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  • Hola Fede mi nombre es Esmeralda Banuelos Hinojosa vivo en McAllen, Tx. Quisiera saber si me podrias poner en contacto con Cap. Jose Manuel Curiel Trevino, es un viejo amigo que tengo mas de 20 anos de no saber de el. mera78501@hotmail.com
    Me encantaria que me pudieras ayudar, gracias de antemano. Feliz Ano!
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Aerodinámica Presentation Transcript

  • 1. ACTUALIZACION DE OFICIAL DE OPERACIONES AERONAUTICAS MODULO 2 • AERODINAMICA BASICA Y RENDIMIENTOS. CAP. JOSE MANUEL CURIEL TREVIÑO
  • 2. OBJETIVO• EL PARTICIPANTE ANALIZARA LOS ELEMENTOS INVOLUCRADOS EN EL RENDIMIENTO DE LAS AERONAVES Y ACTUALIZARA SUS BASES TEORICAS, CONCEPTOS Y NORMAS DE SEGURIDAD DE LAS OPERACIONES AEREAS CON EL FIN DE OPTIMIZAR LOS CRITERIOS DE DECISION EN EL DESEMPEÑO DE SUS LABORES.
  • 3. MECÁNICA DE LOS FLUIDOS• ELEMENTOS DE LA AÉRODINÁMICA• FUERZAS QUE ACTUAN EN UNA AERONAVE.• ANALISIS DEL DESPEGUE Y VELOCIDADES.• LIMITACIONES DEL DESPEGUE.
  • 4. ELEMENTOS DE LA AÉRODINÁMICA• La aerodinámica es la rama de la mecánica de fluidos que estudia las acciones que aparecen sobre los cuerpos sólidos cuando existe un movimiento relativo entre éstos y el fluido que los baña, siendo éste último un gas y no un líquido, caso éste que se estudia en hidrodinámica.
  • 5. ELEMENTOS DE LA AÉRODINÁMICA• De acuerdo con el número de Mach o velocidad relativa de un móvil con respecto al aire, la aerodinámica se divide en subsónica y supersónica según que dicho número sea inferior o superior a la unidad.
  • 6. FUERZAS QUE ACTUAN EN EL AVIÓN.• En un aeroplano las fuerzas principales que actúan sobre el son cuatro: – Sustentación (Lift) – Peso (Weight) – Empuje (Thrust) – Resistencia al avance (Drag)
  • 7. Sustentación• Cuando el aire fluye sobre la superficie superior del ala del avión, necesita tomar una forma curva. Para hacer esto, la presión del aire justo arriba del ala necesita estar a una presión ligeramente menor que el aire que está abajo del ala, y el aire entonces es empujado a fluir alrededor de las alas.•
  • 8. Sustentación• El aire en la superficie superior del avión entonces está a una presión menor que el aire que está por debajo y el avión es empujado hacia arriba lo que nosotros llamamos sustentación.
  • 9. Sustentación• Si cortamos el ala de un planeador por la mitad podemos ver que la cara superior está curvada mientras que la cara inferior es casi recta.• Esta fuerza aerodinámica es originada en las alas de un avión. Y en una despreciable proporción por el fuselaje y sus partes.
  • 10. Peso• El Peso del Avión se refiere a su peso total. Peso es la fuerza activa a la que está sujeto un cuerpo, debido a la atracción terrestre. El Peso siempre actúa en dirección hacia el centro de la tierra. Es contraria a la sustentación.
  • 11. Empuje.• Es la fuerza que vence la inercia del avión parado, acelerarlo en la carrera de despegue o en vuelo se llama empuje.• Esta fuerza se obtiene acelerando una masa de aire a una velocidad mayor que la del aeroplano. La reacción, de igual intensidad pero de sentido opuesto mueve el avión hacia adelante. En aviones de hélice, la fuerza de propulsión la genera la rotación de la hélice.
