Medición de la presión atmosférica y la humedad relativa con aparatos caseros

Por Andrés Pinar Solé

En ciertas ocasiones puede ser de utilidad conocer algunas variables atmosféricas, por ejemplo, está comprobado que las migrañas y otras dolencias se agravan al producirse cambios bruscos de presión, y que la sensación térmica, la sudoración o la velocidad con la que se seca la ropa están íntimamente relacionadas con la humedad relativa. Por todo ello, o por mera curiosidad, al lector podría interesarle conocer los valores de estas variables de una manera rápida y mucho más barata que comprando aparatos especializados, como se detalla a continuación.

Barómetro casero.

En caso de querer conocer la presión, un par de principios sencillos bastarán para poder comprender el funcionamiento del barómetro casero, con el que se puede estimar de manera aproximada el valor de esta medida.

La atmósfera es un medio dinámico, las masas de aire se desplazan dando lugar a subidas o bajadas de presión que tienen una gran incidencia en los fenómenos a (2)

globales y locales, y el principio de estos fenómenos es siempre el mismo. Tratando al aire como un gas ideal, se puede aislar una parcela del mismo con unas propiedades determinadas y utilizarlo para establecer la presión del aire que la rodea por comparación.

El aparato de la fotografía dispone de una cámara que se ha llenado con agua hasta un cierto nivel, conteniendo aire el resto de su volumen. Esta cámara está conectada a un tubo por el que el agua asciende hasta ponerse en contacto con el aire del exterior.

La física detrás del aparato es simple. En primer lugar se abre el orificio de la parte superior de la cámara y se llena el dispositivo con agua. Por la ley de los vasos comunicantes, el agua subirá hasta el mismo nivel en el tubo y la cámara. Se marca ahora la altura del agua en el tubo, esta será la medida de la presión atmosférica en el instante actual, por ejemplo, 990 hPa. No es necesario disponer de este dato para ver si la presión sube o baja respecto a la marcada en el inicio, pero sí lo será si se pretende calibrarlo.

b

A continuación se sella la cámara, encerrando el aire dentro de ella, que permanecerá a 990 hPa. Al pasar unos minutos, la columna de agua puede variar su altura o ascender, debido a que la atmósfera está variando la presión. Si la columna sube, la presión atmosférica es menor a la de la cámara, es decir, menor que 990 hPa, y si desciende, la atmósfera está comprimiendo el aire de la cámara con una presión mayor a la de esta, de esta manera se pueden conocer de un vistazo cambios bruscos en la dinámica atmosférica.

 

c

Para calibrar el aparato se ha de marcar la presión inicial y a continuación van marcando las alturas del agua en diferentes estados de la atmósfera y con datos reales de un barómetro (puede obtenerse los valores actuales locales en muchas ciudades por internet), de manera que al cabo de unos días se tienen suficientes marcas como para conocer la presión por medio del aparato y sin necesitar ya un barómetro.

Cabe indicar que el agua es muy sensible a los cambios de temperatura, por tanto el aparato solo será fiable a una temperatura similar a la que existía cuando se selló la cámara, lo cual no es un inconveniente si se dispone de un termómetro para saber cuándo es oportuno consultar la presión, aunque si la experiencia se realizó en la misma habitación donde se construyó puede ahorrarse este paso durante unos meses. Para evitar la evaporación, se colocó un tapón de goma que solo se retira en el instante de la medida.

Aunque el aparato tiene sus inconvenientes, resulta realmente didáctico y sorprendente observar cómo varia la presión en cuestión de m

 

inutos, y cómo puede anticiparse un cambio de tiempo con algunas horas de antelación.

Estimación de la humedad relativa con un psicrómetro.

dEl psicrómetro consiste en un termómetro normal y otro envuelto en un paño mojado, de manera que el agua abandona el paño en forma de vapor si el aire que la rodea no está saturado, es decir, si aún tiene capacidad para albergar más vapor. Este proceso es idéntico al de la sudoración de la piel; cuando el agua se evapora absorbe calor del medio enfriando el ambiente, por ello el termómetro húmedo siempre marcará una temperatura inferior o igual que la del ambiente. Comparándolas se puede conocer la humedad relativa.

 

Los inconvenientes de realizar este cálculo estriban en la necesidad de conocer la presión atmosférica y la presión de vapor actuales, pero la primera puede estimarse con el aparato construido anteriormente o por internet, y la presión de vapor está tabulada para cada temperatura:

 

 

 

e (2).png

El montaje es sencillo, se dispone de dos termómetros y uno de ellos se envuelve en un paño húmedo, consultando sus temperaturas cuando se hayan estabilizado. Obtendremos así T, la temperatura del termómetro seco y Tw, la temperatura del termómetro húmedo.

La humedad relativa se define como el cociente entre la presión de vapor del aire y la presión de vapor saturante:

f

Por otro lado, y considerando al aire húmedo como un gas ideal, se puede calcular la razón de mezcla con la expresión siguiente:

e

Por último, las temperaturas medidas se relacionan con una aproximación isobárica lineal:

ccccccc.JPG

P, Tw y T son conocidas, así como nnnnnnn.JPG  y que puede consultarse en la tabla. Faltaría por conocer e(T) . Ahorrando al lector los cálculos, se obtiene:

g

Con las presiones en hPa y la temperatura en grados. Un ejemplo, con valores de las temperaturas y la presión:

h

Es posible evitar los cálculos si suponemos una presión cercana a los 1000 hPa con la siguiente tabla, en la que se tabula la temperatura T y la diferencia entre termómetros (T-Tw) con la correspondiente humedad relativa, lo cual puede ofrecernos una aproximación aceptable en la mayoría de casos.

i

 

 

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