Houston Airport (IAH) - Análisis de capacidad de Pista.

Cálculo de Capacidad de Pista
Aeropuertos, Aeronavegación e impacto ambiental. Alejandro M. Miguel.
1

2
El siguiente trabajo tiene como finalidad estimar al capacidad del Aeropuerto intercontinental
George Bush (IAH) bajo condiciones IMC mediante el Método analítico y compararla con los
datos de Benchmark y estimaciones obtenidos de FAA del año 2014.
El objetivo de esta presentación es demostrar la validez del método contando con datos precisos
de los parámetros a ingresar para realizar el cálculo. Como principal ventaja se puede enumerar:
Modelos analíticos
- Son fáciles, rápidos de ejecutar y ECÓNOMICOS.
- Buenos para la planificación preliminar del aeropuerto / espacio aéreo y seguimiento.
- Los resultados pueden presentar generalmente estimaciones de alrededor de 5% de error pero
son apropiados para el análisis.
- Posibilidad de adaptación del cálculo a un Mix particular de aeronaves que se escoja.

Motivaciones
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Es esencial el poder conocer la capacidad del aeropuerto y
puntualmente poder estimar la capacidad de pista.
Principalmente es una herramienta que nos permite definir
el numero de operaciones posibles de realizar bajo el uso
de diversos sistemas de pista, y consigo analizar la demora
que podría ocurrir frente a una demanda determinada.
Por otro lado, una aerolínea debe conocer esta información
de manera tal de poder organizar sus vuelos y el tiempo de
permanencia en el aeropuerto de manera optima, de forma
tal de poder garantízale a sus pasajero un servicio a horario
y no incurrir en gastos extras debido a demoras imprevistas
o no tenias en cuenta.

• Objetivos
Obtener los puntos necesarios para trazar el diagrama de Monte Carlo y poder establecer el estado
de saturación de nuestro aeropuerto de manera gráfica.
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Aeropuertos, Aeronavegación e Impacto Ambiental, Alejandro M. Miguel.

• Análisis gráfico
5

Método analítico
Para evaluar la capacidad es necesario contar con lo siguientes datos:
• Mix de aeronaves.
• Plano de pista.
• Velocidades de aproximación (V).
• Longitud de senda de aproximación (ϒ).
• Tiempo de ocupación de pista en arribos (ROTi).
• Meteorología
• Separaciones entre arribos.
• Separaciones entre salidas.
• Separación mínima entre despegue y aterrizaje (δ).
• Radar.
• Capacidad de control del ATC.
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Es esencial contar
con estadísticas
para poder aplicar
el método.

• Plano de pista
Al tener un diseño de la pista y sus salidas de Taxi, es posible determinar el ROT y el DROT
• Tiempo de ocupación de pista en arribos (ROT).
• Tiempo de ocupación de pista en Despegues (DROT).
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Análisis de Arribos
Requerimientos:
El método de cálculos de arribos esta basando esencialmente en los tiempos de separación entre aeronaves
considerando la separación inicial entre ellas δ y la velocidad que lleva la aeronave perseguidora.
Considerando la separación y la velocidad, puede estimarse el tiempo de separación y la probabilidad de ocurrencia.
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δ

Análisis de Arribos
Cálculo la capacidad horaria.
Esencialmente pueden analizarse dos casos de aproximación en función a la velocidad de la aeronave perseguidora
el caso apertura y el caso de acercamiento.
Para esto se tiene en cuenta la separación inicial "𝛿" y la longitud de la senda de aproximación “γ”.
𝐶 =
3600
𝐸 𝑡
∶ 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 [𝐴𝑒𝑟𝑜𝑛𝑎𝑣𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 ℎ𝑜𝑟𝑎. ]
𝐶 =
1
𝐸 𝑡
∶ 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 [𝐴𝑒𝑟𝑜𝑛𝑎𝑣𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜. ]
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Norman J. Ashford, Saleh Mumayiz, Paul H. WrightAirport (2011). Engineering Planning, Design, and Development of 21st Century
Airports Fourth Edition, USA, JOHN WILEY & SONS, INC.
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Buffer de seguridad (Tiempo adicional agregado por el controlado)
Norman J. Ashford, Saleh Mumayiz, Paul H. WrightAirport (2011). Engineering Planning, Design, and Development of 21st Century Airports
Fourth Edition, USA, JOHN WILEY & SONS, INC.
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Análisis de Despegues
Requerimientos:
Para el caso del análisis de despegues, se procede a tomar los tiempos entre despegues (Dij) y se estima en función a
la probabilidad de ocurrencia del mix de aeronaves (Pij), el tiempo promedio ponderado entre despegues E(Td).
Al igual que el análisis de arribos, de divide el valor obtenido por 3600 seg. Para obtener la tasa de despegues por hora.
.
𝐸 𝑇𝑑 =
𝑖 𝑗
𝐷𝑖𝑗 ∗ 𝑃𝑖𝑗
12

13
A partir de los datos publicado por la FAA en su publicación “Airpot Capacity Profile,
2014”, es posible determinar el siguiente mix de aeronaves.

