[Música] hoy hablaremos acerca del sistema de referencia inercial el cual alimenta algunos de los instrumentos de vuelo básicos en las aeronaves más modernas y además de eso cuenta con su propio sistema de navegación conocido exactamente como navegación inercial este es un método de navegación que se basa en utilizar una computadora en conjunto con sensores a bordo para así poder calcular y estimar la posición rumbo y velocidad de una aeronave este es considerado como un sistema autónomo de navegación ya que no requiere información ni señales de sistemas externos para funcionar como por ejemplo señales de satélites o de estaciones en tierra ya que como dijimos solamente utiliza sus propios sensores internos ahora específicamente los sensores inerciales consisten básicamente en giroscopios y acelerómetros que están orientados en los tres ejes de movimiento de la aeronave estos pueden medir los cambios de velocidad actitud y rumbo con bastante precisión específicamente los sensores de movimiento podemos decir que son los acelerómetros que estos van a ser los que van a medir los cambios de velocidad en los diferentes ejes mientras que por otro lado los sensores de rotación serían los giróscopos ya que éstos se encargan de medir qué tan rápido se está rotando en torno a uno de los ejes ahora teniendo esto en cuenta podemos decir en resumen entonces que con estos sensores se puede calcular el movimiento de la aeronave en torno a sus tres ejes al igual que la velocidad que tiene en cada uno de ellos y utilizando este modelo resultante en conjunto con la posición inicial de la aeronave podemos también calcular constantemente cuál es la nueva posición de la aeronave en el tiempo a medida que se desplaza veamos esto por medio de un ejemplo sencillo supongamos que aquí tenemos una unidad inercial que cuenta con sus propios sensores internos ahora supongamos que esta unidad se desplaza hacia esta nueva posición con respecto al punto de partida inicial ahora los sensores internos miden entonces la velocidad y la dirección es decir el rumbo con el cual la unidad se está moviendo y aplicando la sencilla fórmula de distancia igual a velocidad por tiempo si conocemos el tiempo que a esa unidad moverse hacia esa nueva posición podemos determinar también la distancia que recorrió ahora ya que conocemos la distancia y el rumbo con el cual se desplazó la unidad con respecto a su posición inicial ésta entonces puede calcular la nueva posición estimada después del movimiento y básicamente esta es la forma en la cual funcionan los sistemas de navegación inercial veamos un ejemplo un poco más práctico de esto supongamos que nuestra aeronave se encuentra en el punto am que como podemos observar en la cuadrícula tiene coordenadas 4 grados norte y 75 grados oeste este punto entonces va a ser nuestra posición inicial con la cual se alinea el sistema inercial ahora supongamos que la aeronave despega del punto am y vuela de esta forma en este caso este trayecto tendrá un cierto tiempo velocidad rumbo y distancia que serán calculados por la unidad inercial ahora supongamos que la aeronave cambia de rumbo y realiza este segundo tramo que también tendrá sus propios parámetros de tiempo velocidad distancia y rumbo los también serán calculados por la unidad inercial ahora finalmente supongamos que cambiamos una vez más de rumbo y volamos en esta dirección en este tercer trayecto hasta llegar al punto b que como podemos observar tiene coordenadas tres grados norte y 74 grados oeste con lo cual esta sería la nueva posición de la aeronave ahora el sistema de navegación inercial tiene la capacidad de estimar esta nueva posición gracias a la información de distancia y rumbo de los diferentes tramos que recorrió después de la posición inicial con lo cual en esencia podemos decir que este es un sistema de navegación a estima que utiliza sensores y una computadora para realizar sus cálculos en este punto cabe aclarar que el proceso de cálculo de la posición se realiza constantemente y en tiempo real de tal forma que el piloto puede observar cómo se desplaza la aeronave prácticamente de forma continua sin embargo al igual que sucede con el resto de sistemas de navegación a estima este sistema no es perfecto tiene ciertos errores lo cual lleva a algo conocido como la deriva del inglés crypt y es que los errores e imprecisiones del sistema se acumulan con el tiempo principalmente los errores de medición de los sensores haciendo que la precisión de la posición estimada sea cada vez más baja veamos