T5 LA ATMOSFERA.ppt
- 2. Fuente: Tesis MSN Ana Urbina. Jefa de la Coordinación de Aeronáutica.
- 3. Es la masa gaseosa que constituye la capa externa que envuelve la tierra. posee un espesor de unos 2.000 km desde la superficie de la tierra y se caracteriza por los gases que la conforman y por actuar de forma similar a un termostato que regulan el calor externo e interno del planeta. Está constituida por varios gases que varían en cantidad según la presión a diversas alturas. Esta mezcla de gases que forma la atmósfera recibe genéricamente el nombre de aire. El 75 % de masa atmosférica se encuentra en los primeros 11 km de altura, desde la superficie del mar. Los principales elementos que la componen son el oxígeno (21 %) y el nitrógeno (78 %). La aviación se desarrolla en la atmósfera terrestre, concretamente, en una de sus capas. Es el elemento donde se mueven los aviones, el espacio natural de los mismos.
- 4. DENOMINAMOS AIRE ENVOLTURA GASEOSA RODEA EL PLANETA COMPUESTA PRINCIPALMENTE POR UNA MEZCLA DE GASES (78% DE NITRÓGENO, 21% DE OXÍGENO Y 1% DE OTROS GASES
- 5. Es la capa más baja y abarca la superficie terrestre hasta una altura media de 12 kilómetros; es la zona de las nubes y los fenómenos climáticos: lluvias, vientos, cambios de temperatura. La temperatura va disminuyendo conforme se va subiendo, hasta llegar hasta unos -70ºC (70 bajo cero) en su límite superior. Es la segunda capa de la atmósfera de la Tierra. A medida que se sube, la temperatura aumenta. Muchos aeroplanos vuelan en la estratosfera porque es muy estable. Se encuentra a partir de la tropopausa y se extiende desde los 10-15 km de altura hasta los 45-50 km. La región limítrofe de la troposfera que la separa de la estratosfera, se llama tropopausa. Ahí la temperatura no experimenta variaciones con la altura. Su temperatura es más caliente que la de la troposfera debido a que la capa de ozono absorbe un 97-99% de la luz ultravioleta del Sol. Bloquea los rayos solares e impide que lleguen a los seres vivos en su forma dañina. A pesar de su calor, en su base presenta una temperatura sumamente fría, de hasta -80 grados centígrados.
- 6. Se ubica encima de la estratosfera hasta una altura de 80-85 kilómetros en las latitudes medias, donde se encuentra la mesopausa. Esta constituye el límite entre la mesosfera y la termosfera. Los gases de la mesosfera son los responsables de frenar meteoritos y otros fragmentos antes de que impacten contra la superficie terrestre. Lo que ocurre es que se reduce la velocidad de los meteoritos y acaban quemándose. La temperatura en esta capa desciende nuevamente hasta casi alcanzar los -120 a -143 grados centígrados en su parte superior. Conocida como atmósfera superior. Se extiende hasta los 500-1,000 kilómetros, y a unos 80-550 kilómetros de la superficie terrestre. Presenta temperaturas que aumentan con la altitud, como consecuencia de la absorción de una elevada radiación solar. Solo en la termosfera es posible una temperatura de hasta 2,000 grados centígrados en su parte superior. Se producen las auroras boreales, vistas por lo regular en las regiones polares. Es el sitio donde transcurre el tiempo para los astronautas que orbitan la Tierra en un transbordador espacial o en una estación espacial.
- 7. Es la última capa, la más externa hasta conectarse con el viento solar. Comprende el área desde la parte superior de la termosfera hasta unos 10,000 kilómetros de altura hasta perderse en el vacío del espacio interplanetario.
