Barómetro giratorio.

Un barómetro (1) que comprende un tubo de barómetro (2) que retiene una columna de fluido barométrico (4);

caracterizado por que el barómetro (1) está adaptado para ser sometido a rotación durante la medición de tal manera quela aceleración centrífuga producida durante dicha rotación aumenta la presión ejercida por dicha columna de fluidobarométrico, para una densidad dada de fluido barométrico, y por que la longitud del tubo barométrico está adaptada alrequisito de longitud reducida causado por dicha presión ejercida aumentada.

Barómetro giratorio.

Campo del invento El invento se refiere al campo de la medición de la presión atmosférica y de instrumentos para medir la presión atmosférica.

Antecedentes del invento Los instrumentos que permiten la medición de la presión atmosférica, conocidos como barómetros, se conocen desde hace 350 años más o menos. El primero de tales instrumentos comprende un tubo lleno con agua suspendido por encima de un depósito de agua por lo que la altura de la columna de agua dentro del tubo cae hasta que el peso del agua contenida dentro del tubo desplaza la presión ejercida por la atmósfera sobre el cuerpo del depósito.

Un perfeccionamiento significativo de este tipo de barómetro llegó cuando el fluido dentro del tubo y del depósito fue reemplazado con mercurio (por ejemplo, el barómetro Fortin) . Debido a la densidad mucho mayor del mercurio, la longitud de tubo requerida necesaria para contrarrestar la presión atmosférica para un diámetro de tubo dado es correspondientemente mucho más corta, al menos 84 cm comparada con las longitudes de tubo de aproximadamente 10 m requeridas para barómetros similares a Fortin a base de agua. Los barómetros Fortin son muy precisos, siendo el cambio en la longitud de columna para un cambio dado en la presión lineal en gran medida, y dan un valor absoluto para la presión atmosférica.

Un tipo de barómetro alternativo a base de mercurio es el tipo de Tubo Torricelli, como se ha mostrado en el documento GB 733.749 (Whitehorn) , en el que la parte superior del tubo de barómetro está curvada o tiene una forma helicoidal para prolongar la longitud del mercurio sobre la que ocurre la variación barométrica.

En el clima político y medioambiental actual, hay un deseo general de reemplazar los instrumentos que contienen mercurio, tales como los barómetros Fortin, con alternativas libres de mercurio. Los tipos alternativos de barómetros actualmente disponibles, tales como barómetros aneroides, el Sympiesómetro, instrumentos Bourdon de cuarzo e instrumentos electrónicos, no miden la presión absoluta como tal y cada uno requiere que se tomen mediciones separadas, de referencia, que conducen a que los instrumentos sean complicados de utilizar y requieran atención cuando los instrumentos son establecidos y hechos funcionar.

Por consiguiente, es un objeto del invento proporcionar un barómetro absoluto que no contenga mercurio.

Resumen del invento De acuerdo con un primer aspecto del invento se ha proporcionado un barómetro que comprende un tubo de barómetro que retiene un fluido barométrico; caracterizado porque el barómetro está adaptado para ser hecho girar y el tubo de barómetro es más corto que el requerido por un barómetro que no está adaptado para ser hecho girar.

El invento también se extiende en un segundo aspecto a un método de tomar una medición de presión de aire que comprende las operaciones de: proporcionar un barómetro de acuerdo con el primer aspecto del invento; hacer girar el barómetro; y tomar una lectura de la presión de aire del barómetro mientras el barómetro está siendo hecho girar.

Generalmente, un barómetro tal como el barómetro Fortin, por ejemplo, equilibra la presión ejercida sobre un depósito o cisterna de fluido barométrico por la atmósfera con la presión ejercida sobre el mismo depósito de fluido barométrico por una columna del mismo fluido barométrico. Durante el montaje, un tubo de barómetro con un extremo cerrado herméticamente o sellado es llenado con el fluido barométrico y a continuación invertido sobre el depósito de fluido barométrico. El nivel del fluido barométrico dentro del tubo de barómetro cae hasta que la presión ejercida por la columna de fluido barométrico sobre el depósito iguala la presión ejercida sobre el depósito por la presión atmosférica. Por tanto, se forma un vacío (a veces denominado “vacío de Torricelli”) entre el fluido barométrico y el extremo sellado del tubo del barómetro.

