TL: DR: esta foto probablemente se tomó a un nivel de zoom de 4.5X-9X del orificio en una ventana de pasajero típica en un avión. El propósito principal del agujero es manejar las diferencias de presión dentro y fuera del avión. Los cristales de hielo son escarcha en las ventanas y suelen aparecer en la parte inferior porque allí hace más frío (convección de aire).
Esta pregunta fue bastante interesante y me hizo investigar y leer más sobre este fenómeno. Esto es lo que respondería en los siguientes párrafos:
1) ¿Cuál es el propósito del pequeño orificio en la parte inferior del panel central de las ventanas de los aviones?
2) ¿Por qué hay cristales de hielo en la ventana? ¿Por qué sólo en la parte inferior?
3) ¿Cómo son tan prominentes visibles?
P1: ¿Cuál es el propósito del pequeño orificio en la parte inferior del panel central de las ventanas de los aviones?
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Al hacer una búsqueda rápida, encontré una patente US5988566 relacionada con la construcción de ventanas de aviones que se le otorgó a Juergen Meyer en 1999. Esto es lo que dice:
“Una construcción de ventana de cabina de avión para una cabina de avión presurizable, comprendiendo dicha construcción de ventana un marco de ventana (2), un panel de ventana interior principal (3) sostenido en dicho cuadro al lado de dicha cabina, teniendo dicho panel de ventana interior una primera resistencia de fatiga para ocupando todas las cargas operativas, un panel de ventana exterior auxiliar (4) que tiene una segunda resistencia a la fatiga más pequeña que dicha primera resistencia a la fatiga, en el que dicho segundo panel de ventana exterior (4) está montado en dicho marco de ventana (2) espaciado hacia afuera de dicho interior principal panel de ventana (3) para encerrar un espacio (3A) entre dichos paneles de ventana interior y exterior (3 y 4), un sello (5) colocado entre dicho marco de ventana (2) y dichos paneles interior y exterior para sellar dicho espacio (3A) ) contra dicha cabina de avión a presión y contra la atmósfera fuera de dicha cabina, un dispositivo de control de presión (12, 16), un conducto de aire (10, 11) que conecta dicho dispositivo de control de presión a dicho espacio (3A) entre dicha ventana interior y exterior paneles (3, 4) para el mantenimiento La presión atmosférica externa dentro de dicho espacio (3A) y un diferencial de presión a través de dicho panel de ventana exterior (4) se evitan para liberar dicho panel de ventana exterior (4) con dicha menor resistencia a la fatiga de todo el esfuerzo que podría ser causado por dicho diferencial de presión, y medios de tratamiento de aire conectados a dicho dispositivo de control de presión (12, 16) para mantener dicha presión atmosférica externa en dicho espacio (3A) con aire limpio y seco “.
Esencialmente, el pequeño agujero cumple tres funciones:
1. Lo primero es dejar que la humedad se escape de las capas intermedias en caso de que quede atrapada allí. Si hay humedad presente, puede causar que se empañe (como en su automóvil) y debido a las bajas temperaturas mientras está en el aire, ¡puede congelarse!
2. La segunda razón es evitar la corrosión de la ventana en caso de que entre la humedad.
3. La tercera razón se usa para el diferencial de presión y la razón final es la función de la ventilación de panel a prueba de fallas.
Ahora, ¿cuál es esta diferencia de presión? Se puede entender más claramente usando la siguiente imagen:
Citando este http: //questionfiller.blogspot.i…:
“A medida que la aeronave aumenta o disminuye su altitud, la presión atmosférica cambia (vea la imagen de arriba).
Cuando el avión está a una gran altitud, la presión dentro de la cabina es mucho mayor que la presión exterior. Esto se debe a la presurización de la cabina. La presurización de la cabina es el bombeo de aire comprimido en la cabina para mantener un entorno seguro. No podemos usar el aire del exterior para respirar porque podemos desarrollar hipoxia (falta de suministro de oxígeno), enfermedad de altura, enfermedad de descompresión y muchos otros problemas físicos.
El agujero pequeño (perforado en la ventana de plexiglás) está ahí para igualar la presión entre el interior de la cabina y la ventana real, que es el panel exterior. Permite la entrada y salida de aire para minimizar la diferencia de presión entre los paneles de vidrio. También se denomina ventilación de panel a prueba de fallos porque, en caso de que falle el panel exterior, el aire entre los golpes y el panel interior mantiene la cabina relativamente sellada “.
¿Citar por qué el pequeño agujero en la parte inferior de la ventana? – Foro de Tech Ops “:
“Dos paneles de acrílico se ensamblaron junto con un sello de plástico o caucho. El sello giró alrededor de toda la circunferencia de los dos paneles y los separó en aproximadamente 0.5”.
