La noche del 31 de mayo al 01 de junio de 2009 un Airbus A330-200 que servía el vuelo 447 de Air France en ruta desde Río de Janeiro hacia París con 228 personas a bordo desapareció súbitamente de los radares y hasta el momento no existe una explicación oficial de la causa del accidente. Hasta el momento se han rescatado  algunos restos del avión y cincuenta cadáveres en una zona del océano Atlántico a medio camino entre Brasil e Islas Canarias.

 01. Generadores y Resonadores

02. Vibraciones forzadas

03. El flameo aeroelástico

04. Cronología de la desaparición

05. Características del aparato

*06. La causa del accidente*

07. El último mensaje

08. Explicando lo inexplicable

09. Persiste la búsqueda

Figura 1. Airbus A330-200 de Air France

01. Generadores y Resonadores

Cuando se impulsa a un niño en un columpio, el columpio se comporta como cualquier péndulo (sistema resonador), adquiriendo una frecuencia natural de oscilación que depende del largo de ambos tirantes. Cuando es aplicada una fuerza externa (sistema generador) al resonador, y si la frecuencia del impulso es aleatoria (al azar), entonces el columpio se moverá de un lado a otro sin alcanzar su máxima amplitud (vibración forzada). Pero si la frecuencia del impulso se hace coincidir con la frecuencia natural de oscilación del columpio, el movimiento del columpio alcanzara cada vez mayor amplitud con la aplicación de una fuerza de pequeña magnitud, hasta llegar al caso extremo que el columpio de la vuelta completa en torno a la barra sujetadora.

Normalmente el columpio no alcanza la máxima amplitud por impedimentos estructurales que dependen del diseño. Se requeriría que la fijación en torno a la barra de sujeción sea completamente libre, que los tirantes sean rígidos y el niño se encuentre totalmente amarrado a su asiento. Es importante recalcar que el fenómeno depende más de la frecuencia del impulso que de la fuerza o la dirección del impulso

Los fenómenos oscilatorios  se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza y surgen en cualquier sistema organizado, independientemente del tamaño o de la frecuencia de oscilación considerada. Se encuentran oscilaciones en el átomo de cesio que sirve para estandarizar los relojes terrícolas, reacciones químicas acopladas (reacción de Belousov-Zhabotinskii), ritmos bioquímicos (ciclo celular), ciclos fisiológicos (marcapasos de los latidos del corazón), ritmos circadianos (sueño-vigilia), ciclo menstrual, mareas (pleamar-bajamar), interacciones interespecie de la cadena alimenticia (tipo presa-predador), ciclos económicos (crecimiento-recesión), y un largo etc.

 02. Vibraciones forzadas

En una situación límite el sistema resonador puede llegar a romperse. Cuando una cantante vocaliza un sonido capaz de quebrar una copa de cristal, la ruptura no ocurre solamente debido a la intensidad del sonido emitido, sino que se debe preponderantemente a que la cantante emite un sonido con una frecuencia igual a la frecuencia natural de vibración de la copa de cristal haciéndola entrar en resonancia. El material se fractura al sobrepasarse el límite elástico del cristal. Si las frecuencias no coincidieran (vibración forzada), la cantante debería generar sonidos de intensidades mucho mayores. Y de todos modos, sería dudoso que lograra romper la copa.

Dado que todos los objetos materiales tienen algún grado de elasticidad es dable esperar que bajo condiciones muy específicas puedan entrar en resonancia con un “mínimo” de energía involucrada. Lo de mínimo evidentemente va a depender del objeto involucrado. Esta es la razón por la cuál los soldados rompen fila cuando atraviesan un puente, o un abollamiento en la rueda metálica del tren ferroviario podría llegar a causar el desplome de un puente.