La presión ejercida por la columna de fluido barométrico depende de la altura de la columna por encima del nivel del fluido barométrico dentro del depósito y la densidad del fluido barométrico de acuerdo con la ecuación (1) . Por ejemplo, una columna de mercurio con una densidad de 13, 564 g·cm-3, requiere una columna de una altura de aproximadamente 76 cm para equilibrar la presión atmosférica estándar (es decir, 1 atm, 101.325 Pa o 1013 mB) .

P = p · h · a P

(1)

h =

p· a dónde P es la presión de aire, p es la densidad del fluido barométrico y a es la aceleración sobre el fluido barométrico.

Sin embargo, si el barómetro es sometido a rotación, la aceleración centrífuga producida puede aumentar la presión ejercida por una columna dada de fluido barométrico de tal manera que puede utilizarse una columna más corta de fluido barométrico. Por ejemplo, de acuerdo con la ecuación (2) , un barómetro de mercurio que requería una columna de 76 cm para equilibrar la presión atmosférica estándar como se ha descrito antes, sólo requeriría una columna de aproximadamente 15 cm cuando es hecho girar a 5 revoluciones por segundo con un radio medio de columna de 5 cm.

P = p · h · a dónde la aceleración es debida a la rotación a = r · 2

: P =p· h · r ·l2

l=2· · S

P

(2)

º h =

· S ·p· r

dónde w es la aceleración rotacional, S es la velocidad de rotación y r es la distancia radial del punto medio de la columna de fluido barométrico desde el centro de rotación.

Por tanto, un barómetro que puede ser hecho girar de acuerdo con el presente aspecto del invento puede comprender un tubo de barómetro mucho más corto dentro del cual es retenido el fluido barométrico y ser aún capaz de medir la presión atmosférica.

El tubo de barómetro tiene típicamente un extremo sellado y un extremo abierto. Preferiblemente, la longitud del tubo de barómetro es tal que cuando el barómetro está en reposo y el extremo abierto está a una presión atmosférica estándar, el fluido barométrico hace contacto contra el extremo sellado.

El tubo de barómetro puede ser menor de 84 cm de longitud, preferiblemente, menor de 50 cm de longitud y más preferiblemente menor de 25 cm de longitud.

Por consiguiente, el presente aspecto del invento se extiende a un barómetro que comprende un tubo de barómetro que retiene un fluido barométrico; caracterizado por que el barómetro puede girar de tal manera que el tubo del barómetro es más corto de lo requerido por un barómetro no giratorio.

Preferiblemente, el tubo de barómetro retiene un fluido barométrico que tiene una densidad inferior que la del mercurio (13, 564 g·cm-3) .

El fluido barométrico tiene típicamente una densidad de menos de 10 g·cm-3. Preferiblemente, el fluido barométrico tiene una densidad de menos de 2 g·cm-3, más preferiblemente de menos de 1, 5 g·cm-3. Por ejemplo, el fluido barométrico puede tener una densidad de aproximadamente 0, 9 g·cm-3.

El invento se extiende a un barómetro giratorio que tiene un tubo de barómetro de menos de 84 cm de longitud, reteniendo el tubo de barómetro un fluido barométrico que tiene una densidad inferior que la del mercurio (13, 564 g·cm-3) .

El invento se extiende a un barómetro que puede ser hecho girar mecánicamente para permitir la utilización de un fluido barométrico de densidad inferior a la del mercurio y un tubo de barómetro más corto que el requerido para un barómetro que no es hecho girar.

El barómetro puede ser hecho girar mecánicamente para permitir la utilización de un fluido barométrico de densidad inferior a la del mercurio. El barómetro puede ser hecho girar mecánicamente para permitir la utilización de un tubo de barómetro más corto que el requerido por un barómetro que no es hecho girar.

En el momento actual, existen fuertes incentivos políticos y medioambientales para sustituir instrumentos que contienen mercurio, con instrumentos alternativos, libres de mercurio. Por lo tanto, se necesita un fluido barométrico distinto del mercurio si se requiere un instrumento tipo Fortin. Los fluidos barométricos alternativos tendrán generalmente una densidad inferior a la del mercurio y por lo tanto requerirán una longitud de tubo de barómetro de mayor longitud.

