un secundario de 50m, para las luces de plataforma de viraje un secundario de 10m, para las luces de umbral un secundario de 25m y para los letreros 20m, las pérdidas en el secundario son 307W/km según lo indicado anteriormente en la Ec. 2. La longitud total del circuito
7
primario es de 5832m y produce unas pérdidas de 121W/km en cable calibre 8awg. Las longitudes de los circuitos secundarios son tomadas en el caso de las luces de borde de pista considerando una distancia de 3m entre la baliza de borde y la caja de inspección, como se indica en el respectivo plano, e incluyendo bucles se tendría una longitud aproximada del circuito secundario de 10m. Descripción Luces de borde elevadas Luces de borde empotradas Luces plataforma de viraje Luces de umbral Letrero
VA
Cant
Ls (km)
Pc (W)
Pnom (W)
35
39
0,01
42,3
65
13
55,3
2156,7
40
1
0,05
61,5
65
13
74,5
74,5
22
3
0,01
27,9
45
8
35,9
107,6
60 150
8 2
0,025 0,02
75,2 166,7
100 200
18 24
93,2 190,7
745,6 381,3
Ps(W/km)
Circuito de borde 1
307
CCR Recomendado
Pp(W/km)
5kVA
Pconec (W) Pc+Pconec (W)
121
P*N (W)
Pcto (W) Lp (km) Lp*Pp (W)
3465,7 5,832 705,672
Ptot (W) FP Stot (VA)
4171,3 0,9 4634,8
El valor de potencia consumida por el transformador de aislamiento Pc (W) para la luz de borde se calcula así: 7
1 ∗ 35 + 0.01 ∗ 307 8 = 42.35 9 0.9
[Ec. 4]
De igual manera con los transformadores de aislamiento de las luces de zona de seguridad y las luces de umbral, resultando los valores indicados en el cuadro anterior. Pnom corresponde a la potencia nominal del transformador de aislamiento recomendada comercialmente. Pconec corresponde a las pérdidas de potencia ocasionadas en los conectores del transformador de aislamiento y la baliza. P es la suma de Pnom y Pconec en W, y N es la cantidad de luces alimentadas. Pcto es la potencia del circuito consumida por los transformadores y las luces alimentadas, sin considerar lo consumido en el circuito primario. Lp es la longitud del circuito primario en km y Pp son las pérdidas por efecto joule del conductor primario, calculada anteriormente como 121W/km para cable calibre 8awg. Ptot es la suma de Pcto y las pérdidas del circuito primario, es decir, el producto de Lp y Pp. FP es el factor de potencia de la carga, considerado en 0,9.
8
Stot es la potencia aparente total en VA, que es el razón entre Ptot y FP. Así entonces para el circuito 1 de 6.6A con 39 luces de borde y 1 empotrada, 3 luces de plataforma de viraje, 8 luces de umbral y dos letreros se tiene un consumo total de 4634VA y un nivel de tensión de: @78
4634@A = 702@ 6.6A
El nivel de tensión para el circuito 1 de luces de borde de pista es del orden de los 702V, el cable a utilizar para este circuito primario es Cable de cobre aislado #8 awg en XLP 5kV, según las indicaciones de la circular reglamentaria 4002082.017 “Guía para cables de media tensión 5kV aislamiento xlp/xlpe 8 awg para uso en iluminación de pistas” del 24 de agosto de 2010 expedida por la Aerocivil. •
Circuito de borde 2
Tomando ahora las cargas de las luces en el circuito 2 de borde se tienen 37 luces led de borde elevadas de 35VA y dos empotradas de 40VA, 3 luces led de plataforma de viraje de 22VA y 12 luces led de umbral de 60VA cada una, según esto se hacen las siguientes apreciaciones: Se considera para las luces de borde elevadas una longitud del circuito secundario de 10m, para las empotradas un secundario de 50m, para las luces de plataforma de viraje un secundario de 10m y para las luces de umbral un secundario de 25m, las pérdidas en el secundario son 307W/km según lo indicado anteriormente en la Ec. 2. La longitud total del circuito primario es de 5832m y produce unas pérdidas de 121W/km en cable calibre 8awg. Descripción Luces de borde elevadas Luces de borde empotradas Luces plataforma de viraje Luces de umbral Letrero
VA
Cant
Ls (km)
Pc (W)
Pnom (W)
35
37
0,01
42,3
65
13
55,3
2046,1
40
2
0,05
61,5
65
18
79,5
159,0
22
3
0,01
27,9
45
8
35,9
107,6
60 150
12 0
0,025 0,02
75,2 166,7
100 200
18 24
93,2 190,7
1118,3 0,0
Ps(W/km)
Circuito de borde 2
307
CCR Recomendado
Pp(W/km)
5kVA
Pconec (W) Pc+Pconec (W)
121
P*N (W)
Pcto (W) Lp (km) Lp*Pp (W)
3431,0 5,832 705,672
Ptot (W) FP Stot (VA)
4136,7 0,9 4596,3
Así entonces para el circuito 2 de 6.6A con 37 luces de borde y dos empotradas, 3 luces de plataforma de viraje y 12 luces de umbral se tiene un consumo total de 4596VA y un nivel de tensión de:
9
@78
4596@A 696@ 6.6A
El nivel de tensión para el circuito 2 de luces de borde de pista es del orden de los 696V, el cable a utilizar para este circuito primario es Cable de cobre aislado #8 awg en XLP 5kV, según las indicaciones de la circular reglamentaria 4002082.017 indicada anteriormente. En la figura 1 se muestra el modelo de una baliza elevada y empotrada de umbral típicas. El plano que muestra las luces de borde de pista con sus respectivos circuitos se muestra en el anexo A1.
Luces de calle de rodaje y letreros
2.2.1
Baliza de rodaje seleccionada y letreros
Según se muestra en el plano de luces de rodaje, se consideran 30 luces y 10 letreros alimentados por dos circuitos. Compuestas por Luces del tipo FAA L-861T(L), elevadas tipo led, omnidireccional azul, 6.6A, 22VA y letreros tipo led de 150W, 6.6A. Las pérdidas de potencia en los conductores primarios (8awg) y secundarios (12awg) vienen dadas por las ecuaciones 1 y 2 con valores de 121W/km y 307W/km respectivamente. En la plataforma se instalaran luces empotradas de rodaje por medio de roza en el pavimento de esta, teniendo un recorrido considerable, aproximadamente en promedio 180m para el circuito secundario, que de utilizarse en calibre 12 conllevaría a unas pérdidas más altas, por esta razón es recomendable utilizar para el circuito secundario de estas balizas un conductor calibre 10 awg, el cual según la tabla 8 de la NTC 2050 tiene a 90°C una resistencia de 4,43Ω/km, con este dato, se procede a calcular las pérdidas por efecto Joule a la corriente nominal del circuito, así: 6 6.6 ∗ 4,43 192 5/ Entonces, las pérdidas de potencia, solo en el caso de las balizas de rodaje empotradas que han de instalarse en los costados de la plataforma, con conductores secundarios en calibre 10awg, se tiene unas pérdidas de 192W/km.