Este conjunto completo se colocó en la forja de recorte de la ventana y se sujetó con varios clips de resorte que se atornillaron en la circunferencia de la forja de recorte. El sello se diseñó de modo que no hubiera contacto directo entre los paneles de acrílico y la forja del recorte.
El pequeño orificio estaba ubicado en la parte inferior del panel interno o secundario. El propósito del orificio era transferir las cargas de presurización al panel externo o primario. Si el panel primario externo falla, las cargas de presurización se transfieren automáticamente al panel interno o secundario. Me parece recordar que el 747 tenía un tercer panel que formaba parte de la cubierta de plástico ubicada en los paneles laterales de la cabina. Este panel más interno era conocido como el “panel de cero”, y fue este el que evitó los arañazos y dañó los dos paneles de presión “.
P2) ¿Por qué hay cristales de hielo en la ventana? ¿Por qué sólo en la parte inferior?
Ahora que sabemos por qué existe este agujero en particular, discutamos por qué hay cristales de hielo. Por lo que entiendo, es simplemente una ventana helada, lo que sucede debido a lo siguiente:
“Las heladas de la ventana (también llamadas escarcha o flores de hielo) se forman cuando el panel de vidrio se expone al aire muy frío en el exterior y al aire moderadamente húmedo en el interior. Si el panel no es un buen aislante (como una ventana de un solo panel) , el vapor de agua se condensa en los patrones de formación del vidrio. Con temperaturas muy bajas en el exterior, puede aparecer escarcha en la parte inferior de la ventana, incluso con ventanas de eficiencia energética de doble panel. (Debido a la convección del aire entre dos paneles de vidrio, la parte inferior del acristalamiento la unidad es siempre más fría que la parte superior.) La superficie del vidrio influye en la forma de los cristales, por lo que las imperfecciones, los rasguños o el polvo pueden modificar la forma en que el hielo se nuclea. Si el aire interior es muy húmedo, en lugar de moderadamente, el agua se condensa primero en pequeñas gotas y luego congelar en hielo claro “.
P3) ¿Cómo son tan prominentes visibles?
Las dimensiones típicas de Fern Frost vienen dadas por (de este documento: La dimensión de los cristales de hielo en las nubes naturales) donde):
h = 2.801d ^ 1.018
Donde h define la altura de la escarcha yd define el diámetro o la altura. El tamaño típico del orificio es de milímetros. En esta imagen, ese orificio se ha ampliado a un nivel X.
El siguiente gráfico proporciona una relación entre h y d para diferentes tipos de cristales (del mismo documento) P1f se refiere a cristales de helecho:
Los valores superior e inferior de “d” en el gráfico anterior para P1f (el triángulo sombreado que apunta hacia arriba) son respectivamente 9 * 10 ^ 3 micrones y 4.7 * 10 ^ 3 micrones. Y su altura ‘h’ se puede calcular utilizando la fórmula anterior como uno de los dos valores siguientes: 2.9 * 10 ^ 4 micras (superior) y 1.5 * 10 ^ 4 micras (inferior). Ahora, por supuesto, la pregunta es si podemos ver dimensiones tan pequeñas, y yo contendría y diría que sí, ya que el rango de altura es de .29 cms a .15 cms (se convierte a cms por el bien de la comprensión); Dimensiones que son fácilmente visibles para el ojo humano.
Ahora, se puede deducir que la imagen que compartiste es una versión ampliada del orificio en la ventana. El diámetro aproximado del orificio es de aproximadamente 5-10 milímetros. Sin embargo, en esta imagen el diámetro es de 45 milímetros. Por lo tanto, el zoom en esta imagen está entre 9X-4.5X.
Suponiendo que la escarcha de helecho se amplía también (e ignorando la ligera no linealidad del zoom, si corresponde), la altura de la escarcha de helecho en estas fotografías debe estar entre 26,1 milímetros y 6,75 milímetros. Que coincide con el tamaño que se muestra a continuación de 17 mm. Yo diría que estamos bastante bien!
Tenga en cuenta que lo anterior se basa en los supuestos que:
a) Estos son cristales de helecho,
b) Estos cristales no se rompieron en pedazos más pequeños o se unieron en los más grandes mientras el avión estaba volando y,
c) No hay otro fenómeno que afecte “adversamente” el tamaño de los cristales.
Post Script: No soy una autoridad en la descripción de los fenómenos y no tengo antecedentes previos en esto. Solo creé esta respuesta leyendo suficientes patentes, documentos y datos en las últimas 1 1/2 horas. Los cálculos anteriores son rústicos y aproximados, pero están destinados a proporcionar cierta justificación a la imagen y los fenómenos. ¡Por favor, perdóneme por cualquier error significativo y hágame saber si necesita que corrija algo!