03. El flameo aeroelástico

Un ejemplo paradigmático de colapso estructural es el que sufrió el puente Tacoma Narrows el 7 de noviembre de 1940. El puente conocido como Galloping Gertie costo ocho millones de dólares de la época y su destrucción se debió a un viento constante de no más de 67 km h-1. El fenómeno aeroelástico responsable, se conoce como flameo. El aire fluido al chocar con la estructura genera torbellinos o vórtices de von Kármán (aunque Leonardo da Vinci se adelantó en varios siglos a su estudió) a la frecuencia natural de la estructura que entra en resonancia. Otros puentes también han sufrido el fenómeno sin llegar al colapso, como el puente colgante de Golden Gate o el puente de cajones Trans-Tokio Bay Crossing.

Existen diversos modos de flameo que se han estudiado desde la década de 1920. Uno de esos modos es la torsión, que se origina cuando los torbellinos obligan al puente o el ala de un avión a modificar el ángulo de ataque (el ángulo entre el viento y la lámina que soporta las presiones y deformaciones). La estructura responde aumentando la deformación, el ángulo de ataque se vuelve a incrementar hasta el punto en que se produce la pérdida de sustentación y el puente comienza a deformarse en la dirección opuesta. Las aspas de un molino de viento poseen un mecanismo regulador del ángulo de ataque evitando entrar en el control por realimentación positiva.

Existe una gran cantidad de filmaciones de flameos en Youtube, aunque no todos corresponden a la clasificación. Menciono tres ejemplos interesantes:

La simulación de flameo sobre un modelo a escala de un Boeing 747, el flameo de un planeador GD-300 y de un Airbus A380 en un vuelo de prueba.

04. Cronología de la desaparición

Un Airbus A330-200 con 228 personas a bordo, 12 tripulantes y 216 pasajeros, entre los cuales viajaban 126 hombres, 82 mujeres, siete niños y un bebé, desapareció súbitamente en algún lugar del Océano Atlántico al noreste de Brasil en ruta desde Río de Janeiro hacia París.

La secuencia de sucesos acaecidos la noche del 31 de mayo al 01 de junio es comunicada por la aerolínea Air France:

22:19 GMT (del domingo): Despega de Río de Janeiro (19:19 hora local)

01:30 GMT (del lunes): Ultimo contacto con el control de tráfico aéreo de Brasil.

02:00 GMT (del lunes): El avión entra en zona de lluvias y turbulencias fuertes.

02:14 GMT (del lunes): Se recibe un mensaje automático indicando fallos.

09:15 GMT (del lunes): Hora programada para que el avión aterrizara en París.

05. Características del aparato

El avión A330-200 es producido por el consorcio europeo Airbus con sede en Toulouse (Francia), formado por la compañía francesa Aerospatiale (37,9%); la alemana Deutsche Airbus (37,9%); la británica British Aerospace (20%) y la española Construcciones Aeronáuticas (CASA) (4,2%). El 23 de junio de 2000 los cuatro socios del consorcio europeo anunciaron su transformación en sociedad privada denomina Airbus Integrated Company con participación de EADS (80%) y BAE Systems (20%).

El avión es comercializado desde 1998 y hasta la fecha se han vendido unas mil unidades, con un precio medio de unos 200 millones de dólares. El Airbus del vuelo 447 entro en servicio el año 2005 y el 16 de abril recibió su último mantenimiento. Posee una autonomía de vuelo de 12 500 kilómetros y puede transportar desde 253 pasajeros (en tres clases), hasta 293 (en dos clases). Mide 58,8 metros de largo por 17,40 de alto y su peso máximo al despegar es de 230 toneladas.

La velocidad de crucero es de 0,82 Mach (871 km/h) y su velocidad máxima 0,86 Mach (913 km/h).

En el planeta, desde 1990 hasta la fecha los aviones Airbus han registrado al menos 19 accidentes graves, el año pasado se registran dos accidente, pero en NINGUNO de ellos había estado involucrado el modelo A330-200.

