Presiones Atmosfericas en Bolivia

PRESIONES ATMOSFERICASEN BOLIVIA

PRESIONES ATMOSFERICAS EN BOLIVIA

I ANTECEDENTES

La variedad de ecosistemas en la Tierra está fuertemente influida por la variedad climática. La cantidad de radiación recibida por la Tierra, al no ser uniforme en todos los puntos, es el factor que más afecta a esta variedad climática. Son distintos los factores ambientales que se ven afectados por esa cantidad de radiación y uno de esos factores es la presión atmosférica.

En el transcurso del proyecto se tratara el tema de la variación de la presión atmosférica por distintos factores como ser la temperatura y la altura, ya que es muy importante el conocimiento de dichos datos para diferentes actividades que realiza el hombre como ser en la meteorología, datos que ayudan a pronosticar el clima; en la aviación y aeronáutica, donde la presión atmosférica ayuda a conocer la altura de elevación del avión y del lugar de aterrizaje; en la medicina, en el cual la presión atmosférica es un factor de importancia en algunos tratamientos de circulación sanguínea y donde también los cambios de presión tienen efectos negativos en la salud; y en la ingeniería, donde es utilizada en campos de la termodinámica, ingeniería química e ingeniería mecánica.

Gracias a un eficaz sistema de intercambio global de energía, las regiones ecuatoriales no se queman, ni las regiones polares se congelan por completo. El sol calienta la tierra de forma desigual; la forma esférica del planeta, el movimiento de rotación y la desigual distribución de las masas de tierra y de agua contribuyen a este calentamiento desigual. La presión atmosférica es un factor muy importante en la distribución climática.

RODRIGO LOPEZ ROMERO 1


II OBJETIVOS

Los objetivos principales del proyecto de presiones atmosféricas en Bolivia son los siguientes:

Señalar cual es la importancia y el alcance del fenómeno de presiones atmosféricas en Bolivia.

Definir y describir que es la presión atmosférica y sus variaciones respectos a otros factores físicos.

Conocer y aprender a utilizar en forma teórica los instrumentos de medición de la presión atmosférica (Barómetro).

Conceptuar y comprender cuales son los efectos de la presión atmosférica en el hombre y de que manera lo benefician y/o afectan.



III DEFINICIONES

Antes de definir lo que es presión atmosférica, debemos definir que es lo que produce dicho efecto, el aire.

AIRE

En tiempos de Grecia clásica se consideraba al aire como uno de los cuatro elementos que constituían la materia, los otros tres eran tierra, agua, fuego. Hoy sabemos que el aire es una mezcla de gases.

El aire se encuentra presente en todas direcciones, solo que no podemos percibirla ya que los gases tienen la propiedad de ser incoloros, por ello el aire es transparente e impalpable.

La composición del aire, en condiciones de ausencia de humedad ambiental (aire seco) determinado a nivel del mar, presenta la siguiente caracterización:


Gas

Composición ( % en volumen)

N2 78,03

O2 20,99

Ar 0,94

CO2

0,033

Ne 0,0015

He 0,000524

Kr 0,00014

Xe 0,000006


PRESION

Es la relación entre la fuerza elemental (F) que actúa normalmente sobre una superficie elemental y el área (S) de ésta.

En función del peso de los cuerpos.

g = gravedad. g = 9.8 m/seg2

g polo = 9.83 m/seg2

g ecuador = 9.78 m/seg2

Todo cuerpo, genera una presión, pero esta presión que ejerce, depende de su estado. Los sólidos, generan presión solo hacia abajo. Los líquidos, generan presión hacia todos sus costados y hacia abajo. Y los gaseosos, generan presión por todo su derredor, o sea, hacia arriba, hacia todos sus costados y hacia abajo.

Lo apreciamos en el siguiente gráfico:



PRESION ATMOSFERICA

Sabiendo que presión es la fuerza que se ejerce por unidad de superficie, podemos definir la presión atmosférica es la ejercida por el aire de la atmósfera. La presión atmosférica es una presión no dirigida, es decir, es ejercida por igual en todas las direcciones.