un ejemplo de esto supongamos que iniciamos nuestro vuelo en el punto am es decir que esta sería la posición inicial que tiene en cuenta el sistema aquí entonces asumimos que la deriva es cero ya que no hay error ahora supongamos que la aeronave despega y vuela hasta la posición b lo cual le toma una hora durante esa hora los sensores del sistema habrán sufrido ciertos errores con lo cual la posición estimada del sistema no va a ser exactamente en el punto b sino que va a estar ligeramente desfasado supongamos en este caso que la posición estimada del sistema inercial se encuentra a una milla de distancia con respecto a la posición real de esta forma entonces decimos que la deriva es de una milla ahora supongamos que la aeronave continúa su vuelo hacia el punto ce y en este trayecto transcurre otra hora teniendo en cuenta que la posición estimada en el punto b ya está a cierta deriva una vez se alcance el punto ce la deriva será aún mayor en este caso de dos millas náuticas como podemos observar la deriva aumenta a un ritmo relativamente constante con el tiempo el cual es conocido como tasa de deriva en este ejemplo en particular la tasa de deriva es de una milla náutica por hora sin embargo hay que aclarar que los diferentes sistemas inerciales tendrán tasas de deriva ligeramente distintas ya que ésta dependerá de la precisión de los sensores que se tengan a bordo como pudimos ver entonces la deriva lleva a una imprecisión en la posición estimada de la aeronave con lo cual el área probable donde se encuentra la aeronave aumenta continuamente al pasar el tiempo después de la alineación inicial del sistema por ejemplo aquí en el punto a donde se inserta la posición inicial no tenemos deriva ya que conocemos exactamente la posición de la aeronave ahora teniendo en cuenta el ejemplo anterior donde teníamos una tasa de deriva de una milla náutica por hora esto significa que al cabo de una hora de vuelo la posición estimada probable sistema estará dentro de una milla náutica con respecto a la posición real si la aeronave continúa volando por una hora más tendremos entonces un área probable con un radio de 2 millas naúticas con respecto a la posición real con lo cual podemos observar que después de un cierto tiempo los errores acumulados serán tan grandes que la precisión del sistema va a ser demasiado baja y no va a ser adecuada para la navegación esto significa en otras palabras que entre más tiempo pase con respecto al momento de la alineación del sistema éste será menos preciso ahora hasta el momento nos hemos centrado en las capacidades de navegación que nos otorga el sistema inercial sin embargo éste también sirve para dar información de actitud ya que al medir la rotación del aeronave en torno a sus tres ejes estos sistemas también sirven como una referencia de actitud y rumbo para los instrumentos de vuelo básicos como lo son por ejemplo el indicador de actitud el coordinador de viajes o también el indicador de rumbo hasta el momento hemos visto las características y principios de funcionamiento de los sistemas inerciales sin embargo debemos aclarar que existen diversos tipos de sistemas en aviación principalmente podemos encontrar dos tipos de sistemas el y ns y el iese ahora en este vídeo nos vamos a centrar más en el iese ya que es el sistema más moderno y más utilizado actualmente sin embargo primero debemos ver algunas de las características del ine s y ns son las siglas para inmersión navigation system o en español sistema de navegación inercial este es un sistema que utiliza giroscopios y acelerómetros mecánicos convencionales para detectar los cambios de velocidad actitud y rumbo ahora para poder tener un funcionamiento adecuado estos sensores se encuentran montados en una plataforma nivelada por motores de torque para mantenerse alineados con respecto al horizonte y al norte verdadero de tal forma que independientemente de los cambios de actitud y rumbo que pueda tener la aeronave en vuelo la plataforma permanecerá alineada con respecto al norte verdadero y con respecto al horizonte ahora evidentemente con este sistema debido a que se están utilizando giróscopos y acelerómetros mecánicos que deben permanecer rígidos con respecto al horizonte y al norte esta unidad debe incorporar sistemas de corrección para compensar los efectos de la deriva giroscópica real y aparente en este vídeo no vamos a entrar en detalle con los sistemas de corrección con los que cuentan y ns sin embargo debemos decir que esto aumenta la complejidad del sistema y reduce