El aire húmedo posee un peso el cual genera una presión conocida como presión atmosférica, cuanto más alta sea la columna de aire por encima de un sitio, mayor será la presión en dicho sitio. Es por eso que a grandes altitudes la presión atmosférica es menor que en lugares sobre el nivel del mar en donde la columna de aire es mucho mayor, de hecho, existen lugares por debajo del nivel del mar en donde la presión atmosférica es aún mayor que la presión atmosférica sobre el nivel del mar. Para medir la presión atmosférica de un lugar es necesario utilizar un instrumento conocido como barómetro. Éste instrumento no es más que un tubo encorvado que contiene mercurio y el cual tiene un extremo cerrado en vacío y el otro extremo abierto hacia el ambiente, la diferencia de presión genera una elevación en el mercurio la cual se mide en unidades de longitud, generalmente pulgadas (inHg) o milímetros (mmHg).
En la tabla II se aprecia la presión atmosférica de algunas ciudades colombianas.
Tabla II
Presiones atmosféricas de las capitales de Colombia
| Componentes | Altura sobre el nivel del mar (m) | Presión atmosférica | |
|---|---|---|---|
| mmHg | inHg | ||
| Arauca | 119 | 749 | 29.50 |
| Armenia[4] | 1551 | 640 | 24.81 |
| Barranquilla | 30 | 757 | 29.81 |
| Bogotá D.C.[5] | 2640 | 560 | 21.67 |
| Bucaramanga | 959 | 680 | 26.67 |
| Cali | 995 | 670 | 26.56 |
| Cartagena de índias | 0 | 760 | 29.92 |
| Cúcuta | 320 | 720 | 28.80 |
| Florencia | 242 | 738 | 29.07 |
| Ibagué | 1285 | 651 | 25.64 |
| Leticia | 96 | 751 | 29.58 |
| Manizales | 2160 | 585 | 23.01 |
| Medellín[6] | 1538 | 640 | 24.85 |
| Mitú | 200 | 742 | 29.22 |
| Mocoa | 590 | 708 | 27.89 |
| Montería | 18 | 758 | 29.86 |
| Neiva | 442 | 721 | 28.39 |
| Pereira | 1411 | 637 | 25.24 |
| Popayán | 1760 | 600 | 24.18 |
| Puerto Carreño | 51 | 755 | 29.74 |
| Puerto Inírida | 95 | 747 | 29.59 |
| Quibdó | 43 | 756 | 29.77 |
| Riohacha | 0 | 760 | 29.92 |
| San Andrés | 0 | 760 | 29.92 |
| San José de Guaviare | 175 | 744 | 29.31 |
| San Juan de Pasto | 2527 | 564 | 21.98 |
| Santa Marta | 3 | 760 | 29.91 |
| Sincelejo | 213 | 741 | 29.17 |
| Tunja | 2810 | 550 | 21.21 |
| Valledupar | 169 | 745 | 29.33 |
| Villavicencio | 467 | 719 | 28.30 |
| Yopal | 350 | 729 | 28.70 |
NOTA: Los datos en rojo son teóricos
Si usted desconoce la presión atmosférica de un lugar y no cuenta con un barómetro a su disposición, lo más recomendable es aproximar la presión atmosférica mediante una fórmula matemática que depende directamente de la altura sobre el nivel del mar del lugar donde usted quiere realizar el estudio y la temperatura ambiente del mismo, de hecho, es usual considerar que la variación de la temperatura es despreciable y solo trabajar con la altura.
La fórmula termodinámica para la presión considera que el aire se comporta como un gas ideal bajo la ley:
La fórmula termodinámica para la presión considera que el aire se comporta como un gas ideal bajo la ley:
Por mecánica de fluidos se sabe que:
Es decir que combinando las dos ecuaciones por medio de la densidad se tiene que:
Esta ecuación es la ecuación general de la presión atmosférica, tenga en cuenta que todos los cálculos se basan en temperaturas absolutas Kelvin o Rankine, de aquí en adelante se pueden realizar un sin número de suposiciones para resolver la ecuación. Por ejemplo, si la temperatura de un lugar no varía mucho con respecto a la altura, se puede asumir una temperatura media constante (Tm), además la constante de gas del aire húmedo (Ra) es muy parecida a la del aire seco (Rda), ya que la proporción molar del agua es muy pequeña. En este caso, resolviendo la ecuación 3 se tiene:
En donde p0 es la presión atmosférica correspondiente al nivel del mar y equivalente a 760 mmHg.
