TREBALL DE FI DE CARRERA

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TÍTOL DEL TFC : An álisis de capacidad del Aeropuerto de Barcelona TITULACI Ó: Enginyeria T ècnica Aeron àutica, especialitat Aeronavegaci ó AUTORS: Pere Llorenç Mart´ınez

Raquel Montano Garc´ıa DIRECTOR: Luis Delgado Mu ˜noz DATA: 18 de junio de 2010

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Raquel Montano Garc´ıa Director: Luis Delgado Mu ˜noz Data: 18 de junio de 2010

Resum

El estudio de la capacidad de un aeropuerto ha sido y ser á una de las m ás comunes e imprescindibles actividades realizadas a la hora de dise ñar un aeropuerto. Un aeropuerto eficiente es sin ónimo de buen funcionamiento y por tanto de buenos ingresos. Cuando se dise ña el lado aire de un aeropuerto, se buscan configuraciones adecuadas a la es-timaci ón de tr áfico que se desea obtener. Tambi én se ha de mirar m ás all á y no s ólo prever c ómo funcionar án los a ños posteriores a su inauguraci ón. ¿Qu é pasar á dentro de 10 a ños? ¿Ser á necesaria una ampliaci ón? ¿Dispondremos de espacio suficiente para satisfacer la demanda? Con esto se quiere remarcar la importancia de las previsiones y de los an álisis que se realizan de la capacidad de un aeropuerto.

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Raquel Montano Garc´ıa Director: Luis Delgado Mu ˜noz Date: June 18, 2010

Overview

The study of the capacity of an airport has been -and will keep being- one of the most common and necessary activities to do when designing an airport. An efficient airport means a good performance, and therefore good incomes. To design the air-side of an airport, we must find the proper configurations according to the estimation of traffic that we aim to obtain. We also need to look further at the future, and not only prediccting how will it change in the following years of its opening. What will happen in 10 years? Will it need an extension? Will we have enough space to satisfy the demand? This is intended to stress the importance of forecasts and analysis that are done for the capacity of an airport.

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INTRODUCCI ´

ON

. . .

1 CAP´ITULO 1. Glosario de Abreviaturas

. . .

3 CAPÍTULO 2. Motivaci ón y justifaci ón del proyecto

. . .

5

2.1. Consideraciones Previas . . . . 6

CAPÍTULO 3. C álculo te órico

. . .

9

3.1. C ómo se realiza el c álculo te órico . . . . 9

3.1.1. Capacidad horaria de las pistas . . . 10

3.1.2. Capacidad horaria de las gates . . . 12

3.1.3. Capacidad horaria de los taxiways . . . 13

3.1.4. Capacidad horaria del campo de vuelo . . . 14

3.1.5. Annual Service Volume . . . 14

3.2. Antigua configuraci ´on . . . . 15

3.3. Nueva configuraci ´on . . . . 25

3.4. Conclusiones . . . . 35

CAP´ITULO 4. Datos simulados

. . .

37

4.1. Consideraciones previas a la simulaci ´on . . . . 37

4.1.1. Escenarios . . . 37

4.1.2. Simulaci ´on . . . 38

4.1.3. Resultados . . . 40

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4.2.2. Nueva configuraci ´on (tres pistas y una terminal) . . . 46

4.2.3. Nueva configuraci ´on (Tres pistas y dos terminales) . . . 50

CAP´ITULO 5. Datos reales

. . .

55

5.1. Introducci ´on . . . . 55

5.2. Datos de la Antigua configuraci ´on . . . 56

5.2.1. Presentaci ´on . . . 56

5.2.2. Comparativa . . . 57

5.3. Datos de la Nueva configuraci ´on . . . . 60

5.3.1. Presentaci ´on . . . 60 5.3.2. Comparativa . . . 61 5.4. Previsiones de futuro . . . . 63 5.4.1. T ´ecnicas de Forecasting . . . 63 5.4.2. Estudio de tendencia . . . 64 5.5. Conclusiones . . . . 68

CAP´ITULO 6. Ambientalizaci ´on

. . .

69 CAP´ITULO 7. Gesti ´on del proyecto

. . .

71

7.1. Costes del proyecto . . . 71

7.1.1. Costes por hora de trabajo . . . 71

7.1.2. Costes del material . . . 71

7.2. Planificaci ´on del proyecto . . . . 71

7.2.1. Observaciones sobre los cambios entre la planificaci ´on y el seguimien-to . . . 71

BIBLIOGRAF´IA

. . .

75

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2.1 Foto a ´erea del aeropuerto de Barcelona en el a ˜no 2001[1] . . . 6

2.2 Foto a ´erea del aeropuerto de Barcelona en el a ˜no 2004 [2] . . . 7

2.3 Foto a ´erea del aeropuerto de Barcelona en el a ˜no 2010 . . . 7

3.1 N ´umero de diagrama a utilizar en la configuraci ´on antigua [3] . . . 11

3.2 Configuraci ´on antigua de pistas [3] . . . 15

3.3 Hourly Capacity of runway use diagrams nos. 44, 50 for VFR conditions [3] . . . 16

3.4 Hourly Capacity of runway use diagrams nos. 44, 50, 56 for IFR conditions [3] . 17 3.5 Delay Indices for runway use diagrams nos 44, 45, 46, 50, 51, 52, 56, 57, 58, 62, 63, 64 for VFR conditions [3] . . . 19

3.6 Average aircraft delay in an hour [3] . . . 20

3.7 Delay Indices for runway use diagrams nos 17, 20, 25, 31, 36, 44, 45, 50, 51, 52, 56, 57, 58 for IFR conditions [3] . . . 20

3.8 Average aircraft delay in an hour [3] . . . 21

3.9 Hourly Capacity of Gates [3] . . . 22

3.10Hourly Capacity of Gates [3] . . . 23

3.11Configuraci ´on actual de pistas[3] . . . 25

3.12N ´umero de diagrama a utilizar en la configuraci ´on nueva [3] . . . 26

3.13Hourly Capacity of runway use diagrams nos. 10, 11, 12, 69, 70, 71, for VFR Conditions [3] . . . 26

3.14Hourly Capacity of runway use diagrams nos. 12, 71 for IFR conditions [3] . . . 27

3.15Delay Indices for runway use diagrams nos 1, 9, 10, 11, 12, 30, 31, 42, 47, 48, 53, 54, 66, 68, 69, 70, 71 for VFR conditions [3] . . . 29

3.16Average aircraft delay in an hour[3] . . . 30

3.17Delay Indices for runway use diagrams nos 12, 71 for IFR conditions [3] . . . . 31

3.18Average aircraft delay in an hour[3] . . . 32

4.1 Uso de las pistas en la simulaci ón de la Configuraci ón Este de la Antigua Con-figuraci ón . . . 38

4.2 Uso de las pistas en la simulaci ón de la Configuraci ón Oeste de la Antigua Configuraci ón . . . 39

4.3 Uso de las pistas en la simulaci ón de la Configuraci ón Este de la Nueva Config-uraci ón . . . 39

4.4 Uso de las pistas en la simulaci ón de la Configuraci ón Oeste de la Nueva Con-figuraci ón . . . 40

4.5 Escenario del aeropuerto de Barcelona hasta 2003 . . . 41

4.6 Gr áfico de la simulaci ón de operaciones por hora en la antigua configuraci ón en configuraci ón este . . . 42

4.7 Histograma de ocupaci ón de las gates de la antigua configuraci ón en configu-raci ón este . . . 42

4.8 Gr áfico del retraso en minutos de la antigua configuraci ón en configuraci ón este 43 4.9 Histograma del n úmero de aviones retrasados en la antigua configuraci ón en configuraci ón este . . . 43

