El valor exacto de presión atmosférica no se busca aquí; más bien, nos centraremos más en visualizar la evolución de esta cantidad, comparándola con un índice en movimiento, muy parecido a la aguja de referencia que se encuentra en un barómetro mecánico en una sala de estar.
Presión atmosférica
El concepto de presión atmosférica es fundamental en la predicción del tiempo. Aunque no es fácilmente tangible, esta cantidad física es simple de demostrar.
Al nivel del mar, la presión atmosférica es lo suficientemente fuerte como para elevar una columna de agua a una altura de unos 10 metros, o una columna de mercurio, que es significativamente más pesada, a solo 76 centímetros para una superficie de 1 centímetro cuadrado.
Por lo tanto, un barómetro de mercurio no es más que un tubo de vidrio doblado, abierto por un extremo y lleno de mercurio.
Está calibrado en milímetros, que representan el peso (es decir, la presión) más o menos ejercido sobre la superficie terrestre.
Este dispositivo aún lleva el nombre de su inventor, Torricelli (1608-1647), discípulo del famoso Galileo.
La presión del aire puede aumentar o disminuir. Vale la pena señalar que el valor de la presión atmosférica también proporciona una buena indicación de la altitud.
En esencia, un altímetro es un tipo de barómetro calibrado en kilómetros.
Es una pena que la temperatura también afecte a esta medida porque el aire más frío, al ser más pesado, tiende a descender, mientras que el aire caliente se expande y sube, siendo más ligero.
Se puede esperar una disminución de aproximadamente 1 milibar por cada aumento de 8 metros en la altitud.
En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la unidad de presión es el pascal (Pa), que representa una fuerza de 1 newton por metro cuadrado (aproximadamente 102 gramos).
Sin embargo, este valor no se usa comúnmente y a menudo se reemplaza por la barra, que equivale a 100 000 pascales.
La presión atmosférica estándar es un valor promedio, aproximadamente 1.013 bares o 1.013 milibares.
Esta unidad se muestra a menudo en los barómetros domésticos, junto con el valor 76, que representa la altura en centímetros de la columna de mercurio al nivel del mar.
¡Pero eso no es todo! El milibar ha sido reemplazado por el hectopascal (hPa), quizás en honor a la memoria del gran físico Blaise Pascal.
En el mercado se pueden encontrar barómetros metálicos o barómetros aneroides, los cuales operan en base a la elasticidad de los metales.
Una cámara de metal, desprovista de aire, se somete a la presión atmosférica a medir. Usando una palanca, mueve una pequeña aguja a través de un dial calibrado.
Un cursor móvil permite 'almacenar' una presión dada y luego verificar si está disminuyendo o aumentando. Con base en estas observaciones, proponemos construir nuestro indicador barométrico.
El sensor electrónico de presión atmosférica
Hoy en día, para medir la presión atmosférica de forma totalmente electrónica, basta con 'pesar' el peso de la columna de aire que ejerce presión sobre la superficie sensible de un sensor, aprovechando las propiedades piezorresistivas de una diminuta oblea de silicio.
Es similar a una galga extensiométrica en miniatura capaz de detectar pequeñas variaciones de masa en su superficie activa.
Motorola lleva varios años ofreciendo al gran público un componente muy interesante, que está compensado en temperatura y calibrado con precisión en fábrica mediante un rayo láser.
Este componente es el sensor de presión absoluta con la referencia MPX 2200AP.
Un modelo especial con dos entradas mide la presión diferencial para, por ejemplo, estimar el nivel de agua en un tanque. La sensibilidad típica del sensor es de 0,2 mV por kilopascal de presión.
Así, a la presión exacta de 1 bar = 1000 hPa, la tensión de salida del componente mide precisamente 100 x 0,2 mV = 20 mV.
Cómo funciona el circuito
El circuito indicador de presión atmosférica se presenta en su totalidad en la siguiente figura y consta de tres secciones diferenciadas: la fuente de alimentación regulada, la sección de medición y amplificación y, finalmente, el dispositivo de visualización y el cursor de memoria.
La fuente de alimentación intermitente de este dispositivo permite el uso de una batería rectangular de 9V.
Para eliminar las variaciones de tensión por desgaste de la batería, disponemos de un dispositivo de regulación de tensión formado por el transistor balasto T1 y el diodo zener Z1 de valor nominal 6,2V. El diodo de conmutación D1, conectado en serie, compensa con precisión la caída de tensión en la unión PN del transistor.
El condensador electrolítico de gran valor C1 también estabiliza este voltaje continuo en 6,2 V.
El terminal positivo de esta fuente de alimentación pasa por el botón de PRUEBA, que solo alimenta el dispositivo de visualización cuando se solicita, lo que contribuye a una extensión significativa de la vida útil de la batería.
