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Formação de Gelo

publicado 11/10/2017 17h00, última modificação 05/08/2020 15h03

Este assunto é exigido nos exames teóricos da ANAC.

Consulte a Instrução Suplementar nº 141-007 Revisão A – Programas de Instrução e Manual de Instruções e Procedimentos

 

Tópicos disponíveis nesta página:

 

Formação de gelo

A formação de gelo em aeronaves é outro fenômeno meteorológico severo que pode oferecer perigo às operações aéreas.

O gelo pode se acumular nas superfícies expostas da aeronave, aumentando o seu peso e a sua resistência ao avanço, ocasionando maior superfície de contato com o ar.

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Fonte: Hangar 33

 

A formação de gelo também contribui para o aumento do consumo de combustível e, consequentemente, para a diminuição de autonomia da aeronave, com perda potência, pelo acúmulo de gelo no motor da aeronave.

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Fonte: https://causosdeumaviador.wordpress.com/2011/01/21/gelo-bom-na-bebida-mas-uma-ferida-na-sua-aeronave/

 Vários fatores meteorológicos e aerodinâmicos contribuem para a formação de gelo na estrutura da aeronave. Os mais importantes são:

  • Presença de água em estado líquido;
  • Temperatura;
  • Tamanho das gotas d’água em suspensão, e
  • Tamanho e velocidade do objeto que impacta contra as gotas de água.

 

O fator meteorológico mais importante é a presença de água em estado líquido, pois o volume de gelo que se acumula na estrutura de uma aeronave é diretamente proporcional ao volume de água sob a forma de gotas. Quando a água está em forma de vapor, neve ou cristais de gelo, normalmente não ocorre aderência à estrutura da aeronave, reduzindo bastante a probabilidade de formação de gelo.

A temperatura é outro fator importante. Grande dos eventos com gelo em aeronaves ocorrem entre 0°C e -15°C. Quando a temperatura do ar externo está abaixo de -20°C, a formação de gelo na aeronave passa a ser considerada um evento raro. Considerando-se um gradiente padrão de perda de 2°C de temperatura do ar externo a cada 1.000ft em subida, percebe-se que estas condições são normalmente encontradas próximo do FL200. Por esse motivo, o evento é denominado pela comunidade aeronáutica como o freezing level ou nível de congelamento.

 

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Nota 6-1

A perda de 2 graus a cada subida de 1.000 pés é apenas um referencial para calibração de altímetros. O planejamento de voo deve ser elaborado com base nas informações que constam nas cartas de vento e em outros recursos disponíveis no serviço de informações meteorológicas, para que se possa obter o conhecimento das reais condições de temperatura para os níveis de voo pretendidos.

Outro fator que também exerce influência na formação de gelo é o tamanho e a velocidade das superfícies da aeronave. Pode-se dizer que, quanto mais espessa a superfície de impacto, menor será a probabilidade de formação de gelo.

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Nota 6-2

O voo em menor velocidade não é indicado como uma forma de reduzir a possibilidade de formação de gelo na estrutura da aeronave. Velocidades reduzidas implicam maiores ângulos de ataque, ocasionando maior exposição da estrutura da aeronave, potencializando a formação de gelo nessa estrutura.  Portanto, reduzir a velocidade em cruzeiro pode criar um ambiente favorável para a formação de gelo.

Vale ressaltar também que componentes ou superfícies mais delgadas acumulam gelo com mais facilidade. Por esse motivo, observa-se uma maior probabilidade de os bordos de ataque da empenagem (deriva e estabilizadores horizontais) acumularem gelo antes do acúmulo ocorrer nos bordos de ataque das asas. 

Quando acumulado na estrutura da aeronave em voo, o peso do gelo é de aproximadamente 50 libras por pé cúbico, podendo reduzir o coeficiente máximo de sustentação em até 30%.

 

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Nota 6-3

Como o coeficiente de arrasto tem efeito contrário ao coeficiente de sustentação, o coeficiente de arrasto se torna maior à medida que mais gelo se acumula nos aerofólios da aeronave, podendo dobrar, ou, nos casos de maior severidade, triplicar o arrasto original produzido por estas superfícies. Nessa situação, será necessário aplicar maior potência ao motor para manter o voo nivelado.

