Este documento presenta un ejercicio de investigación sobre convección natural realizado por una estudiante de Ingeniería Química. El documento incluye preguntas sobre fenómenos asociados con la convección y ejemplos comunes de convección natural como los vientos de montaña, celdas de Hadley y monzones. También analiza en detalle los mecanismos y características de la convección en montañas y celdas de convección.

1. INSTITUTO TECNOLóGICO DE MEXICALI
Nombre:
Larios Piña Monica Lizeth
Carrera:
Ingeniería Química
Material
Mecanismos de Transferencia.
Nombre del profesor:
RIVERA PASOS NORMAN EDILBERTO
Tema:
Ejercicio de investigación
Fecha de entrega:
11/3/14

2. 1. - Lea el texto del link que se adjunta.
http://physics. info/convection/
2. - ¿Con qué fenómenos a propiedades físicas se asocial la convección natural o
espontánea?
La convección se asocia con el ciclo hidrológico y es porque las diferencias de temperaturas afectan
la densidad y solo se produce en los campos gravitatorios.
Los rayos solares calientan las superficie de aguas marinas y son absorben el calor y pasan de estado
líquido a gaseoso en forma de vapor después se condensa en nubes y se forma el fenómeno del ciclo
hidrológico.
Atreves de la creación de células de convección o puede ser forzada por impulsar el fluido atreves del
objeto o por el objeto atreves del fluido.
Convección espontanea es impulsado por la flotabilidad en su mayor parte y tensión superficial en
menor medida
*área de superficie expulsada
*Viscosidad
*Densidad
*Conductividad (cuando la conductividad es alta, no hay necesidad de convección)
*Aceleración de la gravedad
3.- Algunos ejemplos de convección natural que cita el texto son:
- Los vientos de montaña
- Las celdas de Hadley
- Monzones
- La corriente del Golfo
- Vientos de Santa Ana
- Vientos alisios
- Corrientes submarinas profundas afectadas por la salinidad de aguas superficiales
- Placas tectónicas en el manto de la corteza terrestre
- En las diferentes capas del Sol
- Los vientos de montaña
El viento sobre las montañas es muy complejo. Las cordilleras actúan como obstáculos para detener
y modificar el flujo del viento de escala planetaria; mientras que en algunas zonas se tienen condiciones
de calma, en otras se pueden detectar vientos intensos y turbulentos. En los niveles superficiales, el
viento es modificado fuertemente y canalizado por los valles o por las mismas montañas; en los niveles
superiores, el 133 viento es principalmente modificado en sus características termodinámicas, con
diferentes condiciones de humedad en ambos lados de las montañas. Cuando las condiciones de escala
sinóptica son de relativa calma y no se tienen grandes concentraciones de nubosidad, las condiciones
del viento estarán principalmente afectadas y controladas por el calentamiento local, generándose las
circulaciones de viento de montaña y valle, con un ciclo diurno muy bien definido. Durante las primeras
horas de la mañana, las isotermas son prácticamente horizontales y el aire se encuentra en equilibrio
neutro Conforme el día avanza y el sol calienta mas las laderas montañosas, para un cierto nivel de
altura, el aire en contacto directo será mayormente calentado que el aire sobre el valle, produciendo una
relativa inestabilidad de las parcelas de aire y una mayor fuerza de flotabilidad entre el aire frío sobre el
valle y el aire relativamente cálido sobre las laderas. Con esto se favorece que el aire en contacto

