ES2201730T3 - Metodo y equipo para medir el flujo de vapor desde superficies. - Google Patents
Metodo y equipo para medir el flujo de vapor desde superficies.Info
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Abstract
Equipo para la medida del flujo de vapor de agua desde una superficie (6) que comprende un cilindro (1) con un primer extremo (1a) que está abierto y un segundo extremo (1b) que está cerrado, estando adaptado el primer extremo (1a) para colocarse frente a la superficie (6) y existiendo un medio (3) de refrigeración adaptado para refrigerar el segundo extremo (1b) del cilindro (1); conteniendo el cilindro (1) uno o más detectores (4), (5) que pueden medir cantidades a partir de las cuales puede calcularse el flujo de vapor de agua desde la superficie.
Description
Método y equipo para medir el flujo de vapor
desde superficies.
La presente invención se refiere a un método y un
dispositivo para la medida del flujo de vapor desde una superficie,
más particularmente se refiere a un método y un dispositivo que
pueden utilizarse para medir la velocidad de pérdida de agua desde
la piel humana.
La pérdida de agua transepidérmica (TEWL) es
importante en la evaluación de la eficacia de la barrera piel/agua.
La lesión de la piel resultante de varias enfermedades cutáneas,
quemaduras u otras lesiones pueden afectar la TEWL y la medida de la
TEWL puede indicar tal lesión y posiblemente su primer comienzo o
respuesta al tratamiento. Por consiguiente, tiene uso en diagnóstico
clínico.
Como la TEWL es una medida de la eficacia de la
barrera piel/agua, su medida es importante en bebés nacidos
prematuramente, en los que la deshidratación debida a la excesiva
pérdida de agua puede tener resultados adversos graves. La TEWL
también se utiliza en pruebas del efecto de los productos cosméticos
y farmacéuticos aplicados a la piel.
La patente del Reino Unido 1532419 describe un
instrumento para la medida de la velocidad de pérdida de agua desde
la piel, en el que un cilindro abierto, que contiene dos detectores
de la humedad relativa separados y dos detectores de la temperatura,
se coloca sobre la piel de manera que el vapor de agua que escapa de
la piel difunde a lo largo del cilindro y pasa por los detectores.
La señal de salida de estos detectores se puede utilizar para medir
el gradiente de concentración de vapor de agua en el cilindro, y por
tanto, el flujo de vapor de agua desde la piel.
Sin embargo, este instrumento sólo puede
funcionar de manera exacta en una zona de difusión homogénea, lo que
significa que el aire dentro del cilindro debe permanecer quieto. En
la práctica, las corrientes de aire y otros movimientos de aire en
los alrededores del extremo abierto del cilindro afectan a las
medidas e introducen errores. Otros errores se asocian con cambios
de la humedad ambiental.
Se ha ideado ahora un equipo y un método para la
medida del flujo de vapor de agua desde una superficie, que reduce
estos problemas.
Según la invención, se proporciona un equipo para
la medida del flujo de vapor de agua desde una superficie, que
comprende un cilindro con una abertura en un extremo, abertura que
se adapta para colocarse frente a la superficie de interés, estando
cerrado el otro extremo del cilindro por medio de una superficie
refrigerada; conteniendo el cilindro detectores, detectores que
pueden medir cantidades, tales como la humedad relativa y la
temperatura, a partir de las cuales puede calcularse el flujo de
vapor de agua desde la superficie de interés.
La invención también proporciona un método para
la medida del flujo de vapor de agua desde una superficie, método
que comprende encerrar una zona adyacente a la superficie de interés
dentro de un cilindro que está abierto en un extremo y cerrado en el
otro extremo, colocando el extremo abierto del cilindro frente a la
superficie de interés, refrigerar la superficie cercana al extremo
cerrado del cilindro y medir cantidades, tales como la humedad
relativa y la temperatura dentro del cilindro, a partir de las
cuales puede calcularse el flujo de vapor de agua desde la
superficie de interés.