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4.11Histograma de ocupaci ón de las gates de la antigua configuraci ón en configu-raci ón oeste . . . 44 4.12Gr áfico del retraso en minutos de la antigua configuraci ón en configuraci ón oeste 45 4.13Histograma del n úmero de aviones retrasados en la antigua configuraci ón en

configuraci ón oeste . . . 45 4.14Escenario del aeropuerto de Barcelona hasta 2009 . . . 46 4.15Gr áfico de la simulaci ón de operaciones por hora en la nueva configuraci ón (una

terminal y dos pistas) en configuraci ón este . . . 46 4.16Histograma de ocupaci ón de las gates de la nueva configuraci ón en

configu-raci ón este . . . 47 4.17Gr áfico del retraso en minutos de la nueva configuraci ón en configuraci ón (una

terminal y tres pistas) en configuraci ón este . . . 47 4.18Histograma del n úmero de aviones retrasados en la nueva configuraci ón (una

terminal y tres pistas en configuraci ón este) . . . 48 4.19Gr áfico de la simulaci ón de operaciones por hora en la nueva configuraci ón (una

terminal y tres pistas) en configuraci ón oeste . . . 48 4.20Histograma de ocupaci ón de las gates de la nueva configuraci ón en

configu-raci ón este . . . 49 4.21Gr áfico del retraso en minutos de la nueva configuraci ón en configuraci ón (una

terminal y tres pistas) en configuraci ón oeste . . . 49 4.22Histograma del n úmero de aviones retrasados de la nueva configuraci ón en

configuraci ón (una terminal y tres pistas) en configuraci ón oeste . . . 50 4.23Escenario del aeropuerto de Barcelona a partir del 2009 . . . 50 4.24Gr áfico de la simulaci ón de operaciones por hora en la nueva configuraci ón en

configuraci ón este . . . 51 4.25Histograma de ocupaci ón de las gates de la nueva configuraci ón en

configu-raci ón este . . . 51 4.26Gr áfico del retraso en minutos de la nueva configuraci ón en configuraci ón este 52 4.27Histograma del retraso de los aviones de la nueva configuraci ón en

configu-raci ón este . . . 52 4.28Gr áfico de la simulaci ón de operaciones por hora en la nueva configuraci ón (dos

terminales y tres pistas) en configuraci ón oeste . . . 53 4.29Histograma de ocupaci ón de las gates de la nueva configuraci ón (dos

termi-nales y tres pistas) en configuraci ón oeste . . . 53 4.30Gr áfica del retraso en minutos de la nueva configuraci ón (dos terminales y tres

pistas) en configuraci ´on oeste . . . 54 4.31Histograma del retraso de las aeronaves de la nueva configuraci ´on (dos

termi-nales y tres termitermi-nales) en configuraci ón oeste . . . 54 5.1 Evoluci ón de las operaciones por hora hasta el a ño 2003 . . . 56 5.2 Evoluci ón de las operaciones por a ño hasta el a ño 2003 . . . 57 5.3 Comparativa de tr áfico real por hora y capacidad horaria hasta el a ño 2003 . . 58 5.4 Comparativa de tr áfico real por a ño y ASV hasta el a ño 2003 . . . 58 5.5 Evoluci ón de las operaciones por hora hasta el a ño 2009 . . . 60 5.6 Evoluci ón de las operaciones por a ño hasta el a ño 2009 . . . 61

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5.8 Comparativa de tr áfico real por a ño y ASV del a ño 2003 hasta el 2009 . . . 62

5.9 Tendencia de la Nueva Configuraci ´on en el a ˜no 2003 . . . 66

5.10Tendencia de la Nueva Configuraci ´on en el a ˜no 2009 . . . 67

6.1 Dibujo representativo de las zonas ZEPA alrededor del Prat [4] . . . 69

7.1 Planificaci ´on inicial del proyecto, realizada el 26 de febrero de 2010 . . . 73

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3.1 Aircraft classifications [5] . . . 9 3.2 Mix Index calculados para cada a ˜no de la antigua configuraci ´on y la media de

éstos . . . 15 3.3 Datos para el retraso en condiciones VFR . . . 18 3.4 Annual Service Volume para la antigua configuraci ón del Prat . . . 24 3.5 Mix Index calculados para cada a ño de la nueva configuraci ón y la media de éstos 25 3.6 Datos para el retraso en condiciones VFR . . . 29 3.7 Annual Service Volume para la nueva configuraci ón del Prat . . . 35 5.1 Operaciones por hora en el Aeropuerto de Barcelona hasta el a ño 2003 . . . . 56 5.2 Operaciones por a ño en el Aeropuerto de Barcelona hasta el a ño 2003 . . . . 57 5.3 Operaciones por hora en el Aeropuerto de Barcelona hasta el a ño 2009 . . . . 60 5.4 Operaciones por a ño en el Aeropuerto de Barcelona desde 2004 hasta el a ño

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INTRODUCCI ´

ON

En este trabajo se pretende analizar la capacidad del lado aire del aeropuerto de Barcelona desde tres puntos de vista: un c álculo te órico, un estudio de simulaci ón y un an álisis de los datos reales de los últimos 10 a ños.

En el tercer cap´ıtulo de este trabajo se explicar á y se har á un c álculo te órico de la capaci-dad del aeropuerto de Barcelona.

En el cuarto cap´ıtulo se realizar á un estudio de simulaci ón mediante el programa RAMS. En el quinto se comparar án los datos obtenidos con los reales del aeropuerto.

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CAP´ITULO 1. GLOSARIO DE ABREVIATURAS

MTOW: Maximum Take-Off Weight VFR: Visual Flight Rules

IFR: Instrumental Flight Rules

VMC: Visual Meteorological Conditions IMC: Instrumental Meteorological Conditions FAA: Federal Aviation Administration

AENA: Aeropuertos Espa ñoles y Navegaci ón A érea MI: Mix Index

ASV: Annual Service Volume Cw: Weighted Capacity H: Hourly Ratio

D: Daily Ratio T&G: Touch & Go

D/C: Demanda/Capacidad ADI: Arrival Delay Index DDI: Departure Delay Index ADF: Arrival Delay Factor DDF: Departure Delay Factor DPF: Demmand Profile Factor

DAHA: Average Hourly Delay per Arrival Aircraft DAHD: Average Hourly Delay per Departure Aircraft GI: Gate Index

SID: Standard Instrumental Departure METAR: METeorological Aerodrome Report ZEPA: Zona de especial protecci ´on para las aves

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CAP´ITULO 2. MOTIVACI ´

ON Y JUSTIFACI ´

ON DEL

PROYECTO

¿C ómo se sabe cu ándo es necesaria la ampliaci ón de un aeropuerto? ¿Cu ál es la enver-gadura que ésta debe tener? ¿Durante cu ánto tiempo ser á v álida? El an álisis de capaci-dad de un aeropuerto pretende responder a éstas y a otras preguntas.

Mediante el conocimiento de la capacidad te órica de un aeropuerto se pueden determinar un largo n úmero de par ámetros. Por ejemplo, el conocimiento del volumen de tr áfico que éste es capaz de albergar en un a ño, permite determinar si las infraestructuras actuales son las adecuadas, o si por el contrario, hay que pensar en una mejora.

Los aeropuertos evolucionan. Crecen y se expanden a un ritmo fren ético debido al incre-mento de demanda. La diferencia entre los primeros aer ódromos construidos, al principio del siglo XX, y los actuales, es muy notable, tanto en caracter´ısticas como en superficie. Los aeropuertos empezaron siendo superficies peque ñas y tras numerosas ampliaciones y mejoras han llegado a ocupar grandes extensiones de terreno con infraestructuras cada vez m ás sofisticadas y caras. Todo esto debido al crecimiento del tr áfico durante la se-gunda mitad del siglo XX. La reducci ón de tarifas y una propensi ón cada vez mayor de que el p úblico utilice el transporte a éreo han sido algunas de las claves para favorecer el crecimiento.

Tambi én se debe tener en cuenta el crecimiento de las ciudades. Esto implica que haya m ás pasajeros y m ás necesidad de aeropuertos con mayores dimensiones.

Este crecimiento acelerado del tr áfico en los últimos a ños ha obligado a una continua inversi ón de dinero en los aeropuertos y a un continuo gasto derivado de ello. Esto se puede apreciar de manera m ás pronunciada en los aeropuertos principales.

Por todo esto, el estudio de capacidad del aer ódromo pretende justificar si las últimas reformas que éste ha tenido eran necesarias y si puede adaptarse a la demanda futura determinando que tipo de ampliaci ón ser´ıa la m ás adecuada. Adem ás, permite evaluar diversas opciones y de tomar las oportunas previsiones urban´ısticas y de planificaci ón. Debido a los gastos que implican las ampliaciones, es muy importante conocer la tenden-cia del tr áfico, realizando estudios m ás exhaustivos que permitan realizar previsiones m ás exactas. Estas ampliaciones deben de ser útiles, eficientes y sobretodo rentables.

El estudio de capacidad de este proyecto se centra en el aeropuerto de Barcelona, El Prat. Cada aeropuerto crece por motivos distintos, en el caso del Prat el crecimiento ha sido debido principalmente al crecimiento econ ómico y demogr áfico de la ciudad de Barcelona. La elecci ón de este aeropuerto ha venido determinada por la proximidad, la importancia y el tama ño de éste.

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2.1. Consideraciones Previas

El aeropuerto de Barcelona, ha cambiado en los últimos 11 a ños. En el a ño 2004, se am-pli ó con la construcci ón de una tercera pista y en el a ño 2009 se inaugur ó la T1, que ser´ıa la segunda terminal para el aeropuerto. En este TFC se pretende analizar la capacidad del aeropuerto en tres escenarios diferentes. Para cada escenario, se necesitar á un estudio diferente de capacidad de todos sus componentes.

• Los escenarios:

1. El primer escenario del estudio representa el aeropuerto de Barcelona entre los a ˜nos 1999 y 2003. En este periodo el aeropuerto ten´ıa 2 pistas cruzadas y una terminal, como se puede observa en la figura 2.1.