3. aumente su temperatura y se expanda, disminuyendo su densidad y ascendiendo, a lo largo de las
laderas, desde los valles y zonas bajas hacia las cimas, generando los vientos anabáticos. Es común
ver sobre las cimas de las regiones montañosas que, alrededor de las 10-12 am, se formen nubes
convectivas, especialmente cuando el aire tiene una fuente de humedad cercana, como el mar, lagos o
ríos. b) circulación durante el dia nubes, convectivas . Diagrama esquemático de la circulación de vientos
anabáticos (o de valle). a) Durante el día y la tarde, la temperatura del aire en contacto con las laderas
montañosas aumenta. b) el aire cálido y ligero, calentado por efecto de la radiación solar, asciende por
las laderas de las montañas, transportando aire húmedo y favoreciendo la formación de sistemas
convectivos. Durante la noche y la madrugada, la superficie del suelo en la alta montaña pierde calor por
emisión de radiación infrarroja hacia el espacio, enfriando el aire en contacto; este aire frío será más
denso y tenderá a descender de las montañas hacia los valles, produciendo los conocidos vientos
katabáticos. La circulación de los vientos de valle y de montaña tiene un patrón similar a la circulación
de brisas de mar y tierra. Si las condiciones sinópticas son favorables, con circulación anticiclónica, libre
de nubes y vientos superiores débiles, la intensidad de los vientos de montaña dependerá de las
siguientes
características:
1. la orientación de las montañas, con respecto a la dirección de los rayos solares. - las laderas que dan
la cara al sol, serán mayormente calentadas que las laderas ocultas al sol;
2. la topografía de la pendiente entre los valles y las cimas. - si la pendiente es muy grande, los
movimientos
3. el tipo y cantidad de la cobertura de la vegetación. - el suelo rocoso y arenoso calienta más
rápidamente el aire, que el suelo cubierto de vegetación, además de que esta última evita la erosión y
disminuye la intensidad de los vientos;
4. las condiciones de humedad del suelo.- cuando el aire es muy seco, la atmósfera será relativamente
más inestable que cuando el aire es húmedo. En particular, si se forman nubes alrededor de la cima de
la montaña, estas disminuirán la entrada de radiación solar (durante el día) o la pérdida de radiación
infrarroja (durante la noche), dando como consecuencia que los gradientes de temperatura sean
menores y también la intensidad de los vientos de montaña resultantes de convección
- Las celdas de Hadley
A través de las imágenes de radar se ha podido observar la evolución de una celda convectiva, la
cual puede durar entre 30 y 60 minutos, también se ha podido demostrar que las celdas tienden a
formarse alrededor de las regiones donde las corrientes frías descendentes son más importantes. Las
corrientes frías descendentes tienden a expanderse lateralmente al chocar con el suelo, interaccionando
con el aire cálido ascendente, potencialmente inestable, y formándose un pequeño frente frío, el cual

4. empuja el aire favoreciendo el desarrollo de una nueva celda convectiva (Fig.6.11). Este proceso es
particularmente efectivo cuando el aire cálido es atrapado por dos o más frentes fríos, formándose una
zona de convergencia alrededor del aire cálido, lo cual puede dar origen a una tormenta formada por la
unión de diferentes celdas convectivas. Este tipo de formación de celdas convectivas puede persistir por
varias horas, incluso aunque el tiempo de duración de las celdas individuales sea relativamente
pequeño. Cuando las condiciones son propicias, con vientos débiles, la tormenta puede moverse sin una
dirección definida, de acuerdo a las condiciones superficiales y a la evolución propia de las celdas
individuales. Por el contrario, cuando se tienen condiciones sinópticas con un viento bien definido, la
tormenta será canalizada en la dirección del viento, generándose un proceso intenso de mezcla entre las
propiedades del suelo y las del sistema de nubes. En el caso de que la tormenta se mueva sobre una
superficie húmeda y cálida, esta continuará alimentándose y ganando energía, mientras que, si se
mueve sobre una superficie seca, el sistema no continuará recibiendo calor ni energía, debilitándose
rápidamente y disipándose.
Como una primera aproximación, la circulación general de la atmósfera se puede definir como el
movimiento promedio de la atmósfera en todo el planeta. Este promedio se puede tomar en el tiempo, a
lo largo de un año o una estación, y en el espacio, a lo largo de un meridiano en la vertical; de tal
manera que resaltarán una serie de características planetarias para ambos hemisferios en forma de tres
celdas que reciben los nombres de: Celda de Hadley, en las lat itudes tropicales y subtropicales; Celda de
Ferrel, en las latitudes medias y Celda Polar en las latitudes polares. Además se podrán observar otras
características propias de cada celda o de la interacción entre ellas, tales como la circulación de los
vientos superficiales (alisios, del oeste), o de los vientos de altura (contralisios, corrientes de chorro), etc

