Engelamiento

El engelamiento es uno de los peligros más significativos para la aviación. Ocurre cuando se forma hielo en la estructura del avión, lo que altera sus características aerodinámicas y puede afectar el funcionamiento de los motores e instrumentos.

Condiciones para la Formación de Hielo

Para que se forme hielo estructural en una aeronave, generalmente se requieren tres condiciones simultáneas:

1. Presencia de agua líquida visible: Nubes, niebla, lluvia o llovizna.
2. Temperatura ambiente bajo cero: Típicamente entre 0°C y -40°C.
3. Temperatura de la estructura bajo cero: La superficie del avión debe estar a una temperatura igual o inferior al punto de congelación.

El agua en la atmósfera puede permanecer en estado líquido por debajo de 0°C; esto se conoce como agua subfundida (supercooled water droplets). Cuando estas gotas impactan contra una estructura fría, se congelan.

Tipos de Hielo

1. Hielo Opaco o Escarcha (Rime Ice)

• Formación: Se forma por el congelamiento instantáneo de gotas de agua pequeñas subfundidas al impactar con el borde de ataque.
• Apariencia: Blanco, opaco y rugoso (como una coliflor). La opacidad se debe al aire atrapado entre las partículas de hielo durante la congelación rápida.
• Ocurrencia: Típico de nubes estratiformes (Stratus, Nimbostratus) y temperaturas más bajas (típicamente de -10°C a -30°C).
• Características: Es frágil y más fácil de eliminar con sistemas de deshielo. Tiende a acumularse en los bordes de ataque y no se extiende hacia atrás.

2. Hielo Claro o Vidriado (Clear Ice / Glaze Ice)

• Formación: Se forma por el impacto de gotas de agua grandes subfundidas. Al impactar, solo una parte se congela instantáneamente; el resto fluye hacia atrás sobre la superficie antes de congelarse debido a la liberación de calor latente.
• Apariencia: Transparente, liso y sólido. No atrapa aire.
• Ocurrencia: Típico de nubes cumuliformes (Cumulus, Cumulonimbus) con alto contenido de agua y temperaturas entre 0°C y -10°C (aunque puede ocurrir a temperaturas más bajas en Cb). También es característico de la lluvia engelante (freezing rain).
• Peligrosidad: Es la forma más peligrosa de hielo.
  • Es pesado y difícil de ver.
  • Se adhiere fuertemente a la superficie y es difícil de romper.
  • Al fluir hacia atrás (runback), puede congelarse en superficies no protegidas por los sistemas de deshielo, alterando gravemente el perfil alar y afectando las superficies de control.

3. Hielo Mixto (Mixed Ice)

• Una combinación de hielo claro y opaco.
• Ocurre cuando hay gotas de agua de varios tamaños mezcladas con partículas de nieve o cristales de hielo.
• Es la forma más común de engelamiento en nubes.
• Apariencia blanquecina, irregular y rugosa.

4. Escarcha Blanca (Hoar Frost)

• Formación: Ocurre por sublimación inversa (deposición): el vapor de agua se transforma directamente en cristales de hielo sin pasar por el estado líquido.
• Condiciones:
  • En tierra: En noches claras y frías (radiación), similar a la escarcha en los coches.
  • En vuelo: Al descender rápidamente de una zona muy fría a una capa de aire cálido y húmedo. La estructura del avión está "empapada de frío" (cold-soaked) y el vapor de agua se congela al contacto.
• Efectos: Aunque parece inofensiva, una capa fina (como papel de lija) puede aumentar la resistencia y reducir la sustentación significativamente (hasta un 30% de pérdida de sustentación y 40% de aumento de resistencia). Debe eliminarse antes del despegue.

Lluvia Engelante (Freezing Rain - FZRA)

Es una condición extremadamente peligrosa que produce una acumulación rápida de hielo claro.

• Ocurre típicamente delante de un frente cálido en invierno.
• La lluvia cae desde una capa de aire cálido (inversión térmica) hacia una capa de aire bajo cero cerca de la superficie.
• Las gotas de lluvia se subfunden al caer y se congelan al impactar con el avión.
• Acción: La mejor maniobra suele ser ascender hacia el aire más cálido (si se conoce la existencia de la inversión) o virar para salir de la zona.

Engelamiento por Cristales de Hielo (Ice Crystal Icing - ICI)

• Ubicación: Grandes altitudes, cerca de sistemas convectivos intensos (tormentas), especialmente en la zona del yunque (anvil).
• Mecanismo: Los cristales de hielo son diminutos y no se adhieren a la estructura fría del avión (rebotan). Sin embargo, pueden entrar en los motores.
• Riesgo en Motores: Los cristales se funden parcialmente al entrar en el compresor caliente, adhiriéndose a las superficies internas. Esto puede causar pérdida de potencia, surge, stall del compresor o apagado de llama (flameout).
• Indicaciones: Lecturas erróneas de temperatura (TAT anómala) debido a cristales bloqueando o enfriando las sondas calentadas. No suelen ser detectables por el radar meteorológico convencional (baja reflectividad).

Efectos del Engelamiento

El hielo acumulado en la estructura tiene efectos acumulativos y perjudiciales:

1. Aerodinámica:
   • Disminuye la Sustentación (Lift): Altera el perfil del ala.
   • Aumenta la Resistencia (Drag): Aumenta la fricción y la resistencia de forma.
   • Aumenta la Velocidad de Pérdida (Stall Speed): El avión entra en pérdida a una velocidad mayor.
   • Reduce el Ángulo de Ataque Crítico: El avión entra en pérdida a un ángulo de ataque menor.
2. Peso: Aumenta el peso total de la aeronave.
3. Control: Puede bloquear superficies de control (alerones, elevadores) o causar vibraciones severas.
4. Instrumentos: Bloqueo de tubos Pitot y tomas estáticas, dando lecturas erróneas de velocidad y altitud.
5. Motores: Engelamiento del carburador (en motores de pistón) o de las tomas de aire (en turbinas), reduciendo la potencia.

Factores de Intensidad

• Tamaño de las gotas: Gotas más grandes = engelamiento más severo (Hielo Claro).
• Concentración de agua: Mayor contenido de agua líquida (LWC) = acumulación más rápida.
• Forma del objeto: Los objetos delgados y con bordes afilados (antenas, bordes de ataque finos) son recolectores de hielo más eficientes que los objetos romos y gruesos.
• Velocidad: A mayor velocidad, mayor tasa de acumulación (aunque el calentamiento cinético a muy altas velocidades puede mitigar el hielo).

Clasificación de Intensidad (ICAO)

• Ligero (Light): La tasa de acumulación puede crear un problema si el vuelo es prolongado (más de 1 hora). No se requieren cambios inmediatos.
• Moderado (Moderate): La tasa de acumulación es tal que incluso encuentros cortos son potencialmente peligrosos. El uso de equipos de deshielo es necesario. Un cambio de rumbo o altitud puede ser deseable.
• Severo (Severe): La tasa de acumulación es tan alta que los equipos de deshielo no pueden controlar el peligro. Un cambio inmediato de rumbo y/o altitud es esencial.