  • 12. Empuje.• Esta fuerza se ejerce en la misma dirección a la que apunta el eje del sistema propulsor, que suele ser más o menos paralela al eje longitudinal del avión.• Para que el avión pueda mantenerse en vuelo la fuerza de empuje debe igualar a la fuerza de resistencia que se opone a su movimiento
  • 13. Resistencia al avance.• La resistencia es la fuerza que impide o retarda el movimiento de un aeroplano.• Cuando un ala se desplaza a través del aire hay dos tipos de resistencia: – (a) resistencia debida a la fricción del aire sobre la superficie del ala. – (b) resistencia por la presión del propio aire oponiéndose al movimiento de un objeto.
  • 14. Resistencia al avance.• La resistencia por fricción es proporcional a la viscosidad, que en el aire es muy baja, de manera que la mayoría de las veces esta resistencia es pequeña comparada con la producida por la presión, mientras que la resistencia debida a la presión depende de la densidad de la masa de aire.
  • 15. Resistencia al avance.• La resistencia por fricción es proporcional a la viscosidad, que en el aire es muy baja, de manera que la mayoría de las veces esta resistencia es pequeña comparada con la producida por la presión, mientras que la resistencia debida a la presión depende de la densidad de la masa de aire.
  • 16. Resistencia al avance. A esta parte se le denomina resistencia inducida, denominándose resistencia parásita a la suma del resto de resistencias.
  • 17. Resistencia al avance.• La fórmula de la resistencia (en ingles "drag") tiene la misma forma que la de la sustentación: D=CD*q*S donde CD es el coeficiente de resistencia, dependiente del tipo de perfil y del ángulo de ataque; q la presión aerodinámica (1/2dv² siendo d la densidad y v la velocidad del viento relativo) y S la superficie alar.• La resistencia total del avión es pues la suma de dos tipos de resistencia: la resistencia inducida y la resistencia parásita.
  • 18. • Resistencia inducida. La resistencia inducida, indeseada pero inevitable, es un producto de la sustentación, y se incrementa en proporción directa al incremento del ángulo de ataque.• La corriente de aire que fluye por arriba es mas rápida que la que fluye por debajo, por lo que hace variar el viento relativo, y este efecto crea una resistencia.• Este efecto es mayor en la punta del ala, debido a que el aire que fluye por debajo encuentra una vía de escape hacia arriba donde hay menor presión,
  • 19. • La resistencia inducida aumenta a medida que aumenta el ángulo de ataque.
  • 20. Resistencia parásita.• Es la producida por las demás resistencias no relacionadas con la sustentación, como son: resistencia al avance de las partes del avión que sobresalen (fuselaje, tren de aterrizaje no retráctil, antenas de radio, etc.);• También, la superficie total del ala y la forma de esta afecta a la resistencia parásita;• La resistencia parásita aumenta con la velocidad.
  • 21. Si con el aumento de velocidad disminuye laresistencia inducida y se incrementa la resistenciaparásita, tiene que haber un punto en que la suma deambas (resistencia total) sea el menor posible. Estepunto de velocidad viene tabulado por el fabricante enel manual del avión.
  • 22. ANALISIS DEL DESPEGUEEl despegue es la maniobra que consisteen abandonar la superficie de soporte delavión (tierra, agua, nieve, portaaviones) eincluye todos los actos desde que serecibe autorización para despegar hastaque se alcanza una altura de seguridadsuficiente.
  • 23. DESPEGUE El despegue y ascenso es una maniobra que puede dividirse en 3 etapas separadas:1. Carrera de despegue (take off roll).2. Despegue (lift off).3. Ascenso inicial (climb).
  • 24. Etapas del despegue 1. Carrera de despegue.• Inicia al acelerar la aeronave hasta obtener la velocidad que permita el levantamiento suficiente para irse al aire.
  • 25. Etapas del despegue: Despegue (LIFT-OFF)• Comienza cuando la aeronave se va al aire como resultado del levantamiento que generan las alas durante la carrera de despegue o abandonando la superficie o por acción del piloto jalando el bastón para incrementar el ángulo de ataque y se inicia el ascenso.
  • 26. Etapas del despegue: Ascenso inicial• Inicia cuando la aeronave abandona la pista y la actitud de ascenso es establecida alejándose de la pista de despegue.• Se completa cuando la aeronave se encuentra en una altitud segura de maniobra o cuando se establece un ascenso en ruta.