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2. El segundo escenario representa el aeropuerto entre los a ños 2003 y 2009, despu és de la ampliaci ón del mismo con la tercera pista. Se puede contemplar en la figura 2.2

Figura 2.2: Foto a ´erea del aeropuerto de Barcelona en el a ˜no 2004 [2]

3. El modelo de configuraci ´on actual consiste en las 3 pistas (dos paralelas y una cruzada) y las dos terminales. Est ´a operativa desde 2009. La figura 2.3 muestra una imagen del aeropuerto actual.

Figura 2.3: Foto a ´erea del aeropuerto de Barcelona en el a ˜no 2010

Este an ´alisis se ha hecho de tres maneras distintas. Primero, se ha calculado te ´ori-camente que capacidad ha tenido el aeropuerto desde 1999 hasta ahora, tras a ver

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padecido dos ampliaciones, en 2003 se a ñadi ó la tercera pista y en 2009 la nueva terminal. La elecci ón de este periodo de tiempo para realizar el estudio se debe a que se dispon´ıa s ólo de datos de capacidad y demanda a partir de 1999 ya que son los datos que proporciona AENA en su p ágina web [6].

Otra de las partes del proyecto consiste en hacer una simulaci ón de tr áfico con el programa RAMS. Esta simulaci ón consiste en crear el aeropuerto en 3 escenar-ios distintos, de acuerdo a los tres estados por los que ha pasado desde 1999 y despu és se han comparado con el an álisis de los datos reales.

El motivo de hacer estas tres partes es debido a que cuando se quiere hacer una ampliaci ón o una reforma en un aeropuerto, es esecial saber como se va a compor-tar despu és y que respuesta va a dar. Primero se realizan c álculos te óricos y una simulaci ón por ordenador para ver si coinciden y poder tener una visi ón m ás real de su funcionamiento.

Finalmente, al a ˜nadir el estudio de datos reales, se puede ver si se cumplen las expectativas, es decir, si el aeropuerto de verdad est ´a funcionando de acuerdo a lo calculado.

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CAP´ITULO 3. C ´

ALCULO TE ´

ORICO

3.1. C ómo se realiza el c álculo te órico

En todo an álisis de capacidad de un aeropuerto existe un estudio te órico que determina las condiciones en las que éste puede operar.

Existen diversas t écnicas, que permiten, mediante f órmulas matem áticas o modelos te óri-cos, calcular diversos par ámetros relacionados con la capacidad. Una de estas t écnicas es la empleada por la FAA. Entre otras muchas actividades, la FAA es la encargada de establecer est ándares de desarrollo y orientaci ón t écnica sobre la planificaci ón aeropor-tuaria, as´ı como tambi én se encarga del dise ño, la seguridad y las operaciones y de promulgar reglas de tr áfico a éreo [7].

En este caso, el c álculo te órico de la capacidad del aeropuerto se basa principalmente en seguir los pasos indicados en documentos de la FAA, concretamente en los documentos [3] y [5] donde se especifica que f órmulas son las necesarias para realizar dicho c álculo. La capacidad de un aeropuerto no es inf´ınita, es decir, tiene un n úmero limitado de opera-ciones que puede albergar. La limitaci ón viene determinada por una serie de par ámetros, como puede ser la separaci ón que hay que dejar entre las aeronaves, el clima y la visibi-lidad en el aeropuerto o la propia estructura de este. Como influyen estos par ámetros se explica a continuaci ón:

• Es necesario conocer los tipos de aeronaves que operan en el aeropuerto. Una clasificaci ón de aeronaves viene determinada por sus pesos. Esto es importante, ya que dependiendo del peso del avi ón este deja una estela turbulenta que afecta a aviones que vienen detr ás. Esta estela turbulenta afecta directamente a la ca-pacidad ya que, obliga a dejar una cierta separaci ón entre aeronaves, sobretodo si detr ás de una aeronave pesada viene una ligera. La estela turbulenta ser á mayor, cuanto mayor es el avi ón. Es por esto que se hace una clasificaci ón de las aerona-ves seg ún el MTOW, como se indica en la tabla 3.1.

Airclass class MTOW might (lbs) number engines wake turbulence classification

A 12.500 or less Single Small (S)

B 12.500 or less Multi Small (S)

C 12.500 - 300.000 Multi Large (L)

D over 300.000 Multi Heavy (H)

Cuadro 3.1: Aircraft classifications [5]

• Otro factor que influye directamente en la capacidad es la meteorolog´ıa. Este ca-so se asemeja a lo ocurrido con la estela turbulenta, ya que dependiendo de las condiciones en las que opera el aeropuerto, la aeronave debe dejar m ´as o menos separaci ´on con las aeronaves que le preceden o le siguen.

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Los vuelos operan ya sea mediante las reglas de vuelo visual (VFR) o las reglas de vuelo instrumental (IFR). En VFR el piloto puede depender de su radio de visi ´on para manejar la aeronave, mientras que en IFR, el piloto debe usar sus instrumentos de navegaci ´on.

Las condiones de clima que se deben dar para operar en una o en otra son las siguientes [5]:

– VMC: Techo de nubes a 1000 ft (0,305 km) sobre el nivel del suelo. Visibilidad de al menos 3 millas terrestres (4,8 km).

– IMC: Techo de nubes a 500 ft (0,152 km) sobre el nivel del suelo. Visibilidad de entre 1 y 3 millas terrestres (1,61 km y 4,8 km).

Para poder volar bajo VFR las condiciones tienen que ser VMC, es decir, que no se puede volar bajo VFR en IMC. Las IMC son las condiciones donde la visibilidad se ve afectada por la nubosidad o por una gran densidad de tr áfico a éreo. Estas reglas se pueden ocupar tanto para condiciones VMC como IMC. Cada aeropuerto determina e informa en qu é condiciones est á operando.

• Y por ´ultimo la estructura. Los componentes del lado aire del aeropuerto son: – Las pistas

– Las gates – Los taxiways

Estos componentes son los an álizados en este estudio. Esto conlleva a realizar los c álculos necesarios para llegar a un resultado, que englobe todas las limitaciones en capacidad anteriores. La capacidad del aeropuerto vendr á determinada por la capacidad del componente m ás restrictivo.

3.1.1. Capacidad horaria de las pistas

Las pistas de un aeropuerto son un elemento indispensable para el despegue y el a-terrizaje de los aviones. Es necesario saber, seg ´un la colocaci ´on de las pistas, cuantas operaciones por hora es capaz de albergar.

Un dato clave para determinar la capacidad es el Mix Index. Se calcula mediante la f ´ormula 3.1.

MI = %(C + 3D) (3.1)

D ´onde C es el porcentaje de aeronaves tipo C que operan y D es el porcentaje de aero-naves tipo D, cuya clasificaci ´on se ha explicado mediante la tabla 3.1.

Este Mix Index es una relaci ´on entre las aeronaves de tipo C y las de tipo D que operan en el aeropuerto. Sirve para calcular el n ´umero de operaciones por hora en pistas estipulado

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para cada tipo de configuraci ón. Con el Mix Index se puede estipular la capacidad horaria y tambi én la anual que viene dada por el ASV, como se explica en el apartado 3.1.5.. Para nuestro c álculo del MI, ha sido necesaria la b úsqueda del porcentaje de aeronaves de tipo C y D que han operado en el aeropuerto de Barcelona. Para ello, se ha recurrido a la base de datos estad´ısticos que nos ofrece AENA en su p ágina web [6]. Con estos datos se obtiene una capacidad preliminar estimada. Por último, se calcula la capacidad horaria siguiendo la f órmula 3.2.

HourlyCapacity = C∗· T · E (3.2) D ónde C* es la capacidad horaria base, T es el factor de T&G y E es el Exit factor. El T&G es una pr áctica para instruir a los pilotos que consiste en despegar inmediata-mente despu és de haber aterrizado sin abandonar la pista. En Barcelona, se consider-ar á que no se realizan estas pr ácticas.

A cada aeropuerto le corresponde unas gr áficas diferentes dependiendo de unas dis-tancias. Como se puede ver en la figura 3.1, cuando hay dos pistas cruzadas, hay dos distancias que son necesarias para conocer el n úmero de gr áfico adecuado. Sabiendo que esa es la configuraci ón de pistas que interesa, se miran las distancias x e y, donde x es la distancia desde el umbral de la pista cruzada hasta donde se corta con la otra, e y es la distancia desde el umbral de pista de la paralela hasta el punto donde intersecta con la cruzada. Se pone como ejemplo el aeropuerto del Prat, con las dos pistas cruzadas, como se ten´ıa en la antigua configuraci ón. En este caso, x = 2854 ft (869.9 m) e y = 3707 ft (1129.9 m), por tanto, el diagrama que corresponde a esta configuraci ón es el n úmero 50 como se puede ver en la figura 3.1.

Figura 3.1: N ´umero de diagrama a utilizar en la configuraci ´on antigua [3]

Ahora mediante la f ´ormula 3.2 se calcula la capacidad tanto para condiciones en IFR y en VFR.