Las cargas para este circuito serán como se define a continuación: •
Circuito de rodaje 1
Tomando ahora las cargas de las luces en el circuito de rodaje 1 y letreros se tienen 15 luces led de rodaje elevadas y 5 empotradas de 22VA y 5 letreros de 150W, según esto se hacen las siguientes apreciaciones: Se considera para las luces de rodaje elevadas una longitud del circuito secundario de 10m y para las empotradas un secundario de 90m en promedio, y para los letreros un secundario en promedio de 20m, las pérdidas en el secundario son 307W/km según lo indicado anteriormente en la Ec. 2. La
10
longitud total del circuito primario es de 1494m y produce unas pérdidas de 121W/km en cable calibre 8awg.
Descripción Luces de rodaje elevadas Letrero 1 modulo Letrero 2 modulos Letrero 3 modulos Luces de rodaje empotradas
VA
Cant
Ls (km)
Pc (W)
Pnom (W)
22 150 150 150
15 1 0 4
0,01 0,02 0,02 0,02
27,9 173,5 173,5 173,5
45 200 200 200
8 24 24 24
35,9 197,5 197,5 197,5
537,8 197,5 0,0 790,0
22
5
0,18
62,8
65
13
75,8
379,2
Ps(W/km) Ps(W/km)
307 192
Pp(W/km)
121
Circuito de rodaje 1
CCR Recomendado 2,5kVA
Pconec (W) Pc+Pconec (W)
P*N (W)
Pcto (W) Lp (km) Lp*Pp (W)
1904,5 1,494 180,8
Ptot (W) FP Stot (VA)
2085,3 0,9 2317,0
Las longitudes de los circuitos secundarios son tomadas en este caso considerando una distancia de 3m entre la baliza de rodaje y la caja de inspección adyacente, como se indica en el respectivo plano, e incluyendo bucles se tendría una longitud aproximada del circuito secundario de 10m. Las longitudes promedio de las luces empotradas es de aproximadamente 180m, los cuales se recorren y se instalan en roza en pavimento, de a dos o tres circuitos como se indica en el plano. Así entonces para el circuito de rodaje 1 de 6.6A con 25 elementos se tiene un consumo total de 2317VA y un nivel de tensión de: @78
2274@A = 351@ 6.6A
El nivel de tensión para el circuito de luces de rodaje 1 y letreros es del orden de los 351V, el cable a utilizar para este circuito primario es Cable de cobre aislado #8 awg en XLP 5kV según las indicaciones de la circular reglamentaria 4002082.017 indicada anteriormente.
•
Circuito de rodaje 2
Tomando ahora las cargas de las luces en el circuito de rodaje 2 y letreros se tienen 15 luces led de rodaje elevadas y 4 empotradas de 22VA y 5 letreros de 150W, según esto se hacen las siguientes apreciaciones: Se considera para las luces de rodaje elevadas una longitud del circuito secundario de 10m y para las empotradas un secundario de 180m en promedio, y para los letreros un secundario en promedio de 20m, las pérdidas en el secundario son 307W/km según lo indicado anteriormente en la Ec. 2. La
11
longitud total del circuito primario es de 1494m y produce unas pérdidas de 121W/km en cable calibre 8awg.
Descripción Luces de rodaje elevadas
VA
Cant
Ls (km)
Pc (W)
Pnom (W)
Letrero 1 modulo Letrero 2 modulos Letrero 3 modulos
22 150 150 150
15 0 1 4
0,01 0,02 0,02 0,02
27,9 173,5 173,5 173,5
45 200 200 200
8 24 24 24
35,9 197,5 197,5 197,5
537,8 0,0 197,5 790,0
Luces de rodaje empotradas
22
4
0,18
62,8
65
13
75,8
303,4
Ps(W/km) Ps(W/km)
307 192
Pp(W/km)
121
Circuito de rodaje 2
CCR Recomendado
2,5kVA
Pconec (W) Pc+Pconec (W)
P*N (W)
Pcto (W) Lp (km) Lp*Pp (W)
1828,7 1,494 180,8
Ptot (W) FP Stot (VA)
2009,4 0,9 2232,7
Así entonces para el circuito de rodaje 2 de 6.6A con 24 elementos se tiene un consumo total de 2232VA y un nivel de tensión de: @78
2232@A = 338@ 6.6A
El nivel de tensión para el circuito de luces de rodaje y letreros es del orden de los 338V, el cable a utilizar para este circuito primario es Cable de cobre aislado #8 awg en XLP 5kV según las indicaciones de la circular reglamentaria 4002082.017 indicada anteriormente.
En la figura 2 se muestra el modelo de una baliza de rodaje elevada y un letrero típicos. Los esquemas de montaje mostrados son ilustrativos, se deben consultar en los respectivos planos. El plano que contiene las luces de rodaje y letreros con sus respectivos circuitos se muestra en el anexo A2. Se recomienda la instalación de un regulador para el rodaje y letreros con el fin de reducir el espacio a utilizar en la subestación y simplificar el montaje.
12
Baliza de borde elevada
Baliza de borde empotrada
Baliza de umbral empotrada y de plataforma de viraje
Figura 1. Baliza de borde de pista elevada, empotrada, baliza empotrada de umbral y baliza de plataforma de viraje, formas de instalaciĂłn tĂpicas
13
Baliza de rodaje
Letrero
Figura 2. Baliza de rodaje y letrero.
14
Los letreros a instalar se muestran a continuación, su ubicación se indica en el anexo A2:
Luces PAPI y Reil
2.3.1
Luces PAPI y Reil seleccionadas
En la sección 5.17.2 “Estrategia Sistemas de ayudas visuales” del Plan de Navegación Aérea establece la implementación y modernización de los sistemas de aproximación con tecnologías Led, según lo anterior se prevé instalar dos sistemas nuevos de luces PAPI led de 160W cada una, por cuatro unidades, 640W para un juego completo por cabecera, alimentadas por circuito serie de 6.6A, 5 pasos de brillo, del tipo FAA L-880. Las luces Reil seleccionadas para cada cabecera son del tipo led, alimentadas por un circuito serie de 6.6A, 3 pasos de brillo, del tipo FAA L-849(L) Style E con una potencia de 150VA cada unidad, dos unidades por cabecera. En la figura 3 se muestra un módulo típico de luces Papi, Reil y su forma de instalación típica. El nuevo sistema de luces Papi se instalará en la misma abscisa donde se encuentran los sistemas existentes, puesto que están previamente calibrados y ajustados por la Aerocivil y considerando que no hay modificaciones en los umbrales de la pista.
2.3.2 2.3.2.1
Longitud y pérdidas de los circuitos de alimentación Circuitos Papi 06 24
Cada unidad de luces Papi tiene una carga total de 160VA, se considera una longitud del circuito secundario de 15m, y para el circuito primario una longitud de 5500m y 2470m para el circuito 06 y 24 respectivamente. Los valores de pérdidas por efecto Joule en cables primarios y secundarios
15
fueron definidos por las Ec. 1 y 2, así como la potencia consumida por los transformadores de aislamiento por la Ec. 3. Cada circuito con su regulador independiente.