  • 27. ANTES DEL DESPEGUE:• No se recomienda despegar inmediatamente después de otra aeronave, especialmente mas grande o de carga, debido a la estela de turbulencia que generan.
  • 28. VELOCIDADESV1 Velocidad de decisión, en caso de falla de motor, con la cual el piloto debe continuar el despegue y alcanzar la altura requerida sobre la superficie de despegue dentro de la distancia de despegue.VR Velocidad de rotación, en la cual comienza a "despegarse" el avión de la superficie de la pista para llevarlo al aire.V2 Velocidad de seguridad para el despegueV2min Velocidad mínima de seguridad para el despegue
  • 29. VELOCIDADESVFE Velocidad máxima con flaps extendidosVFTO Velocidad final para el despegue.Vx Velocidad de mejor ángulo de ascenso, o sea, la mayor ganancia de altitud en menor distancia horizontal.Vy Velocidad de mejor tasa de ascenso, proporciona mayor altitud en menor tiempo.
  • 30. VELOCIDADES
  • 31. FACTORES QUE AFECTAN EL DEPEGUEDistancia del Despegue.• Dependiendo de la longitud de pista disponible que se tenga, otros factores se hacen más o menos importantes.Efecto de los Sistemas Hipersustentadores.• Se reduce la velocidad de despegue así como la longitud de pista utilizada.• El uso de los dispositivos hipersustentadores es necesario, sobre todo en aviones de alta velocidad y en aeropuertos a una elevación considerable (MEX).
  • 32. FACTORES QUE AFECTAN EL DEPEGUEEfecto del Peso en la Distancia de Despegue.• Afecta a la carrera de despegue y al ascenso. Las tablas de rendimiento y pista requerida para el despegue son proporcionadas por los fabricantes y suelen dar valores en función, entre otras variables, del peso del avión.
  • 33. FACTORES QUE AFECTAN EL DEPEGUEEfecto del Viento en la Distancia de Despegue.• Siempre se debe despegar en contra de la dirección del viento, o sea con una componente de frente, especialmente cuando es de una intensidad considerada.• A mayor intensidad del viento, menor velocidad para el despegue, por lo tanto, se ocupará una menor distancia.
  • 34. FACTORES QUE AFECTAN EL DEPEGUEElevación Densimétrica.• Cuanto mayor sea la altura de vuelo menor será la densidad y por tanto menor la sustentación y la resistencia al avance.
  • 35. VELOCIDADES QUE AFECTAN ALDESPEGUE.1.- Velocidad mínima de control en el suelo (VMCG-Minimum Control Speed on Ground). Es la mínima velocidad a la que, con fallo de un motor, el control direccional del avión en el suelo puede ser recobrado y mantenido para continuar el despegue, bajo las siguientes condiciones: - Fallo del motor más crítico. - Potencia de despegue en los demás motores. - Flaps y Slats de despegue. - Control direccional sólo con el timón de dirección. - Máxima desviación lateral 25 ft.
  • 36. VELOCIDADES QUE AFECTAN ALDESPEGUE.• http://www.idac.gov.do/Operaciones/manualins/IDAC100 0/VOLUMEN4/Cap.3,%20Vol.4.pdf DEL MANUAL DEL INSPECTOR DE OPERACIONES TRANSPORTE AEREO• Vmcg. es la mínima velocidad a la cual se puede demostrar que el avión está controlado en tierra usando solamente los controles principales cuando el más crítico de los motores deja de operar repentinamente
  • 37. VELOCIDADES QUE AFECTAN ALDESPEGUE.• 2.- Velocidad mínima de control en el aire (VMCA). (Minimum Control Speed in the air). Es la mínima velocidad en vuelo a la que, con fallo de un motor, el control del avión en el suelo puede ser recobrado y mantenido (pues la guiñada debida al fallo Puede llegar a ser de 20º, antes de que la reacción del piloto lleve al avión a su ruta original), bajo las siguientes condiciones: – - Fallo del motor más crítico. – - Potencia de despegue en los demás motores. – - Flaps y Slats de despegue en su ajuste mínimo. – - Timón de dirección a su máxima deflección, y 5º de inclinación lateral (al lado contrario del motor inoperativo).• La VMCA no será mayor que 1,2 VMCG , pero con pesos altos la velocidad de pérdida será superior a la VMCA.
