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Artículos - Ingeniería
Escrito por Jesús Soto   
jueves, 20 de noviembre de 2008

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Hemos experimentado con las ecuaciones de la atmósfera estándar en nuestra calculadora psicrométrica y su implementación ha dado lugar a una nueva actualización de esta aplicación online de uso gratuito, con bastante éxito entre agricultores, ingenieros de climatización y estudiantes de termodinámica.

 

 

ECUACIONES DE LA ATMÓSFERA ESTÁNDAR

 

Datos de partida

  • La temperatura del aire a 0 metros (nivel del mar) es de 15 ºC (288.15 K)

  • La presión atmosférica a 0 metros es de 1013.25 hPa

  • El aire es seco y se comporta como un gas perfecto

  • La aceleración de la gravedad es constante e igual a 980.665 cm/s2

 

TROPOSFERA

Capa de la atmósfera comprendida entre el nivel del mar y la Tropopausa, a unos 11 km de altura.

Altitud entre 0 y 11 km

  • Desde el nivel del mar hasta los 11 km la temperatura decrece con la altura a razón de 6.5 ºC/km:

    T = 288.15 K -( 6.5 K/km)· H /// (H: altura en km)

  • En este nivel la presión se estima mediante:

    P = 1013.25 hPa ·(288.15 K/T)-5.256

 

ESTRATOSFERA

La Estratosfera comprende la capa de la atmósfera entre la Tropopausa y la Estratopausa, es decir, entre los 11 y los 51 km. No obstante, las ecuaciones de presión y temperatura varían en función de la altitud dentro de esta capa, dando lugar a cuatro sectores:

Altitud entre 11 y 20 km

  • Desde los 11 a los 20 km la temperatura se mantiene constante e igual a 216.65 K

    T = -56.5 ºC (216.65 K)

  • En este nivel la presión se calcula como:

    P = 226.32 hPa · -0,1577·(H-11km)

Altitud entre 20 y 32 km

  • Desde los 20 a los 32 km la temperatura aumenta:

    T = 216.65 K + (H-20 km) /// (H: altura en km)

  • En este nivel la presión se calcula:

    P = 54.75 hPa · (216.65K/T)34.16319

Altitud entre 32 y 47 km

  • Desde los 32 a los 47 km la temperatura aumenta según la relación:

    T = 228.65 K + (2.8 K/km)·(H-32 km) /// (H: altura en km)

  • En este nivel la presión se calcula mediante:

    P = 8.68 hPa · (228.65 K/T)12.2011

Altitud entre 47 y 51 km

  • Desde los 47 a los 51 km la temperatura se mantiene constante e igual a:

    T = -2.5 ºC (270.65 K)

  • En este nivel la presión se calcula mediante:

    P = 1.109 hPa · -0,1262·(H-47km)

Para niveles superiores, tales como la Mesosfera o la Termosfera, pueden verse las siguientes referencias:

  • A. Naya (Meteorología Superior en Espasa-Calpe)

  • R.B.Stull (Meteorology for Scientists and Engineers)

 

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Fuente: http://www.uclm.es/profesoradO/ajbarbero/uclm2.htm

 

IMPLEMENTACIÓN EN LA CALCULADORA PSICROMÉTRICA

Tras incluir todas estas ecuaciones en la aplicación, comprobamos que el uso de las mismas dentro de la calculadora se limitan a la Troposfera, dada la escasa presencia de vapor de agua en capas superiores y la baja densidad del aire. En la Troposfera es donde suceden todos los fenómenos meteorológicos: circulación general atmosférica, nubes, borrascas, ciclones ...

De este modo, implementamos las ecuaciones correspondientes a la Troposfera, en las cotas comprendidas entre los -10 y los 10000 m. Nos hemos tomado la licencia de tener en cuenta los 10 metros bajo el nivel del mar en consideración a los Países Bajos, cuya menor cota es de -6.5 msnm.

Aunque no se trata de una variable psicrométrica propiamente dicha, sino más bien de una estimación, hemos incluido la variable "Temperatura de la atmósfera estándar" entre los valores de salida de la calculadora (versión científica).

 

Más información: Cuestiones de Física

 

Agradecimientos: A Eloy Velasco, profesor de Ingeniería Térmica del Dep. de Energía y Fluidomecánica de la Univ. de Valladolid (España), y a JanusSX, meteorólogo (Perú) y miembro de los foros de meteorología tutiempo.net y meteored.com, con cuya orientación pudimos profundizar en el concepto de Atmósfera estándar.

 

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