Descripción Papi 1 Papi 2 Papi 3 Papi 4
VA 160 160 160 160
Cant Ls (km) 1 0,015 1 0,015 1 0,015 1 0,015 4 Ps(W/km)
Pc (W) 182,9 182,9 182,9 182,9
Pnom (W)
300 300 300 300
27 27 27 27
307
Pp(W/km)
121
Pconec (W) Pc+Pconec (W)
209,9 209,9 209,9 209,9 Pcto (W) Lp 06 (km)
Lp24*Pp (W)
839,6 5,500 665,5 2,47 298,87
Ptot06 (W) Ptot24 (W) FP Stot06 (VA) Stot24 (VA)
1505,1 1138,4 0,9 1672,3 1264,9
Lp06*Pp (W)
Sistema PAPI led, cada unidad de 160W c/u
Circuito Papi 06-24
Lp 24 (km)
CCR Recomendado
2,5kVA
P*N (W) 209,9 209,9 209,9 209,9
Así entonces para el circuito 06 y 24 de luces Papi de 6.6A se tiene un consumo total de 1672 y 1265VA y un nivel de tensión de: @78 06 =
1672@A = 253,3@ 6.6A
@78 24 =
1265@A = 191,6@ 6.6A
El nivel de tensión para el circuito 06 de luces Papi es del orden de los 253V y para el circuito 24 es de 191V, el cable a utilizar para este circuito primario es Cable de cobre aislado #8 awg en XLP 5kV según las indicaciones de la circular reglamentaria 4002082.017 indicada anteriormente. La designación del circuito 06 o 24 corresponde a la cabecera respectiva.
2.3.2.2
Circuitos Reil 06 y 24
Cada unidad de luces Reil tiene una carga total de 150VA, se considera una longitud del circuito secundario de 10m, y para el circuito primario una longitud de 4700m y 1760m para el circuito 06 y 24 respectivamente. Los valores de pérdidas por efecto Joule en cables primarios y secundarios fueron definidos por las Ec. 1 y 2, así como la potencia consumida por los transformadores de aislamiento por la Ec. 3. Los dos circuitos se alimentan del mismo regulador a través de un selector de circuitos.
16
Descripción Reil 1 Reil 2
VA 150 150
Cant Ls (km) 1 0,01 1 0,01 2 Ps(W/km)
Pc (W) 170,1 170,1
307
Pnom (W)
Pconec (W) Pc+Pconec (W)
200 200
Pp(W/km)
24 24
121
194,1 194,1 Pcto (W) Lp 06 (km)
Lp24*Pp (W)
388,2 4,700 568,7 1,76 212,96
Ptot06 (W) Ptot24 (W) FP Stot06 (VA) Stot24 (VA)
956,9 601,1 0,9 1063,2 667,9
Lp06*Pp (W)
Sistema REIL Led, cada unidad 150VA
Circuito Reil 06-24
Lp 24 (km)
CCR Recomendado 2,5kVA
P*N (W) 194,1 194,1
Así entonces para el circuito 06 y 24 de luces Reil de 6.6A se tiene un consumo total de 1063VA y 668VA y un nivel de tensión de: @78 01 =
1063@A = 161@ 6.6A
@78 19 =
668@A = 101@ 6.6A
El nivel de tensión para el circuito 06 de luces Reil es del orden de los 161V y para el circuito 24 es de 101V, el cable a utilizar para este circuito primario es Cable de cobre aislado #8 awg en XLP 5kV según las indicaciones de la circular reglamentaria 4002082.017 indicada anteriormente. El plano donde se indican las luces PAPI y Reil se muestra en el anexo A3.
17
Figura 3. Modulo PAPI y forma de instalación típica.
Figura 3. Luz Reil Led típica y forma de instalación (cont.)
Luces de eje
2.4.1
Baliza de eje seleccionada
Según se muestra en el plano de luces de eje, se consideran 158 luces alimentadas por dos circuitos. Compuestas por luces del tipo FAA L-850A(L), empotradas tipo led, bidireccional blanco/blanco o blanco/rojo, 6.6A, 50VA. Las pérdidas de potencia en los conductores primarios (8awg) y secundarios (12awg) vienen dadas por las ecuaciones 1 y 2 con valores de 117W/km y 383W/km respectivamente.
18
Las cargas para estos circuitos serán como se define a continuación: •
Circuito de eje 1
Tomando ahora las cargas de las luces en el circuito de eje 1 se tienen 79 luces led de eje empotradas de 50VA, según esto se hacen las siguientes apreciaciones: Se considera para las luces de eje empotradas una longitud del circuito secundario de 60m y 90m, las pérdidas en el secundario son 307W/km según lo indicado anteriormente en la Ec. 2. La longitud total del circuito primario es de 6744m y produce unas pérdidas de 121W/km en cable calibre 8awg.
Descripción
VA
Cant
Ls (km)
Pc (W)
Pnom (W)
Luces de eje
50 50
40 39
0,06 0,09
76,0 86,3
100 100
Ps(W/km)
Circuito de eje 1
307
CCR Recomendado
Pp(W/km)
10kVA
Pconec (W) Pc+Pconec (W)
18 18
121
94,0 104,3
P*N (W) 3760,9 4066,0
Pcto (W) Lp (km) Lp*Pp (W)
7826,9 6,744 816,024
Ptot (W) FP Stot (VA)
8642,9 0,9 9603,2
Así entonces para el circuito de eje 1 de 6.6A con 79 luces se tiene un consumo total de 9603VA y un nivel de tensión de: @78
9603@A = 1455@ 6.6A
El nivel de tensión para el circuito de luces de eje 1 es del orden de los 1455V, el cable a utilizar para este circuito primario es Cable de cobre aislado #8 awg en XLP 5kV según las indicaciones de la circular reglamentaria 4002082.017 indicada anteriormente.
•
Circuito de eje 2
19
Tomando ahora las cargas de las luces en el circuito de eje 2 se tienen 79 luces led de eje empotradas de 50VA, según esto se hacen las siguientes apreciaciones: Se considera para las luces de eje empotradas una longitud del circuito secundario de 60m y 90m, las pérdidas en el secundario son 307W/km según lo indicado anteriormente en la Ec. 2. La longitud total del circuito primario es de 6744m y produce unas pérdidas de 121W/km en cable calibre 8awg.
Descripción
VA
Cant
Ls (km)
Pc (W)
Pnom (W)
Luces de eje
50 50
40 39
0,06 0,09
76,0 86,3
100 100
18 18
Ps(W/km)
307
Pp(W/km)
121
Circuito de eje 2
CCR Recomendado
10kVA
Pconec (W) Pc+Pconec (W)
94,0 104,3
P*N (W) 3760,9 4066,0
Pcto (W) Lp (km) Lp*Pp (W)
7826,9 6,744 816,024
Ptot (W) FP Stot (VA)
8642,9 0,9 9603,2
Así entonces para el circuito de eje 2 de 6.6A con 79 luces se tiene un consumo total de 9603VA y un nivel de tensión de: @78
9603@A = 1455@ 6.6A
El nivel de tensión para el circuito de luces de eje 2 es del orden de los 1455V, el cable a utilizar para este circuito primario es Cable de cobre aislado #8 awg en XLP 5kV según las indicaciones de la circular reglamentaria 4002082.017 indicada anteriormente. En la figura 4 se muestra el modelo de una baliza de eje empotrada típica. Los esquemas de montaje mostrados son ilustrativos, se deben consultar en los respectivos planos. El plano que contiene las luces de eje con sus respectivos circuitos se muestra en el anexo A4.