Todo lo que está en la Tierra está sometido a la presión atmosférica aunque no lo notemos.

La presión atmosférica se mide con un instrumento llamado barómetro. A nivel del mar, a 45º de latitud, la presión atmosférica media que equilibra una columna de mercurio de 760 mm. de altura en un barómetro sencillo de mercurio, cuando el mercurio esta a 0ºC. Esta presión se denomina presión de una atmósfera (1atm).

La presión atmosférica no es igual en todas las partes del planeta. En los lugares ubicados a gran altura como el altiplano, las ciudades de la Paz y Quito, o la cumbre de cualquier montaña, la presión atmosférica es menor porque hay menos gases en el aire. Esto trae algunos efectos en nuestra salud.



IV DESCRIPCION DEL TRABAJO

COMO OCURRE ESTE FENÓMENO?

En un gas, las moléculas están muy separadas, moviéndose a gran velocidad, chocando y rebotando caóticamente. Esta agitación frenética hace que los gases se expandan hasta ocupar todo el lugar disponible en un recipiente. Nuestro planeta está envuelto por una capa de gases a la que llamamos atmósfera, compuesta en su mayor parte por nitrógeno (78%) y oxígeno (21%). Las moléculas de aire activadas enérgicamente por el Sol no escapan al espacio porque el campo gravitatorio de la Tierra restringe su expansión. Estamos sumergidos en un “océano de aire”, una capa gaseosa que, como una cáscara de manzana (tan fina es), recubre el planeta. En forma similar a como lo hace un liquido, el peso del aire sobre la superficie terrestre ejerce una presión, la presión atmosférica. A diferencia de los líquidos, los gases son compresibles: como su densidad puede variar, las capas superiores de la columna de aire comprimen a las más bajas.

En los lugares más profundos de la atmósfera, es decir a nivel del mar, el aire es más denso, y a medida que subimos se va enrareciendo, hasta que se desvanece a unos 40 Km. de altura. La capa baja, la troposfera, presenta las condiciones necesarias para la vida y es donde se producen los fenómenos meteorológicos. Mide 11 Km. y contiene el 80 % del aire total de la atmósfera.

La presión atmosférica ha sido determinada en más de un kilo por centímetro cuadrado de superficie pero, sin embargo, no lo notamos (motivo por el cual, por miles de años, los hombres consideraron al aire sin peso).



EXPERIENCIA DE TORRICELLI

En 1643, el físico italiano Evangelista Torricelli ideó un procedimiento para medir la presión atmosférica.

¿Por qué el mercurio no descendió más? El tubo no se vació porque el aire exterior presionaba sobre el mercurio de la cubeta (en cambio, en la parte superior del tubo se produjo vacío). La presión ejercida por la atmósfera en el punto Q es igual a la presión en R, ya que ambos puntos están al mismo nivel en el mismo fluido. Es decir que la presión que la columna de aire de casi 40 km de altura (la atmósfera) ejerce sobre la superficie libre del mercurio (pQ) es igual a la que ejerce la columna de 76 cm de mercurio (pa), entonces:

Patm= PHg hHg = 13,6 g/cm3. 76cm = 1.033,6 g/cm2 = 101.293 N/m2 = 101.293 Pa

Este valor, que corresponde a la presión atmosférica normal, se llama atmósfera (atm). También se acostumbra a dar la presión atmosférica en milímetros de mercurio (Torr) o en milibares (1mb = 0,75 Torr).

