Un medidor de profundidad es un instrumento para medir la profundidad debajo de una superficie de referencia vertical . Incluyen profundímetros para buceo submarino y aplicaciones similares. Un profundímetro de buceo es un manómetro que muestra la profundidad equivalente debajo de la superficie libre en el agua. La relación entre profundidad y presión es lineal y lo suficientemente precisa para la mayoría de los propósitos prácticos, y para muchos propósitos, como el buceo, en realidad lo importante es la presión. Es un equipo de buceo utilizado por buzos , submarinos y sumergibles .
La mayoría de los profundímetros de buceo modernos tienen un mecanismo electrónico y una pantalla digital . Los modelos anteriores utilizaban un mecanismo mecánico y una pantalla analógica . Los profundímetros digitales utilizados por los buceadores suelen incluir también un temporizador que muestra el intervalo de tiempo que el buceador ha estado sumergido. Algunos muestran la velocidad de ascenso y descenso del buceador, lo que puede resultar útil para evitar el barotrauma . Este instrumento combinado también se conoce como cronómetro de fondo . Un profundímetro electrónico es un componente esencial de una computadora de buceo .
Como el manómetro solo mide la presión del agua, existe una inexactitud inherente en la profundidad que muestran los manómetros que se utilizan tanto en agua dulce como en agua de mar debido a la diferencia en las densidades del agua dulce y del agua de mar debido a las variaciones de salinidad y temperatura.
Un medidor de profundidad que mide la presión del aire que sale de una manguera de extremo abierto hacia el buceador se llama neumofatómetro . Suelen estar calibrados en metros de agua de mar o pies de agua de mar.
Los experimentos realizados en 1659 por Robert Boyle de la Royal Society se realizaron utilizando un barómetro bajo el agua y condujeron a la Ley de Boyle . [1] El físico, matemático e inventor francés Denis Papin publicó Recuiel de divers Pieces touchant quelques novelles Machines en 1695, donde propuso un profundímetro para un submarino . [2] En Philosophia Britannica se describió un "medidor marino" para medir la profundidad del océano en 1747. [3] Pero no fue hasta 1775 y el desarrollo de un medidor de profundidad por parte del inventor, instrumento científico y fabricante de relojes Isaac Doolittle. de New Haven, Connecticut , para el submarino Turtle de David Bushnell , que fue desplegado en una embarcación submarina. A principios del siglo XIX, "el profundímetro era una característica estándar en las campanas de buceo ". [4]
Con la profundidad del agua, la presión ambiental aumenta 1 bar por cada 10 m en agua dulce a 4 °C. Por lo tanto, la profundidad se puede determinar midiendo la presión y comparándola con la presión en la superficie. La presión atmosférica varía con la altitud y el clima, y para mayor precisión, el medidor de profundidad debe calibrarse para corregir la presión atmosférica local. Esto puede ser importante para la seguridad de la descompresión en altitud. La densidad del agua varía con la temperatura y la salinidad, por lo que para una medición precisa de la profundidad mediante este método, se deben conocer los perfiles de temperatura y salinidad. Estos se miden fácilmente, pero deben medirse directamente.
El medidor de profundidad Boyle-Mariotte consta de un tubo transparente abierto por un extremo. No tiene partes móviles y el tubo suele formar parte de un círculo o una espiral plana para encajar de forma compacta sobre un soporte. Durante la inmersión, el agua entra en el tubo y comprime una burbuja de aire en su interior proporcionalmente a la profundidad. El borde de la burbuja indica la profundidad en una escala . Para una profundidad de hasta 10 m, este profundímetro es bastante preciso, porque en este rango la presión se duplica de 1 bar a 2 bar, por lo que utiliza la mitad de la escala. Este tipo de medidor también se conoce como medidor capilar. A mayores profundidades, se vuelve inexacto. La profundidad máxima no se puede registrar con este tipo de medidor de profundidad y la precisión se ve fuertemente afectada por el cambio de temperatura de la burbuja de aire mientras está sumergido.
El medidor de profundidad de tubo Bourdon consiste en un tubo curvo fabricado de metal elástico, conocido como tubo Bourdon . La presión del agua sobre el tubo puede estar en el interior o en el exterior según el diseño. Cuando la presión aumenta, el tubo se estira y cuando disminuye, el tubo recupera su curvatura original. Este movimiento se transfiere a una aguja mediante un sistema de engranajes o palancas, y la aguja puede tener una aguja de arrastre auxiliar que es empujada pero no regresa automáticamente con la aguja principal, que puede marcar la profundidad máxima alcanzada. La precisión puede ser buena. Cuando el buzo los lleva, estos manómetros miden la diferencia de presión directamente entre el agua ambiental y el espacio de aire interno sellado del manómetro y, por lo tanto, pueden verse influenciados por los cambios de temperatura.
En un profundímetro de membrana, el agua presiona un recipiente metálico con un extremo flexible, que se desvía proporcionalmente a la presión externa. La desviación de la membrana se amplifica mediante un mecanismo de palanca y engranaje y se transfiere a un indicador como en un barómetro aneroide . El puntero puede empujar un puntero final que no regresa por sí solo e indica el máximo. Este tipo de medidor puede ser bastante preciso cuando se corrige según las variaciones de temperatura.
Se pueden usar extensímetros para convertir la presión sobre una membrana en resistencia eléctrica, que se puede convertir en una señal analógica mediante un puente de Wheatstone. Esta señal se puede procesar para proporcionar una señal proporcional a la presión, que se puede digitalizar para su posterior procesamiento y visualización. .