la precisión de las estimaciones de posición es decir que en otras palabras el sistema ns tendrá una tasa de deriva relativamente alta teniendo en cuenta todo esto podemos hacer entonces un pequeño resumen de las desventajas que tiene el sistema y en ese primero el diseño es más pesado y complejo debido a que utiliza componentes mecánicos tendremos una menor precisión en los cálculos y estimaciones la tasa de deriva será relativamente alta con el tiempo de aproximadamente dos millas náuticas por ahora tendremos tiempos de encendido y alineación más largos ya que la plataforma se debe nivelar mecánicamente con respecto al horizonte y al norte también el sistema requiere una entrada manual de la posición inicial en términos de coordenadas geográficas y con respecto a esta es que podrá realizar las estimaciones de las nuevas posiciones y finalmente el panel de control del sistema es más complejo ahora esto no se debe malinterpretar ya que para la época en la cual surgió el y ns éste representó un avance significativo en los sistemas de navegación especialmente para vuelos de largo alcance habiendo visto ya este sistema pionero que se utilizaban las aeronaves más antiguas pasemos ahora sí a ver el irs que viene de las siglas inercial refrán system o sistema de referencia inercial en español este es un sistema que utiliza giróscopos láser o de fibra óptica en lugar de los giróscopos mecánicos que utilizaba él y ns una de las principales características de estos sensores es que no requieren estar en una plataforma nivelada mecánicamente lo cual permite un diseño mucho más compacto y sencillo en comparación a los sistemas más antiguos en este sistema el componente más importante es la y hereu que es la unidad de referencia inercial ya que ésta contiene los diferentes sensores junto con el procesador ahora para poder funcionar correctamente layer eeuu necesita ciertos datos primero tenemos la posición inicial que puede ser insertada de forma manual por el piloto o puede ser automáticamente insertada por el sistema gn ss del avión este dato es bastante importante ya que con base en esta posición inicial es que se van a realizar las diferentes estimaciones de posición en segundo lugar tenemos la altitud barométrica ya que ésta se va a utilizar para compensar la altitud inercial que va a calcular el sistema esta información normalmente es enviada por la adc o computadora de datos del aire que hemos visto en vídeos anteriores y finalmente la ier eeuu también requiere información de velocidad tav que viene de la computadora de datos del aire para poder así calcular la velocidad e intensidad del viento ahora hay que aclarar que aunque el iese se considere un sistema autónomo este puede recibir datos de otras unidades para incrementar su precisión y eliminar así algunos errores ahora con base en toda esta información al igual que los sensores internos y las fórmulas almacenadas en la memoria de la unidad ésta puede calcular la velocidad con respecto al terreno la distancia recorrida la posición estimada nueva de la aeronave en términos de coordenadas geográficas la dirección e intensidad del viento la actitud de cabeceo y banqueo el rumbo verdadero y el rumbo magnético al igual que la altitud y velocidad vertical inerciales todos estos parámetros resultantes son enviados de forma electrónica a los instrumentos y sistemas relevantes aquí podemos mencionar por ejemplo los instrumentos de vuelo básicos al igual que los sistemas y pantallas de navegación sin embargo también debemos mencionar que dependiendo del diseño del avión el irc también puede enviar información a otros sistemas como por ejemplo el sistema de piloto automático y director de vuelo el sistema de amortiguador de guiñada o jordan pero el sistema de anti ski y auto 'breaks' los sistemas de alerta el sistema de gestión de vuelo o fms la grabadora de datos de vuelo al igual que el radar meteorológico ahora ya que vimos una descripción básica de cómo funciona este sistema veamos cómo funcionan sus sensores iniciando por el giróscopo láser este consiste en una unidad triangular que emite dos rayos láser en sentidos opuestos los cuales llegan a un detector en una de las esquinas esta disposición y diseño permite detectar la tasa de rotación del sensor es decir que proporciona la misma información que un giróscopo mecánico sin la necesidad de tener piezas móviles específicamente el principio que se utiliza para determinar la tasa de rotación del sensor se conoce como efecto xanax veamos de forma sencilla en