1 atm = 760 mm Hg = 760 Torr

Esta experiencia logró explicar por qué había un límite de profundidad para extraer el agua de las minas: la atmósfera no ejerce una presión ilimitada, sólo alcanza a sostener una determinada altura de agua.


http://www.portalplanetasedna.com.ar/torrielli.htm


INSTRUMENTO DE MEDICION DE LA PRESION ATMOSFERICA

BAROMETRO

Un barómetro es principalmente, un tubo de vidrio lleno de mercurio, dentro de una cubeta también llena de mercurio. El tubo tiene en un extremo una abertura y el opuesto, está cerrado. Cuando se lo invierte, dentro de la cubeta (el extremo abierto dentro del cubo, quedando el extremo cerrado arriba); la columna dentro del tubo, descenderá hasta equiparar la fuerza que genera la presión de la atmósfera sobre el mercurio intentando subir la columna y el peso de la columna de mercurio queriendo bajar. De esta manera, se generará un vacío en el extremo del tubo que está cerrando, y esto, permitirá a la columna subir y bajar sin problemas.

La presión atmosférica equilibra el peso de la columna. La presión es directamente proporcional a su densidad (p) por la altura (h).

P = p.h

Unidades.

Se utiliza el sistema internacional M, K, S (m; Kg; seg).

F = m.a [Kg m seg2] 1Kg.m.seg-2 = 1N

P = F / sup [ Nm-2] 1N.m-2 = 1 Pa



Equivalencias.

1 Hpa = 100 Pa 1 ATM = 29.92 pulgHg

1 Hpa = 1 mb 1 ATM = 1013.25 Hpa (mb)

1000 mb = 1 bar 1 ATM = 1033 g/cm2

1 ATM = 760 mmHg

FACTORES DE VARIACION DE LA PRESION ATMOSFERICA

TEMPERATURA

La presión atmosférica varía según la densidad del aire y esta densidad estará directamente afectada por la humedad y la temperatura. Con el aumento de temperatura, las partículas que conforman los gases de la atmósfera tienden a expandirse. Por otro lado, cuando existe un aumento en la cantidad de vapor de agua de la atmósfera, menos denso que el resto de los gases que la componen, hace que la mezcla de gases sea menos densa. Así, el aumento de estos factores, temperatura y humedad, disminuirán la densidad del aire, y por lo tanto, harán disminuir también la presión. Ocurrirá lo contrario cuando la humedad sea escasa y las temperaturas sean bajas.

Así, el aire cálido, más ligero, tiende a ascender y el aire frío, más denso, desciende. Estos movimientos de ascenso y descenso del aire (corrientes de convección) crean zonas de diferente presión y éstas a su vez crean los vientos atmosféricos, que actúan conjuntamente con las corrientes oceánicas para distribuir el calor por todo el globo terráqueo. Las zonas de baja presión se localizan en el ecuador y en torno a los 60° de latitud en los hemisferios norte y sur. Las zonas de alta presión se encuentran en los polos así como en los subtrópicos a 30° de latitud norte y sur.

Estas corrientes atmosféricas no mantienen su sentido norte/sur, en el hemisferio norte, y en el sentido contrario en el hemisferio sur. En el movimiento de rotación, la atmósfera es arrastrada por la Tierra, aunque con cierto desfase temporal, estableciéndose así corrientes cruzadas en



sentido transversal (suroeste-este, en el hemisferio norte, y sureste-oeste y noroeste-este en el hemisferio sur.)

ALTURA

En toda la atmósfera terrestre, o sea, desde la ionosfera hasta la superficie, se genera una presión, ya que hay distintos gases. Pero la presión, no es constante en toda la atmósfera, si no que varía con la altura. A medida que ascendemos, se desciende la presión, y esto es debido, a que la cantidad de gases presionando contra los objetos, es menor. También y algo muy importante, la presión no disminuye en forma constante. La variación es logarítmica.

A mayor altura el aire es menos denso, es decir, hay una menor cantidad de moléculas por unidad de volumen. Por ello la presión ejercida es menor.

En las capas inferiores de la Tierra el aire es más denso y por ello la presión atmosférica es mayor.

Cuanto más elevado sea el lugar, la cantidad de aire situado encima es menor y, por consecuencia, la presión del mismo sobre la superficie de dicho lugar también será menor.



La presión atmosférica aumenta con la profundidad y disminuye con la altura.

Gradiente de presión.