14
Al igual que el caso anterior, recurrimos a el perfil de capacidad del Aeropuerto a estudiar
publicado por la FAA para entender su sistema de pistas y su modo de operación:
https://www.faa.gov/airports/planning_capacity/profiles/media/IAH-Airport-Capacity-Profile-2014.pdf

> 4.300fts
< 2499 fts
> 4.300fts
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Layout del sistema de
pista y operaciones.

En relación a las operaciones con pistas paralelas, es posible identificar los siguientes modos de
operación como:
Separation between
runway centrelines (ft)
Arr-Arr Dep-Dep Arr-Dep Dep-Arr
700 – 2499 Like single runway
Like single
runway
Arrival clears
the runways
Departure clears
the runways
2500 – 3399
Dependent: Lateral -
diagonal separation Independent Independent Independent
400 – 4299
Dependent: -
Lateral/diagonal
separation – without
PRM;
(Precision RWY
Monitor)
Independent Independent Independent
 4300 Independent Independent Independent Independent
16

17
Considerando los modos de operación del
Aeropuerto, para la evaluación de los arribos, es
posible observar que las tres pistas funcionan
como pistas independientes entre si, por lo cual
no se deben establecer separaciones o
consideraciones entre arribos de aeronaves.
A raíz de lo visto es posible evaluar la capacidad
de pista para arribos, evaluando una única pista
y extendiendo su análisis a las dos restantes.
Si analizamos los despegues, al observar que las pistas destinadas a ellos posee una separación entre
ejes menor a 2499 fts, es posible puede evaluar dicho sistema como una pista única.

18
Analizando las cartas de
aproximación para las pistas
destinadas a los arribos, podemos
considerar que la senda de
aproximación promedio tendrán
unas 6 NM de longitud.

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Como consideración final, según la bibliografía analizada y los casos de aplicación, es común aplicar un
Buffer de separaciones 18 Segundos con una probabilidad de violación de un 5%.
Analizando estos datos y considerando las operaciones con viento en calma el aeropuerto operará con
las siguientes características:
δ 2
ϒ 6
σ 18
Pv 5%
Qv 1,65
Wc 0
Departure-Arrival Separation [Nm]
Common Approach Lenght [Nm]
Standard Deviation of Position Delivey error [Sec]
Probability of violation
Comulative Normal Q(Pv)
Wind Head component [Knots]
Flight conditions IMC

• Mix de aeronaves.
El mix de aeronaves representa la agrupación de aeronaves según características convenientes para
el análisis.
Convenientemente la agrupación de aeronaves se realiza teniendo en cuenta:
OACI Aircraft Weight Class
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A raíz de los datos de Benchmark obtenidos y de analizar las aerolíneas que operan en el aeropuerto y sus
aeronaves, para el presente trabajo agruparemos dichas aeronaves en los siguientes grupos considerando
como aeronaves características:
H 757 L S
Airbus 330/340/350 Boeing 757-200 Airbus 318/319/320/321 LJ35 - Bombardier Learjet 35
Airbus 380 Boeing 757-300 Boeing 737 Series ERJ135/140/145 LJ55 - Bombardier Learjet 55
Boeing 747 Series EMB170/175/190/195 KING AIR Series
Boeing 767/777 Bombardier 45/31
Boeing 787
DC-10/MD-11
En donde podremos considerar que cada grupo posee una velocidad promedio de aproximación de:
150 Knots 143 Knots 130 Knots 110 Knots
Consultar Vap de aeronaves en AC 150/5300-13 A
21

• En relación a las Velocidades de aproximación, posible relacionar a las aeronaves con una
categoría correspondiente:
Consultar Vap de aeronaves en AC 150/5300-13 A
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B-747

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Las características de los grupos de aeronaves para el aeropuerto de evaluación son las que se muestran
a continuación, considerando también los tiempos de ocupación promedio para cada segmento de
aeronaves y viento en calma durante la aproximación.
Type of Aircrafts
H B 757 L S
Aircraft capable of
MTOW> 300,000
[Lib]
272,500 [Lib]
Aircraft capable of
41,000< MTOW<300,000
[Lib]
Aircraft capable of
MTOW <= 41,000
[Lib]
Arrival Runway Occupancy Time [S]
(ROT)
55 50 50 45
Average Approach Speeds [Knots] 150 135 130 110
Approach GS [Knots] 150 143 130 110
% Mix 3,80 3,40 90,40 2,40