Intensidade da formação de gelo

Nos mapas de previsão meteorológica e nas mensagens operacionais de interesse aeronáutico, a formação de gelo é classificada segundo sua razão de acumulação sobre a aeronave, isto é, a quantidade de gelo formada na unidade de tempo. Por este critério, a formação de gelo pode ser:

Formação leve

Nesta intensidade, a acumulação de gelo se processa lentamente. Somente após vários minutos de voo dentro das nuvens, pode ser notado algum indício dele, porém não ultrapassando a razão de 1 mm/min. Em geral, a formação leve não afeta a operacionalidade da aeronave, porque a própria evaporação compensa a acumulação.

Formação moderada

A formação será considerada moderada quando a acumulação ficar compreendida entre 1 e 5 mm/min.

Formação forte

A formação será considerada forte quando a acumulação ficar compreendida entre 5 e 10 mm/min.  Nesta condição, a formação é quase instantânea, criando uma densa capa de gelo sobre a aeronave.

 

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Nota 6-4

Em condições extremas, quando os sistemas usuais de combate à formação de gelo se tornam ineficazes, a formação de gelo poderá determinar a imediata mudança de nível de voo.

 

Efeitos sobre a aeronave

Quando uma aeronave penetra numa área sujeita à formação de gelo, alguns equipamentos podem ser afetados pelo congelamento.

  • Sistema de carburação: A formação de gelo no sistema de carburação reduz o rendimento do motor e, consequentemente, sua potência.
  • Entrada de ar dos motores: A ingestão de gelo pelo motor pode causar danos no compressor ou nas pás do primeiro estágio do motor e alterações no escoamento de ar, resultando em degradação de desempenho.
  • Hélices: O acúmulo de gelo nas hélices reduz o rendimento da aeronave. A eficiência das pás de hélice pode ser degradada pelo acúmulo de gelo se este efeito não for mitigado pela ação de dispositivos de proteção contra gelo ou se tais dispositivos estiverem inoperantes.
  • Tubo de Pitot: Se o gelo bloqueia a entrada do tubo de Pitot ou se acumula em seu interior, os instrumentos que dependem das pressões dinâmica e estática do ar atmosférico deixam de funcionar, como o indicador de velocidade vertical (climb), altímetro e velocímetro. Mais detalhes em “Final Report on the accident on 1st June 2009 to the Airbus A330-203 registered F-GZCP operated by Air France flight AF 447 Rio de Janeiro – Paris
  • Antenas: O gelo que se acumula nas antenas de rádio produz efeitos prejudiciais às comunicações porque aumenta o diâmetro dos cabos (efeito pelicular) e diminui o isolamento da antena em relação à carcaça da aeronave. Como se não bastasse, o excesso de peso produzido pelo acúmulo de gelo poderá romper a antena, deixando a tripulação em situação ainda mais complicada.
  • Para-brisas: O acúmulo de gelo no para-brisas provoca a redução da visibilidade.
  • Asas e empenagem: A formação de gelo que ocorre nas asas e na empenagem, principalmente nos bordos de ataque, modifica o perfil aerodinâmico, aumenta a resistência ao avanço e diminui a sustentação da aeronave.

 

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Fonte: Canal Piloto

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Fonte: http://diariodebordohofmann.blogspot.com.br/2012/08/chuva-e-gelo-em-aeronaves.html

 

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Fonte: bom.gov.au

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Fonte: bom.gov.au

 


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RBHA 91 - Regras gerais de operação para aeronaves civis

91.527 - OPERAÇÃO EM CONDIÇÕES DE GELO

(a) Nenhum piloto pode decolar com um avião que tenha:

(1) gelo, geada ou neve aderidos a qualquer hélice, para-brisas, instalação de motor ou a partes de um sistema de velocímetro, altímetro, velocidade vertical ou instrumento de atitude de voo;

(2) neve ou gelo aderido às asas, estabilizadores ou superfícies de controle; ou

(3) qualquer geada aderida às asas, estabilizadores ou superfícies de comando, a menos que a geada tenha sido polida até tornar-se lisa.