5. En la superficie los límites de cada celda están marcados por características muy bien definidas; por
ejemplo, el cinturón de presiones altas, centrado alrededor de los 30° - 40° de latitud, en la region
subtropical, separa las celdas Hadley y Ferrel; el frente polar, centrado alrededor de los 60°, separa las
celdas Ferrel y Polar; la circulación de los vientos de ambos hemisferios converge en el ecuador,
definiendo lo que se conoce como la Zona Intertropical de Convergencia, ZIC. Por otro lado, en los
niveles superiors de la troposfera, los límites entre las tres celdas de circulación definen características
muy importantes conocidas como corrientes de chorro: por ejemplo, entre las celdas Hadley y Ferrel se
encuentra la corriente de chorro subtropical; entre la celda Ferrel y la Polar se encuentra la corriente de
chorro polar (Fig.8.1). En las siguientes secciones se discutirán brevemente los aspectos mas
sobresalientes de las características de la circulación general de la atmósfera
- Monzones
Los mecanismos para la formación de la circulación monzónica son prácticamente los mismos que para
las brisas comunes de mar y tierra, solo que en este caso las escalas de tiempo y espacio son mucho
más grandes y, a diferencia de las brisas, los monzones si pueden perturbar considerablemente la
circulación planetaria y, en consecuencia, generar anomalías climáticas de importancia, tales como
abundantes precipitaciones, dramáticas sequías, ondas de calor, etc. Básicamente el calentamiento
diferencial entre el continente y el océano es el principal mecanismo generador: durante verano el mayor
calentamiento de los continentes comparado con el de los océanos genera una zona de presión baja en
las zonas continentales (relativamente cálidas) y de presión alta sobre las regiones oceánicas
(relativamente frías); la diferencia de presión a nivel superficial da por resultado una fuerza que tiende a
balancear las dos zonas, desarrollándose un transporte de propiedades como calor, masa, y energía.
Durante invierno se presentan condiciones contrarias; es decir, la superficie de los continentes será
relativamente fría comparada con la de los océanos, por lo que los primeros desarrollan condiciones de
presión alta, mientras que los océanos se caracterizan por presiones bajas. En las siguientes secciones
se presentan las principales características del monzón del suroeste de Asia, por ser el de mayor
importancia en el mundo, y del monzón del suroeste de Norteamérica, por ser el menos conocido.
Esquema de la circulación monzónica del sur de Asia. Durante verano los alisios del hemisferio sur
(flechas continuas) cruzan el ecuador, transportando considerables cantidades de vapor de agua del
océano Indico para converger con los alisios del norte (flechas punteadas), desplazando la Zona
Intertropical de Convergencia y formar el frente del monzon (líneas rectas paralelas.

6. 4.- Responda a la pregunta que se hace al final del texto acerca de las ecuaciones empíricas
para obtener h.
Se obtiene al sustituir la velocidad 2 a 20 m/s en c.
H=10.45 – v +10√푣
H = 10.45 – 2+10 √2 = 22.59
H=10.45 – 20+10 √20 =35.17
En una diferencia.
Y bueno es que se encuentra fuera de rango y por ello hay una diferencia.
Bibliografías.
1.- http://usuario.cicese.mx/~sreyes/LIBRO%20METEOROLOGIA/Meteo6.pdf
2. - http://usuario.cicese.mx/~sreyes/LIBRO%20METEOROLOGIA/Meteo8.pdf