Por qué el viento sopla: fórmulas del aire en movimiento en Chile | ORBITECH

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Conceptos básicos del viento

¿Qué es el viento y cómo se mide en Chile?

Presión atmosférica estándar definition

P_{0} = 1013.25 hPa

Symbole	Signification	Unité
`P_0`	presión atmosférica estándar al nivel del mar Valor de referencia en Santiago (1013 hPa), varía con la altitud	hectopascales

Dimensions : $[M] {[L]}^{- 1} {[T]}^{- 2}$

Exemple : En Santiago, la presión atmosférica promedio es 1013 hPa, similar a la estándar.

Dirección del viento definition

\vec{v} = v_{x} \hat{i} + v_{y} \hat{j}

Symbole	Signification	Unité
`v_x`	componente horizontal este-oeste del viento Positivo si sopla hacia el este	m/s
`v_y`	componente horizontal norte-sur del viento Positivo si sopla hacia el norte	m/s

Dimensions : $[L] {[T]}^{- 1}$

Exemple : Un viento del suroeste en Concepción tiene $v_{x}$ positivo y $v_{y}$ negativo.

Fórmulas de presión y viento law

P = P_{0} - ρ g h

Formes alternatives

$h = \frac{P_{0} - P}{ρ g}$ — Para calcular la altura de un lugar usando presión

Symbole	Signification	Unité
`P`	presión atmosférica a altura h Disminuye 1 hPa cada 8 metros en la troposfera	hPa
`P_0`	presión al nivel del mar Valor de referencia 1013 hPa	hPa
`\rho`	densidad del aire ≈1.2 kg/m³ al nivel del mar	kg/m³
`g`	aceleración gravitacional 9.8 m/s² en Chile	m/s²
`h`	altura sobre el nivel del mar Santiago está a 567 m sobre el nivel del mar	m

Dimensions : $[M] {[L]}^{- 1} {[T]}^{- 2}$

Exemple : En Antofagasta (altura 0 m), la presión es 1013 hPa. En Santiago (567 m), baja a 950 hPa aproximadamente.

Velocidad del viento y presión dinámica law

P_{d} = \frac{1}{2} ρ v^{2}

Symbole	Signification	Unité
`P_d`	presión dinámica del viento Fuerza por unidad de área que ejerce el viento	Pa
`\rho`	densidad del aire ≈1.2 kg/m³ al nivel del mar	kg/m³
`v`	velocidad del viento Ejemplo: viento en Torres del Paine puede superar 50 km/h (14 m/s)	m/s

Dimensions : $[M] {[L]}^{- 1} {[T]}^{- 2}$

Exemple : Un viento de 10 m/s en Valparaíso ejerce una presión dinámica de 60 Pa (≈0.6 hPa).

Efecto Coriolis y circulación global law

F_{c} = 2 m ω v \sin (ϕ)

Formes alternatives

$a_{c} = 2 ω v \sin (ϕ)$ — Aceleración de Coriolis (más usada en meteorología)

Symbole	Signification	Unité
`F_c`	fuerza de Coriolis Desvía el viento hacia la izquierda en el hemisferio sur	N
`m`	masa de aire Se cancela al calcular direcciones	kg
`\omega`	velocidad angular de la Tierra 7.29 × 10⁻⁵ rad/s	rad/s
`v`	velocidad del viento Ejemplo: 20 m/s	m/s
`\phi`	latitud 33° S en Santiago	grados

Dimensions : $[L] {[T]}^{- 2}$

Exemple : En Santiago (33° S), un viento de 20 m/s hacia el norte se desvía 0.003 m/s² hacia la izquierda.

Cinturones de viento globales approximation

v_{l a t} = \frac{2 π R \cos (ϕ)}{T}

Symbole	Signification	Unité
`v_{lat}`	velocidad lineal en un paralelo Mayor en el ecuador (465 m/s), menor en los polos	m/s
`R`	radio de la Tierra 6371 km	km
`\phi`	latitud 0° en el ecuador	grados
`T`	período de rotación 24 horas	horas

Dimensions : $[L] {[T]}^{- 1}$

Exemple : En el ecuador (0°), la velocidad lineal es 465 m/s. En Santiago (33° S), es 390 m/s.