La superficie cerrada se refrigera
preferiblemente hasta una temperatura a la que el vapor de agua en
los alrededores condense a agua líquida o a hielo y se establezcan
condiciones estacionarias de difusión de vapor de agua dentro del
cilindro, siendo inferior la concentración de vapor de agua en las
inmediaciones de la superficie fría que en las inmediaciones de la
superficie de interés. De este modo, se establece un gradiente de
concentración de vapor de agua a lo largo de la longitud del
cilindro.
Dada una disposición geométrica adecuada de los
detectores, sus lecturas de, normalmente, humedad relativa y
temperatura, se pueden utilizar para calcular el gradiente de
concentración de vapor de agua a lo largo de la longitud del
cilindro. La relación entre el flujo de vapor de agua y el gradiente
de concentración de vapor de agua a lo largo de la longitud del
cilindro es bien conocida, por ejemplo se explica en el documento GB
1532419.
Existen varios métodos de medida del gradiente de
concentración de vapor de agua a lo largo de la longitud del
cilindro. En una ejecución, se mide la concentración de vapor de
agua a una distancia conocida de la superficie refrigerada y,
utilizando la de concentración conocida de vapor de agua en las
inmediaciones de la superficie refrigerada, puede calcularse el
gradiente de concentración de vapor de agua a lo largo de la
longitud del cilindro.
La concentración de vapor de agua puede medirse
midiendo la humedad relativa, en cuyo caso existe preferiblemente un
segundo detector que puede medir la temperatura sustancialmente en
la localización del detector que mide la humedad relativa. A partir
de las medidas de la humedad relativa y la temperatura asociada, se
puede determinar la concentración de vapor de agua en la
localización del detector.
Una elección conveniente y adecuada del detector
de la humedad relativa incluye detectores basados en el cambio en la
capacitancia o en el cambio en la conductividad eléctrica, etc., que
están ampliamente disponibles comercialmente. Una elección
conveniente y adecuada del detector de la temperatura incluye
termopares y termistores convencionales, que están ampliamente
disponibles comercialmente. Alternativamente, se puede utilizar un
detector compuesto que mide simultáneamente la humedad relativa y la
temperatura, de modo que uno de tales detectores compuestos puede
producir las señales requeridas.
Preferiblemente, los detectores toman sus medidas
en un punto o en un plano sustancialmente paralelo a la superficie
de interés, para hacer la medida de flujo de vapor de agua más
exacta.
Preferiblemente, un detector de temperatura
adicional está situado en contacto con la superficie fría tanto para
mantener su temperatura en un valor constante como para
proporcionar una lectura de temperatura a partir de la cual puede
calcularse la concentración de vapor de agua en sus
inmediaciones.
Preferiblemente, las señales de salida de los
detectores se alimentan a un dispositivo de procesamiento tal como
un microprocesador o un PC, que se programa para convertir las
señales de los detectores en el tipo requerido de señal de salida o
lectura de salida. De este modo, un usuario de este equipo puede
obtener un resultado en una forma que requiere menor procesamiento
adicional y que se puede interpretar fácilmente, por ejemplo se
puede visualizar directamente el flujo de vapor de agua.
La superficie cerrada del cilindro se puede
refrigerar mediante medios de refrigeración convencionales y
preferiblemente utiliza un medio de refrigeración eléctrico, por
ejemplo, basado en el efecto Peltier. Esto permite que se controle
de forma exacta la refrigeración al nivel requerido, rápida y
fácilmente.
El agua que condensa en la superficie fría se
puede volver a evaporar calentando la superficie durante tiempos en
los que el instrumento no se está utilizando para la medida. Si el
refrigerante es un dispositivo de Peltier, entonces esto se puede
llevar a cabo convenientemente invirtiendo el flujo de corriente a
través de él.