La temperatura del suelo, al igual que en la atmósfera inferior, no es constante. Esto es debido a que la tierra no recibe en forma uniforme, el calor del sol. Esto, produce que en diferentes sectores de la tierra, se caliente más en un sector que en otro.

El aire caliente comienza a ascender, mientras que el aire frío desciende generando diferencia de presión entre un punto y otro. Cuanto más diferencia de presión, mayor será la gradiente.

Conociendo los valores de la presión en distintos lugares, y haciendo la corrección correspondiente a la altura (si están tomados en punto altos se les suma una cantidad según esa altura), obtenemos unos valores de la presión referidos a distintos puntos, pero como si estuvieran todos al nivel del mar.

Una vez obtenidos, se representan sobre un mapa y se unen todos los puntos que tienen el mismo valor (todos los de 1010 mb, todos los de 1020 mb, etc.) obteniéndose curvas de igual presión llamadas isobaras.

Notarán que se trazan cada 5 Hpa. Pero igual, dependerá de cada pronosticador. Hay pronosticadores, que lo hacen cada 3, o cada 1 Hpa. Esto dependerá de cómo viene la situación meteorológica. La A, es alta presión y la B, es baja presión.



La gradiente de presión está dada por la separación de las isobaras. Cuanta más separación tienen las isobaras, menos fuerza o es mas débil es la gradiente, y cuando las isobaras están más juntas, la gradiente tiene más fuerza o es más fuerte. O sea que, la gradiente de presión nos indica la fuerza del viento. Cuanto más fuerte es la gradiente, más fuerte es el viento.

V INVESTIGACION DE DATOS

El presente proyecto cuenta con datos de los días sábado 2 de octubre y miércoles 6 de octubre del 2010, días que fueron elegidos tomando como dato de entrada las mayores temperaturas máximas y mínimas registradas en el mes de octubre del presente año de las ciudades de Puerto Suarez, Santa Cruz, Cochabamba y La Paz.

El 2 de octubre se registraron las temperaturas más bajas y el 6 de octubre las temperaturas más altas en dichas ciudades durante el transcurso del actual mes de octubre de 2010.

Las ciudades escogidas fueron basadas en la altura sobre el nivel del mar que presenta cada ciudad, abarcando las tres regiones fisiográficas de Bolivia: región Andina, región Subandina y región de los Llanos Orientales.

PUERTO SUAREZ



Altura: 134 m.s.n.m.

Temperaturas:

2 de octubre de 2010: Min-17ºC Max-21ºC 6 de octubre de 2010: Min-27ºC Max-39ºC



SANTA CRUZ:




Temperaturas:






COCHABAMBA:


Temperaturas:








LA PAZ:


Temperaturas:






Fuente: espanol.weather.com



Haciendo un análisis de los datos obtenidos se tiene que las presiones promedio entre los dos días en las distintas regiones son:

Puerto Suarez 1010.004mb.

Santa Cruz 1010.861mb.

Cochabamba 1020.864mb.

La Paz 1034.438mb.

Estos resultados contradicen todo lo que hemos tratado de explicar en este proyecto, que la presión disminuye con relación a la altura, pero esto se debe a que las estaciones de meteorología calculan la presión atmosférica a nivel del mar con relación a la altura de la estación en donde se encuentran, todo esto para que los altímetros de los aviones, aeronaves, etc. sean calibrados y funcionen de manera correcta.

La variación con la altura de la presión atmosférica o de la densidad atmosférica es lo que se conoce como Ley barométrica, de donde sacamos la siguiente formula:

, de donde si sustituimos M, R, T y g con los datos de un gas en condiciones normales podemos llegar a la siguiente equivalencia:

P = P0 (1-22.557*10-6*h) 5.256

De donde P0 = Presion atmosférica en la estación

h = Altura de la estación en metros sobre el nivel del mar

Resolviendo nuevamente se tiene que:

Puerto Suarez 994.06mb.

Santa Cruz 959.57mb.

Cochabamba 752.83mb.

La Paz 657.26mb.

