This publication deals with the mass density of air (atmosphere) as a function of altitude above sea level and temperature.
The subject caught my attention because I needed it in my calculations of wind power generation with wind turbines and also in the calculations of windmills used for pumping ...
VARIACION DE LA PRESION ATMOSFERICA Y LA DENSIDAD DE MASA DEL AIRE CON LA ALTITUD
SOBRE EL NIVEL DEL MAR Y LA TEMPERATURA
AUTOR: J. LLAURY
INTRODUCCION
La presente publicación trata acerca de la densidad de masa del aire (atmósfera) como función
de la altitud sobre el nivel del mar y la temperatura.
El tema me llamó la atención porque lo necesitaba en mis cálculos de aerogeneración con
turbinas eólicas y también en los cálculos de molinos de viento utilizados para bombeo de agua;
esto cuando tenía a mi cargo los cursos de Energías Renovables en la UAP, la UNCP (FIEE) y la
UC. Confieso que el tema me fascina, sólo aplicación de Física elemental que todo estudiante de
ingeniería entiende fácilmente.
TEMARIO:
1. LA PRESION ATMOSFERICA VARÍA CON LA ALTITUD
2. RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE MASA DEL AIRE Y LA PRESION
3. LA PRESION ATMOSFERICA COMO FUNCIÓN DE LA ALTITUD SOBRE EL NIVEL DEL MAR
Y LA TEMPERATURA
4. LA DENSIDAD DE MASA DEL AIRE COMO FUNCIÓN DE LA ALTITUD SOBRE EL NIVEL DEL
MAR Y LA TEMPERATURA
5. APLICACIONES NUMERICAS
DESARROLLO:
1. LA PRESION ATMOSFÉRICA VARÍA CON LA ALTITUD
Se sabe que la presión atmosférica varía inversamente con la altitud; es decir, es un
hecho conocido que a medida que se va ascendiendo en altitud la presión va
decreciendo.
Parto de la siguiente relación fundamental que sintetiza lo antes mencionado:
dp = -g.ρm.dy (1)
donde:
dp: es un diferencial de presión, (N/m2)
g: es la aceleración de la gravedad, (g = 9.81 m/s2)
ρm: es la densidad de masa del gas, en este caso del aire, (kg/m3)
dy: es un elemento diferencial de altura, (m)
La fórmula (1) es una expresión integrable, pero antes de efectuar la integral, se debe
tener presente que la densidad de masa del aire depende de la altitud sobre el nivel del
mar. Afortunadamente, la Mecánica Estadística contribuye con una relación entre la
densidad de masa de un gas con a presión, la cual se verá en la siguiente sección.
2. RELACION ENTRE LA DENSIDAD DE MASA DEL AIRE Y LA PRESION
Como se mencionó en la sección anterior, la Teoría Cinética de Gases, concretamente
la Mecánica Estadística de Boltzmann, relaciona la densidad de masa de un gas con la
presión (el aire es un gas):
ρm = (M.p)/(R.T) (2)
J. LLAURY
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