Medicin e Instrumentacin Marzo 2015 Laboratorio

BarmetroCastellanos Velasco Luis ngel

UNIVERSIDAD AUTNOMA DE MXICOangelo@comunidad.unam.mx

Abstract

El barmetro es un instrumento de medicin atmosrica, especficamente utilizado en la determinacin dela fuerza por unidad de superficie ejercida por el peso de la atmsfera. Existe un gran nmero de equiposatmofricos con distintos tipos de estos apartos y son diariamente utilizados ya que la presin atmosfricajuega un papel importante en la determinacin y pronstico del tiempo as como en el rea de investigacinal momento de realizarse experimentos ya que pueden llegar a afectar o hacer variar el funcionamiento demuchos aparatos electrnicos y mecnicos.

I. Introduction

Un barmetro es un instrumento mete-orolgico usado para medir la presinatmosfrica. El primer barmetro fueinventado en 1643 por Evangelista Torricelli,un ayudante de Galileo. El barmetro es bsi-camente un manmetro diseado para medirla presin del aire. Tambin es conocido comotubo de Torricelli. El nombre barmetro fue us-ado por primero vez por Boyle.Antiguamentese haba observado que si por el extremo supe-rior de un tubo abierto y vertical se aspiraba elaire mediante una bomba, estando el otro ex-tremo en comunicacin con un recipiente conagua, esta ascenda por el tubo, este fenmenoera atribuido al horror que manifestaban loscuerpos al vaco, segn Aristteles. Pero unconstructor de bombas de Florencia se propusoelevar por este medio agua a una altura supe-rior de 10 metros, sin conseguirlo. Fue y lapregunto a Galileo la razn del hecho, y este lerespondi que era que el agua haba alcanzadosu lmite de horror al vaco.

El primero que se dio cuenta del fenmenoreal fue una de los discpulos de Galileo, Vi-viani (1644), quien afirm que era la presinatmosfrica y que la mxima altura del agua enun tubo vertical cerrado, suficientemente largo,y en cuya parte superior se hiciera vaco, de-ba exactamente medir la presin atmosfrica,

ya que esta era la que sostena la columna deagua. Pens luego que si la presin atmos-frica sostena a nivel de mar una columna deagua de 10 metros aproximadamente, podrasostener una columna de mercurio de unos760mm, ya que el mercurio es 13.5 veces mspesado que el agua. Esta observacin fue elfundamento del experimento de Torricelli, unamigo de Viviani, que confirm la explicacinde su amigo.

En 1643, descubri Torricelli el principiodel barmetro, que demostraba la existenciade la presin atmosfrica, y por el que princi-palmente es recordado en la actualidad. Mstarde, el francs Pascal confirmara este princi-pio realizando mediciones a distintas alturas.Precisamente, en honor de Torricelli se designpor torr la unidad de presin atmosfrica. Asmismo, demostr la existencia del vaco, haciael cual sentan los cientficos un temor reveren-cial, el horror vacui como denominaban a estetemor.

El experimento de Torricelli consiste entomar un tubo de vidrio cerrado por un ex-tremo y abierto por el otro, de 1 metro aprox-imadamente de longitud, llenarlo de mercu-rio, taparlo con el dedo pulgar e invertirlointroduciendo el extremo abierto en una cu-beta con mercurio. Luego si el tubo se colocaverticalmente, la altura de la columna de mer-curio de la cubeta es aproximadamente cerca

Para enviar comentario y sugerencias sobre sta investigacin

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de la altura del nivel del mar de 760mm apare-ciendo en la parte superior del tubo el llamadovaco de Torricelli, que realmente es un espa-cio llenado por vapor de mercurio a muy bajatensin.

Torricelli observ que la altura de lacolumna variaba, lo que explico la variacin dela presin atmosfrica.

II. Principio de Funcionamiento yestructura

Actualmente existen varios tipos de Barmet-ros. Segn los fines del instituto o experimentoa realizarse uno es ocupado o no, as mismo, latecnologa y el presupueto disponible, vara suconstruccin y manufactura. A continuacinlos nombramos:

Barmetro de Mercurio: Est formadopor un tubo de vidrio de unos 850 mmde altura, cerrado por elextremo supe-rior y abierto por el inferior. Cuando eltubo se llena de mercurio yse coloca elextremo abierto en un recipiente llenodel mismo lquido, el niveldel tubo caehasta una altura de unos 760 mm porencima del nivel delrecipiente y deja unvaco casi perfecto en la parte superiordel tubo, estando alnivel del mar y encondiciones normales. Las variacionesde la presinatmosfrica hacen que ellquido del tubo suba o baje ligeramente.La lecturade un barmetro de mercuriopuede tener una precisin de hasta 0,1mm.

Barmetro de Fortn: Compuesto por untubo de Torricelli que se introduce enel mercurio contenido en una cubeta devidrio en forma tubular, provista de unabase de piel de gamo cuya forma puedeser modificada por medio de un tornilloque se apoya en su centro y que, opor-tunamente girado, lleva el nivel del mer-curio del cilindro a rozar la punta de unpequeo cono de marfil. As se mantieneun nivel fijo.Este est completamente

recubierto de latn, salvo dos ranurasverticales junto al tubo que permiten verel nivel de mercurio. En la ranura frontalhay una graduacin en milmetros y unaescala de vernier (nonio) para la lecturade dcimas de milmetros.Y en la poste-rior hay un pequeo espejo para facilitarla visibilidad del nivel.Los barmetrosFortin se usan en laboratorios cientficospara las medidas de alta precisin.