En los documentos es usual encontrar que la temperatura media se promedie a 0ºC (273.15 K), pero la ubicación geográfica de un país hace que esta temperatura varíe mucho y se tengan promedios que van de los -50 a los 25ºC. No siempre la temperatura promedio es la mejor para acercarse al valor real. En países ecuatoriales, una temperatura media de 273.15 K es muy precisa y tiene desviaciones del orden de ±40mmHg. Pero en trópicos se desvía mucho, en este caso es mejor utilizar una temperatura media de 293.15 K.
Otro método más preciso es suponer que la temperatura disminuye de manera inversamente proporcional a la altura, en este caso la temperatura sería función de la altura de la manera:
En los documentos es usual encontrar que la temperatura media se promedie a 0ºC (273.15 K), pero la ubicación geográfica de un país hace que esta temperatura varíe mucho y se tengan promedios que van de los -50 a los 25ºC. No siempre la temperatura promedio es la mejor para acercarse al valor real. En países ecuatoriales, una temperatura media de 273.15 K es muy precisa y tiene desviaciones del orden de ±40mmHg. Pero en trópicos se desvía mucho, en este caso es mejor utilizar una temperatura media de 293.15 K.
Otro método más preciso es suponer que la temperatura disminuye de manera inversamente proporcional a la altura, en este caso la temperatura sería función de la altura de la manera:
Donde cz es la proporción de disminución de temperatura y T0 es la temperatura sobre el nivel del mar. Resolviendo la ecuación general con esta función de temperatura se tiene que:
Al igual que la fórmula anterior, esta ecuación tiene un factor de error de acuerdo al lugar en donde se utilice, en el caso de los trópicos, ASHRAE® recomienda una temperatura T0 de 288.15 K y una proporción cz de 0.0065 K/m. En el caso de Colombia, la temperatura a nivel del mar es de 308.15 K, y la razón de proporción es de 0.0067 K/m.REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
| [1] | AMERICAN SOCIETY OF HEATING, REFRIGERATING AND AIR-CONDITIONING ENGINEERS. Fundamentals Handbook. Psychrometrics [Archivo de lectura Acrobat Reader *.pdf]. ASHRAE’s online bookstore [online]. 2010. 16 p. Avalaible from internet:<http://www.techstreet.com/standards/ASHRAE/F01_2009_I_P_?product_id=1644226> |
| [2] | SERWAY, Raymond A. y BEICHNER, Robert J. Física para ciencias e ingeniería. 5 ed. México D.F.: McGraw-Hill, 2001. v1, 705 p. ISBN 970-10-3581-X. |
| [3] | EDUARDOSALG et al. Presión Atmosférica [online]. WIKIPEDIA [online]. [cited 15 October 2010]. Avalaible from Internet: <http://es.wikipedia.org/wiki/Presión_Atmosférica> |
| [4] | HUMBERTO VILLAMIZAR, Rafael; QUICENO, María Cristina; GIRALDO, Germán Antonio. Comparación de la fritura al vacío y atmosférica en la obtanción de pasabocas de mango. Temas Agrarios, 2011. v16, p. 64 -74. Available from internet:<http://revistas.unicordoba.edu.co/rta/actualizacion2011/revista%20temas%20agragrios/comparacion%20pasabocas.pdf> |
| [5] | UNIDAD ADMINISTRATIVA ESPECIAL AERONÁUTICA CIVIL. Estudio de impacto ambiental para la modificación de la licencia ambiental del aereopuerto internacional El Dorado de la ciudad de Bogotá. AERONÁUTICA CIVIL DE COLOMBIA: 2014. 534 p. Available from internet:<http://www.aerocivil.gov.co/Aerocivil/GAmbiental/Documents/Estudio%20de%20Impacto%20Ambiental%20para%20la%20modificaci%C3%B3n%20de%20Licencia%20Ambiental-%20Aeropuerto%20Internacional%20El%20Dorado.pdf> |
| [6] | ALMANZA CASTILLO, Lady Alexandra; CARVAJAL NAVARRO, Ana Milena. Diagnóstico del sector siderúrgico y metalúrgico en Colombia y evaluación de alternativas tecnológicas para dar cumplimiento de la propuesta técnica norma de emisión de fuentes fijas. Bogotá D.C.: Universidad de la Salle, Facultad de ingeniería ambiental y sanitaria: 2008. 327 p. Available from internet:<http://repository.lasalle.edu.co/bitstream/handle/10185/14288/T41.08%20A62d.pdf?sequence=1&isAllowed=y> |
M. en I. Efraín A. Puerto 