Figura 2. Lugar en aguas jurisdiccionales brasileñas donde han sido encontrados los restos del avión Airbus A330-200 que servía el vuelo 447 de Air France. Se observan dos zonas ubicadas a medio camino entre Brasil (esquina inferior izquierda) e Islas Canarias, Marruecos y Senegal (esquina superior derecha). Una zona detectada el 3 de junio aledaña al Archipiélago de San Pedro y San Pablo y otra zona detectada el 6 de junio, aledaña a la última posición del avión reportada por los radares a las 02:14Z de la madrugada del 1 de junio.

06. La causa del accidente

Después de la súbita pérdida de comunicación del AF-447 con los radares y la radio (vía satélite), se han elaborado innumerables hipótesis sobre las causas del accidente, desde la acción de un rayo, un aerolito, colisión con chatarra espacial, un misil, una bomba, un secuestro, una falla de los sensores anemométricos, y un largo etc.

Monsieur H. Poirot ha debido nuevamente recopilar la información disponible en la telaraña cibernética para llegar a una conclusión certera. Existen a lo menos cuatro antecedentes que permiten afirmar que el avión se desintegró en el aire por una ruptura estructural aeroelástica (flameo).

• 1. Un avión de similares características en ruta Sao Paulo-París (vuelo JJ-8098 de la línea aérea TAM) reporta que al pasar 40 minutos antes por el mismo sector geográfico donde se presume cayo el avión se encontraron con fuertes turbulencias que zamarrearon violentamente el avión.

• 2. La zona de las turbulencias es conocida por todos los pilotos que trabajan en esa ruta. Es un embudo de grandes dimensiones, superior a las 50 millas náuticas que se ubica en la FIC (Franja Intertropical de Convergencia). Se encuentra en la línea ecuatorial y es lugar de frentes cálidos con grande formaciones de nubes tipo cúmulo-nimbos.

• 3. Los restos de la aeronave recuperados junto con 50 cadáveres a la fecha, se encuentran en dos áreas bien delimitadas. El lugar de aguas jurisdiccionales brasileñas contiene dos zonas ubicadas a medio camino entre Brasil e Islas Canarias. Una zona detectada el 3 de junio aledaña al Archipiélago de San Pedro y San Pablo y otra zona detectada el 6 de junio, aledaña a la última posición del avión reportada por los radares a las 02:14 (GMT). Se presume que el avión se partió en dos y se descarta la posibilidad de un incendio y/o explosión a bordo luego de examinar los objetos recuperados.

• 4. El registro ACARS (mensajes automáticos que envía el avión a la torre de control vía satélite) es muy decidor, aunque no existe una fuente independiente que lo corrobore.

07. El último mensaje

08. Explicando lo inexplicable

El avión navegando con piloto automático encontró severas turbulencias, aunque bastante conocidas por los pilotos experimentados que prestan servicio en esa ruta y otras rutas similares que atraviesan la línea del Ecuador. En un lapso de 1 a 2 minutos el avión experimenta una súbita alza de temperatura exterior pasando de unos -50ºC a -20ºC. En consecuencia, el avión debe desplazarse con varias toneladas (en exceso) fuera de norma a esa altura, entrando de inmediato el avión en pérdida (desciende bruscamente), con fuertes trepidaciones (ruidos o chicharreos que produce el sistema al entrar o salir de la resonancia).

La aeronave enfrenta una situación dramática de pérdida de altitud por alta y baja velocidad. El piloto automático intenta compensar la pérdida de sustentación aumentando la potencia de los motores con resultados nefastos (el instructivo de Airbus NO contempla la desconexión del piloto automático con turbulencias fuertes o severas, acción que es absolutamente necesaria para estabilizar el vuelo).

El avión se torna incontrolable y se desconecta el piloto automático; pasa de ley normal a ley alternativa en los mandos de vuelo, con fallo de los sistemas inerciales y del horizonte artificial de emergencia (ISIS); de los computadores de vuelo (PRIM1+ SEC1) y termina con un aviso de cambio de presión en la cabina (cuando revienta el avión); y finalmente múltiples fallos eléctricos al momento de desintegrarse la aeronave. Todo esto ocurre entre las 2:10 y 2:14 GMT.