3.1.1.1. C ´alculo horario del retraso

El retraso de una aeronave se define como la diferencia entre el tiempo requerido para que avi ´on opere en un campo de vuelo, o en un componente de ´este, y el tiempo normal

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que necesitar´ıa para operar sin interferencias de otros aviones.

El retraso aqu´ı explicado, es el retraso total incurrido por todos los aviones del campo de vuelo, en el periodo de una hora [3]. Como en este caso, s ´olo se ha estudiado el retraso debido a las pistas, este retraso es el total incurrido por todos los aviones en pistas. Los datos necesarios para conocer el retraso son [3]:

1. Identificar la configuraci ´on de uso de pista 2. Estimar la demanda horaria

3. Determinar la capacidad horaria de la pista

4. Calcular la relaci ´on entre demanda horaria y capacidad horaria (D/C) 5. Determinar los ´ındices de retraso de llegada (ADI) y de salida (DDI) 6. Calcular el factor de retraso de llegadas (ADF) siguiendo la f ´ormula 3.3.

ADF = ADI· D/C (3.3)

7. Calcular el factor de retraso de salidas (DDF) siguiendo la f ´ormula 3.4

DDF = DDI· D/C (3.4)

8. Determinar el factor del perfil de demanda

9. Estimar el retraso horario medio para llegadas (DAHA) y para salidas (DAHD). 10. Mediante la f ´ormula 3.5 se calcula el retraso horario total de los aviones.

DHT = HD{[PA · DAHA] + [(1 − PA) · DAHD]} (3.5)

Donde HD de la demanda horaria, PA es el porcentaje de llegadas, DAHA es el retraso horario medio para llegadas y el DAHD es el retraso horaro medio para salidas.

Para obtener los datos referentes a la demanda horaria, se han usado datos reales.

3.1.2. Capacidad horaria de las gates

Las gates, o puestos de estacionamiento, albergan a los aviones y es donde tienen lu-gar tanto los embarques como los desembarques de pasajeros. El aeropuerto tiene un n úmero limitado de gates, dependiendo del tama ño y del n úmero de terminales, por tan-to tambi én interfieren en la capacidad. Cabe hacer entender la diferencia entre gates en finger y en remoto. Un finger, es una gate que est á junto al edificio terminal, teniendo contacto directo con él, mientras que en un puesto de estacionamiento en remoto no hay

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acceso directo entre la aeronave y la terminal y por eso se necesita un transporte inter-medio, que suele ser un autob ´us llamado en el argot aeroportuario, jardinera.

Cada gate, puede acoger a un tipo de avi ón de acuerdo a su fuselaje. Hay gates para albergar aviones de fuselaje estrecho y para aviones de fuselaje ancho. El Gate Index indica el porcentaje de aviones de fuselaje estrecho utilizando las gates. Para ello, se ha consultado el plano del aeropuerto de Barcelona de Aena mirando que tipo de avi ón puede acoger cada gate, y determinando que porcentaje de éstos era de fuselaje estrecho. De igual modo, se ha determinado el porcentaje de aviones de fuselaje ancho, rest ándole los anteriores al total.

La capacidad en este elemento del aeropuerto tambi én viene limitada por el tiempo de ocupaci ón de la aeronave en cada gate. Por eso es necesario determinar el tiempo de ocupaci ón medio que una aeronave ocupa una gate, tanto para aviones de fuselaje es-trecho como ancho. Este dato, depende de las compa ñ´ıas y son datos privados, por esa raz ón nos hemos basado en un ejemplo pr áctico de la compa ñ´ıa Clickair en el a ño 2006. Se dispon´ıa de la hora a la que una aeronave aterrizaba, y la hora a la que sal´ıa hacia su siguiente destino. La diferencia entre estas dos horas ser´ıa el tiempo de rotaci ón que hemos supuesto. Para el tiempo de ocupaci ón de un avi ón de fuselaje estrecho, se ha supuesto la media de los tiempos que tardaban las aeronaves en salir, en este caso era de 41,1 minutos y para fuselaje ancho el m áximo de estos, 70 minutos.

Para calcular la capacidad horaria de las gates se emplea la f ´ormula 3.6.

HourlyCapacity = G∗· S · N (3.6) Donde G* es la capacidad horaria de las gates base, N es el n ´umero de gates y S es el factor de tama ˜no de la gate.

3.1.3. Capacidad horaria de los taxiways

Los taxiways son las calles de rodaje por donde pasa el avi ´on cuando va de la gate a la pista o viceversa.

Seg ún el documento [3] los taxiways son limitantes s ólo en aquellos aeropuertos donde estos crucen la pista de llegadas en uso. En el aeropuerto del Prat, la antigua raci ón no necesitaba cruzar ninguna pista para acceder a las gates. En la nueva configu-raci ón, para acceder de la actual T2 a la tercera pista 07R-25L se hac´ıa necesario cruzar la paralela a esta. Para evitar este hecho, se acort ó la pista 07L-25R y se construyeron 3 taxiways que la bordean. Es por eso que la capacidad de los taxiways o calles de rodaje no son un factor limitante en el aeropuerto de Barcelona.

(30)

3.1.4. Capacidad horaria del campo de vuelo

La capacidad del campo de vuelo en general, es decir, de la zona aire, vendr ´a determinada por la capacidad del componente m ´as restrictivo del aeropuerto. A saber entre:

• Pistas

• Gates

• Taxiways

En el caso del Prat, debido a que las calles de rodaje no cruzan ninguna pista operativa, la capacidad vendr ´a limitada por las gates o por las pistas. En aquellos aeropuertos que esto pasa, s´ı que es necesario tener los taxiways en cuenta para calcular la capacidad.

3.1.5. Annual Service Volume

El ASV es un par ámetro te órico que determina las operaciones que puede albergar un aeropuerto en un a ño. Es interesante saber c ómo opera un aeropuerto a nivel anual ya que ser á m ás útil para el c álculo de tendencia. Para su c álculo se utiliza la f órmula 3.7.

ASV = Cw· D · H (3.7)

Donde Cw es la capacidad ponderada, que es la capacidad que cada configuraci ´on de pistas tiene (en operaciones por hora) multiplicada por el porcentaje de tiempo que se utilizan.

Para este caso se ha supuesto que las configuraciones de llegada y salida son utilizadas siempre el mismo porcentaje de tiempo, lo cual da como resultado que la capacidad pon-derada es igual a la capacidad horaria.

D es el Daily Ratio. Es un par ámetro que se calcula dividiendo el n úmero de operaciones en un a ño por el n úmero medio de operaciones diarias en el mes pico de ese a ño. H es el Hourly Ratio. Dicho par ámetro es el cociente entre el n úmero medio de opera-ciones diarias en el mes pico y el n úmero de operaopera-ciones en la hora pico de dicho mes. Para calcular estos par ámetros se necesita conocer:

• La capacidad horaria de las pistas

• El n ´umero de operaciones por a ˜no

• El n ´umero de operaciones por mes, de donde se determina el mes pico de cada a ˜no

• El n ´umero de operaciones por hora en cada d´ıa del mes pico de cada a ˜no, de donde se determina la hora pico.

(31)

3.2. Antigua configuraci ´on

C ómo se ha explicado en el apartado 3.1. el c álculo te órico est á formado por un conjunto de f órmulas que simplemente hay que aplicar a partir de unos datos que se obtienen a partir de gr áficas proporcionadas por el documento [3]. Sabiendo cuales son los pasos a seguir para hallar la capacidad te órica, se han aplicado a este caso particular.

En base a este estudio, la antigua configuraci ´on est ´a formada por dos pistas cruzadas y una sola terminal.

3.2.1. Capacidad horaria de las pistas

3.2.1.1. C ´alculo

La configuraci ón que m ás se parece al aeropuerto en este periodo es la n úmero 9 del documento [3] como se ve en la figura 3.2.

Figura 3.2: Configuraci ´on antigua de pistas [3]

Como se ha explicado en el apartado 3.1.1. el porcentaje de aviones tipo C y tipo D se ha obtenido a partir de datos reales, por tanto, para cada a ˜no se obtienen porcentajes distintos. Esto conlleva a que el Mix Index var´ıe para cada a ˜no, como se observa en la tabla 3.2

A ˜no Mix Index 1999 100,37 2000 103,45 2001 102,79 2002 102,36 2003 102,20 media 102,23

Cuadro 3.2: Mix Index calculados para cada a ño de la antigua configuraci ón y la media de éstos

A partir de ahora, se trabajar ´a con la media de los Mix Index. Por tanto, se puede ver en la figura 3.2 que para los MI entre 81 y 120 (que es este caso), la capacidad estimada en

(32)

VFR es de 76 operaciones por hora, en IFR es de 59 operaciones por hora y el ASV de 225.000 operaciones por a ˜no.

Ahora, hay que calcular la capacidad de pistas te ´orica mediante la f ´ormula 3.2.

• Para condiciones VFR se utilizan las gr ´aficas contempladas en la figura 3.3.