Por lo que podemos afirmar que los datos obtenidos son confiables.


http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad


VI EFECTOS DE LA PRESION ATMOSFERICA

El aire ejerce su presión en todas direcciones (como todos los fluidos y los gases), pero los líquidos internos de todos esos seres ejercen una presión que equilibra la presión exterior. En este hecho se basa el mecanismo de esterilización por vacío.

El apunamiento es un fenómeno de malestar físico producido por llegar a un lugar donde la presión atmosférica es menor a la que se está acostumbrada. Las personas que habitan en altura tienen ciertas características que les permiten vivir normalmente con una presión atmosférica menor. Por ejemplo, su cantidad de glóbulos rojos circulantes es mayor, para captar de manera más eficiente el poco oxígeno disponible.

Cuando la presión atmosférica disminuye mucho, los hipotensos llegan a sentirse más pesados y somnolientos. Cuando cambian de lugar, y van a lugares mas altos, aproximadamente 3.000 metros por encima del nivel del mar, los hipertensos o de presión alta, se sienten mejor los primeros días, por que compensan la baja presión con su presión elevada y se siente bien, y, un par de días después, cuando los de baja presión ya se están habituando a la altura, los hipertensos comienzan a sentir los efectos de la altura.

La única recomendación que puede hacer algún efecto en contra del cambio de presión atmosférica es la aclimatación, que es el proceso por el que nuestro cuerpo se adapta a las nuevas condiciones de altura, por ejemplo produciendo más glóbulos rojos para optimizar el transporte de oxígeno. Según pasa el tiempo, los síntomas del mal de altura remiten, y estamos preparados para subir aún más. El ritmo cardiaco y respiratorio también aumenta, por lo que una buena condición cardiovascular es esencial para acelerar la aclimatación.

Algunas personas se aclimatan rápidamente, y otros de una forma más lenta. No se conoce un método para predecir dicha reacción de nuestro organismo.



VII CONCLUSIONES

Podemos concluir este proyecto recalcando lo siguiente:

La presión atmosférica es la fuerza de presión que ejercen los gases de la atmósfera sobre todos los cuerpos de la Tierra.

La variación de dicha presión atmosférica se debe a factores como la densidad del aire, la temperatura y la altura, haciendo esto que el clima en el mundo sea diferente en todas las latitudes y en la montaña, valles o llanos debido a la diferencia de metros sobre el nivel del mar.

Bolivia es un país con diferentes regiones fisiográficas, gracias a ello tenemos diferentes climas en todo el país. Los datos mostrados de los departamentos de las distintas regiones en Bolivia muestran lo siguiente:

Patm: Presión atmosféricaPS: Puerto SuarezSC: Santa CruzCBBA: CochabambaLP: La Paz

Patm-PS > Patm-SC > Patm-CBBA > Patm-LP

De donde quedo explicado porque los datos obtenidos mostraban lo contrario, por lo que podemos afirmar que la presión atmosférica disminuye con la altura.

El cuerpo humano se encuentra habituado a una determinada presión, por lo que el cambio de altura hará variar la presión y por lo tanto creara un malestar en nuestro cuerpo hasta que este se habitúe. Lo más recomendable seria aclimatarse poco a poco mientras se va subiendo, haciendo así que los efectos sean mínimos.



VIII BIBLIOGRAFIA

El proyecto se ha realizado con ayuda de los siguientes textos e direcciones web:

Atlas de Meteorología. (Candel Vila – Ediciones Jover – 2008)

Meteo.fisica.edu.uy. (Dr. Madeleinen Renom – Cursos de Introducción a la Meteorología)

Español.weather.com. (Datos sobre las presiones atmosféricas en Bolivia)

Medicina Interna. (Farreras-Rozman – Editorial Elsevier - Decimosexta Edición – Año 2009 – Barcelona, España)

Física para estudiantes de ciencias e ingeniería (Resnick-Halliday – Editorial Continental – Año 1969 – México)


Documents

Presiones Atmosfericas en Bolivia