Modelos de Previsão para sistemas de turbulência

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Modelagem e simulação de sistemas para previsão de áreas turbulentas

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Modelos de Previsão para sistemas de turbulência

  1. 1. Modelos de Previsão para Zonas de Turbulência Universidade de Passo Fundo Modelagem e Simulação de Sistemas Professor: Willingthon Pavan Aluna: Laís Berlatto -104493 Aluno: Wilian Tanabe - 88225
  2. 2. Sumário ● Turbulência ● Probabilidade ● Como o avião voa ● O que é Turbulência ● Tipos de Turbulência ● Nuvens ● Previsão de Turbulência CAT ● Tipos de Previsão de tempo ● Modelos de Previsão do tempo ● Modelo Regional ETA ● Indicadores da Previsão da Turbulência ● Referências
  3. 3. Turbulência ● Estima-se que 4 milhões de pessoas voam em linhas comerciais todos os dias. ● A cada minuto no Brasil, cerca de 20 pessoas experimentam pela primeira vez a sensação de voar . ● 75% dos acidentes aéreos de linhas comerciais maior causa de ferimentos envolvendo passageiros e tripulação na aviação comercial
  4. 4. Probabilidade ● Chance de morrer durante um vôo em um país de primeiro mundo = 1 em 14 milhões. ■ 38 mil anos antes de morrer. ● Durante os anos 90: ■ 56% dos acidentes -> erro humano; ○ 30% dos acidentes -> erro do piloto; ○ 20% dos acidentes -> erro humano por condições adversas; ○ 6% dos acidentes -> dificuldade com manuseio dos equipamentos ; ● Restante oriundo de: ■ Falhas mecânicas : manutenção precária, imperícia, condições climáticas.
  5. 5. Como o avião voa? ● Estrutura baseada em leis da aerodinâmica; ○ Principal: Princípio de Bernoulli = + velocidade de fluxo - pressão ■ Curvatura das asas = Sutentação;
  6. 6. Como o avião voa? ● Deflexão do bico da aeronave = direciona o ar para baixo [ semelhante a sustentação]; ● Flaps = utilizado para direcionar e causar uma maior curvatura nas asas; Forças Aerodinâmicas : ● Empuxo:: empurrar -> turbina ; ● Arrasto: força da resistência ao movimento de um objeto em um fluído; ● Peso : força gravitacional sofrida pelos corpos ● Sustentação : força que mantém o avião no ar -> movimento da aeronave
  7. 7. Como o avião voa? Força da gravidade (P = M.G). Esta força em um Boeing 747 de 395 toneladas pode ser anulada, se a sustentação for igual ou maior e, em consequência ele voa.
  8. 8. O que é turbulência? ● Mecânica dos fluídos: escoamento de um fluído em que as partículas se misturam de forma não-linear, de forma caótica, com redemoinhos; ● Na aviação: a trepidação sofrida por uma aeronave devido a agitação irregular do ar que provoca desconforto, solavancos e dependendo da severidade, danos estruturais na aeronave.
  9. 9. Tipos de Turbulência ● Convectiva ou térmica: associada a correntes térmicas sobre os continentes (durante as tarde de verão) ou oceanos (durante as noites) Principal indicativo : Nuvens Cumuliformes ● Orográfica: surge do atrito do ar ao soprar por elevações montanhosas. Principal indicativo : Nuvens Lenticulares ● Mecânica ou de solo: provocada pelo atrito do ar ao soprar contra edificações ou quaisquer outros obstáculos artificiais. Afetam particularmente aviões de pequeno porte e helicópteros, causa dificuldades para pousoe decolagens. (Aeroportos, áreas urbanas...)
  10. 10. Tipos de Turbulência Turbulência dinâmica: ● Frontal: advinda de um sistema frontal; ● Clear Air Turbulence (CAT): oriunda do encontro destes fatores: corrente de ventos muito velozes na atmosfera + estabilidade da atmosfera (densidade do ar na camada abaixo é maior que a de cima)+os móduols do vetor de velocidade do vento de duas camadas de ar adjacentes devem ser diferentes;
  11. 11. Tipos de Turbulência ● Turbulência dinâmica: ● Wind Shear: oriunda da variação na direção e/ou velocidade do vento em baixa altura (até 2.000 ft ou 600 m são mais perigosos), provocando o ganho ou perda de sustentação da aeronave e colocando em sério risco os voos, principalmente nos procedimentos de pouso e decolagem. ● Esteira de turbulência: surge nas trajetórias de pouso e decolagem, principalmente de aeronaves de grande porte, quando são formados vórtices a partir de hélices, turbinas ou pontas de asas; as aeronaves que se encontrarem atrás daquelas que geraram a esteira devem ter uma distância adequada para não sofrerem acidentes sérios . Diretrizes : Aeronave pequena deve ter separação de 6 milhas de uma aeronave considerada pesada
  12. 12. Nuvens As nuvens são fenômenos meteorológicos formados a partir da condensação ou sublimação do vapor d’água na atmosfera. ● Estratiformes – aspecto de desenvolvimento horizontal e pouco desenvolvimento vertical podem ocasionar chuva leve e contínua ; ● Cumuliformes – possui grande desenvolvimento vertical; denota uma atmosfera mais turbulenta; ● Cirriformes – origina-se de fortes ventos em altitude; são formados por cristais de gelo.
  13. 13. Nuvens Cumulo Nimbus é o tipo de nuvem mais perigoso para a aviação. Em seu interior, pode abrigar tempestades elétricas, chuva intensa, gelo e ventos que chegam a 200 quilômetros por hora. Entretanto, nuvens como Cirrocumulus indicam ar turbulento em seus níveis de formação e também indicam sinal de perigoEm geral, os radares modernos avisam os pilotos da ocorrência de condições meteorológicas adversas 300 quilômetros antes que os aviões as alcancem.