Los sensores de presión piezoresistivos utilizan la variación de la resistividad del silicio con la tensión. Un sensor piezoresistivo consta de un diafragma de silicio sobre el cual se difunden resistencias de silicio durante el proceso de fabricación. El diafragma está unido a una oblea de silicio. La señal debe corregirse por variaciones de temperatura. [5] Estos sensores de presión se utilizan comúnmente en computadoras de buceo . [6]
Un neumofatómetro es un medidor de profundidad que indica la profundidad de un buceador con suministro de superficie midiendo la presión del aire suministrado al buceador. Originalmente, había medidores de presión montados en la bomba de aire de manivela del buzo que se usaba para proporcionar aire respirable a un buceador que llevaba un traje de buceo estándar , con un suministro de aire de flujo libre, en el que no había mucha contrapresión aparte de la presión hidrostática de la profundidad. . A medida que se agregaron válvulas antirretorno al sistema por motivos de seguridad, aumentaron la contrapresión, que también aumentó cuando se introdujeron los cascos de demanda, por lo que se agregó una manguera adicional de pequeño diámetro al umbilical del buzo que no tiene restricciones adicionales y cuando hay un caudal bajo. de gas pasa a través de él para producir burbujas en el buzo, proporciona un sistema preciso, confiable y resistente para medir la profundidad del buceador, que todavía se utiliza como equipo de monitoreo de profundidad estándar para los buzos provistos de superficie. Los medidores del neumofatómetro están montados en el panel de suministro de gas respirable del buceador y se activan mediante una válvula. La "línea de neumo", como la llaman generalmente los buceadores, se puede utilizar como suministro de aire respirable de emergencia, metiendo el extremo abierto en la parte inferior del casco o máscara facial completa y abriendo la válvula para proporcionar un flujo libre de aire. Se coloca una válvula de aguja u orificio "amortiguador" entre la línea de neumo y el manómetro para reducir las cargas de impacto en el delicado mecanismo, y una válvula de sobrepresión protege el manómetro de presiones más allá de su rango operativo.
Los ordenadores de buceo tienen un profundímetro integrado, con salida digitalizada que se utiliza en el cálculo del estado de descompresión actual del buceador. La profundidad de inmersión se muestra junto con otros valores en la pantalla y la computadora la registra para una simulación continua del modelo de descompresión . La mayoría de los ordenadores de buceo contienen un sensor de presión piezoresistivo . Rara vez se utilizan sensores de presión capacitivos o inductivos. [ cita necesaria ]
Un buzo utiliza un profundímetro con mesas de descompresión y un reloj para evitar la enfermedad por descompresión . Una alternativa común al profundímetro, el reloj y las tablas de descompresión es una computadora de buceo , que tiene un profundímetro integral y muestra la profundidad actual como función estándar.
Un medidor de profundidad también puede basarse en la luz : el brillo disminuye con la profundidad, pero depende del clima (por ejemplo, si está soleado o nublado) y de la hora del día. Además el color depende de la profundidad del agua. [7] [8]
En el agua, la luz se atenúa para cada longitud de onda , de forma diferente. Las longitudes de onda UV , violeta (> 420 nm) y roja (< 500 nm) desaparecen antes que la luz azul (470 nm), que penetra más profundamente en el agua clara. [9] [10] La composición de la longitud de onda es constante para cada profundidad y es casi independiente de la hora del día y del clima . Para medir la profundidad, un animal necesitaría dos fotopigmentos sensibles a diferentes longitudes de onda para comparar diferentes rangos del espectro. [7] [8] Dichos pigmentos pueden expresarse en diferentes estructuras.
Estructuras tan diferentes se encuentran en el poliqueto Torrea candida . Sus ojos tienen una retina principal y dos accesorias . Las retinas accesorias detectan la luz ultravioleta ( λ max = 400 nm) y la retina principal detecta la luz azul-verde ( λ max = 560 nm). Si se compara la luz detectada en todas las retinas, se puede estimar la profundidad, por lo que para Torrea candida se ha propuesto un medidor de profundidad cromático de relación. [11]
Se ha encontrado un indicador de profundidad cromático de proporción en larvas del poliqueto Platynereis dumerilii . [12] Las larvas tienen dos estructuras: las células fotorreceptoras rabdoméricas de los ojos [13] y en el cerebro profundo las células fotorreceptoras ciliares. Las células fotorreceptoras ciliares expresan una opsina ciliar , [14] que es un fotopigmento de máxima sensibilidad a la luz ultravioleta ( λ máx = 383 nm). [15] Por lo tanto, las células fotorreceptoras ciliares reaccionan a la luz ultravioleta y hacen que las larvas naden gravitacionalmente. La gravitaxis aquí se contrarresta con la fototaxis , que hace que las larvas naden hacia la luz que proviene de la superficie. [10] La fototaxis está mediada por los ojos rabdoméricos. [16] [17] [12] Los ojos expresan al menos tres opsinas (al menos en las larvas más viejas), [18] y una de ellas es máximamente sensible a la luz cian ( λ max = 483 nm) de modo que los ojos cubren un amplio rango de longitudes de onda con fototaxis. [10] Cuando la fototaxis y la gravitaxis se han nivelado, las larvas han encontrado su profundidad preferida. [12]
Artículos [usurpados] sobre medidores de profundidad alojados en la Fundación Rubicón