Figura 3.3: Hourly Capacity of runway use diagrams nos. 44, 50 for VFR conditions [3]

Con las curvas situadas a la izquierda se obtiene la C* que es la capacidad base. Sabiendo que el MI es 102,23, y teniendo un 50 % de llegadas, se obtiene que C* es 76 operaciones por hora.

En la tabla superior derecha, hallamos el factor T que depende del porcentaje de T&G. Recordando que T&G es 0, este factor T es 1.

Con la tabla inferior derecha se haya el Exit Factor. Con el MI se muestra que hay fijarse en aquellas salidas (N) que se encuentren entre 5000 y 7000 pies (1520 y 2133,6 metros) del inicio de la pista de llegada. La pista cruzada solo tiene salidas en el sentido 02. Seg ´un la pista que se utilice de llegadas se obtienen los siguientes E:

a. Pista 07 con 1 salida: E = 0,88 b. Pista 25 con 1 salida: E = 0,88 c. Pista 02 con 1 salida: E = 0,88

Aplicando finalmente la f ´ormula 3.2, la capacidad horaria de las pistas en VFR es de 66 operaciones por la hora.

• Para IFR se utilizan las gr ´aficas de la figura 3.4.

Volviendo a la f ´ormula 3.2 se obtiene que la capacidad horaria de las pistas en condiciones IFR es de 57 operaciones a la hora.

(33)

Figura 3.4: Hourly Capacity of runway use diagrams nos. 44, 50, 56 for IFR conditions [3]

Para decidir un valor final de capacidad, se debe calcular una media ponderada de las dos capacidades, tanto IFR como VFR. Para conocer los pesos de dicha media, es necesario conocer el porcentaje de ocasiones que el aeropuerto de Barcelona opera en VMC y en IMC.

Analizando los informes de meteorolog´ıa del aeropuerto (METAR) entre enero de 2005 y diciembre de 2009 (ver anexo A) encontrados en la p ´agina web [8], se ha podido calcular el porcentaje de tiempo que el aeropuerto opera en condiciones VMC y en cuales IMC. De dicho an ´alisis se obtienen que el aeropuerto opera el 96,6 % de las veces en VMC y 3,4 % en IMC. Era de esperar que el aeropuerto trabajara en condiciones VMC la mayor parte del tiempo, debido al clima de Barcelona.

Haciendo una promedio teniendo en cuenta estos porcentajes, se obtiene la ecuaci ´on 3.8 y en ella las operaciones hora totales.

HourlyCapacity = 0, 996· 66 + 0,034 · 57 = 65,7operaciones/hora. (3.8) Redondeando a la baja se concluye que la capacidad te ´orica media de las pistas del aeropuerto de Barcelona en la nueva configuraci ´on es de 65 operaciones por hora.

3.2.1.2. Resumen de resultados

• Capacidad horaria estimada VFR: 76 operaciones/hora

• Capacidad horaria estimada IFR: 59 operaciones/hora

• Capacidad horaria calculada VFR: 66 operaciones/hora

• Capacidad horaria calculada IFR: 57 operaciones/hora

(34)

3.2.1.3. C ´alculo del retraso

Para el c ´alculo del retraso en las pistas tambi ´en es necesario distinguir entre VFR e IFR.

• En la tabla 3.3 se detallan los datos obtenidos de AENA, necesarios para poder calcular el retraso seg ún la f órmula 3.5 en condiciones VMC. La demanda horaria se ha obtenido a partir de los datos reales de tr áfico en la hora pico del mes pico. La demanda de los 15 minutos pico se ha aproximado dividiendo la demanda horaria entre 4.

A ˜no Demanda horaria (D) Demanda de los 15 minutos pico

1999 57 14,25

2000 68 17

2001 64 16

2002 64 16

2003 62 15,5

Cuadro 3.3: Datos para el retraso en condiciones VFR

Para simplicar c álculos, se ha hecho una media de la demanda de todos los a ños, ya que sin ó, habr´ıa que calcular el retraso para cada a ño. Esta aproximaci ón es aceptable, debido a que la demanda solo var´ıa en 5 operaciones por hora, y la variaci ón es lo bastante peque ña como para que la media de resultados sean -correctos. Adem ás en este trabajo se quiere estudiar el retraso de la antigua con-figuraci ón en conjunto y no anualmente.

Por tanto se dispone de los siguientes datos:

– Capacidad horaria de las pistas en VFR calculada en el apartado 3.2.1. de 66 operaciones por hora.

– Demanda horaria: 63 operaciones por hora. – Porcentaje de llegadas: 50 %.

– Mix Index: 102,23.

La relaci ´on entre la demanda y de la capacidad, que es el factor D/C es 63/66 = 0,95.

Mediante las gr áficas superiores de la figura 3.5, y sabiendo que se debe utilizar la gr áfica central correspondiente al 50 % de llegadas, para un MI de 102,23 se obtiene un ADI de 1 y en las gr áficas inferiores, tambi én fijandose en la central, se obtiene un DDI de 0,89.

(35)

Figura 3.5: Delay Indices for runway use diagrams nos 44, 45, 46, 50, 51, 52, 56, 57, 58, 62, 63, 64 for VFR conditions [3]

La demanda de los 15 minutos pico, era un dato del que no dispon´ıamos, por tanto, se ha dividido la demanda horaria entre 4. Por tanto, el factor de perfil de demanda (ADF) es 25.

Mediante las f ´ormulas 3.3 y 3.4, el factor de retraso de llegadas es ADF = 1 x 0,95 = 0,95 y el factor de retraso de salidas es DDF = 0,89 x 0,95 = 0,85.

Mirando las gr ´aficas de la figura 3.6 se obtienen que el retraso horario medio por llegada (DAHA) es de 2,4 minutos y por salida (DAHD) es de 1,4 minutos.

Finalmente se aplica la f ´ormula 3.5 y se calcula el retraso horario total que es de 119,7 minutos.

(36)

Figura 3.6: Average aircraft delay in an hour [3]

• Ahora, se tiene que repetir todo el proceso para condiciones IFR.

– Capacidad horaria de las pistas en IFR calculada en el apartado 3.2.1. de 57 operaciones por hora.

– Mix Index: 102,23. Ahora D/C es 1,1.

La figura 3.7 corresponde a las gr ´aficas para IFR. Se ve que ADI = 1 en todos los casos y DDI en este caso es 0,74.

Figura 3.7: Delay Indices for runway use diagrams nos 17, 20, 25, 31, 36, 44, 45, 50, 51, 52, 56, 57, 58 for IFR conditions [3]

(37)

Por las ecuaciones 3.3 y 3.4 el factor de retraso de llegadas es ADF = 1 x 1,1 = 1,1 y el factor de retraso de salidas es DDF = 0,74 x 1,1 = 0,81.

Por tanto, DAHA es 2,9 minutos y DAHD es 1,2 minutos, como se puede ver en la figura 3.8

Figura 3.8: Average aircraft delay in an hour [3]

El retraso total para IFR es de 129,15 minutos.

Haciendo una media ponderada de los retrasos para cada condici ón se obtiene que el retraso horario total de pistas de la antigua configuraci ón es de123,6 minutos, por tanto, si la media de la demanda es de 63 operaciones por hora, se puede estimar un retraso horario por operaci ón de 2 minutos.

Resumen de resultados

• Retraso horaria de las pistas en VFR: 119,7 minutos

• Retraso horario de las pistas en IFR: 129,15 minutos.

(38)

3.2.2. Capacidad horaria de las gates

3.2.2.1. C ´alculo

Al igual que para las pistas, para las gates se ha utilizado unas gr áficas del documento [3] para obtener los datos necesarios para aplicar la f órmula 3.6 y calcular la capacidad horaria de las gates. Estas gr áficas son las mostradas en la figura 3.9.

Figura 3.9: Hourly Capacity of Gates [3]

Se observa que para elegir las gr áficas correspondientes a nuestro caso, hay que elegir una de las situadas a la izquierda dependiendo de un valor R. Esta R es la relaci ón entre el tiempo de ocupaci ón de una aeronave de fuselaje ancho entre el tiempo de ocupaci ón de un fuselaje estrecho. Como se ha explicado en el apartado 3.1.2., esos tiempos son datos privados de las compa ñ´ıas a éreas. Seg ún los datos que se han supuesto, en este caso esos tiempos son 41,1 minutos para los aviones de fuselaje estrecho y 70 minutos para los de fuselaje ancho. Por tanto, la relaci ón R es de 1,69.

Se escoge la gr áfica correspondiente a R = 1,6 que es la que m ás se aproxima y se ve con m ás detalle en la figura 3.10.

Con un tiempo medio de ocupaci ´on de aviones de fuselaje estrecho de 41,1 minutos, la G* obtenida es de aproximadamente 2,7.

(39)

sola-Figura 3.10: Hourly Capacity of Gates [3]

mente en cuenta los fingers, es de 83,3 %, por tanto S es 0,85.

El último valor a calcular es la N, es decir, el n úmero de gates. Para este c álculo se han cogido cuatro N diferentes.