20
Figura 4. Luz de eje y forma de instalación típica.
Luces de contacto
2.5.1
Baliza de contacto seleccionada
Según se muestra en el plano de luces de contacto, se consideran 180 luces alimentadas por dos circuitos. Compuestas por luces del tipo FAA L-850B(L), empotradas tipo led, unidireccional blanco, 6.6A, 25VA. Las pérdidas de potencia en los conductores primarios (8awg) y secundarios (12awg) vienen dadas por las ecuaciones 1 y 2 con valores de 121W/km y 307W/km respectivamente. Las cargas para estos circuitos serán como se define a continuación: •
Circuito de contacto 1
Tomando ahora las cargas de las luces en el circuito de contacto 1 se tienen 90 luces led de contacto empotradas de 25VA, según esto se hacen las siguientes apreciaciones: Se considera para las luces de eje empotradas una longitud del circuito secundario de 36m, las pérdidas en el secundario son 307W/km según lo indicado anteriormente en la Ec. 2. La longitud total del circuito primario es de 5940m y produce unas pérdidas de 121W/km en cable calibre 8awg.
21
Descripción
VA
Cant
Ls (km)
Pc (W)
Pnom (W)
Luces de contacto
25
90
0,036
40,1
45
Ps(W/km)
Circuito de contacto 1
307
CCR Recomendado
Pp(W/km)
7,5kVA
Pconec (W) Pc+Pconec (W)
8
121
48,1
P*N (W) 4325,2
Pcto (W) Lp (km) Lp*Pp (W)
4325,2 5,94 718,74
Ptot (W) FP Stot (VA)
5043,9 0,9 5604,4
Así entonces para el circuito de contacto 1 de 6.6A con 90 luces se tiene un consumo total de 5604VA y un nivel de tensión de: @78
5604@A = 849@ 6.6A
El nivel de tensión para el circuito de luces de contacto 1 es del orden de los 849V, el cable a utilizar para este circuito primario es Cable de cobre aislado #8 awg en XLP 5kV según las indicaciones de la circular reglamentaria 4002082.017 indicada anteriormente.
•
Circuito de contacto 2
Tomando ahora las cargas de las luces en el circuito de contacto 2 se tienen 90 luces led de contacto empotradas de 25VA, según esto se hacen las siguientes apreciaciones: Se considera para las luces de contacto empotradas una longitud del circuito secundario de 36m, las pérdidas en el secundario son 307W/km según lo indicado anteriormente en la Ec. 2. La longitud total del circuito primario es de 5940m y produce unas pérdidas de 121W/km en cable calibre 8awg.
22
Descripción
VA
Cant
Ls (km)
Pc (W)
Pnom (W)
Luces de contacto
25
90
0,036
40,1
45
Ps(W/km)
Circuito de contacto 2
307
Pp(W/km)
CCR Recomendado 7,5kVA
Pconec (W) Pc+Pconec (W)
8
121
48,1
P*N (W) 4325,2
Pcto (W) Lp (km) Lp*Pp (W)
4325,2 5,94 718,74
Ptot (W) FP Stot (VA)
5043,9 0,9 5604,4
Así entonces para el circuito de contacto 2 de 6.6A con 90 luces se tiene un consumo total de 5604VA y un nivel de tensión de: @78
5604@A 849@ 6.6A
El nivel de tensión para el circuito de luces de contacto 2 es del orden de los 849V, el cable a utilizar para este circuito primario es Cable de cobre aislado #8 awg en XLP 5kV según las indicaciones de la circular reglamentaria 4002082.017 indicada anteriormente. En la figura 5 se muestra el modelo de una baliza de contacto empotrada típica. Los esquemas de montaje mostrados son ilustrativos, se deben consultar en los respectivos planos. El plano que contiene las luces de contacto con sus respectivos circuitos se muestra en el anexo A5.
23
Figura 5. Luz de contacto e instalación típica. En el informe final del accidente del vuelo Aires 82501, ocurrido el día 16 de agosto de 2010 a una aeronave Boeing 737-700 se establecen las causas probables del mismo y se cita: “Cuando el vuelo estaba iniciando aproximación (…) la visibilidad se deterioró de manera progresiva y rápida y en la fase de aproximación final corta la visibilidad cerca del umbral de la pista 06 llego a disminuir inclusive por debajo de la mínima de 3600m establecida para el procedimiento, lo cual sucedió cuando el vuelo estaba a aproximadamente veinte segundos del accidente. Luego disminuyo aún más la visibilidad por cada 15 segundos.” “La decisión de descender por debajo de la altitud mínima (…) o interrumpir el descenso a la altitud de 630 pies y efectuar la maniobra de aproximación frustrada, es competencia exclusiva del piloto del vuelo ARE8250, para lo cual debería haber considerado si tuvo a la vista las ayudas visuales del aeropuerto durante un tiempo suficiente para evaluar el desplazamiento del avión respecto a la trayectoria deseada hacia la pista.” “Hay evidencia de que le medio ambiente externo en que estaba funcionando la tripulación del vuelo contribuyó a error de percepción o ilusiones visuales durante la aproximación, además de las condiciones meteorológicas adversas los llevó a una tensión potencial simulada e inducida a tomar decisiones inapropiadas.” “En detalle la ilusión visual que el piloto estaba experimentando fue sumamente probable como factor en el accidente debido a las condiciones que existían y a la trayectoria del vuelo de la aeronave que corresponde estrechamente a la trayectoria de aproximación típica de agujero negro.” “Causa probable: ejecución del vuelo por debajo del ángulo de aproximación, debido a un error de juicio de la tripulación, creyendo estar mucho más alto, llevando la aeronave a volar una trayectoria típica de una ilusión de agujero negro, la cual se experimentó durante la aproximación nocturna a una pista rodeada de mínimo contraste y mucha iluminación focalizada, agravada por malas condiciones meteorológicas de lluvia fuerte.” A continuación se muestran dos imágenes donde compara una pista con luces de eje y otra con luces de eje y contacto.
1
Informe final de accidente, aeronave Boeing 737-700, matrícula HK 4682. Publicado por Aeronáutica Civil
24
En consideraciรณn a lo anterior y con el objetivo de mejorar la visualizaciรณn del plano de la pista en condiciones nocturnas se recomienda la instalaciรณn de las luces de contacto, disminuyendo las probabilidades de error al tener mรกs puntos de referencia del plano de la pista que le permitan al piloto un mejor criterio para la toma de decisiones en la fase final de la aproximaciรณn.
Reguladores de corriente
Se recomienda la instalaciรณn de reguladores de corriente constante del tipo ferrorresonante o IGBT de respuesta rรกpida, certificados FAA L-829 y/o Oaci. El cuadro 1 muestra un resumen de los circuitos, balizas y reguladores necesarios para cada aplicaciรณn.