Finalmente, debo señalar que las autoridades aeronáuticas hacen ingentes esfuerzos por rescatar los cadáveres en una carrera contra el tiempo. También abrigan la esperanza de encontrar la caja negra, que en realidad es de color naranjo o magenta. El color ha sido elegido porque la luz más cercana al infrarrojo dentro del espectro visual humano es la que sufre meno dispersión y por lo tanto se puede visualizar desde mayor distancia.

El asunto del color es sólo un aporte a la cultura general, dado que tiene nula relevancia a las profundidades en que presumiblemente se encuentra depositado el artefacto. A juzgar por el tiempo transcurrido, encontrar la caja negra será sólo un poco más fácil que encontrar un rico en el reino de los cielos. Con la circunstancia agravante de que el “flameo” es un fenómeno que no deja registro puesto que requiere sensores especiales ubicados en lugares estratégicos de las alas.

09. Persiste la búsqueda

A 19 días del accidente persiste la búsqueda de cadáveres. La fuerza naval y aérea brasileña declaran públicamente la continuación de las operaciones de rastreo a pesar de que el proceso de descomposición de los cuerpos hace muy improbable, por no decir imposible, la existencia de cuerpos sobre la superficie del océano.

El origen de tan persistente accionar se remonta a tiempos inmemoriales que se adentran en la historia y las tradiciones de nuestros antepasados indo-europeos de los cuales derivan griegos, romanos y latinos en general. En aquella época se creía que los humanos poseen un alma que continua viva tras el entierro del cadáver bajo tierra. Por tal razón se es muy escrupuloso en los ritos sepulcrales. al muerto se le llamaba tres veces por su nombre, tres veces se decía “pásalo bien”, “que la tierra te sea ligera”, en la sepultura se escribía “descansa en paz”. Se enterraban junto al muerto vestimentas, armas, vasijas, vino, alimentos, caballos, esclavos, esposas, etc.

Al considerar que el alma que no tenía sepultura no tenía morada, los atenienses condenan de muerte a ciertos generales que después de una victoria marítima “olvidaron” enterrar a los muertos. Como el alma se creía unida al cuerpo, los criminales eran privados de sepultura para castigar el alma eternamente. Con el progreso humano, las almas comenzaron a reunirse en una región subterránea (Campos Elíseos, Tártaro, etc.) de grandes dimensiones donde las almas recibían premios y castigos de acuerdo a la conducta observada. Como la humanidad ha seguido progresando ahora las almas se van a un lugar mas elevado, se van al cielo.

Fuentes:

Eduardo Espinoza y Jorge Babul. Oscilaciones en sistemas de reacciones acopladas. R68, XXXVI Reu. Soc. Biol. Chile, 1993.

Douglas C. Giancoli. Física. Principios con aplicaciones. Prentice-Hall Hispanoamérica, México. 1997. Traducción de Ángel H. Flores y Revisión de Alberto Lima. ISBN 968-880-898-9

http://www.tecnoaereo.com/el-flameo-o-como-romper-perfiles-largos-y-delgados

http://www.univision.com/content/content.jhtml;jsessionid=FHWITCZEXNHAWCWIABQCFFQKZAAGMIWC?cid=1963169

http://www.defensa.com/index.php?option=com_content&view=article&id=684:las-causas-del-accidente-del-a330-de-air-france&catid=56:industria&Itemid=164

http://avherald.com/h?article=41a81ef1/0004&opt=0

http://www.youtube.com/watch?v=HxTZ446tbzE

http://www.youtube.com/watch?v=ca4PgyBJAzM&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=kQI3AWpTWhM&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=ImSuZjvkATw

N. D. Fustel de Coulanges. La Ciudad Antigua. 1864. EDAF Ediciones, Traducción de Alberto Fano. (1982). ISBN 84-7166-420-8.