El cilindro es de la geometría común de la cámara
de medida para tales instrumentos, pero se puede utilizar cualquier
forma conveniente, por ejemplo, un paralelepípedo rectangular, un
prisma, etc. La cámara de medida está hecha preferiblemente de
tamaño compacto, de modo que ocupe un área pequeña y se pueda
colocar fácilmente sobre la superficie de interés, por ejemplo, la
piel en la localización deseada para una medida de TEWL. La cámara
de medida puede construirse convenientemente en forma de varilla o
con un mango conveniente, etc.
El equipo y método se pueden utilizar para medir
cualquier flujo de vapor desde una superficie, aunque si el vapor no
es vapor de agua, se eligen, en consecuencia, el detector y la
temperatura de la placa fría.
El equipo se puede utilizar con cualquier
superficie y, aparte de la piel, el equipo se puede utilizar para
medir el flujo de vapor de agua desde plantas, etc.
En uso, el extremo abierto del cilindro se coloca
frente a la piel y el extremo cerrado del cilindro se refrigera y
las lecturas de los detectores se alimentan a un procesador que
convierte estas lecturas en la medida deseada de flujo de agua. Tras
un corto periodo, para permitir que se estabilicen las condiciones
de medida, se toman las lecturas. Alternativamente, se pueden tomar
las medidas continua o periódicamente para registrar el cambio con
el tiempo de las señales y se calcula el flujo de vapor de agua
según criterios adecuados.
A diferencia del equipo existente, que está
abierto a la atmósfera para permitir que escape el flujo de vapor de
agua, el cilindro cerrado significa que ni movimientos de aire ni la
humedad en el aire fuera del cilindro pueden afectar a las medidas
tomadas y así se obtienen lecturas más exactas.
En la ejecución descrita, sólo se requiere un
detector de humedad relativa y dos detectores de temperatura,
simplificando, por tanto, la construcción. Sin embargo, esto no
descarta el uso de más detectores. Si se detectan la humedad
relativa y la temperatura asociada en dos localizaciones dentro del
cilindro, como en realizaciones convencionales de tales
instrumentos, entonces el gradiente de concentración de vapor de
agua puede calcularse sin requerir un conocimiento de la
concentración de vapor de agua en las inmediaciones de las
superficie fría. El uso de detectores adicionales permitiría
realizar cálculos más precisos del flujo de vapor de agua. Puede ser
también conveniente incorporar detectores adicionales en el equipo,
por ejemplo, para medir la temperatura ambiente, la temperatura de
la piel, etc.
Un medio alternativo de medida del flujo de vapor
de agua es medir la masa de agua condensada sobre la superficie fría
del cilindro, la masa de agua por intervalo de unidad de tiempo que
es igual numéricamente al flujo de vapor de agua que emana de la
superficie de interés. Por consiguiente, se puede utilizar un
detector de masas conveniente, tal como una microbalanza de cuarzo,
en lugar del (de los) detector(es) de la humedad relativa en
una ejecución alternativa del dispositivo.
Un medio alternativo de medida de la
concentración de vapor de agua en el cilindro incluye un detector
basado en la medida de la absorción de radiación infrarroja de
longitud de onda adecuada por el vapor de agua.
La invención se describe con referencia al dibujo
adjunto, que es una vista lateral de una realización de un equipo
según la invención.
En el dibujo, una cámara en forma de cilindro (1)
está abierta en el extremo (1a) y está cerrada en el extremo (1b)
mediante una superficie (2), que está en contacto con un dispositivo
(3) de refrigeración de Peltier. Dentro del cilindro (1) hay un
detector (4) capacitivo de la humedad relativa y un termopar (5) que
mide la temperatura en la localización del detector (4) de la
humedad relativa. Un termopar (7) adicional está situado en contacto
con la superficie (2) refrigerada. Las señales de salida de (4), (5)
y (7) se alimentan a un ordenador (no mostrado).