  • 38. VELOCIDADES QUE AFECTAN ALDESPEGUE.• 3.- Velocidad de decisión (V1). (Decision Speed).• Es la velocidad máxima a la cual el piloto puede reconocer un fallo durante la carrera de despegue y parar el avión dentro de la pista previamente calculada o bien es la velocidad mínima a la que, con el fallo del motor más crítico, pueda continuar el despegue y cumplimentar los requisitos de subida establecidos.• VMCG < V1 < VR
  • 39. VELOCIDADES QUE AFECTAN ALDESPEGUE.4.- Minimun Unstick Speed (VMU).• Es la mínima velocidad a la que es posible despegar el avión del suelo y continuar el despegue, sin consecuencias desastrosas.5.- Velocidad de rotación (VR). (Rotation Speed).• Es la velocidad a la que se indica la rotación del avión sobre su tren principal, para alcanzar la velocidad de subida V2 a los 35 ft de altura. Ha de cumplir los siguientes requisitos: - No ser menor de 1,05 VMCA. - Si la rotación se efectúa bruscamente, no resulte una VLOF menor que 1,10 VMU sin fallo del motor, o 1,05 VMU con un motor inoperativo. - Acota la velocidad de decisión V1.
  • 40. VELOCIDADES QUE AFECTAN ALDESPEGUE.6.- Velocidad de despegue (VLOF). (Lift off Speed).• Una vez que el avión efectúa la rotación y pasa a su posición de vuelo, continúa su aceleración hasta la velocidad VLOF a la cual despega. No tiene gran importancia ya que es la VR la que condiciona la maniobra.• La VLOF si fallo el motor no será menor de 1,10 VMU, y con un motor inoperativo no será menor de 1,05 VMU.7.- Velocidad de seguridad al despegue (V2). (Takeoff Safety Speed).• Velocidad óptima para cumplimentar con un motor inoperativo los gradientes de subida. -1,10 VMCA < V2 > -1,20 VS1
  • 41. OTRAS VELOCIDADES .1.- Velocidad máxima operativa (VMO).• Es la velocidad (o Mach) que no se debe exceder en cualquier circunstancia (subida, descenso o crucero). Se establece de manera que no ha de ser mayor que la velocidad de cálculo de crucero ni menor que la velocidad de cálculo de picado.2.- Velocidad con flaps extendidos (VFE).• Es la máxima velocidad autorizada con flaps extendidos. Como hay varios puntos de extensión de flaps, hay varias velocidades máximas autorizadas, según la exposición del flap.3.- Velocidad con tren de aterrizaje extendido (VLE).• Es la velocidad máxima para extender o retraer el tren “con seguridad”.• Generalmente esta velocidad es un 67% de la velocidad de crucero (VC).
  • 42. ATERRIZAJEAl igual que el despegue, la toma de tierra o aterrizaje, tiene varias etapas.• 1. Distancia del planeo.- por encima de un obstáculo a una altura determinada, con velocidad y ángulo constantes.• 2. Distancia de transición.- para nivelar el avión, perdiendo velocidad a altura del suelo constante y relativamente pequeña, hasta el desplome.• 3. Distancia de aterrizaje.- para carrera de aterrizaje. Empleo de frenos sobre ruedas, tipo aerodinámico, o inversión del sistema propulsor
  • 43. Efecto de Tierra. Conjunto de varios fenómenos aerodinámicos que afectan al avión en vuelo cerca del suelo, o la superficie del mar; Los fenómenos suelen aparecer cuando el avión vuela a una altura que es equivalente al 20 % de la envergadura del ala, más o menos, respecto al terreno o a la superficie del agua.• El efecto suelo influye en la estabilidad longitudinal del avión. Puesto que la proximidad de la superficie disminuye los flujos ascendentes y descendentes del aire, el efecto sobre el plano horizontal de cola es la disminución del ángulo de “ Downwash ”.