Al realizar este estudio, se observ ó que el aeropuerto dispon´ıa de 153 puestos de esta-cionamiento, entre fingers y remotos. Aplicando la f órmula 3.6 se observa que la capaci-dad horaria de las gates es de 351 operaciones por hora. El tener una capacicapaci-dad tan grande, significa que las gates no son limitantes y se deduce que los puestos de esta-cionamiento no son una restricci ón respecto a la capacidad horaria. Por tanto, se ha he-cho una distinci ón entre fingers y remotos, y se ha recalculado la capacidad utilizando N como 69, que son los fingers de los cuales dispon´ıa la T2. Ahora, la capacidad horaria de gates resultante es de 69 operaciones por hora.

• Capacidad horaria de las gates (todos los puestos de estacionamiento): 351 opera-ciones por hora

• Capacidad horaria de las gates (s ´olo fingers): 69 operaciones por hora

3.2.3. Capacidad horaria del campo de vuelo

Para la antigua configuraci ´on la capacidad horaria de los componentes es la siguiente:

• Pistas: 65 operaciones por hora

• Gates (Fingers y Remotos): 351 operaciones por hora

(40)

C ómo se puede ver el componente m ás limitante son las pistas. Por tanto la capacidad del campo de vuelo para la antigua configuraci ón del aeropuerto es de 65 operaciones por hora.

3.2.4. Annual Service Volume

Obteniendo los datos necesarios para el c ´alculo de ASV explicados en el apartado 3.1.5. se confecciona la tabla 3.4. A ˜no Cw D H ASV 1999 65,69 341,39 12,00 269.241 2000 65,69 345,24 10,94 248.193 2001 65,69 343,76 12,41 280.348 2002 65,69 337,25 12,56 278.197 2003 65,69 338,57 13,43 298.824

Cuadro 3.4: Annual Service Volume para la antigua configuraci ´on del Prat

Donde Cw es la capacidad ponderada, D es daily ratio y H hourly ratio.

Como era de esperar, se obtiene un valor de ASV distinto para cada a ño, lo cual no es del todo correcto ya que el ASV depende de la configuraci ón de pistas de un aeropuerto. Esto se debe a que esta forma de calcular el ASV se basa en el tr áfico real de los a ños que se estudian. Para obtener un resultado v álido con el que poder trabajar en adelante, se debe hacer una media aritm ética de los ASV, obteniendo as´ı un ASV para la configuraci ón antigua de 274.960 operaciones por a ño.

(41)

3.3. Nueva configuraci ´on

3.3.1. Capacidad horaria de las pistas

3.3.1.1. C ´alculo

Ahora el aeropuerto dispone de 3 pistas. El modelo de configuraci ón de pista elegido ser á el n úmero 12, que corresponde a la figura 3.11 debido a que la separaci ón entre las pistas paralelas del Prat es de 4360 ft.

Figura 3.11: Configuraci ´on actual de pistas[3] Calculando los MI de cada a ˜no a partir del 2004 se obtiene la tabla 3.5.

A ˜no Mix Index 2004 102,30 2005 103,03 2006 103,79 2007 103,52 2008 104,86 2009 104,86 media 103,7

Cuadro 3.5: Mix Index calculados para cada a ño de la nueva configuraci ón y la media de éstos

Tambi én se trabajar á con la media de los MI, que para la nueva configuraci ón es de 103,7. El diagrama de capacidad horaria para esta configuraci ón es la n úmero 71 como se puede ver en la figura 3.12 .

Por tanto se vuelve a distinguir entre condiciones VFR e IFR.

• Para VFR se usan las gr áficas de la figura 3.13. Como se puede observar, aqu´ı tam-bi én se distinguen 2 tablas, que corresponden al factor T y al E colocadas a la derecha, y unas gr áficas para conocer el C*, a la izquierda.

(42)

Figura 3.12: N ´umero de diagrama a utilizar en la configuraci ´on nueva [3]

Figura 3.13: Hourly Capacity of runway use diagrams nos. 10, 11, 12, 69, 70, 71, for VFR Conditions [3]

Mirando en la gr ´afica de C*, se aproxima visualmente que es 110 para MI = 103,7. El factor T vuelve a ser 1.

Para el c álculo del Exit Factor se debe mirar la tabla inferior derecha. El MI indica que se debe utilizar aquellas salidas (N) que se encuentren entre 5000 y 7000 pies (1524 y 2133,6 metros) del inicio de la pista de llegada. En este caso se descrimina la pista cruzada ya que ésta solo se utiliza cuando las paralelas no est án operativas. Seg ún la pista que se utilice de llegadas se tienen los siguientes E:

a. Pista 07L con 1 salida: E = 0,88 b. Pista 25R con 1 salida: E = 0,88 c. Pista 07R con 3 salida: E = 0,94 d. Pista 25L con 3 salida: E = 0,94

En este caso seg ´un las pistas que se utilicen para llegadas habr ´a dos capacidades distintas para condiciones VFR:

(43)

HourlyCapacity = 110· 0,88 · 1 (3.9) Cuyo resultado es 96 operaciones por hora

– En el caso que la pista de llegadas sea la 07R/25L

• Para condiciones IFR se necesita las gr ´aficas mostradas en la figura 3.14.

Figura 3.14: Hourly Capacity of runway use diagrams nos. 12, 71 for IFR conditions [3]

En este caso C* tiene un valor de 105. Se calcula el Exit Factor para las 4 configu-raciones de llegada:

a. Pista 07L con 1 salida: E = 0,86 b. Pista 25R con 1 salida: E = 0,86 c. Pista 07R con 3 salida: E = 0,92 d. Pista 25L con 3 salida: E = 0,92

De nuevo en este caso se obtienen dos capacidades distintas en funci ´on de la pista que se utilice para llegadas.

– En el caso que la pista de llegadas sea la 07L/25R

(44)

– En el caso que la pista de llegadas sea la 07R/25L

En el caso que la pista de llegadas sea la 07R/25L, se opera con una capacidad de 103 operaciones a la hora, debido a que la pista tiene m ás salidas y por tanto un Exit Factor mayor. Es por esto, que para aproximarse a un dato m ás realista, se deber´ıa conocer el porcentaje tiempo que se utiliza esta configuraci ón. Como no se dispone de estos datos, se supone que se utiliza un 50 % de las veces esta configuraci ón, y un 50 % la de llegadas por la 07L/25R.

1. Para VFR:

HourlyCapacity = 0, 5· 103 + 0,5 · 96 (3.13) As´ı se obtiene que la capacidad VFR es de 99,5 operaciones por hora, que se redondea a la baja a 99 operaciones por hora.

2. Para IFR:

HourlyCapacity = 0, 5· 90 + 0,5 · 96 (3.14) As´ı se obtiene que la capacidad IFR es de 93 operaciones por hora.

Teniendo en cuenta que el aeropuerto no opera al 100 % en condiciones VFR ni al 100 % en IFR, se vuelva ha hacer una media ponderada de las dos situaciones meteorol ´ogicas.

HourlyCapacity = 0, 996· 99 + 0,034 · 93 = 98,8 (3.15) Se concluye que la capacidad te ´orica de las pistas del aeropuerto de Barcelona en la nueva configuraci ´on es de 98 operaciones por hora.

• Capacidad horaria calculada VFR: 99 operaciones/hora

• Capacidad horaria calculada IFR: 93 operaciones/hora

• Capacidad horaria final: 98 operaciones/hora

3.3.1.3. C ´alculo del retraso

Se repite el proceso de c álculo del retraso para la nueva configuraci ón. En la tabla 3.6 se presenta la demanda horaria y la de los 15 minutos pico para los a ños 2004 hasta 2009.

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A ˜no Demanda horaria (D) Demanda de los 15 minutos pico 2004 67 16,75 2005 65 16,25 2006 71 17,75 2007 76 19 2008 71 17,75 2009 72 18

Cuadro 3.6: Datos para el retraso en condiciones VFR La media de las demandas es de 70 operaciones por hora.

• Para VFR los datos son los siguientes:

– Capacidad horaria de las pistas en VFR calculada en el apartado 3.3.1. de 98 operaciones por hora.

– Mix Index: 103,7.

El factor D/C para la nueva configuraci ´on en condiciones VFR es 0,71. De la figura 3.15 obtenemos que ADI es 0,72 y DDI es 0,79, ya que se sigue la curva de D/C de 0,8, que es la que m ´as se aproxima.

Figura 3.15: Delay Indices for runway use diagrams nos 1, 9, 10, 11, 12, 30, 31, 42, 47, 48, 53, 54, 66, 68, 69, 70, 71 for VFR conditions [3]

Volviendo a calcular ADF y DDF mediante las f ´ormulas 3.3 y 3.4 respectivamente, ADF = 0,72 x 0,71 = 0,51 y DDF = 0,79 x 0,71 = 0,56.