(b) Exceto para um avião que tenha as provisões de proteção contra gelo estabelecidas pelo SFAR 23, seção 34, emitido pela "Federal Aviation Administration" dos Estados Unidos, ou um avião homologado na categoria transporte, nenhum piloto pode voar:

(1) IFR em condições conhecidas ou previstas de formação moderada de gelo;

(2) VFR em condições conhecidas ou previstas de formação leve ou moderada de gelo, a menos que a aeronave possua, em funcionamento, equipamento antigelo ou de degelo protegendo cada hélice, para-brisas, asas, estabilizadores ou superfície de controle e cada sistema de velocímetro, altímetro, velocidade vertical e instrumentos de atitude de voo.

(c) Exceto para um avião que tenha as provisões de proteção contra gelo estabelecidas pelo SFAR 23, seção 34, emitido pela "Federal Aviation Administration" dos Estados Unidos ou para um avião homologado na categoria transporte, nenhum piloto pode voar um avião em condições conhecidas ou previstas de formação severa de gelo.

[(d) Se informações meteorológicas atualizadas e outras informações confiáveis pelo piloto em comando indicarem que a previsão de condições de formação de gelo que proibiria o voo não mais serão encontradas durante o voo em virtude da mudança das condições meteorológica após a previsão, as restrições no parágrafo (b) e (c) desta seção baseadas nas condições previstas não se aplicam.]

 

RBAC 121 – Requisitos operacionais: operações domésticas, de bandeira e suplementares

121.629 Operações em condições de formação de gelo

(a) Ninguém pode despachar ou liberar um avião, continuar a operar um avião em rota ou pousar um avião em um aeródromo quando, na opinião do piloto em comando ou do despachante de voo (no caso de detentor de certificado doméstico ou de bandeira), existem ou são esperadas condições de formação de gelo podendo afetar adversamente a segurança operacional

(b) Ninguém pode decolar um avião quando geada, neve ou gelo tiveram aderido às asas, superfícies de controle, hélices, entradas de ar do motor(es) e outras superfícies críticas do avião ou quando a decolagem não puder ser feita em conformidade com o parágrafo (c) desta seção.

Decolagens com geada sob as asas, nas áreas dos tanques de combustível, podem ser autorizadas.

(c) Exceto como previsto no parágrafo (d) desta seção, ninguém pode despachar, liberar ou decolar com um avião quando as condições meteorológicas forem tais que seja razoavelmente previsível a aderência de geada, gelo ou neve ao avião, a menos que o detentor de certificado possua um programa aprovado de antigelo / degelo no solo e a menos que o despacho, a liberação e a decolagem estejam conformes com tal programa.

(d) Um detentor de certificado pode continuar a operar segundo esta seção, sem o programa requerido pelo parágrafo (c) desta seção, se ela incluir em seu manual uma afirmação de que, em qualquer condição meteorológica onde possa ser razoavelmente previsível a aderência de geada, gelo ou neve a um avião, nenhum de seus aviões poderá decolar a menos que tenha sido verificado que as asas, superfícies de controle e outras superfícies críticas estão livres de geada, gelo e neve. Tal verificação deve ocorrer dentro dos últimos cinco minutos anteriores ao início da decolagem e deve ser conduzida pelo exterior do avião.

 

RBAC 135 - Requisitos operacionais: operações complementares e por demanda.

Ver 135.227  - Condições de gelo: limitações operacionais

Acesse ao RBAC 135

Procedimentos para minimizar os efeitos da formação de gelo

O piloto deve estar sempre preparado para evitar ou, pelo menos, minimizar os efeitos da formação de gelo na aeronave. Os procedimentos seguintes devem ser adotados, quando necessário:

  • Providenciar a remoção do gelo depositado sobre a aeronave antes da decolagem;
  • Usar o sistema antigelo adequadamente, seguindo as normas operacionais para cada tipo de aeronave;
  • Evitar níveis de voo dentro de nuvens com alto índice de precipitação, principalmente na faixa térmica entre 0 e -20°C;
  • Subir para níveis mais altos ou descer para faixas térmicas positivas (se possível), quando pressentir que os sistemas de combate à formação de gelo se tornaram ineficientes, e
  • Enviar mensagem de posição, reportando formações de gelo em seu nível de voo, caso tenha sido surpreendido.