Aplicaciones locales en Chile law

F_{v} = P_{d} \times A

Symbole	Signification	Unité
`F_v`	fuerza del viento sobre una superficie Depende del área expuesta	N
`P_d`	presión dinámica Calculada con v = 15 m/s en el desierto de Atacama	Pa
`A`	área expuesta Ejemplo: un toldo de 2 m × 1.5 m = 3 m²	m²

Dimensions : $[M] [L] {[T]}^{- 2}$

Exemple : Un toldo de 3 m² en el desierto de Atacama con viento de 15 m/s soporta una fuerza de 405 N (≈41 kgf).

Brisa costera en Valparaíso approximation

v_{b r i s a} = k \sqrt{\frac{Δ T}{Δ x}}

Symbole	Signification	Unité
`v_{brisa}`	velocidad de la brisa costera Entre 5 y 15 m/s en verano	m/s
`k`	constante empírica ≈1.5 para brisas costeras
`\Delta T`	diferencia de temperatura Ejemplo: 10°C entre tierra y mar	°C
`\Delta x`	distancia entre zonas ≈10 km entre Valparaíso y el mar	km

Dimensions : $[L] {[T]}^{- 1}$

Exemple : En Valparaíso, una diferencia de 10°C en 10 km genera una brisa de 4.7 m/s (17 km/h).

Mapas de viento en Chile

¿Dónde sopla más el viento en Chile? Usa estos datos para planificar tu viaje.

Frecuencia de viento en regiones definition

f = \frac{n}{N} \times 100 %

Symbole	Signification	Unité
`f`	frecuencia de días con viento Ejemplo: 30% en Antofagasta	%
`n`	número de días con viento Dato estadístico anual
`N`	total de días en el año 365 días

Dimensions : $1$

Exemple : En Antofagasta, 110 días al año con viento fuerte dan una frecuencia del 30%.

Distancia de influencia del viento law

d = v \times t

Symbole	Signification	Unité
`d`	distancia recorrida por el aire Ejemplo: desplazamiento en 1 hora	km
`v`	velocidad del viento Convertir 15 m/s a 54 km/h	km/h
`t`	tiempo 1 hora	horas

Dimensions : $[L]$

Exemple : Un viento de 54 km/h en 1 hora recorre 54 km, como de Santiago a Valparaíso.

Presión en altura: Santiago vs. Torres del Paine law

Δ P = ρ g Δ h

Symbole	Signification	Unité
`\Delta P`	diferencia de presión entre dos altitudes Santiago (567 m) vs. Torres del Paine (0 m)	hPa
`\rho`	densidad del aire ≈1.0 kg/m³ en altura	kg/m³
`g`	aceleración gravitacional 9.8 m/s²	m/s²
`\Delta h`	diferencia de altura 567 m (Santiago) - 0 m (Torres del Paine) = 567 m	m

Dimensions : $[M] {[L]}^{- 1} {[T]}^{- 2}$

Exemple : La presión en Torres del Paine es 56 hPa mayor que en Santiago por la diferencia de altura.

¡Ponlo en práctica!

Usa estas fórmulas para resolver problemas reales en Chile.

Fuerza en un velero en Concepción law

F = \frac{1}{2} ρ C_{d} A v^{2}

Symbole	Signification	Unité
`F`	fuerza del viento sobre el velero Depende de la forma del velero ( $C_{d}$ )	N
`C_d`	coeficiente de arrastre ≈0.8 para veleros
`A`	área de la vela Ejemplo: 20 m²	m²
`v`	velocidad del viento 12 m/s en la bahía de Concepción	m/s

Dimensions : $[M] [L] {[T]}^{- 2}$

Exemple : Un velero de 20 m² en Concepción con viento de 12 m/s recibe una fuerza de 1382 N (≈141 kgf).

Altura de vuelo de un dron en Antofagasta law

h_{m a x} = \frac{P_{0} - P_{m i n}}{ρ g}

Symbole	Signification	Unité
`h_{max}`	altura máxima de vuelo Limitada por la presión mínima del dron	m
`P_0`	presión al nivel del mar 1013 hPa	hPa
`P_{min}`	presión mínima soportada Ejemplo: 800 hPa para drones pequeños	hPa
`\rho`	densidad del aire ≈0.9 kg/m³ en altura	kg/m³

Dimensions : $[L]$

Exemple : Un dron que soporta 800 hPa puede volar hasta 2000 m en Antofagasta.

Fórmula de supervivencia en el desierto law

t = \frac{d}{v}

Symbole	Signification	Unité
`t`	tiempo para cruzar el desierto Ejemplo: cruzar el desierto de Atacama	horas
`d`	distancia a recorrer Ejemplo: 100 km entre San Pedro y Calama	km
`v`	velocidad del viento en contra 20 km/h (viento típico en el desierto)	km/h

Dimensions : $[T]$

Exemple : Cruzar 100 km en el desierto con viento en contra a 20 km/h toma 5 horas.