La longitud del tubo de barómetro requerida para medir la presión de aire es inversamente proporcional a la densidad del fluido barométrico y la aceleración aplicada al fluido barométrico (debido a la gravedad para un barómetro de tipo Fortín estándar) de acuerdo con la ecuación (1) . Hacer girar el barómetro aumenta la aceleración sobre el fluido... [Seguir leyendo]

1. Un barómetro (1) que comprende un tubo de barómetro (2) que retiene una columna de fluido barométrico (4) ; caracterizado por que el barómetro (1) está adaptado para ser sometido a rotación durante la medición de tal manera que la aceleración centrífuga producida durante dicha rotación aumenta la presión ejercida por dicha columna de fluido barométrico, para una densidad dada de fluido barométrico, y por que la longitud del tubo barométrico está adaptada al requisito de longitud reducida causado por dicha presión ejercida aumentada.

2. Un barómetro (1) según la reivindicación 1, en el que el barómetro tiene un extremo sellado (8) y un extremo abierto (10) y la longitud del tubo de barómetro (2) es tal que cuando el barómetro está en reposo y el extremo abierto está a una presión atmosférica estándar, el fluido barométrico (4) hace contacto contra el extremo sellado (8) .

3. Un barómetro (1) según la reivindicación 1 ó 2, en el que el tubo de barómetro (2) es menor de 25 cm de longitud.

4. Un barómetro (1) según cualquier reivindicación precedente, en el que el tubo de barómetro (2) retiene un fluido barométrico (4) que tiene una densidad menor que la del mercurio.

5. Un barómetro (1) según cualquier reivindicación previa, en el que el barómetro (1) puede ser hecho girar dentro de una centrifugadora.

6. Un barómetro (1) según cualquier reivindicación precedente, en el que el barómetro (1) comprende un montaje giratorio (6) , teniendo el montaje giratorio (6) un centro de rotación (20) .

7. Un barómetro (1) según la reivindicación 6, en el que el tubo de barómetro (2) está situado sobre el montaje giratorio (6) en un lado del centro de rotación (20) .

8. Un barómetro (1) según cualquier reivindicación previa, en el que el tubo de barómetro (2) comprende un primer extremo sellado y un segundo extremo abierto, y el segundo extremo abierto está dentro del 10% del alcance del montaje giratorio (6) del centro de rotación (20) .

9. Un barómetro (1) según cualquier reivindicación previa, en el que el barómetro (1) comprende además un sensor operable para medir datos relativos a la posición de la interfaz de fluido barométrico/vacío mientras el barómetro (1) está siendo hecho girar.

10. Un barómetro (1) según la reivindicación 9, en el que el sensor comprende una serie de sensores discretos (24) , siendo cada sensor discreto dentro de la serie de sensores discretos operable para indicar si el fluido barométrico (4) se extiende sobre una posición específica en el tubo de barómetro (2) .

11. Un barómetro (1) según la reivindicación 9 o la reivindicación 10, en el que el barómetro (1) es adecuado para utilizar con una unidad óptica.

12. Un barómetro (1) según la reivindicación 11, en el que el montaje giratorio es generalmente plano y comprende un primer lado que comprende un tubo de barómetro (2) y un segundo lado opuesto; comprendiendo el barómetro (1) además un procesador (22) operable para calcular la presión de aire a partir de la posición de la interfaz fluido barométrico/vacío o fluido barométrico/aire; en el que la presión de aire calculada es legible a partir del segundo lado del montaje giratorio por el láser de una unidad óptica.

13. Un método de tomar una medición de presión de aire que comprende las operaciones de:

proporcionar un barómetro (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores;

hacer girar el barómetro (1) ; y

tomar una lectura de la presión de aire del barómetro (1) mientras que el barómetro (1) está siendo hecho girar.

14. Un método de tomar una medición de presión de aire según la reivindicación 13, en el que la lectura de la presión de aire es tomada mediante una fotografía.

15. Un método de tomar una medición de presión de aire que comprende las operaciones de:

proporcionar un barómetro (1) según cualquiera de las reivindicaciones 11 ó 12 y un ordenador que comprende una unidad óptica, una unidad de procesamiento y una pantalla de presentación;

insertar el barómetro (1) en la unidad óptica de un ordenador;

leer la presión de aire calculada a partir del barómetro (1) con el láser de la unidad óptica; y

presentar la presión de aire calculada en la pantalla de presentación del ordenador.