 

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RBAC 121 – Requisitos operacionais: operações domésticas, de bandeira e suplementares

121.135 Conteúdo do sistema de manuais

(b) O manual pode ser composto por dois ou mais volumes separados, podendo conter cópias de publicações originais dos fabricantes dos aviões e componentes, desde que o conjunto contenha todas as informações abaixo, sendo que cada volume deve conter todas as informações concernentes a cada grupo específico de pessoas:

(1) política geral do detentor de certificado; e 

(15) procedimentos para operação em gelo, granizo, tempestade, turbulência e outras condições atmosféricas potencialmente perigosas;

 

Nota 6-5

Quando o voo sob condições de gelo não está proibido pelo manual da aeronave, pode haver uma orientação à tripulação para alternar o destino prontamente, caso o acúmulo de gelo se torne perigoso. Consulte as ações requeridas no caso de formação de gelo severa, publicadas no manual do fabricante da aeronave.

 

Nota 6-6

A menos que haja alguma disposição em contrário no manual do fabricante da aeronave, é recomendável a utilização dos sistemas anti-ice ou de-ice, tão logo seja percebida a formação de gelo nas superfícies da aeronave ou, ainda, quando as condições de gelo se fizerem presentes.

Risco de Congelamento

Nota 6-7
Durante o planejamento de voo, é importante verificar se a temperatura na altitude de cruzeiro escolhida gera risco de congelamento da precipitação no para-brisa ou na estrutura da aeronave, consultando o nível de previsão de formação de gelo em rota.

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Fonte: Bom.gov.au

 

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RBAC 121 – Requisitos operacionais: operações domésticas, de bandeira e suplementares

121.419 Pilotos e mecânicos de voo; treinamento de solo inicial, de transição e de elevação de nível

(a) O treinamento de solo inicial, de transição ou de elevação de nível para pilotos e mecânicos de voo deve incluir pelo menos o seguinte, como aplicável para cada função:

(1) assuntos gerais:

(iii) conhecimentos de meteorologia suficientes para assegurar conhecimento prático de fenômenos atmosféricos, incluindo os princípios de sistemas frontais, gelo, nevoeiro, trovoadas e alterações atmosféricas de grande altitude;

(2) para cada tipo de avião:

(vi) procedimentos para:

(A) reconhecer e evitar condições atmosféricas adversas;

(B) livrar-se de condições atmosféricas severas no caso de entrada inadvertida nas mesmas, incluindo tesouras de vento em baixa altitude; e

(C) operar dentro ou próximo a tempestades (incluindo melhor altitude de penetração), ar turbulento (incluindo turbulência de céu claro), gelo, granizo e outras condições meteorológicas potencialmente perigosas;

 

RBAC 135 - Requisitos operacionais: operações complementares e por demanda.

135.293 Requisitos de exame inicial e periódico para pilotos

Ver itens 135.293(a)(6), 135.293(a)(7)

Acesse ao RBAC 135

 

RBAC 135 - Requisitos operacionais: operações complementares e por demanda.

135.345 Piloto: treinamento de solo inicial, de transição e de elevação de nível

Ver itens 135.345(3)(b), 135.345(6).

Acesse ao RBAC 135

 

RBAC 135 - Requisitos operacionais: operações complementares e por demanda.

135.351 Treinamentos periódicos

(b) O treinamento de solo periódico para tripulantes deve incluir, pelo menos, o seguinte:

(2) as instruções necessárias sobre os assuntos requeridos para treinamento inicial de solo por esta subparte, como apropriado, incluindo treinamento de tesouras de vento de baixa altitude e treinamento em operações no solo durante condições de gelo, como estabelecido nas seções 135.341 e 135.345, respectivamente, assim como treinamento de emergências.