Datos curiosos para recordar

Trucos y datos clave que todo chileno debe saber sobre el viento.

Regla del pulgar para viento en la costa approximation

v_{a p r o x} = 0.6 \times v_{r \overset{´}{a} f a g a}

Symbole	Signification	Unité
`v_{aprox}`	velocidad promedio del viento 60% de la velocidad de la ráfaga	km/h
`v_{ráfaga}`	velocidad de la ráfaga máxima Medida por estaciones meteorológicas	km/h

Dimensions : $[L] {[T]}^{- 1}$

Exemple : Si una ráfaga mide 30 km/h, el viento promedio es 18 km/h.

Conversión de unidades de viento identity

v_{m / s} = \frac{v_{k m / h}}{3.6}

Symbole	Signification	Unité
`v_{m/s}`	velocidad en metros por segundo Unidad estándar en física	m/s
`v_{km/h}`	velocidad en kilómetros por hora Unidad común en Chile	km/h

Dimensions : $[L] {[T]}^{- 1}$

Exemple : 108 km/h = 30 m/s (velocidad típica de un tornado débil).

Energía eólica en Chile law

E = \frac{1}{2} ρ A v^{3} t

Symbole	Signification	Unité
`E`	energía generada por el viento Depende del cubo de la velocidad	J
`\rho`	densidad del aire ≈1.2 kg/m³	kg/m³
`A`	área barrida por las aspas Ejemplo: 2000 m² para un aerogenerador	m²
`v`	velocidad del viento 8 m/s (ideal para generación)	m/s
`t`	tiempo 1 hora	horas

Dimensions : $[M] {[L]}^{2} {[T]}^{- 2}$

Exemple : Un aerogenerador de 2000 m² con viento de 8 m/s genera 332 MJ en 1 hora (≈92 kWh).

Errores comunes y cómo evitarlos

¿Qué confunde a los estudiantes sobre el viento? Aquí las respuestas.

Confundir presión dinámica con presión atmosférica law

P_{t o t a l} = P_{0} + P_{d}

Symbole	Signification	Unité
`P_{total}`	presión total sobre una superficie Suma de presión atmosférica y presión dinámica	Pa
`P_0`	presión atmosférica 1013 hPa al nivel del mar	Pa
`P_d`	presión dinámica del viento Depende de la velocidad del viento	Pa

Dimensions : $[M] {[L]}^{- 1} {[T]}^{- 2}$

Exemple : En un día de viento en Valparaíso, la presión total sobre un toldo puede ser 1013.6 hPa.

Olvidar convertir unidades identity

v_{k m / h} = v_{m / s} \times 3.6

Symbole	Signification	Unité
`v_{km/h}`	velocidad en kilómetros por hora Unidad usada en informes meteorológicos chilenos	km/h
`v_{m/s}`	velocidad en metros por segundo Unidad estándar en física	m/s

Dimensions : $[L] {[T]}^{- 1}$

Exemple : Un viento de 15 m/s = 54 km/h (¡no 15 km/h!).

Dirección del viento: brújula vs. meteorología definition

θ_{m e t e o r o l \overset{´}{o} g i c o} = 180^{\circ} - θ_{b r \overset{´}{u} j u l a}

Symbole	Signification	Unité
`\theta_{meteorológico}`	dirección del viento en meteorología 0° = norte, 90° = este	grados
`\theta_{brújula}`	dirección de la brújula 0° = norte, 90° = este	grados

Dimensions : $1$

Exemple : Un viento del suroeste (225° en brújula) se reporta como 45° en meteorología.

Glosario rápido

Presión atmosférica definition

P = \frac{F}{A}

Symbole	Signification	Unité
`P`	presión atmosférica Fuerza por unidad de área del aire	Pa
`F`	fuerza del aire Peso de la columna de aire	N
`A`	área Ejemplo: 1 m²	m²

Dimensions : $[M] {[L]}^{- 1} {[T]}^{- 2}$

Exemple : La presión atmosférica en Santiago ejerce una fuerza de 10 130 N sobre 1 m².