Barmetro Aneroide: Es un barmetroque no utiliza mercurio. Indica las varia-ciones de presin atmosfrica por lasdeformaciones ms o menos grandes queaqulla hace experimentar a una cajametlica de paredes muy elsticas encuyo interior se ha hecho el vaco msabsoluto. Se grada por comparacincon un barmetro de mercurio pero susindicaciones son cada vez ms inexactaspor causa de la variacin de la elasticidaddel resorte plstico. Fue inventado porLucien Vidie en 1843 y es ms grande,por lo tanto el barmetro que utiliza mer-curio. El principio de funcionamientoes el cambio de tamao de una cpsulaparcialmente evacuada, construida paramaximizar el cambio en una dimensincon los cambios en la presin del aire.Los cambios de la longitud de la cp-sula se amplifican por medio de un brazoa un dial, que permite mostrar la presin.

Barmetro Holostrico Est formado porun recipiente aplanado, de superficies on-duladas en el que se ha logrado una in-tensa rarefaccin antes de cerrarlo; enuna de las caras se apoya un resorteque, con las variaciones de presin atmos-frica, hace mover un ndice por mediode un juego de palancas.Es menos pre-ciso que el Aneroide.

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III. Mercado y equiposcomercializados

Table 1: Algunos equipos

Barmetro

Equipo Rango hPa Precio

Baromera en hPa 580 - 1040 998USD

Registrador bar 10 999.9 218USD

BARMET AB60 800-1100

BARMET AB100 600-1100

VAISALA PTB110 5,6,8,11 (x100)

Aqu presentamos mayor detalles de losequipos de la tabla de arriba:

Barmetro AB 60Fabricante: AmmonitVenta en el interior del armario de conexionesy por separadoSensor de presin piezoelctricoIntrvalo de medida 800-1100 hPa (mbar)Tensin de salida: 0-5 VDCTensin entrada: 9-32 VConsumo: < 5 mA @ 12 VDCTemperatura de funcionamiento: -40 - 85 CHumedad de funcionamiento: 0-98 po cientoRHAtmsfera: No inica, no corrosivaTiempo de respuesta: 10-90 por ciento, typ. 50ms.

VAISALA PTB 110Fabricante: VaisalaIntrvalo de medida: 500, 600, 800-1100 hPASensor piezoelctrico: Bajo consumoMedida de diferentes intrvalos Exactitud:tol.:3hPa a 20 C;tol.:1 hPa at -20-60 C tol.:1,5 hPa at-40-60 C

Tensin de salida: 0-2,5 0-5 VDCConsumo: < 4 mA @ 12 VDC

IV. Discusion y Conclusiones

Actualmente la mayoria de los instrumentosmecnicos de estados del tiempo han sido sub-stituidos por instrumentos electrnicos que reg-istran la presin atmosfrica en una computa-dora. La presin atmosfrica puede registrarsey reportarse en muchas unidades diferentes.Segn lo mencionado, un barmetro mercurialhace medidas en pulgadas de mercurio (enHg). Generalmente, esta unidad es de usogeneral en la aviacin en de los E.E.U.U. Libraspor pulgada cuadrada (psi) es comn en elsistema de unidades inglesas, y el PASCAL(Pa), es el estndar en el sistema mtrico (SI).

Puesto que la presin ejercida por la atmsferade la Tierra es de gran importancia prctica,algunas veces se expresa en trminos de "at-msferas" (atm). Para describir los estados deltiempo se usan el bar y el milibar (mb) para lapresin. A menudo escuchars a los meterelo-gos usar el milibar cuando describen sistemasde estados del tiempo de baja o de alta presin.En resumen, en el nivel del mar cuando es 0oC,1 atmsfera = 29.92 en hectogramo = 14.7 psi =101.325 Pa = 1.013.25 mb = 1.013 bar.

I. Conclusin

Han pasado muchos aos desde el descubri-ento de la medicin de la presin. Los avancestecnolgicos y en la ciencia han permitidoimplementar una gran cantidad de nuevosequipos que son ms precisos y exactos.Loselementos que constituyen a los barmetrospueden ser tan sensibles como las condicionesrequeridas del usuario o fin especfico se de-seen. El estudio minuciosos de los elementosque contituyen y estructuran al barmetro nospermitira comprobar los datos de tablas que

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se presentaron en cuanto a sus rangos de op-eracin.

References

[http://fluidos.eia.edu.co/] Fluidos, CarlosToro s.

[http://www.windows2universe.org/] BeccaHatheway

[http://meteorologia.pucp.edu.pe/] HernanCastillo, Pedro Ros

[http://www.ammonit.com/Manuales] Am-monit Measurement GmbH

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IntroductionPrincipio de Funcionamiento y estructuraMercado y equipos comercializadosDiscusion y ConclusionesConclusin