Sistema de control ALCMS (Airport Lighting Control & Monitoring System)
Todos los sistemas de iluminaciรณn aeronรกutica deben controlarse y monitorearse permanentemente desde la TWR para la gestiรณn de la infraestructura por parte de los controladores aรฉreos. EL sistema modelo propuesto es un sistema certificado FAA L-890 y/o Oaci que consta de un mรณdulo PLC hasta
25
de 150 salidas digitales y 90 entradas digitales ubicado en la subestación enlazado con fibra óptica con un PC en la TWR que a través de una pantalla touchscreen (Interfaz) muestra la información actual del sistema y recibe las órdenes impartidas por los controladores para ser enviado al PLC. La arquitectura de control debe ser preferiblemente redundante Hot - Stand by, es decir que habrá dos PLC, uno primario y otro en espera para operar en caso de alguna falla del primero, en su defecto, el sistema contará con un modo a prueba de fallas que permita su operación con un solo PLC, en caso que se conforme de dos. De igual manera en la subestación se instalara un PC que muestre también el estado actual del sistema para monitorearlo por razones de mantenimiento. El siguiente esquema ilustra la arquitectura básica del sistema Hot Stand by, mediante la cual dos computadores (uno en la torre de control y otro en el cuarto técnico o subestación de la Aerocivil) se comunica(n), controla(n) y monitorea(n) el(los) PLC, el(los) cual(es) a su vez controla(n) los módulos de entrada y salida I/O.
26
Los circuitos o dispositivos a controlar por el sistema son:
• • • • • •
Luces de borde de pista, umbral y viraje: dos circuitos Luces de rodaje y letreros: un circuito Luces PAPI dos circuitos con selector de cabecera Luces REIL dos circuitos con selector de cabecera Luces de eje: dos circuitos Luces de contacto: dos circuitos
Tablero regulado de baja tensión para alimentación de sistemas
De los equipos a desinstalar se obtendrá espacio en la subestación existente de tal manera que permita la instalación de una nueva acometida para el tablero que alimentara los sistemas nuevos. Actualmente existe un barraje regulado del cual se podrá alimentar el tablero de distribución propuesto, constituyéndose un tablero regulado alimentado por esta UPS, desde este tablero regulado se alimentaran las cargas que son los reguladores y las luces de plataforma. El cuadro 2 muestra la distribución recomendada para el tablero regulado.
Diagrama unifilar 27
Los reguladores se pueden disponer en el cuarto existente como se muestra a continuación, aunque la posición final dependerá del espacio disponible al momento de la instalación.
Se recomienda para efectos de ahorrar espacio instalar reguladores apilables por grupos, por ejemplo, en un espacio ubicar dos reguladores de borde, dos de contacto, dos de eje, dos de Papi y dos de rodaje.
Ducterías, cajas de inspección, conductor de puesta a tierra
En el anexo A6 se indican las canalizaciones y los bancos de ductos respectivos, cajas de inspección y electrodos y conductor de puesta a tierra.
Iluminación de plataforma
Según el numeral RAC 14.3.5.3.23.1 la iluminación de plataforma con proyectores debe tener las siguientes características: •
Puesto de estacionamiento de aeronave: Iluminación horizontal 20lux con una relación de uniformidad no superior a 4:1 Iluminación vertical 20lux a una altura de 2m sobre la plataforma, en las direcciones pertinentes. 28
•
Otras áreas de la plataforma Iluminación horizontal 50% de la iluminación media en los puestos de estacionamiento de aeronaves con una relación de uniformidad no superior a 4:1.
De acuerdo con lo anterior se seleccionó un Reflector Schreder Neos 3-1709 con bombillo de sodio 600W, alimentado a 220V, dispuesto en mástiles metálicos de 21m como se muestra en la siguiente imagen. En el plano Anexo A7 “Iluminación de plataforma” se muestra la ubicación de los mismos.
Configuración propuesta para la iluminación de plataforma con reflectores
Con esta configuración se tienen los resultados indicados en el capítulo 4 Fotometría Iluminación de plataforma.
Cálculo del circuito alimentador Cada poste cuenta con cinco reflectores de 600W cada uno, considerando entonces tres circuitos alimentadores, tenemos entonces 3 tramos según lo muestra la siguiente imagen.
Tramos del circuito para cálculo de regulación de tensión
29
Para simplificar el cálculo de regulación de los reflectores bifásicos consideremos un modelo de parámetros concentrados en un punto más lejano del circuito (situación más desfavorable) con lo que se tiene el siguiente cuadro de cargas, con los valores de regulación de tensión en el punto más crítico del circuito. Los tres circuitos se alimentan del barraje general de baja tensión y en el que se considera una caída de tensión de 0,28% para iniciar con este valor el cálculo de la regulación acumulada, tenemos que en el caso más desfavorable la regulación de tensión es del 2,04%. Este método simplificado ayuda a obtener de manera rápida y aproximada los valores de regulación de tensión para cargas bifásicas alimentadas por redes trifásicas. Entonces la acometida recomendada para alimentar estos tres circuitos es en cable de cobre Thhn 3#4. Cálculo de regulacion por tramos Cto
Long. [m]
Demanda [kVA]
Corriente Fases [A]
A
165,0
6,00
3
B
90,0
9,00
C
168,0
6,00
Conductor
Regulacion
Perdidas de potencia
Material
Calib.
M [kVA-m]
f.p.
Const. KG
Parc. Acum. R [Ω/km]
Pp [kW]
Pp [%]
15,76
Cu Thhn
4
990,00
0,80
84,431
1,73
2,01
1,020
0,125
2,201
3
23,65
Cu Thhn
4
810,00
0,80
84,431
1,41
1,69
1,020
0,154
1,801
3
15,8
Cu Thhn
4
1008,00
0,80
84,431
1,76
2,04
1,020
0,128
2,241
Este sistema no será considerado como parte de las obras a implementar puesto que la entidad recientemente realizo la instalación de este en la plataforma, y solicitó que no se realizará esta instalación, solo se presenta a manera informativa.
30
Fichas tĂŠcnicas de guĂa
A continuaciĂłn se relacionan solo a manera de ejemplo algunos productos correspondientes a lo requerido en cuanto balizas y accesorios se refiere, no implica que sean la marca a suministrar.
Baliza de borde, umbral y fin de pista elevada Led 31
Baliza de borde, umbral y fin de pista elevada Led (cont.) 32
Baliza de rodaje Led elevada
33
Baliza de rodaje Led empotrada 34
Sistema Reil Led
35
Sistema Papi Led 36
Sistema Papi Led (cont.) 37
Sistema Papi Led (cont.) 38
Sistema Papi Led (cont.) 39
Sistema Papi Led (cont.) 40
Letrero vertical Led 41
Luz de contacto empotrada Led
42
Luz de borde empotrada Led 43
Luz de eje empotrada Led 44
Regulador de corriente constante 45
Transformador de aislamiento 46
Conectores primarios 47
Conectores secundarios 48
Base poco profunda 8� 49
Sistema de control y monitoreo de iluminaciรณn 50
Sistema de control y monitoreo de iluminaciรณn (cont.)