(46)

Figura 3.16: Average aircraft delay in an hour[3]

Mediante la f ´ormula 3.5 se obtiene un retraso horario para condiciones VFR de 7 minutos. Sabiendo que cada hora hay 70 operaciones, cada aeronave tiene una media de retraso de 0,1 minuto.

• Para condiciones IFR los datos son:

– Capacidad horaria de las pistas en IFR calculada en el apartado 3.3.1. de 93 operaciones por hora.

(47)

Para este caso D/C es 0,75. Por tanto, viendo la figura 3.17, ADI = 0,91 y DDF es 0,84, y lo que conlleva a obtener un ADF = 0,91 x 0,75 = 0,68 y un DDF = 0,84 x 0,75 = 0,63.

Figura 3.17: Delay Indices for runway use diagrams nos 12, 71 for IFR conditions [3]

Por último mediante la gr áfica de la figura 3.18, DAHA = 0,5 y DAHD = 0,4. El retraso total para IFR y calculado mediante la f órmula 3.5 es de 31,5 minutos.

Con la media ponderada de IFR y VFR se obtiene que el retraso horario total de pistas de la antigua configuraci ón es de 8 minutos. Teniendo una media de operaciones en la demanda de 70 operaciones por hora, el retraso horario por operaci ón es de 0,11 minu-tos. Se puede deducir que al tener una pista m ás, el retraso debido a las pistas es casi insignificante.

Resumen de resultados

• Retraso horaria de las pistas en VFR: 7 minutos

• Retraso horario de las pistas en IFR: 31,5 minutos.

(48)

Figura 3.18: Average aircraft delay in an hour[3]

3.3.2. Capacidad horaria de las gates

3.3.2.1. C ´alculo

Al igual que para la antigua configuraci ón, se vuelva a seguir la explicaci ón del apartado 3.1.2. para calcular la capacidad de las gates. En este caso las gr áficas ha utilizar son las ilustradas en la figura 3.19.

El tiempo de ocupaci ´on de aviones de fuselaje estrecho se sigue suponiendo 41,1 minu-tos. R vuelve a ser 1,69, por tanto se mira la gr ´afica de la figura 3.20 y se ve que G* es 2,5.

(49)

El valor S es 0,7, ya que se obtiene un Gate Mix de 72,2 %.

En cuanto a la N, se vuelve a diferenciar entre si se tiene en cuenta s ólo los fingers, o todos los puestos de estacionamiento. Con todos los estacionamientos, N = 235, y por tanto la capacidad horaria seg ún la f órmula 3.6 es de 489 operaciones por hora. Se vuelve a la situaci ón descrita en el apartado 3.2.2. y s ólo se tienen en cuenta los fingers. Por tanto la capacidad de las gates en la actual configuraci ón es de 126 operaciones por hora.

• Capacidad de las gates (todos los puestos de estacionamiento): 489 operaciones por hora

(50)

3.3.3. Capacidad horaria del campo de vuelo

Para la nueva configuraci ´on hay dos escenarios. El primer escenario es el que se encuen-tra en el periodo entre los a ˜nos 2004 y 2009, en el que el aeropuerto operaba con 3 pistas y una terminal, la actual terminal T2. En este escenario la capacidad de los componentes es la siguiente:

• Gates (Fingers y Remotos): 351 operaciones por hora

• Gates (s ´olo Fingers): 69 operaciones por hora

Seg ´un estos datos, si se utilizaran s ´olo los fingers de la terminal, las gates ser´ıan el factor limitante, pero lo que se hac´ıa era utilizar los puestos en remotos, por tanto, las pistas vuelven a determinar la capacidad.

El segundo escenario es el que se encuentra actualmente, es decir, con 2 terminales y las 3 pistas. En este escenario la capacidad de los componentes es la siguiente:

• Gates (Finger y Remotos): 489 operaciones por hora

• Gates (s ´olo Fingers): 126 operaciones por hora

Aqu´ı se vuelve a indicar que la capacidad del campo de vuelo viene limitada por las pistas, y por tanto es de 98 operaciones por hora.

En un futuro, lo m ás l ógico es pensar que el aeropuerto podr´ıa necesitar una cuarta pista, antes que una nueva terminal sat élite.

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3.3.4. Annual Service Volume

Repitiendo el proceso del c ´alculo del ASV explicado en el apartado 3.1.5. y aplicando la f ´ormula 3.7 se puede confeccionar la tabla 3.7.

A ˜no Cw D H ASV 2004 98,79 339,96 12,79 429643 2005 98,79 339,98 13,93 467854 2006 98,79 349,10 13,22 467854 2007 98,79 341,56 13,58 458233 2008 98,79 335,40 13,51 447634

Cuadro 3.7: Annual Service Volume para la nueva configuraci ´on del Prat

Para la nueva configuraci ón, es decir, dos pistas y una terminal, el ASV es de 451857 operaciones por a ño. El ASV s ólo contempla las pistas, ya que las terminales no influyen. Por tanto, se puede decir que el mismo desde 2003.

3.4. Conclusiones

Despu és de realizar el c álculo te órico, se han llegado a las siguientes conclusiones:

• Un proyecto que se ha pensado llevar a cabo en el aeropuerto de Barcelona, es la construcci ón de una terminal sat élite. Debido a que el factor limitante son las pistas, estando como est á ahora el aeropuerto del Prat, con la nueva terminal en funcionamiento, ser´ıa m ás conveniente pensar en una cuarta pista antes que en una terminal sat élite. Una cuarta pista proporcionar´ıa al aeropuerto menos retrasos y un aumento de capacidad.

• El aeropuerto de Barcelona da servicio a una cantidad muy reducida de aviones de fuselaje ancho, como se ha demostrado en el c ´alculo del Mix Index. Por tanto, se confirma que el Prat, es un aeropuerto mayoritariamente de conexiones de media distancia.

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CAP´ITULO 4. DATOS SIMULADOS

Una vez finalizado el c álculo te órico, se procede a obtener datos a partir del estudio de di-versas simulaciones de tr áfico. Éste es un procedimiento muy utilizado en la planificaci ón de aeropuertos, ya que permite conocer el comportamiento que éstos tendr án ante situa-ciones de tr áfico veros´ımiles.

Existe un gran n ´umero de programas de simulaci ´on. Algunos de ellos son:

• WITNESS. Es un programa orientado a las previsiones de pasajeros. Es utilizado para realizar previsiones sobre terminales, mostradores de facturaci ón, etc. En el aeropuerto de Madrid, las simulaciones para la estimaci ón del tama ño de la platafor-ma fueron realizadas con WITNESS.[9]

• SIMMOD. Es el m ás utilizado para el c álculo de capacidad del lado aire ya que se basa en las t écnicas de la FAA. AENA realiz ó con él el estudio de capacidad de la tercera pista del aeropuerto de Barcelona.[10]

• RAMS. Se trata de un programa de simulaci ´on de los denominados ”Gate to Gate”, es decir, que sirve para operaciones que se llevan a cabo desde la gate de ori-gen, hasta la gate de destino (espera en gate de llegada, rodaje a pista, despegue, crucero, aterrizaje, rodaje a gate y espera en gate de destino). Es el que utiliza EUROCONTROL en el EEC (EUROCONTROL Experimental Centre) [11]. Es el -simulador del que dispone la EPSC y por lo tanto el que se ha utilizado en este estudio.

4.1. Consideraciones previas a la simulaci ´on

4.1.1. Escenarios

Antes de realizar una simulaci ´on se deben tener claros ciertos conceptos. El primero de ellos es, qu ´e escenarios se van a simular. Para este estudio se han simulado 3 escenarios diferentes del aeropuerto de Barcelona:

• Aeropuerto con una terminal y dos pistas. Como fue hasta 2003

• Aeropuerto con una terminal y tres pistas. Como fue en el per´ıodo entre 2003 y 2009

• Aeropuerto con dos terminales y tres pistas. Como es en la actualidad

Adem ás del aeropuerto propiamente dicho (pistas, gates y calles de rodaje), se hace necesaria la creaci ón de rutas de salida SID (Standard Instrumental Departure) y Aproxi-maciones finales para que el tr áfico simulado acceda y abandone el aeropuerto de forma ordenada y realista. Tambi én se crean circuitos de espera al inicio de las aproximaciones,

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donde los aviones de llegada, esperar án mientras la pista est é ocupada. Por último se ha designado la regi ón del espacio a éreo que rodea el aeropuerto a un controlador, para que resuelva los conflictos de tr áfico que aparecer án durante la simulaci ón (separaci ón de aeronaves, orden de entrada a pista, etc).

Cabe tambi én mencionar que solo se han inclu´ıdo en los escenarios las gates que hacen referencia a un puesto de contacto o finger, ya que como se ha visto en el c álculo te órico, es el único caso donde la capacidad de las gates puede ser restrictiva. Puesto que en el aeropuerto de Barcelona no se asignan gates en propiedad a las aerol´ıneas, se ha simulado como si s ólo existiese una compa ñ´ıa que puede utilizar cualquier gate.