Para medir el flujo de vapor de agua desde la
piel (6) de una persona, el extremo (1a) abierto se coloca frente a
la piel, tal como se muestra, y la superficie (2) se refrigera hasta
una temperatura lo suficientemente baja como para mantener una
presión de vapor de agua sustancialmente inferior en sus
inmediaciones que en las inmediaciones de la piel en el otro extremo
del cilindro.
El ordenador está programado con un programa de
modo que la señal de salida de los detectores (4), (5) y (7) se
conviertan en una lectura en la forma deseada, por ejemplo, el flujo
de vapor de agua desde la superficie.
Tras un corto periodo de tiempo (para permitir
que se alcancen condiciones de estado estacionario dentro del
cilindro (1)), las lecturas se evalúan con el ordenador.
Alternativamente, las lecturas pueden tomarse continua o
periódicamente, para registrar el cambio con el tiempo de las
señales y se calculó el flujo de vapor de agua según criterios
adecuados.
Tras la medida o periódicamente, cuando sea
conveniente, la superficie fría se calienta para volver a evaporar
el condensado, evitando así una formación de condensado (agua
líquida o hielo).
Claims (10)
1. Equipo para la medida del flujo de vapor de
agua desde una superficie (6) que comprende un cilindro (1) con un
primer extremo (1a) que está abierto y un segundo extremo (1b) que
está cerrado, estando adaptado el primer extremo (1a) para colocarse
frente a la superficie (6) y existiendo un medio (3) de
refrigeración adaptado para refrigerar el segundo extremo (1b) del
cilindro (1); conteniendo el cilindro (1) uno o más detectores (4),
(5) que pueden medir cantidades a partir de las cuales puede
calcularse el flujo de vapor de agua desde la superficie.
2. Equipo según la reivindicación 1,
caracterizado porque existe un primer detector (4) que puede
medir la humedad relativa y un segundo detector (5) que puede medir
la temperatura sustancialmente en la localización del primer
detector.
3. Equipo según la reivindicación 2,
caracterizado porque el detector (4) para la medida de la
humedad relativa está basado en el cambio en la capacitancia o en el
cambio en la conductividad eléctrica.
4. Equipo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el detector (4) es un detector compuesto
que mide simultáneamente la humedad relativa y la temperatura.
5. Equipo según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los
detectores (4), (5) están situados de modo que tomen sus medidas en
un plano sustancialmente paralelo a la superficie (6).
6. Equipo según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de
refrigeración se basa en el efecto Peltier.
7. Método para la medida del flujo de vapor de
agua desde una superficie (6), cuyo método comprende encerrar una
zona adyacente a la superficie (6) dentro de un cilindro (1) que
está abierto en un extremo (1a) y cerrado en el otro extremo (1b),
colocando el extremo abierto del cilindro (1a) frente a la
superficie (6), refrigerar el extremo cerrado (1b) del cilindro y
medir cantidades a partir de las cuales puede calcularse el flujo de
vapor de agua desde la superficie (6).
8. Método según la reivindicación 7,
caracterizado porque el extremo cerrado del cilindro (1b) se
refrigera hasta una temperatura a la que el vapor de agua en sus
proximidades condensa a agua líquida o hielo y se establecen
condiciones estacionarias de difusión de vapor de agua dentro del
cilindro (1), siendo inferior la concentración de vapor de agua en
las inmediaciones del extremo frío del cilindro que en las
inmediaciones de la superficie.
9. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque la concentración
de vapor de agua se mide midiendo la humedad relativa y la
temperatura de forma simultánea en la misma localización.
10. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque la superficie
(1b) cerrada del cilindro (1) se refrigera mediante un medio de
refrigeración basado en el efecto Peltier y el agua condensada en el
extremo cerrado del cilindro se vuelve a evaporar calentando la
superficie durante tiempos en los que el instrumento no se está
utilizando para la medida, invirtiendo la corriente a través del
medio de refrigeración de efecto Peltier.
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