51
Sis tema
Ci rcuito
Luces de Luces Luces de borde plataforma borde FAA L- empotradas de viraje 862(L) FAA LFAA L850C(L) 861T(L)
Luces Luces de Letrero 1 umbral FAA rodaje FAA Lmodulo L-850D(L) 861T(L)
Letrero 2 modulos
Letrero 3 modulos
Luces de Luces de Luces de eje PAPI FAA Lrodaje FAA L- contacto FAA FAA L-850A(L) 880 (Led) 852T(L) L-850B(L)
REIL FAA L849(L) E
Carga (W) Perdidas (W) Stot (VA) fp 0.9 CCR (kVA)
Cant. VA Cant. VA Cant. VA Cant. VA Cant. VA Cant. VA Cant. VA Cant. VA Cant. VA Cant. VA Cant. VA Cant. VA Cant. VA Luces de borde, Circuito 1 (06-24) umbral, de plataforma de viraje
Circuito 2 (06-24)
Luces de rodaje y letreros Luces de contacto Luces de eje PAPI REIL
Circuito 1 Circuito 2
39 37
35
1 2
40
3 3
22
8
2
60
12 15 15
22
0 1 0
3465,7
705,7
4634,8
5
3431,0
705,7
4596,3
5
1904,5 1828,7 4325,2 4325,2 7826,9 7826,9 839,6 839,6 388,2 150 389,8
180,8 180,8 718,7 718,7 816,0 816,0 665,5 298,9 568,7 213,0
2317,0 2232,7 5604,4 5604,4 9603,2 9603,2 1672,3 1264,9 1063,2 667,9
2,5 2,5 7,5 7,5 10 10 2,5 2,5
150
150
0 1
150
4 4
150
5 4
22 90 90
Circuito 1 Circuito 2
25 79 79
Circuito 1 Circuito 2
50 4 4
Circuito 1 (06) Circuito 2 (24)
160 2 2
Circuito 1 (06) Circuito 2 (24)
Cuadro 1. Resumen de circuitos
52
2,5
TR Tablero Lado
Circuito P1 P3 P5 P7
Tablero distribución reguladores CCR1
CCR2
CCR3
CCR4
2500
5000
7500
10000
1
P13 P15
IZQUIERDO
1250
1250 1250
P9
P17
1
3750
1
3750
1
P19 P23
B
1
P11
P21
CARGA [VA] A
1
Protección
Conductor
Total
Corriente [A]
Polos
A
Aislamiento
Calibre
2500
11,4
2
20
Cu-THHN
1250
2500
11,4
2
20
3750
7500
34,1
2
7500
34,1
C
3750
Ducto
Observación
8
Cárcamo
Luces Papi 06
Cu-THHN
8
Cárcamo
Luces Reil
40
Cu-THHN
8
Cárcamo
Luces de contacto 1
2
40
Cu-THHN
8
Cárcamo
Luces de contacto 2
2500
2500
5000
22,7
2
30
Cu-THHN
8
Cárcamo
Luces de borde 1
1250
1250
2500
11,4
2
20
Cu-THHN
8
Cárcamo
Luces Papi 24
10000
45,5
2
50
Cu-THHN
8
Cárcamo
Luces de eje 1
5000
10000
45,5
2
50
Cu-THHN
8
Cárcamo
Luces de eje 2
2500
5000
22,7
2
30
Cu-THHN
8
Cárcamo
Luces de borde 2
P25 P27 P29 P31 P33 P35 P2
1
P4 P6
1
P8 P10
1
P12 P14
DERECHO
P16 P18 P20
5000
5000 5000
2500
1
1250
1250
2500
11,4
2
20
Cu-THHN
8
Cárcamo
Luces de rodaje 1
1
1250
1250
2500
11,4
2
20
Cu-THHN
8
Cárcamo
Luces de rodaje 2
18750
18750
57500
151,08
3
200
Cu-THHN
4/0
Cárcamo
Tablero Trifasico de 36 Puestos
P22 P24 P26 P28 P30 P32 P34 P36 TR
5
2
2
2
20000
Cuadro 2. Tablero regulado (distribución recomendada)
53
Diagrama unifilar ampliado
54
3
ANEXOS
DescripciĂłn
3.7
Plano
A1 Luces de borde, umbral y luces de plataforma de viraje
1y2
A2 Luces de rodaje y letreros
3, 4 y 5
A3 Luces Papi y Reil
6y7
A4 Luces de eje
8y9
A5 Luces de contacto
10 y 11
A6 DucterĂas, cajas y conductor de puesta a tierra
12 y 13
A7 Propuesta de emplazamiento Papi 06 y 24
55
ANEXO 7: PROPUESTA DE EMPLAZAMIENTO PARA LUCES PAPI EN LAS CABECERAS 06 24 DEL AEROPUERTO GUSTAVO ROJAS PINILLA DE SAN ANDRES ISLAS
ALVARO FERNANDO ESPITIA BOLIVAR Ingeniero electricista Contacto: alvaro_espitia@yahoo.com
CONSORCIO AEROPISTAS 2016 Bogotรก, marzo 2017
INTRODUCCION
El presente documento realiza un cálculo para el emplazamiento del sistema de luces PAPI para ambas cabeceras en el aeropuerto Gustavo Rojas Pinilla de San Andrés Islas, según el método establecido en el Doc. 9157 Manual de diseño de aeródromos Parte 4 de la Oaci y complementado con otros documentos.
1 CONSIDERACIONES INICIALES
Según la información suministrada por el contratista constructor, se tienen los perfiles longitudinales del eje de pista anexos a este documento, antes de la intervención en la pista, así como el ejecutado y que finalmente determinó la rasante de la pista en toda su extensión. Este aeropuerto no cuenta con sistema ILS. Se considera como avión de diseño el Airbus A320. La información publicada en el suplemento AIP indica un ángulo nominal para ambos sistemas Papi de 3° y la altura mínima del ojo del piloto sobre el umbral MEHT de 67ft (20,42m) y 52ft (15,85m) en la cabecera 06 y 24 respectivamente, y estas son las condiciones de seguridad que se deben mantener para la pendiente de aproximación. No se desplazan los umbrales de la pista. Se realza la rasante final del eje de pista en promedio 30cm. La localización de los umbrales según el abscisado del proyecto es: 06 k2+385 y 24 k0+015. La cota de los umbrales según el plano de referencia anexo es 1,521m para el 24 y 6,512m para el 06.
1.1 Variables
Se definen las siguientes variables para los cálculos:
58
EWH: eye to wheel height (m), altura del ojo del piloto a la trayectoria del tren de aterrizaje trasero MEHT: minimun heigth eye over threshold (m), altura mínima del ojo del piloto sobre el umbral WTH: wheel to threshold height (m), altura del tren de aterrizaje trasero sobre el umbral M: ángulo determinado por la altura MEHT θ: ángulo nominal del sistema Papi, en este caso es 3° θ2 o B: ángulo nominal de la unidad B del sistema Papi
Figura 1 Corredor de aproximación2
2
Transport Canada. Visual aids technical paper No. T-033 v2, 17-aug-2008.