  • 44. ATERRIZAJEAPROXIMACION Y ATERRIZAJE NORMAL• Incluye el uso de procedimientos normales, como la potencia disponible en el motor, viento moderado y de frente, la senda de aproximación sin obstaculos y la pista es preparada y suficiente para su parada normal. El punto de toque esta dentro del primer tercio de la pista.
  • 45. ATERRIZAJE• Patrón de tráfico.
  • 46. ATERRIZAJE• Patrón de tráfico.
  • 47. LIMITACIONES DE OPERACIÓN.• VELOCIDADES CARACTERÍSTICAS.• VELOCIDADES DE DESPLOME EN LA OPERACIÓN.• VELOCIDADES MÍNIMAS DE CONTROL.• VELOCIDAD MÍNIMA DE ASCENSO.• TRAYECTORIA DE DESPEGUE PARA AVIONES MULTIMOTORES, TURBORREACTORES Y DE HÉLICE.• ANALISIS DE AEROPUERTOS.• EJERCICIOS.
  • 48. LIMITACIONES DE OPERACIÓN. VELOCIDADES CARACTERÍSTICAS.• 1.- Velocidad Indicada (Indicated Airspeed). IAS Es la lectura que da el anemómetro• 2.- Velocidad Calibrada (Calibrated Airspeed). CAS Es la IAS corregida por el error de instalación o de posición. Es muy pequeño, sobre todo en despegue (Takeoff) o aterrizaje (Landing).
  • 49. LIMITACIONES DE OPERACIÓN. VELOCIDADES CARACTERÍSTICAS.3.- Velocidad Equivalente (Equivalent Airspeed). EAS es la CAS corregida por error de compresibilidad adiabática, a la altitud de vuelo correspondiente.4.- Velocidad Verdadera (respecto al aire) (True Airspeed). TAS• Es la EAS corregida por error de densidad (altitud y temperatura).• Varía según la fórmula: TAS = EAS σ σ (densidad rel.del aire) = densidad real del aire densidad a SL y OAT Std.• Normalmente se obtiene directamente la TAS, a partir de la CAS, sin considerar la EAS.
  • 50. LIMITACIONES DE OPERACIÓN. VELOCIDADES CARACTERÍSTICAS.5. Velocidad sobre el suelo (Ground Speed). GS• Es la TAS corregida por el viento.6. Número de Mach (Mach Number). M• Relación entre la TAS y la velocidad del sonido en el aire, tomadas en el mismo punto. M = TAS a a = velocidad del sonido en el aire La velocidad del sonido en el aire a SL y OAT Std es de 661 kt y varía según la fórmula: a = 661. √Θ • Θ(Temperatura relativa del aire) = Temperatura real del aire Temperatura a SL y Std• Estas temperaturas son absolutas (ºK); ºK=273,15+ºC• La misma fórmula puede aplicarse utilizando presiones a partir de la TAS.
  • 51. LIMITACIONES DE OPERACIÓN.• VELOCIDADES DE DESPLOME EN LA OPERACIÓN.• Velocidad de pérdida (Stall Speed). VS• Es la mínima velocidad (IAS o CAS) a la que el avión puede ser controlado en vuelo horizontal con los requisitos siguientes:- VS0 : Velocidad de pérdida basada en: - Motores en “idle”, ralenti o vacio. - CG en su límite delantero. - Configuración de aterrizaje.- VS1 : Velocidad de pérdida basada en: - Motores en “idle”. - CG en su límite delantero. - Configuración de tren y flaps ARRIBA.
  • 52. LIMITACIONES DE OPERACIÓN. La velocidad de pérdida aumenta con los factores que incrementan la carga alar: - Peso del avión - Aceleraciones verticales (Pull-up, viraje, turbulencia...): El peso efectivo aumenta cuando está sometido a aceleraciones que llevan consigo un incremento de G (éste incremento se denomina factor de carga (n)). n = 1/cosΦ (Φ = ángulo de inclinación lateral)• - Hielo sobre la superficie del avión, el cual produce sobre los planos tres efectos que contribuyen a aumentar la VS: – - Aumenta el GW. – - Aumenta la resistencia al avance (Drag). – - Disminuye la sustentación, debido a las perturbaciones en el extradós.• - CG adelantado
  • 53. TRAYECTORIA DE DESPEGUE• La trayectoria de despegue comienza al soltar los frenos para iniciar el despegue y termina al alcanzar 1500 pies de altura.• La OACI y la FAA consideran la trayectoria de despegue para la condición mas critica, como la falla de uno de los motores.