qué consiste este efecto aquí tenemos un anillo que tiene una fuente láser en la parte inferior y un detector en la parte superior en este caso supongamos que la fuente de láser emite dos fotones al mismo tiempo en sentidos opuestos de esta forma entonces ya que van a recorrer la misma distancia a la misma velocidad que es la velocidad de la luz llegarán al detector al mismo tiempo esto sucede siempre y cuando el detector esté completamente quieto y no esté rotando en torno a su eje en este caso entonces los rayos de luz se van a cancelar entre sí al llegar al detector ahora supongamos que tenemos exactamente la misma situación y la fuente de láser emite dos fotones al mismo tiempo sin embargo ahora el sensor va a rotar hacia un lado aquí lo que va a suceder es que uno de los fotones tendrá que recorrer una menor distancia y por lo tanto llegará primero al detector antes que el otro fotón de esta forma entonces se genera un patrón de interferencia en el detector ya que los rayos de luz no se cancelan entre sí directamente ahora para ser exactos el sistema no detecta directamente la diferencia de tiempo entre la llegada de un fotón y el otro ya que sería bastante difícil con la velocidad de la luz en lugar de eso lo que hace es medir la diferencia de frecuencia entre los dos rayos de luz ya que la frecuencia se va a ver alterada dependiendo de la distancia que recorra ese rayo de luz sin embargo no entraremos en detalle con eso ahora bien teniendo en cuenta que cada giróscopo láser mide la tasa de rotación en torno a un eje en particular el xerez se debe incorporar 3 giróscopos uno para cada eje aquí en esta imagen podemos observar el giróscopo láser que mide el movimiento de guiñada es decir los cambios de rumbo en un lateral tenemos el giróscopo que mide los cambios en la actitud de cabeceo y aunque aquí no es visible tenemos el giróscopo que mide los cambios en la actitud de ala veo o banqueo ahora al igual que sucede con los giróscopos láser el sistema y r/c también cuenta con tres acelerómetros cada uno alineado con un eje en particular para poder así medir los cambios de velocidad en cada eje ahora bien los acelerómetros no pueden medir directamente la velocidad pero sí pueden medir la aceleración de esta forma para poder obtener los datos de velocidad y distancia recorrida en un cierto eje se deben utilizar los integradores es decir inicialmente los acelerómetros únicamente van a indicar la aceleración este dato es utilizado por el integrador número uno que justamente lo relaciona con el tiempo para así obtener la velocidad y ahora teniendo el dato de velocidad este pasa por un segundo integrador que también lo relaciona con el tiempo para poder así hallar la distancia recorrida en ese eje este proceso en particular se realiza en cada acelerómetro y en cada uno de los tres ejes de la aeronave con lo cual se puede determinar el desplazamiento o la distancia recorrida palabras en cada uno de los ejes x y y ceta el desplazamiento en el eje le corresponderá a la distancia recorrida hacia el este o hacia el oeste mientras que el desplazamiento en el eje z corresponderá a la distancia recorrida verticalmente hacia arriba o hacia abajo es decir los cambios de altura de la aeronave ahora aunque este sistema y r se es mucho más moderno y tiene sensores más precisos estos todavía pueden tener ciertos errores como por ejemplo desperfectos en los espejos de los giróscopos láser aunque si realmente los comparamos con los giróscopos mecánicos del sistema y ns éstos serían mucho más precisos presentando de esta forma una tasa de deriva relativamente baja de 0,6 millas náuticas por hora aproximadamente ahora una característica propia de estos sistemas inerciales es que requieren una alineación inicial y es que al encenderse la unidad ésta debe primero alinearse y determinar la posición actitud y rumbo inicial de la aeronave en el proceso de alineación el sistema debe primero matemáticamente los acelerómetros con el horizonte real y segundo determinar la dirección del norte verdadero veamos cómo se llevan a cabo estos procesos más específicamente iniciamos con la nivelación de los acelerómetros al estar totalmente detenido a la aeronave la única aceleración que puede ser detectada por los acelerómetros es justamente la de la gravedad de la tierra de esta forma entonces se determina la dirección del vector de la gravedad para poder alinear la plataforma perpendicularmente a ésta es decir con el horizonte real como podemos observar en este ejemplo incluso si el avión