59
Figura 2 Esquema del sistema Papi y sus ángulos de reglaje1
2 CÁLCULOS
2.1 Distancia EWH y WTH (Wheel clearance) Para determinar la altura del ojo del piloto a la trayectoria del tren de aterrizaje trasero EWH (Eye to Wheel height) se consulta en la tabla A6-1 del documento 9157 Manual de Diseño de Aeródromos de la Oaci, parte 4, donde se tiene que para el avión de diseño Airbus A320, EWH es de 7,25m.
60
Partiendo de las distancias MEHT publicadas en el AIP3, se tiene que para las cabeceras: 5 C06 = DEC − E5C = 20,42 − 7,25 = 13,1 5 C24 = DEC − E5C = 15,85 − 7,25 = 8,6 El ángulo M, el cual se obtiene restando 2 minutos de arco al ángulo nominal de la unidad B, es decir, 2°50’ – 2’ = 2°48’.
2.2 Distancia teórica Para la cabecera 06 se tiene que la distancia del umbral al sistema Papi viene dada por la expresión: F = DEC ∗ (83 D = 20,42 ∗ (83 2°48G = 417,5 Para la cabecera 24 se tiene: F = DEC ∗ (83 D = 15,85 ∗ (83 2°48G = 324
2.3 Comprobación de las distancias con modelo a escala Considerando las diferencias de nivel entre los umbrales y los puntos teóricos de emplazamiento y las distancias que se deben mantener tales como la MEHT y el ángulo nominal del corredor de aproximación en 3°, se elabora un modelo a escala del escenario de aterrizaje para el avión de diseño A320. Lo que se busca es corroborar mediante el modelo que se mantienen la altura mínima del ojo del piloto al umbral y la configuración de descenso de la aeronave sin mayores variaciones.
3
43 SKSP Suplemento AIP, publicado en la página web de Aerocivil.
61
Figura 3
Esquema general del modelo para ambas cabeceras, en la parte superior la 24 y la inferior 06, las dimensiones del avión de diseño A320 y de la pista son a la misma escala tanto vertical como horizontal. En líneas rojas se muestran las sendas de planeo o corredores de aproximación, la línea gris es la trayectoria de las llantas, la línea amarilla es el eje de la pista y la línea azul es la trayectoria del ojo del piloto.
Figura 4
Se ubica el sistema Papi 24 a 324m del umbral y se establece la senda de planeo en 2°50’ y 3°10’, que son las dos líneas rojas. 62
Figura 5. Configuración de aterrizaje umbral 24
La distancia mínima del ojo del piloto al umbral se mantiene muy cercana o dentro del corredor de aproximación en el momento de pasar sobre el umbral 24, con lo que el requerimiento establecido en el AIP se mantiene, así como la configuración de aproximación de la aeronave al mantenerse las distancias EWH y WTH.
63
Figura 6. Configuración de aterrizaje umbral 06
La distancia mínima del ojo del piloto al umbral se mantiene muy cercana o dentro del corredor de aproximación en el momento de pasar sobre el umbral 06, con lo que el requerimiento establecido en el AIP se mantiene, así como la configuración de aproximación de la aeronave al mantenerse las distancias EWH y WTH. Para las condiciones de aterrizaje establecidas se mantiene la distancia recomendada en la tabla A6-1. 64
2.4 Hipótesis de replanteo por niveles 2.4.1 Cabecera 06 De acuerdo con el perfil del eje de pista, en el umbral 06 se tiene un nivel de 6,51m, se anota que el nivel de referencia 0 es la cota de referencia del proyecto, y para el punto preliminar establecido en el punto 2.2 (417,5m) se tiene un nivel de 6,17m, con estos dos puntos se inicia la evaluación de la hipótesis, se tiene: ∆ IJ 2 = 6,17 − 6,51 = −0,34 Nótese que el primer punto de referencia es el punto preliminar de partida de la hipótesis, es decir, el nivel a 417,5m del umbral que es 6,17m. El valor negativo indica que el desplazamiento por replanteo debe ser hacia el umbral, si fuese positivo, el desplazamiento sería alejándose del umbral. Ahora, para esta diferencia de nivel se calcula la distancia de desplazamiento “d” mediante la siguiente expresión: = 0,34 ∗ (83 D = 0,34 ∗ (83 (2° 48G ) = 6,9 Como se debe desplazar hacia el umbral, entonces el nuevo punto sería: K = 417,5 − 6,9 = 410,6 El nivel asociado a este punto según el perfil de la pista es 6,19m. La diferencia de niveles entre estos dos puntos anteriores es: ∆ IJ 2 = 6,17 − 6,19 = −0,02 Según el método indicado en el capítulo 8, Parte 4 del Documento 9157 Manual de Diseño de Aeródromos de la Oaci, si la diferencia de nivel es menor a 30cm, el punto se tomará como correcto. Luego según lo anterior, la distancia para las luces Papi desde el
65
umbral de la cabecera 06 es de 410,6m antes de ajustes por altura de los lentes del sistema.
Considerando ahora una altura para la lente del sistema promedio de 30cm al piso, se realiza la corrección de nivel mediante la siguiente expresión: K G = 0,3 ∗ (83 D = 6,3 Esta elevación respecto al umbral produce un desplazamiento hacia este de 6,3m, luego la distancia efectiva entre el umbral 06 y el sistema Papi es: F = K − K G = 410,6 − 6,3 = 404,3 ≈ 404 Se chequea ahora con estos valores la altura mínima del ojo del piloto al umbral MEHT mediante la siguiente expresión: DEC = F ∗ , D + (|NOPQRST − NU |) + K′ Donde: D – distancia efectiva entre el umbral y el sistema Papi calculada M – ángulo de reglaje, 2° 48’ NOPQRST – Nivel en el umbral NU – Nivel en el punto D o punto de emplazamiento K′ - desplazamiento por altura promedio del lente Luego, el resultado de esta expresión es el siguiente: DEC = 404 ∗ , (2° 48G ) + (|6,51 − 6,21|) + 0,3 = 20,35
66
La resta entre NOPQRST y NU se toma en valor absoluto. La diferencia entre el MEHT calculado y el publicado en el suplemento AIP es de unos pocos centímetros: ∆ ℎ8 = 20,42 − 20,35 = 0,07 Por lo tanto se determina que el emplazamiento D (404m) mantiene en un margen seguro el MEHT para la cabecera 06.