- 8. La atmósfera es una envoltura gaseosa alrededor de la Tierra. Sus características son diferentes según la parte del mundo donde nos encontremos. Por esa razón es necesario adoptar una atmósfera media de trabajo llamada Atmósfera Estándar Internacional o ISA (International Standar Atmosphere). La Atmósfera Estándar Internacional o ISA (ICAO Standard Atmosphere) es un modelo atmosférico definido por la OACI (Organización de Aviación Civil Internacional) en 1949, y adoptado por todos los países, que presenta una variación estándar de presión, temperatura, densidad y viscosidad, con la altura en la atmósfera terrestre y sirve de referencia para las operaciones aeronáuticas a nivel mundial. Altura: Distancia vertical entre un nivel, punto u objeto considerado como punto y una referencia especificada. Altitud: Distancia vertical entre un nivel, punto u objeto considerado como punto y el nivel medio del mar, MSL (Main Sea Level). Elevación: Distancia vertical entre un punto o nivel de la superficie de la tierra o unido a ella y el nivel medio del mar.
- 9. La temperatura a nivel del mar es de 15ºC. La presión atmosférica a nivel del mar es de 1013,25hPa ó 29,92inHg. La densidad del aire al nivel del mar es 1.225Kg/m³ El gradiente vertical de temperatura en la troposfera es de - 2ºC/1000ft ó -6,5ºC/1000m. Existe una variación de la temperatura con la altura: Altitud en km Variación de la Valor de la temperatura ºC/km temperatura. 0 288,15 ºK = 15 ºC -6,5 11 216,65 ºK = -56,5 ºC 0,0 20 216,65 ºK = -56,5 ºC +1,0 32 228,65 ºK = -44,5 ºC Noten como entre 11km a 20km, está la estratosfera; y esta capa se caracteriza porque la temperatura se mantiene constante con la altura, hasta los 20km, para luego aumentar hasta los 32km.
- 10. VARIACIONES DE LA ATMÓSFERA PRESIÓN ATMOSFÉRICA La presión atmosférica es la fuerza que ejerce la atmósfera sobre una superficie. ¿Por qué ejerce fuerza la atmósfera? Debido al peso del aire. ¿Sobre qué superficie medimos esta fuerza? De forma estándar definimos una columna imaginaria de base dicha unidad. Así, la altura de la columna imaginaria y por tanto el peso del aire que contiene, dependerá de la altura a la que nos encontremos. La presión se define como cantidad de fuerza aplicada sobre unidad de superficie. Es decir, cuánta fuerza estamos ejerciendo sobre una superficie determinada:
- 11. VARIACIONES DE LA ATMÓSFERA PRESIÓN ATMOSFÉRICA La Presión atmosférica es el peso que ejerce el aire de la atmósfera como consecuencia de la gravedad sobre la superficie terrestre o sobre una de sus capas de aire. La Presión atmosférica se refiere a un diferencial, una columna imaginaria de aire a la que se le mide su peso en un punto determinado en la superficie terrestre. Cuando el aire se encuentra muy frío, la atmósfera es estable, presentando niveles de presión atmosférica estables, pero cuando el aire cambia drásticamente su temperatura se pueden producir cambios bruscos de presión lo que conduce a ciclones y huracanes que perturban a la atmósfera.
- 12. VARIACIONES DE LA ATMÓSFERA PRESIÓN ATMOSFÉRICA Por ejemplo, existen corrientes de aire caliente que llegan a una atmósfera estable provocando una mezcla de temperatura, estas hacen que la presión disminuya creando inestabilidad, si esto sucede a baja altura, por el contrario, al suceder en una altura más elevada, la inestabilidad de la atmósfera se verá regulada por los procesos. Obviamente esta presión varía según la altitud a la que nos encontremos. A 10000 metros de altura la presión será menor que la existente a nivel del mar, de aquí nos surge una regla básica: mayor altura = menor presión atmosférica menor altura = mayor presión atmosférica
- 13. VARIACIONES DE LA ATMÓSFERA PRESIÓN ATMOSFÉRICA A nivel del mar, es decir a 0 metros de altitud, la presión atmosférica promedio es de 1013 milibares. La presión atmosférica también varía según la temperatura, con aire caliente la presión se eleva mientras que con aire frío la presión decrece. La disminución de la presión atmosférica según la altura es de aproximadamente 1 milibar cada 9 metros, que equivale a 110 milibares cada 1000 metros, o 1 pulgada por cada 1000 pies aproximadamente. Esta es la razón fundamental por la cual una aeronave volando a grandes altitudes necesitan sistemas de presurización en su interior.