está inclinado con respecto al horizonte al poder detectar la dirección de la gravedad se puede nivelar matemáticamente esta plataforma con el horizonte como tal ahora el segundo proceso que se llevó a cabo durante la alineación es la determinación del norte verdadero y es que la dirección del norte verdadero siempre será perpendicular a la dirección de rotación de la tierra como podemos ver en este ejemplo ahora bien la pregunta es cómo hace el sistema inercial para poder detectar dónde está el norte verdadero pues bien aunque la tierra rota relativamente lento este movimiento de rotación puede ser detectado por los giróscopos láser y ya que la aeronave está completamente detenida en tierra la única rotación que van a presentar los giróscopos es debida justamente a la rotación de la tierra de esta forma entonces estos sensores tienen la capacidad de medir hacia donde exactamente está girando la tierra para poder así alinear el sistema perpendicularmente hacia el norte verdadero ahora como sabemos en aviación normalmente se utiliza como referencia el norte magnético en lugar del norte verdadero de tal forma que por medio de una base de datos de variación magnética y líneas históricas a nivel mundial el sistema puede determinar también la dirección del norte magnético a partir d verdadero es decir que en otras palabras con referencia al rumbo verdadero el sistema puede calcular el rumbo magnético ahora estos procesos de alineación tardan un cierto tiempo el cual es conocido como tiempo de alineación y depende principalmente de la temperatura exterior y la latitud de la aeronave pero veamos por qué iniciemos con la temperatura debemos saber que los componentes del sistema deben alcanzar primero su temperatura ideal de operación antes de poder empezar a funcionar de tal forma que entre más baja sea la temperatura exterior más tiempo le llevará al sistema para llegar a esta temperatura ideal y por lo tanto el tiempo de alineación será mayor por otro lado tenemos la latitud y es que entre más cerca del ecuador esté la aeronave resulta más fácil para el xerez determinar la dirección del norte verdadero y viceversa ya que en el ecuador es más fácil detectar la dirección en la cual está rotando la tierra rápidamente lo que significa que entre más al norte o más al sur se encuentre la aeronave mayor será el tiempo de alineación porque le llevará más tiempo al sistema determinar esa dirección del norte verdadero en términos generales los tiempos de alineación típicos en los sistemas y r&s modernos son de entre 5 y 18 minutos dependiendo justamente de estos dos factores ahora normalmente en los aviones no solamente se instala un sistema y r s sino que es común tener hasta tres sistemas y erez e independientes para tener una mayor fiabilidad y precisión de esta forma ya que cada uno de los sistemas es completamente autónomo cada uno tendrá diferentes tipos de errores y por lo tanto tendrá diferentes tasas de deriva esto significa que la posición estimada de cada sistema será diferente con el tiempo lo que se hace en estos casos es que se compara la información de posición estimada de cada sistema y se genera un promedio para dar así la posición inercial definitiva ahora como ya habíamos dicho en vídeos anteriores es común encontrar unidades acopladas con otras computadoras para poder obtener datos útiles derivados de éstas por ejemplo es común que el líder s se asocie con una computadora de datos del aire para dar resultado el sistema de datos del aire y referencia inercial abreviado como anders esta integración en particular permite que en una única unidad pueda calcular la dirección e intensidad del viento la velocidad con respecto al terreno y el ángulo de corrección de deriva ahora bien también debemos decir que al ser un sistema de navegación también puede integrarse con el resto de sensores de navegación de la aeronave específicamente para los sistemas arnau y arendt y ahora para finalizar debemos decir que cada aeronave cuenta con su propio panel de control por medio del cual se puede controlar el sistema e irse sin embargo la disposición y las funciones que tiene este panel van a variar dependiendo del fabricante y el diseño con lo cual es importante familiarizarse primero con cómo funciona el sistema específicamente en un tipo de avión espero que la información de este vídeo te haya resultado útil si fue así dale al botón de me gusta suscríbete y activa la campana de notificaciones para que estés al tanto cada vez que se publique un nuevo vídeo [Música]