2.4.2 Cabecera 24 De manera similar a lo indicado anteriormente se analiza la situación para la cabecera 24. De acuerdo con el perfil del eje de pista, en el umbral 24 se tiene un nivel de 1,52m y para el punto preliminar establecido en el punto 2.2 (324m) se tiene un nivel de 3,55m, con estos dos puntos se inicia la evaluación de la hipótesis, se tiene: ∆ IJ 2 = 1,52 − 3,55 = −2,03 Como se explicó arriba, el valor negativo indica que el desplazamiento por replanteo debe ser hacia el umbral. Ahora, para esta diferencia de nivel se calcula la distancia de desplazamiento “d” mediante la siguiente expresión: = 2,03 ∗ (83 D = 2,03 ∗ (83 (2° 48G ) = 41,5 Como se debe desplazar hacia el umbral, entonces el nuevo punto sería: K = 324 − 41,5 = 282,5 El nivel asociado a este punto según el perfil de la pista es 3,13m. La diferencia de niveles entre estos dos puntos anteriores es: ∆ IJ 2 = 3,55 − 3,13 = 0,42
67
El valor positivo indica que el desplazamiento por replanteo debe ser alejándose del umbral. Por lo tanto, para esta diferencia de nivel el desplazamiento “d” es: = 0,42 ∗ (83 D = 0,42 ∗ (83 (2° 48G ) = 8,58 Que alejándolo del umbral, el nuevo punto resulta en: K = 282,5 + 8,58 = 291,1 El nivel asociado a este punto según el perfil de la pista es 3,22m. La diferencia de niveles entre estos dos puntos anteriores es: ∆ IJ 2 = 3,13 − 3,22 = −0,09 El cual es menor a 30cm y por tanto se toma como punto valido antes del ajuste por altura de las lentes el correspondiente 291,1m. Considerando ahora una altura para la lente del sistema promedio de 30cm al piso, se realiza la corrección de nivel mediante la siguiente expresión: K G = 0,3 ∗ (83 D = 6,3 Esta elevación respecto al umbral produce un desplazamiento hacia este de 6,3m, luego la distancia efectiva entre el umbral 06 y el sistema Papi es: F = K − K G = 291,1 − 6,3 = 284,8 ≈ 285 Se chequea ahora con estos valores la altura mínima del ojo del piloto al umbral MEHT mediante la siguiente expresión, cuyas variables se indicaron arriba: DEC = F ∗ , D + (|NOPQRST − NU |) + K′ DEC = 285 ∗ , (2° 48G ) + (|3,16 − 1,52|) + 0,3 = 15,8 La diferencia entre el MEHT calculado y el publicado en el suplemento AIP es de unos pocos centímetros: 68
∆ ℎ8 = 15,85 − 15,8 = 0,05 Por lo tanto se determina que el emplazamiento D (285m) mantiene en un margen seguro el MEHT para la cabecera 24.
2.5 Comprobación de la hipótesis con modelo a escala Considerando las diferencias de nivel entre los umbrales y los puntos de emplazamiento obtenidos mediante la hipótesis de replanteo por niveles y las distancias que se deben mantener tales como la MEHT y el ángulo nominal del corredor de aproximación en 3°, se elabora un modelo a escala del escenario de aterrizaje para el avión de diseño A320. Lo que se busca es corroborar mediante el modelo que se mantienen la altura mínima del ojo del piloto al umbral y la configuración de descenso de la aeronave sin mayores variaciones.
69
Figura 7
Esquema general del modelo para ambas cabeceras, en la parte superior la 24 y la inferior 06, las dimensiones del avión de diseño A320 y de la pista son a la misma escala tanto vertical como horizontal. En líneas rojas se muestran las sendas de planeo o corredores de aproximación, la línea gris es la trayectoria de las llantas, la línea amarilla es el eje de la pista y la línea azul es la trayectoria del ojo del piloto.
Figura 8
Se ubica el sistema Papi 24 a 295m del umbral y se establece la senda de planeo en 2°50’ y 3°10’, que son las dos líneas rojas. 70
Figura 9. Configuración de aterrizaje umbral 24
La distancia mínima del ojo del piloto al umbral se mantiene muy cercana al corredor de aproximación en el momento de pasar sobre el umbral 24, con lo que el requerimiento establecido en el AIP se mantiene, así como la configuración de aproximación de la aeronave al mantenerse las distancias EWH y WTH.
71
Figura 9. Configuración de aterrizaje umbral 06
La distancia mínima del ojo del piloto al umbral se mantiene muy cercana o dentro del corredor de aproximación en el momento de pasar sobre el umbral 06, con lo que el requerimiento establecido en el AIP se mantiene, así como la configuración de aproximación de la aeronave al mantenerse las distancias EWH y WTH. Para las condiciones de aterrizaje establecidas se mantiene la distancia recomendada en la tabla A6-1. Se anexa plano con el perfil del eje de pista y la localización de los sistemas Papi existentes y los propuestos para ambas cabeceras. 72
2.6 Ubicación transversal del sistema Papi
Según lo indicado en la figura 3, el sistema Papi está ubicado a 15m desde el borde de la pista hasta el eje de la primera unidad del sistema, y entre ellas una distancia de 9m. En el parágrafo 8.3.27 del Doc. 9157 Parte 4, se establece que las unidades idealmente deben estar al mismo plano horizontal, y que máximo se puede aceptar una pendiente de 1.25% y una diferencia de nivel entre una y otra unidad de 5cm, en caso tal que se requiera compensar alguna irregularidad del terreno. Considerando que esta franja de seguridad se intervino para obtener una pendiente normalizada de 1.5%, entonces las unidades Papi deberán instalarse sobre el mismo plano horizontal del eje de la pista a partir de la primera unidad, en el punto de emplazamiento. La figura 104 muestra la ubicación transversal de las unidades respecto al eje de la pista.
Figura 10
4
ADB, Harmonization of the PAPI location with ILS, AM.02.512e edition 4.5
73
Debido a las limitaciones de espacio en las franjas de la pista, para la cabecera 24 se tiene una distancia disponible de franja por el costado norte de 41m, y al ubicar transversalmente las unidades Papi a 9m entre sí y a 15m del borde de pista, la última unidad queda por fuera del cerramiento, razón por la cual se disminuyen estas distancias y se procura mantener una distancia prudente entre el cerramiento y la última caja del sistema para evitar haces difusos en esta última. En la figura 518 del RAC parte 14 se establecen las tolerancias de instalación para el sistema, con una distancia promedio de 9m entre sí y 15m al borde de pista, ambas tolerancias de +/-1m, luego tomando 14m al borde de pista y posteriormente 8m entre unidades, se tiene una longitud del sistema de 38m desde el borde de pista, manteniendo una distancia de 3m desde la última unidad Papi al muro de cerramiento. En lo posible, es recomendable reducir en un metro la distancia de la primera unidad Papi al borde de pista para aumentar a 4m la distancia desde la última unidad Papi al muro de cerramiento, esto para lograr una mayor visibilidad de la última unidad y que el muro afecte lo menos posible la difusión del haz luminoso.
Este mismo criterio aplica para la cabecera 06, ya que ambos sistemas, tanto el 06 y el 24 quedarán ubicados en la franja del costado norte de la pista.
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BIBLIOGRAFIA
ORGANIZACIÓN INTERNACIONAL DE AVIACION CIVIL. Manual de diseño de Aeródromos, Anexo 14. 3 Ed. Nueva York: OACI, 1999.
ORGANIZACIÓN INTERNACIONAL DE AVIACION CIVIL. Manual de diseño de Aeródromos, Documento 9157, Parte 4. 4 Ed. Nueva York: OACI, 2004.
TRANSPORT CANADA. Advisory circular AC 302-009 Precision Approach Path Indicator Harmonization with Instrument Landing System. Ottawa: Transport Canada, 2010.
TRANSPORT CANADA. Visual aids technical paper Papi Harmonization with ILS No. T-033 v2. Ottawa: Transport Canada, 2008.
ADB Airfield Solutions. PAPI Manual Instruction AM.02.512e, 4.5 Ed. Zaventem – Belgium: ADB, 2014.