  14. 14. Previsão de Turbulências CAT CNMA - Centro Nacional de Meteorologia Aeronáutica ● Localizado em Brasilia-DF ● É o elo integrante do Sistema Mundial de Previsão de Área (WAFS) ● Recebe, armazena, processa e divulga os dados globais de tempo significativo e os prognósticos de vento e temperatura em altitude WAFS - Sistema Mundial de previsão de Área Fornece previsões globais de Meteorologia Aeronáutica, em formato digital, aos usuários.
  15. 15. Carta Prog ou SIGWX ● Cartas confeccionadas com antecedência de 24 horas. ● A validade das cartas é de 6 horas Centro Nacional de Meteorologia Aeronáutica
  16. 16. Disponível no sitehttp://www.maxbox.com.br/aisweb/index.php?option=com_content&view=article&id=80&Itemid=18 Legenda
  17. 17. Previsão de Turbulencias CAT CPTEC - Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos ● INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais ● Realiza previsões meteorológicas para todo o Brasil ● Localizado em Cachoeiro Paulista, São Paulo ● Começou a Funcionar desde 1994 ● Utiliza supercomputadores em forma de clusters agrupados que somam 110 processadores capazes de processar até 5,7 trilões de operações por segundo. ● Simulação confiável de tempo e clima para todo o país, com grande exatidão.
  18. 18. Modelos de Previsão de Tempo ● MM5 (Mesoscale Modelling System – 5th Generation) ● PNTAR (TMA-Rio) ● Modelo Regional ETA
  19. 19. Modelo Regional ETA ● O modelo regional Eta é um modelo de mesoescala que utiliza equações matemáticas para simular e prever as condições do tempo, fazendo previsões para determinados intervalos de tempo. ● Esse modelo foi instalado no CPTEC em 1996 ● Complementar a previsão numérica de tempo ● No caso do Eta, as previsões se estendem até 48h e cobrem a maior parte da América do Sul. Estas previsões são fornecidas duas vezes ao dia.
  20. 20. Indicadores da Previsão da Turbulência ● Numero de Richardson ● Indicador Brown ● Indicados Ellrod
  21. 21. Concluiram que tanto a turbulência Brown e Ellrod representam melhor a turbulencia do que o indicador de turbulência Richardson. Entretanto, como o período em que este foi estudado foi de curto prazo para julgar qual os indicadores realmente detecta melhor a turbulência em ar claro. A combinação do emprego dos três índices é recomendável para aumentar a Confiança da previsão. O estudo também mostrou a utilidade das previsões do modelo ETA para ajudar a entender o mecanismo da turbulência e para indicar a ocorrência do fenômeno com maior antecedência, por exemplo: 48h ou 72h comparado às 24h de antecedência das cartas SIGWX.
  22. 22. http://www.redemet.aer.mil.br/cptec/prognostico.php?ID_REDEMET=f911pn5gkhlmb9mj451ql41nb1
  23. 23. O projeto utilizou uma técnica denominada lidar, que consiste em um laser de dióxido de carbono instalado em solo, que tem como escopo obter a informação sobre a força e forma de cada vórtice formado e, posteriormente, também ampliar o estudo para verificar a maneira que os vórtices se aprofundam e deterioram. Os resultados obtidos estão auxiliando o desenho das futuras gerações de aeronaves como o A3XX, previsto para ser o avião de maior porte quando entrar em serviço por volta de 2004. Outro sistema para atenuar os efeitos do fenômeno foi desenvolvido por dois centros de pesquisa da NASA e está sendo aplicado em aeroportos americanos (Dallas, Memphis e Norfolk) - é o AVOSS (Aircraft Vortex Spacing System). Tal sistema visa estabelecer critérios de separação segura para as aeronaves de modo a maximizar o uso das pistas, aproximação para pouso simultâneo ou reduzir a separação. O AVOSS traça o perfil vertical da atmosfera, analisando os ventos cruzados (crosswinds), turbulência e gradiente térmico, levando em consideração também a performance das aeronaves potencialmente formadoras de esteira de turbulência. O equipamento está ligado aos órgãos ATC, que recebem a informação em tempo real a respeito das esteiras. Vale lembrar uma última recomendação, extraída de um texto da FAA – a melhor defesa contra a esteira de turbulência é conhecer e evitar áreas onde ela ocorra. Curiosidades
  24. 24. ● 1992 e 2001: 115 acidentes fatais, 251 mortos -> passageiros sem cinto de segurança, arremessados contra o teto em até 100km/h. ● Mata 25 pessoas por ano; ● Representam somente 2.88% dos acidentes fatais e a mais de 20 anos aparecem em relatórios de tragédias sempre relacionados a outros fatores; Curiosidades
  25. 25. Referências Bibliográficas Dal Piva, Everson and Anabor, Vagner Avaliação do modelo BRAMS na formação de nevoeiro de radiação em ambiente com turbulência pouco desenvolvida. Rev. bras. meteorol., Dez 2008, vol.23, no.4, p.417-430. ISSN 0102-7786 MARTÍNEZ, Crespo. Princípios de convercion de la energia eólica. In: Amenedo, J. L. R.; Gómez, S. A.; Díaz, J. C. B. Sistemas eólicos de procucción de energia electrica. Madrid: Rueda, 2003, p. 27-96. http://aviationtroubleshooting.blogspot.com.br/2009/05/tam-8095-clear-air-turbulence-new.html http://www.meioaereo.com/index.php/aviacao/aeronautas-a-aeroviarios/954-pilotos-farao-treinamento-em- simuladores-de-voo- http://pt.euronews.com/2012/02/09/avancos-tecnologicos-nos-simuladores-de-voo/
  26. 26. Perguntas?

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