Un profundímetro es un instrumento para medir la profundidad por debajo de una superficie de referencia vertical . Incluye profundímetros para buceo submarino y aplicaciones similares. Un profundímetro de buceo es un manómetro que muestra la profundidad equivalente por debajo de la superficie libre en el agua. La relación entre la profundidad y la presión es lineal y lo suficientemente precisa para la mayoría de los propósitos prácticos, y para muchos propósitos, como el buceo, es realmente la presión lo que es importante. Es una pieza del equipo de buceo que utilizan los buceadores submarinos , 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 que utilizan 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 temporizador de fondo . Un profundímetro electrónico es un componente esencial de un ordenador de buceo .
Como el medidor solo mide la presión del agua, existe una inexactitud inherente en la profundidad mostrada por los medidores 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 a borbotones de una manguera abierta hacia el buzo se llama neumofatómetro . Por lo general, se calibran en metros o pies de agua de mar.
En 1659, Robert Boyle, de la Royal Society, realizó experimentos utilizando un barómetro bajo el agua y condujo a la Ley de Boyle . [1] El físico, matemático e inventor francés Denis Papin publicó Recuiel de various Pieces touchant quelques novelles Machines en 1695, donde propuso un medidor de profundidad para un submarino . [2] Un "medidor de profundidad" para medir la profundidad del océano fue descrito en Philosophia Britannica en 1747. [3] Pero no fue hasta 1775 y el desarrollo de un medidor de profundidad por el inventor, fabricante de instrumentos científicos y relojero Isaac Doolittle de New Haven, Connecticut , para el submarino Turtle de David Bushnell , que uno se desplegó en una embarcación submarina. A principios del siglo XIX, "el medidor de profundidad 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 la 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 profundímetro Boyle-Mariotte consiste en un tubo transparente abierto por un extremo. No tiene partes móviles y el tubo suele ser parte de un círculo o una espiral plana para encajar de forma compacta sobre un soporte. Al bucear, el agua entra en el tubo y comprime una burbuja de aire en su interior de forma proporcional 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 profundímetro también se conoce como profundímetro capilar. A mayores profundidades, se vuelve impreciso. La profundidad máxima no se puede registrar con este tipo de profundímetro, y la precisión se ve muy afectada por el cambio de temperatura de la burbuja de aire mientras está sumergido.
El profundímetro de tubo Bourdon consiste en un tubo curvado de metal elástico, conocido como tubo Bourdon . La presión del agua sobre el tubo puede ser interna o externa según el diseño. Cuando la presión aumenta, el tubo se estira y cuando disminuye, el tubo recupera la curvatura original. Este movimiento se transmite a un puntero mediante un sistema de engranajes o palancas, y el puntero puede tener un puntero auxiliar que se empuja pero que no regresa automáticamente con el puntero principal, que puede marcar la profundidad máxima alcanzada. La precisión puede ser buena. Cuando los lleva el buceador, estos medidores miden la diferencia de presión directamente entre el agua ambiente y el espacio de aire interno sellado del medidor y, por lo tanto, pueden verse influenciados por los cambios de temperatura.
En un medidor de profundidad de membrana, el agua presiona un recipiente metálico con un extremo flexible, que se desvía proporcionalmente a la presión externa. La deflexión de la membrana se amplifica mediante un mecanismo de palanca y engranaje y se transfiere a un indicador como en un barómetro aneroide . El indicador puede empujar un indicador trasero que no regresa por sí solo e indica el máximo. Este tipo de medidor puede ser bastante preciso cuando se corrige en función de las variaciones de temperatura.
Se pueden utilizar medidores de tensión 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 piezorresistivos utilizan la variación de la resistividad del silicio con la tensión. Un sensor piezorresistivo consta de un diafragma de silicio sobre el que se difunden resistencias de silicio durante el proceso de fabricación. El diafragma está unido a una oblea de silicio. La señal debe corregirse para las variaciones de temperatura. [5] Estos sensores de presión se utilizan comúnmente en ordenadores 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 manómetros montados en la bomba de aire del buceador con manivela que se usaba para proporcionar aire respirable a un buceador que vestía 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. Como se agregaron válvulas antirretorno al sistema por seguridad, aumentaron la contrapresión, que también aumentó cuando se introdujeron los cascos a demanda, por lo que se agregó una manguera adicional de diámetro pequeño al umbilical del buceador que no tiene restricciones adicionales y cuando se pasa un bajo caudal de gas a través de ella para producir burbujas en el buceador, proporciona un sistema preciso, confiable y resistente para medir la profundidad del buceador, que todavía se usa como el equipo de monitoreo de profundidad estándar para buceadores con suministro de superficie. Los medidores de neumofatómetro están montados en el panel de suministro de gas respirable del buceador y se activan mediante una válvula. La "línea neumática", como la llaman generalmente los buceadores, se puede utilizar como suministro de aire respirable de emergencia, introduciendo el extremo abierto en la parte inferior del casco o la máscara facial completa y abriendo la válvula para proporcionar aire de flujo libre. Se coloca una válvula de aguja o un orificio "amortiguador de manómetro" entre la línea neumática y el manómetro para reducir las cargas de impacto en el delicado mecanismo, y una válvula de sobrepresión protege al manómetro de presiones que superen su rango operativo.
Los ordenadores de buceo tienen un medidor de profundidad integrado, con salida digitalizada que se utiliza para calcular el estado de descompresión actual del buceador. La profundidad de inmersión se muestra junto con otros valores en la pantalla y el ordenador los registra para simular continuamente el modelo de descompresión . La mayoría de los ordenadores de buceo contienen un sensor de presión piezorresistivo . En raras ocasiones se utilizan sensores de presión capacitivos o inductivos. [ cita requerida ]
Un buceador utiliza un profundímetro con tablas de descompresión y un reloj para evitar la enfermedad por descompresión . Una alternativa común al profundímetro, el reloj y las tablas de descompresión es un ordenador de buceo , que tiene un profundímetro integrado 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 de forma diferente para cada longitud de onda . 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.
En el poliqueto Torrea candida se encuentran estructuras tan diferentes . Sus ojos tienen una retina principal y dos retinas 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 por todas las retinas, se puede estimar la profundidad, por lo que para Torrea candida se ha propuesto un medidor de profundidad cociente-cromático. [11]
Se ha encontrado un medidor de profundidad cromático proporcional 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 con máxima sensibilidad a la luz ultravioleta ( λ max = 383 nm). [15] Por lo tanto, las células fotorreceptoras ciliares reaccionan a la luz ultravioleta y hacen que las larvas naden hacia abajo gravitacionalmente. La gravitaxis aquí es contrarrestada por la fototaxis , que hace que las larvas naden hacia la luz que viene 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 Rubicon