 

Leia mais sobre formação de gelo em aeronaves no artigo A Formação de Gelo em Aeronaves (FGA) Descomplicada

 

Programa de degelo e antigelo no solo

A Instrução Suplementar - IS – Nº 119-005A detalha políticas e procedimentos, a fim de padronizar o processo de aplicação e os programas de treinamentos associados às ações de degelo e antigelo no solo e fornece um padrão geral da indústria aeronáutica para a obtenção da aprovação do programa de degelo e antigelo no solo.

Esse documento traz as definições de procedimento de degelo, verificação pré-decolagem, verificação de contaminação pré-decolagem, verificação pós-degelo/antigelo.

Procedimento de degelo é um procedimento utilizado para remover a geada, gelo, lama, ou neve de uma aeronave de modo a proporcionar superfícies limpas.

Verificação pré-decolagem é uma verificação das asas e de outras superfícies sensíveis do avião quanto à geada, gelo ou neve, dentro do tempo de atuação estabelecido para esse avião. (RBAC nº 121, parágrafo 121.629(c)(4)). Pode ser feita observando-se superfícies representativas através da cabine de comando, cabine de passageiros, ou fora da aeronave, dependendo do tipo de aeronave e do programa aprovado pela ANAC.

Verificação de contaminação pré-decolagem é uma verificação para assegurar que asas, superfícies de controle e outras superfícies críticas definidas no programa do detentor de certificado estão livres de geada, gelo ou neve. Essa verificação deve ser conduzida dentro dos cinco minutos anteriores ao início da decolagem, devendo ser feita do lado de fora do avião, exceto se o programa aprovado der outra solução” (RBAC nº 121, parágrafo 121.629(c)(4)). Busca-se verificar se as superfícies estão livres de todos os contaminantes de congelamento.

Verificação de pós-degelo/antigelo é uma verificação multi-parte (pós degelo, antes do antigelo e antes do pushback/taxi), após a aplicação do procedimento de degelo, para assegurar que todas as superfícies da aeronave estejam livres de contaminantes de congelamento.

A ANAC pode autorizar a decolagem com geada sob a asa na área dos tanques de combustível, se puder ser demonstrado que existe uma degradação mínima aceitável do desempenho (performance) da aeronave devido a essas acumulações. Entretanto, uma geada na superfície inferior da asa (under-wing frost) que degrade o desempenho (performance) da aeronave além de um mínimo é aceitável, se a informação de desempenho (performance) apropriada estiver fornecida no Manual de Voo.

Instrução Suplementar – IS 119-005 Revisão A - Programa de degelo e antigelo no solo
6.1.4.1 Identificação de superfícies críticas da aeronave: as superfícies críticas da aeronave que devem estar livres de contaminantes antes da decolagem devem ser descritas no manual de manutenção do fabricante da aeronave ou em outros documentos desenvolvidos pelo fabricante, tais como boletins de serviço e de operações.
a) Geralmente, o seguinte deve ser considerado para ser superfície crítica de aeronave, se a informação do fabricante da aeronave não estiver disponível:
I – tubos de pitot, tomadas estáticas, tomadas de ram-air para instrumentos de controle do motor e de voo, outros tipos de pontos de tomadas de sensores de instrumentos, entradas de ventilação dos tanques de combustível (fuel vents), hélices e entradas de motor;
II – asas, empenagens e superfícies de controle; e
III – superfícies da parte superior da fuselagem em aeronaves com configuração de motores montados ao centro (ex: Boeing 727) ou na fuselagem traseira (ex: Embraer EMB-145).
b) Detentores de certificado devem listar no manual de voo ou manual de operações, para cada tipo de aeronave utilizada em suas operações, as superfícies críticas que devem ser verificadas nas inspeções de pré-voo conduzidas pela tripulação de voo, verificações pré-decolagem e verificações de contaminação pré-decolagem.
c) Superfícies críticas devem ser definidas para o uso de pessoal de solo para a condução da verificação seguindo o processo de degelo/antigelo e para qualquer verificação de contaminação pré-decolagem que possa ser cumprida pelo pessoal de solo.