- 14. VARIACIONES DE LA ATMÓSFERA PRESIÓN ATMOSFÉRICA. EFECTOS La potencia del motor se ve disminuida conforme disminuye la presión atmosférica, por lo tanto a mayor altura menor será la potencia que tendrá el motor para realizar el despegue y menor carga de pago será capaz de transportar el avión. Además las puestas en marcha de los motores son mucho más lentas que a nivel del mar. Esto es debido a que el motor necesita más revoluciones de N1 y N2 para crear las mismas diferencias de presiones dentro de las diversas etapas del compresor del motor.
- 15. Al ser la densidad menor necesitamos aumentar la menos potencia, la aceleración de la aeronave durante el despegue será menor. Además tendrá que alcanzar una velocidad mayor que al nivel del mar para proporcionar la misma sustentación. Es bien conocido como afecta el incremento de altura a los humanos sobre todo exponencialmente cuando se sobrepasa la barrera de los 10000 pies de altitud. A una altura entre los 8000 pies y los 14000 pies el ser humano pierde cualidades en cuanto a concentración y agilidad mental, y lo más peligroso es que a veces no es consciente de ello. Es por ello la existencia del sistema ambiental en la aeronave.
- 16. Esta circunstancia explica una primera cualidad del aire que nos interesa conocer: La presión atmosférica cambia de forma inversamente proporcional a la altura, "a mayor altura menor presión". Distancia vertical entre un nivel, punto u objeto considerado como punto y una referencia especificada. Debido precisamente a esta propiedad (y a la menor densidad del aire), los aviones que vuelan por encima de una altitud determinada deben estar provistos de sistemas de presurización en la cabina de pasajeros.
- 17. VARIACIONES DE LA ATMÓSFERA ALTURA Debido a este fenómeno, una segunda cualidad del aire es que: La temperatura cambia de manera inversamente proporcional a la altura, "a mayor altura menor temperatura". La magnitud de este cambio es de aproximadamente 6,5ºC cada 1000 metros, o lo que es igual 1,98ºC cada 1000 pies. Estos valores son validos desde el nivel del mar hasta una altitud de 11000 mts. (36.090 pies); a alturas superiores la temperatura se considera que tiene un valor constante de -56,5ºC.
- 18. VARIACIONES DE LA ATMÓSFERA DENSIDAD DEL AIRE. La densidad de cualquier cuerpo sea sólido, líquido o gaseoso expresa la cantidad de masa del mismo por unidad de volumen (d=m/v). Ley de Boyle: "A temperatura constante, los volúmenes ocupados por un gas son inversamente proporcionales a las presiones a las que está sometido«. De esta ley y de la definición de densidad dada, se deduce que la densidad aumenta o disminuye en relación directa con la presión.
- 19. VARIACIONES DE LA ATMÓSFERA DENSIDAD DEL AIRE. Por otra parte, sabemos que si se aplica calor a un cuerpo este se dilata y ocupa más volumen, hecho conocido en Física como Ley de dilatación de los gases de Gay-Lussac: "La dilatación de los gases es función de la temperatura e independiente de la naturaleza de los mismos". De acuerdo con esta ley y volviendo de nuevo a la definición de densidad, si una misma masa ocupa más volumen su densidad será menor. Así pues, la densidad del aire cambia en proporción inversa a la temperatura.
- 20. VARIACIONES DE LA ATMÓSFERA Sumario: • Presión, temperatura y densidad son inversamente proporcionales a la altura. A mayor altura, menor presión, menor temperatura y menor densidad. • La densidad es también inversamente proporcional a la velocidad. A mayor velocidad menor densidad. •Más temperatura, menos presión, más altura suponen menos densidad. •Menor densidad --> menor rendimiento. •Menos temperatura, más presión, menos altura implican mayor densidad. •Mayor densidad --> mayor rendimiento.
- 21. VARIACIONES DE LA ATMÓSFERA POR SU ATENCIÓN MUCHAS GRACIAS. "Enseñen los niños a ser preguntones, para que, pidiendo el por qué de lo que se les mande hacer; se acostumbren a obedecer a la razón, no a la autoridad como los limitados, no a la costumbre como los estúpidos«.