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Las separaciones establecidas entre Arribos para la condición IMC son las siguientes:
Valores expresados en millas náuticas.
H B757 L S
H 4 4 5 6
B757 4 4 4 5
L 3 3 3 4
S 3 3 3 3
Leading
Aircarft
Trailing Aircraft

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Las separaciones establecidas entre despegues para la condición IMC son las siguientes:
Valores expresados en segundos.
Trailing Aircraft
H B757 L S
Leading
Aircarft
H 90 120 120 120
B757 90 90 90 120
L 60 60 60 90
S 60 60 60 60

26
Como resultado del análisis obtenemos los
siguientes resultados y el diagrama del
análisis. Como observación podemos ver que
para el punto de máxima capacidad
obtenemos aproximadamente 148
Operaciones.
RWAY Por pista N° Pistas total total
Arrivos 30,67 3 92,00
148,31
Dep 56,31 1 56,31
92.00 92.00
56.3100
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
100.00
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00
ARRIVALS
DEPARTURES
Arrivals VS Departures

Resultado FAA
27

Conclusiones
28
En base a los resultados obtenidos por el método y las estimaciones realizadas por FAA.
Podemos observar que los resultados difieren en poco porcentaje, por lo cual este método es
válido para el objetivo de obtener la envolvente de capacidad y evaluar el estado de saturación
del aeropuerto.
A continuación realizamos una tabla comparativa de las operaciones obtenidas por cálculo y los
resultados de FAA.
Como se puede apreciar, existe una diferencia de casi un 6,2 % con respecto al valor calculado y
esto se debe a que los tiempos entre despegues estimados, no necesariamente son coincidentes
con los de Houston. Esto indica que teniendo los tiempos adecuados aplicados en Houston, el
método daría más exacto.
RWAY Resultado FAA Diferencia %
Arribos 92,00 91 1,1
Dep 56,31 60 6,15

Conclusiones
29
En Relación a las gráficas, puede observarse que las mismas no coinciden en su forma debido a
que se puede observar que existe una configuración de pista evaluada por FAA adicional al
declarado en el reporte, por lo cual no hemos considerado dicha evaluación en nuestros
resultados.
92.00 92.00
56.3100
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
100.00
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00
ARRIVALS
DEPARTURES
Arrivals VS Departures

Conclusiones
30
Con conclusión final, puede observarse que la evaluación realizada fue cercana a la evaluación
obtenida por el reporte de capacidad de FAA.
Como método de evaluación de la saturación de capacidad de pista, es posible usar la gráfica
obtenida por el método para luego superponerla con los puntos que representen las operaciones
durante un lapso de tiempo para evaluar el estado de capacidad de pista.
Ejemplos de evaluación gráfica.

Conclusiones
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Adicionalmente a lo analizado, podemos observar que la estimación del método difiere de la
capacidad declarada por el ATC, esto se debe a que en algunos aeropuertos, el ATC no cuente con
los suficientes recursos para poder manejar un elevado nivel de capacidad, por lo cual la misma
queda restringida a la capacidad que el ATC pueda manejar.
Capacidad Estimada Capacidad Declarada por ATC
148 144

Conclusiones
32
Como análisis final, es claro que un aeropuerto no creo ni destruye aeronaves y no todas las
operaciones son 100% de arribos o despegues, por lo cual en teoría la misma cantidad de
aeronaves que entran deben salir durante un lapso de tiempo estudiado.
Con esta consideración generalmente se evalúa las operaciones considerando un 50% de arribos
y un 50% de despegues tranzando una línea para identificar la zona de máxima cantidad de
operaciones.
No obstante se ha visto que existe una determinada
Franja horaria para el cual existe una mayor porcentaje
De arribos o de despegues. Por lo cual también es
Conveniente evaluar el gráfico considerando una zona
De un mix de 70%-30% o 60%-40%.

Bibliografía.
33
1- Norman J. Ashford, Saleh Mumayiz, Paul H. WrightAirport (2011). Engineering Planning,
Design, and Development of 21st Century Airports Fourth Edition, USA, JOHN WILEY & SONS, INC.
2- A I R P O R T C O O P E R A T I V E R E S E A R C H P R O G R A M (2011), ACRP REPORT 79,
LeighFisher, Burlingame, CA.
3- DC: Federal Aviation (1983), Advisory Circular 150/5060-5, Washington, Administration Airport
Capacity and Delay.
4- William J. Swedish (1981), Upgraded FAA Airfield Capacity ModelVolume 1: Supplemental
User's Guide, Virginia, U.S.A. The MITRE Corporation.

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