Instrução Suplementar – IS 119-005 Revisão A - Programa de degelo e antigelo no solo
6.1.4.3 Técnicas de reconhecimento: o programa de treinamento do detentor de certificado, incluindo os treinamentos inicial, de transição, periódicos, de elevação de nível, ou qualquer outro programa avançado de qualificação e treinamento de qualificação continuada deve incluir técnicas específicas para cada tipo de aeronave para uso pela tripulação de voo e outras pessoas envolvidas no programa de degelo/antigelo para reconhecimento de contaminação nas superfícies das aeronaves. A tripulação de voo e outras pessoas envolvidas no programa de degelo/antigelo devem usar essas técnicas específicas de tipo enquanto conduzirem verificação no pré-voo de gelo na aeronave. Contaminantes de congelamento podem tomar a forma de gelo, geada, neve ou lama.
Nota: A formação de gelo claro (clear ice) pode ser difícil de se detectar visualmente. Portanto, técnicas específicas de identificação de gelo claro devem ser incluídas em todos os programas de treinamento.

Instrução Suplementar – IS 119-005 Revisão A - Programa de degelo e antigelo no solo
6.1.5 Tipos de verificações de gelo (icing checks): o parágrafo 121.629(c)(4) do RBAC nº 121 identifica verificações pré-decolagem e verificações de contaminação pré-decolagem que, quando aplicável, são requeridas de serem cumpridas sob um programa de degelo/antigelo aprovado de um operador. O procedimento de degelo/antigelo de aeronave também inclui uma verificação pós degelo/antigelo de todas as superfícies da aeronave.

Acesse aqui IS119-005A 

 

Acidentes e incidentes

O fenômeno foi mencionado nos relatórios de investigação dos seguintes acidentes/incidentes

  • A - 025/CENIPA/2013
  • I-053/CENIPA/2011

Relatórios do CENIPA disponíveis em http://prevencao.po#mce_temp_url#tter.net.br/relatorio/page/1

  • AT72, vicinity Manchester UK, 2016
  • B738, Rostov-on-Don Russia, 2016
  • B788, en-route, north of Darwin NT Australia, 2015
  • A346, en route, eastern Indian Ocean, 2013
  • B752, en route, western Ireland, 2013
  • A332, en-route, Atlantic Ocean, 2009 (AF 447)
  • B752, en-route, Central Mauritania, 2010
  • AT43, en-route, Folgefonna Norway, 2005
  • C208, Helsinki Finland, 2005
  • C208, vicinity Pelee Island Canada, 2004
  • F70, vicinity Munich Germany, 2004
  • CVLT, en-route, Kapiti Coast New Zealand, 2003
  • C172, Toronto Canada, 2003
  • CL60, Birmingham UK, 2002
  • C404, Kulusuk Greenland, 2002
  • SH36, vicinity Marsa Brega Libya, 2000
  • AT73, en-route, Roselawn IN USA, 1994
  • ATP, en-route, Oxford UK, 1991
  • ATP, en-route, Oxford UK, 1991
  • B732, vicinity Washington National DC USA, 1982

 

Acumulação de pequenos cristais de gelo em aeronaves com motores a jato (AGM)

A formação de gelo em aeronaves nem sempre está associada à ocorrência de nuvem Cumulonimbus.

Altas concentrações de pequenos cristais de gelo lançados para altas altitudes por intensos sistemas convectivos podem causar acumulação de pequenos cristais de gelo em aeronaves com motores a jato (AGM). Esse fenômeno apresenta risco à segurança de voo.

Esses cristais de gelo geralmente são encontrados nas bigornas das supercélulas e dos complexos convectivos que apresentam baixa refletividade radar e temperatura entre -25º C e -70º C, numa altitude entre 10 e 12 Km.

Veja mais sobre supercélulas na seção “Destaques”

Ao se derreterem parcialmente, os cristais de gelo podem aderir às superfícies internas dos motores das aeronaves, que estão mais quentes, provocando significativa perda de potência, perda de controle, apagão e danos nos motores.

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Fonte: Bom.gov.au

 

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