  • 54. TRAYECTORIA DE DESPEGUE• LONGITUD MÍNIMA DE PISTA EN DESPEGUE.• En el despegue con falla de un motor el piloto debe decidir entre: – 1. Desacelerar los motores y parar el avión o, – 2. Ascender con un motor inoperativo.
  • 55. TRAYECTORIA DE DESPEGUE• En ambos casos requiere cierta longitud de pista, y es la que resulte mayor de las siguientes: 1. Distancia de despegue hasta 15 metros (50 pies) de altura. 2. Distancia de aceleración y parada. La longitud de pista será mínima cuando la dist. de despegue sea igual a la de aceleración-parada, con falla de motor crítico en V1.
  • 56. DISTANCIA DE DESPEGUE HASTA15 METROS (50 PIES) DE ALTURA.• Se compone de las siguientes partes 1. Distancia aceleración con todos motores operando hasta V1. 2. Distancia de aceleración de V1 a V2 con UN MOTOR INOPERATIVO. Al alcanzar V1 falla el motor crítico (num. 1 lado izq.), motor abanicando, hasta alcanzar V2. Tren abajo y flaps p/despegue. 3. Distancia de acenso hasta 15 metros de altura. Tren SUBIENDO, helice motor inoperativo PERFILANDOSE flaps p/despegue. 15 M ALT V1 V2
  • 57. DISTANCIA DE ACELERACIÓN Y PARADA. ASDASE COMPONE DE LOS SIGUIENTES SEGMENTOS:1. Distancia de aceleración c/motores toda pot. Hasta alcanzar V1.2. Distancia por inercia de hélices, desde que se corta la potencia hasta que inicia la desaceleración.3. Distancia para parar el avión, aplicando frenos de ruedas. 1: V1 2. 3. INERCIA PARADA
  • 58. FACTORES QUE AFECTAN LA LONGITUD DE PISTA Para el cálculo de la longitud de pista requerida para el despegue, los siguientes factores influyen en dicha longitud: 1. Peso del avión. 2. Elevación del aeródromo. 3. Posición de los flaps. 4. Viento. 5. Temperatura ambiente. 6. Pendiente de la pista, si la pendiente es positiva se requiere mayor longitud.
  • 59. TRAYECTORIA DE DESPEGUE La trayectoria de despegue con falla del motor crítico en V1 se compone de los siguientes segmentos: 1. Carrera de aceleración hasta V1. 2. Aceleración de V1 a V2. 3. Primer segmento del despegue: con V2, tren subiendo, flaps desp., motor inop. Paso bajo, ascenso min. 50 pies/min. , motores operando a pot. De despegue. 4. Segundo segmento del despegue: tren arriba, motores operando a pot. De despegue, al alcanzar 50 m altura hélice perfilándose, ascenso min. De 0.035 VS12 (VS1 en mph y es el más dificil).
  • 60. TRAYECTORIA DE DESPEGUE5. Tercer segmento del despegue: Hélice perfilada, motores operando a pot. De despegue continua ascenso hasta librar obstáculos, hasta 1 minuto después del inicio del despegue. Altura sobre obstáculos para librar pendiente máx.. 1:206. Cuarto segmento del despegue: empieza al terminar el tiempo de potencia de despegue y se reduce a máx.. Continua, se inicia el ascenso en ruta. Termina al alcanzar 1500 pies sobre obstáculo mas alto de la trayectoria..
  • 61. ASCENSO EN RUTA LA VELOCIDAD MINIMA DE ASCENSO DEL AVION CON TODOS LOS MOTORES FUNCIONANDO A POTENCIA DE RÉGIMEN, TREN ARRIBA, FLAPS MAS FAVORABLES Y ALETAS DE ENFRIAMIENTO PARA TEMP. AMBIENTE: Vso pies/min. (Vso en mph ó 9.22 Vso pies/min) hasta 1,500 metros o 5,000 pies.