Velocidad angular de la Tierra definition

ω = \frac{2 π}{T}

Symbole	Signification	Unité
`\omega`	velocidad angular 7.29 × 10⁻⁵ rad/s	rad/s
`T`	período de rotación 86 400 s (24 horas)	s

Dimensions : ${[T]}^{- 1}$

Exemple : La Tierra gira a 7.29 × 10⁻⁵ rad/s.

Fuerza de Coriolis simplificada approximation

F_{c} \propto v \sin (ϕ)

Symbole	Signification	Unité
`F_c`	fuerza de Coriolis Proporcional a la velocidad y al seno de la latitud	N
`v`	velocidad del viento Ejemplo: 10 m/s	m/s
`\phi`	latitud 33° S en Santiago	grados

Dimensions : $[M] [L] {[T]}^{- 2}$

Exemple : En Santiago, un viento de 10 m/s hacia el norte experimenta una fuerza de Coriolis de 0.0015 N/kg.

¿Sabías que...?

Datos curiosos sobre el viento en Chile que te sorprenderán.

El viento más fuerte registrado en Chile definition

v_{m a x} = 372 km/h

Symbole	Signification	Unité
`v_{max}`	velocidad máxima de viento registrada En el volcán Villarrica, febrero 2019	km/h

Dimensions : $[L] {[T]}^{- 1}$

Exemple : ¡El viento en el Villarrica superó los 372 km/h, suficiente para levantar un auto!

Brillo del desierto por el viento approximation

I = k \cdot v^{2}

Symbole	Signification	Unité
`I`	intensidad del brillo A mayor viento, más brillo por la arena en suspensión
`k`	constante empírica ≈0.5 para el desierto de Atacama
`v`	velocidad del viento Ejemplo: 10 m/s	m/s

Dimensions : $1$

Exemple : Con viento de 10 m/s en el desierto, la intensidad del brillo es 50 unidades arbitrarias.

Tiempo de vuelo entre ciudades con viento law

t = \frac{d}{v_{a v i \overset{´}{o} n} \pm v_{v i e n t o}}

Symbole	Signification	Unité
`t`	tiempo de vuelo Vuelo Santiago-Valparaíso	minutos
`d`	distancia entre ciudades 120 km	km
`v_{avión}`	velocidad del avión 500 km/h	km/h
`v_{viento}`	velocidad del viento 50 km/h a favor	km/h

Dimensions : $[T]$

Exemple : Con viento a favor de 50 km/h, el vuelo Santiago-Valparaíso dura 13 minutos menos (de 15 a 12 minutos).

Para los más curiosos

Fórmulas avanzadas para explorar más allá del aula.

Ecuación de Bernoulli simplificada theorem

P + \frac{1}{2} ρ v^{2} + ρ g h = constante

Symbole	Signification	Unité
`P`	presión estática Presión del aire en reposo	Pa
`v`	velocidad del fluido Ejemplo: 20 m/s	m/s
`h`	altura Nivel del mar = 0 m	m

Dimensions : $[M] {[L]}^{- 1} {[T]}^{- 2}$

Exemple : En un túnel de viento, la presión disminuye donde el aire acelera (v aumenta).

Número de Reynolds para flujo de aire definition

R e = \frac{ρ v L}{μ}

Symbole	Signification	Unité
`Re`	número de Reynolds Determina si el flujo es laminar o turbulento
`\rho`	densidad del aire ≈1.2 kg/m³	kg/m³
`v`	velocidad del viento Ejemplo: 10 m/s	m/s
`L`	longitud característica Ejemplo: 1 m para un edificio	m
`\mu`	viscosidad dinámica del aire 1.8 × 10⁻⁵ Pa·s a 20°C	Pa·s

Dimensions : $1$

Exemple : Para un edificio de 10 m con viento de 10 m/s, Re ≈ 6.7 × 10⁶ (flujo turbulento).

Fórmula de la capa límite atmosférica approximation

v (z) = v_{\infty} {(\frac{z}{z_{0}})}^{α}

Symbole	Signification	Unité
`v(z)`	velocidad del viento a altura z Aumenta con la altura	m/s
`v_\infty`	velocidad del viento a gran altura Ejemplo: 15 m/s	m/s
`z`	altura sobre el suelo Ejemplo: 10 m	m
`z_0`	altura de rugosidad 0.1 m para terreno urbano	m
`\alpha`	exponente de rugosidad ≈0.14 para terreno urbano

Dimensions : $[L] {[T]}^{- 1}$

Exemple : A 10 m de altura en una ciudad, el viento sopla a 15 × (10/0.1)^0.14 ≈ 10 m/s.

Conceptos básicos del viento

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