4.1.2. Simulaci ´on

En este apartado se detallan las condiciones que se han seguido para realizar las simula-ciones. Se han designado dos tipos de simulaci ´on para cada escenario, dependiendo de si se usan en Configuraci ´on Este u Oeste:

• Configuraci ´on Antigua (2 pistas y 1 terminal) – Configuraci ´on Este

∗ Salidas (en Verde): Pista 07

∗ Llegadas (en Rojo): Pistas 07 y 02 (La pista 02 s ´olo se utiliza para lle-gadas, por cuestiones de ruido ya que los aviones pasar´ıan por encima de Barcelona)

Figura 4.1: Uso de las pistas en la simulaci ón de la Configuraci ón Este de la Antigua Configuraci ón

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– Configuraci ´on Oeste

∗ Salidas: Pistas 25 y 20 (La pista 20 s ´olo se utiliza para salidas por cues-tiones de ruido)

∗ Llegadas: Pista 25

Figura 4.2: Uso de las pistas en la simulaci ón de la Configuraci ón Oeste de la Antigua Configuraci ón

• Configuraci ´on Nueva (3 pistas y 1 terminal) – Configuraci ´on Este

∗ Salidas: Pista 07R (Se utiliza la pista m ´as cercana al mar por cuestiones de ruido)

∗ Llegadas: Pista 07L

Figura 4.3: Uso de las pistas en la simulaci ón de la Configuraci ón Este de la Nueva Con-figuraci ón

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– Configuraci ´on Oeste

∗ Salidas: Pista 25L

∗ Llegadas: Pista 25R

Figura 4.4: Uso de las pistas en la simulaci ón de la Configuraci ón Oeste de la Nueva Configuraci ón

Para el último escenario (3 pistas y 2 terminales), se ha utilizado la misma distribuci ón de pistas que para el escenario de la Nueva Configuraci ón.

Para cada Configuraci ón de cada uno de los escenarios se han realizado diversas simula-ciones en las cuales se ha ido incrementando el volumen de tr áfico de forma progresiva. De esta manera se ha observado c ómo el aeropuerto se ha ido saturando. El volumen de tr áfico de cada simulaci ón ha sido:

• 20 operaciones/hora

• 80 operaciones/hora (aprox)

• 100 operaciones/hora (aprox)

La duraci ón de cada simulaci ón ha sido de 3 horas, ya que de esta forma se deja un tiempo al aeropuerto para que se vaya llenando de tr áfico.

Por último, para mejorar la fiabilidad de los resultados, cada simulaci ón se ha repetido 10 veces variando la hora de entrada de los aviones en un margen de 5 minutos antes o despu és. Los resultados son una media de estas 10 iteraciones.

4.1.3. Resultados

De todos los resultados que se pueden obtener de las simulaciones, se han selecciona-do aquellos relacionaselecciona-dos con el c ´alculo de capacidad de los distintos componentes del aeropuerto:

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• Operaciones por hora en las pistas

• Ocupaci ´on de las gates

• Retraso de los aviones (se ha sumado el retraso de salidas y el de llegadas)

4.2. Presentaci ´on de resultados

4.2.1. Antigua configuraci ´on

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4.2.1.1. Configuraci ´on Este

En la figura 4.6 se observa como la primera tendencia del volumen de operaciones/hora en las pistas es creciente durante las tres primeras simulaciones. Se observa pues que el aeropuerto responde satisfactoriamente al crecimiento del tr áfico. Sin embargo este n úmero de operaciones/hora apenas var´ıa en las dos simulaciones posteriores, lo que ya indica que las pistas han llegado a su capacida m áxima, en este caso 59 opera-ciones/hora.

Figura 4.6: Gr áfico de la simulaci ón de operaciones por hora en la antigua configuraci ón en configuraci ón este

Figura 4.7: Histograma de ocupaci ón de las gates de la antigua configuraci ón en configu-raci ón este

Como se observa en la figura 4.7 es a partir de las 60 operaciones/hora cuando las gates empiezan a colapsarse (hay que recordar que esta configuraci ón dispone de 30 gates). Se observa tambi én que con 80 y 100 operaciones/hora se han necesitado m ás de las 3 horas previstas de simulaci ón, para dar servicio a todos los aviones programados. Puesto que las gates y las pistas se colapsan ambas en la misma simulaci ón (60 operaciones por hora), se deduce que su capacidad debe ser similar y que son factores que limitan el aeropuerto.

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Figura 4.8: Gr áfico del retraso en minutos de la antigua configuraci ón en configuraci ón este

En la figura 4.8 se observa que a partir de la simulaci ón de de 60 operaciones/hora el retraso en minutos por avi ón se dispara. Éste es otro indicador de la saturaci ón del aerop-uerto

Figura 4.9: Histograma del n úmero de aviones retrasados en la antigua configuraci ón en configuraci ón este

Que el colapso del aeropuerto llega a partir de la simulaci ón de 60 operaciones por hora es un hecho que tambi én demuestra la figura 4.9, donde se ve como en las últimas dos simulaciones, el n úmero de aviones que ha excedido las dos horas de retraso se dispara.

4.2.1.2. Configuraci ´on Oeste

Como se observa en la figura 4.10, vuelve ser a partir de la simulaci ón de 60 operaciones por hora cuando el crecimiento de la capcidad se estabiliza. A ún as´ı tambi én se puede comprobar como el crecimiento experimentado durante esa simulaci ón fue mucho menor del que se ha experimentado en la Configuraci ón Este, o que hace que la capacidad de las pistas sea de 48 operaciones por hora.

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Figura 4.10: Gr áfico de la simulaci ón de operaciones por hora en la antigua configuraci ón en configuraci ón oeste

Figura 4.11: Histograma de ocupaci ón de las gates de la antigua configuraci ón en config-uraci ón oeste

En cuanto a las gates, como es visible en la figura 4.11, nunca llegan a colapsarse, esto se explica observando el dato de capacidad de las pistas, que es inferior a la de las gates, la pista se convierte pues en el elemento restrictivo del aeropuerto, lo que hace que los aviones lleguen a las gates en intervalos de tiempo m ´as separados.

Observando la figura 4.12 se comprueba que el retraso en minutos se dispara a partir de las 40 operaciones por hora, lo que explica el poco crecimiento de operaciones que se ha observado en la figura 4.10.

Por último, la figura 4.13 muestra efectivamente que el n úmero de aviones que exceden las dos horas de retraso se dispara a partir de la simulaci ón de 40 operaciones por hora. En las siguientes no aumenta el n úmero de aviones retrasados pero s´ı los minutos que éstos se retrasan.

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Figura 4.12: Gr áfico del retraso en minutos de la antigua configuraci ón en configuraci ón oeste

Figura 4.13: Histograma del n úmero de aviones retrasados en la antigua configuraci ón en configuraci ón oeste

4.2.1.3. Conclusiones a los resultados

De los resultados obtenidos se observa que la capacidad m áxima de las pistas de la antigua operaci ón es de 59 operaciones por hora. Puesto que cuando las pistas se saturan, las gates tambi én lo hacen, se concluye en que la capacidad de las gates debe ser similar a la de las pistas.

As´ı mismo se observa una notable disminuici ´on de la capacidad de las pistas si se utiliza la Configuraci ´on Oeste.

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Figura 4.14: Escenario del aeropuerto de Barcelona hasta 2009

4.2.2. Nueva configuraci ´on (tres pistas y una terminal)

4.2.2.1. Configuraci ´on este

En la figura 4.15 se puede observar que las operaciones/hora crece durante las 4 primeras simulaciones y por tanto, se puede afirmar que el aeropuerto responde bien al incremento de capacidad. En la última simulaci ón se estabiliza en 74 operaciones, lo que indica una saturaci ón en el tr áfico.

Figura 4.15: Gr áfico de la simulaci ón de operaciones por hora en la nueva configuraci ón (una terminal y dos pistas) en configuraci ón este

En la figura 4.16 se ve que, al igual que pasaba en la antigua configuraci ón, las gates empiezan a colapsarse a partir de las 60 operaciones/hora. Este dato es una prueba de que la simulaci ón es correcta ya que el n úmero de gates de la antigua y de la nueva configuraci ón es el mismo, y por tanto, la capacidad de las pistas es la misma. Tambi én se necesitan m ás horas de simulaci ón para poder dar servicio a todas las aeronaves.

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Figura 4.16: Histograma de ocupaci ón de las gates de la nueva configuraci ón en configu-raci ón este

En la figura 4.17 se observa que en las 60 operaciones/hora el crecimiento del retraso aumenta con mayor pendiente que en las 40 anteriores.

Figura 4.17: Gr áfico del retraso en minutos de la nueva configuraci ón en configuraci ón (una terminal y tres pistas) en configuraci ón este

El gr áfico de la figura 4.18 indica que a partir de las 60 operaciones por hora el n úmero de aviones que se retrasan se va desplazando hacia la derecha del gr áfico, lo que significa que cada vez se van retrasando m ás, llegando a superar las dos horas de retraso a partir de las 101 operaciones.