Sume la presión atmosférica local a la lectura del manómetro. Para una lectura de manómetro en psig, la presión absoluta correspondiente se calcula como (P_{\mathrm{abs}} = P_{\mathrm{manométrica}} + P_{\mathrm{atm}}), lo que produce un resultado en psia. Utilice la presión atmosférica real en la planta piloto siempre que la precisión sea importante; 14.696 psi, 101.325 kPa o 760 mmHg son solo estándares a nivel del mar.
Los cálculos de leyes de los gases y termodinámicos requieren presión absoluta, no presión manométrica. Convierta cada lectura manométrica utilizando la presión atmosférica en el lugar de medición y mantenga unidades de presión consistentes en todo el cálculo.
Por qué es necesaria la presión absoluta
La presión manométrica utiliza la atmósfera como cero
La presión manométrica mide la presión en relación con la atmósfera circundante:
[ P_{\mathrm{manométrica}} = P_{\mathrm{abs}} - P_{\mathrm{atm}} ]
Una lectura de cero en el manómetro no significa que el recipiente esté vacío o en vacío. Significa que la presión del recipiente es aproximadamente igual a la presión atmosférica local.
La presión absoluta utiliza el vacío perfecto como cero
La presión absoluta se mide desde una presión cero, o un vacío perfecto:
[ P_{\mathrm{abs}} = P_{\mathrm{manométrica}} + P_{\mathrm{atm}} ]
Esta es la escala de presión requerida por la ley de los gases ideales:
[ PV = nRT ]
Utilizar la presión manométrica en esta ecuación trata incorrectamente la presión atmosférica como cero y puede producir volúmenes de gas, cantidades molares y caudales sustancialmente erróneos.
Cómo realizar la conversión
Convertir la presión en las mismas unidades
La presión atmosférica debe utilizar las mismas unidades que la lectura del manómetro.
Para una lectura de manómetro en psi:
[ P_{\mathrm{abs}};(\mathrm{psia})
P_{\mathrm{manométrica}};(\mathrm{psig}) + P_{\mathrm{atm}};(\mathrm{psi}) ]
Utilizando la presión atmosférica estándar:
[ P_{\mathrm{abs}};(\mathrm{psia})
P_{\mathrm{manométrica}};(\mathrm{psig}) + 14.696 ]
Para trabajos de ingeniería, 14.70 psi suele ser suficiente cuando la incertidumbre de la medición es mayor que la diferencia entre estos valores.
Ejemplo: Presión manométrica positiva
Suponga que un manómetro de planta piloto marca 25 psig y la presión atmosférica local es de 14.70 psi.
[ P_{\mathrm{abs}} = 25 + 14.70 = 39.70\ \mathrm{psia} ]
Por lo tanto, el cálculo de la ley de los gases debe utilizar 39.70 psia, no 25 psig.
Ejemplo: Unidades SI
Si un transductor marca 200 kPa manométricos y la presión atmosférica local es de 101.3 kPa:
[ P_{\mathrm{abs}} = 200 + 101.3 = 301.3\ \mathrm{kPa(abs)} ]
El resultado también puede escribirse como 301.3 kPa absolutos, pero el registro de datos debe identificar claramente la base de presión.
Manejo de lecturas de vacío
Presión manométrica negativa
Un manómetro o transductor puede informar un vacío como una presión manométrica negativa. Por ejemplo, una lectura de (-30) kPa manométricos con una presión atmosférica de 101.3 kPa da:
[ P_{\mathrm{abs}} = -30 + 101.3 = 71.3\ \mathrm{kPa(abs)} ]
El signo negativo debe mantenerse durante la conversión.
Lecturas en escala de vacío
Algunos instrumentos de vacío muestran la magnitud del vacío como un número positivo en lugar de una presión manométrica negativa. En ese caso:
[ P_{\mathrm{abs}} = P_{\mathrm{atm}} - P_{\mathrm{vacío}} ]
Para una lectura de vacío de 10 inHg, la presión atmosférica debe expresarse primero en unidades compatibles antes de realizar la resta.
Una lectura de vacío igual a la presión atmosférica correspondería aproximadamente a una presión absoluta de cero, aunque los sistemas reales no pueden alcanzar un vacío perfecto.
Por qué es importante la presión atmosférica local
La presión atmosférica cambia con la ubicación
El valor de 14.696 psi o 101.325 kPa representa la presión atmosférica estándar al nivel del mar. La presión real cambia con la altitud y el clima, por lo que se debe utilizar la presión barométrica local cuando se requieran cálculos precisos o datos de calidad de calibración.
Por lo tanto, la relación relevante es:
[ P_{\mathrm{abs}} = P_{\mathrm{manométrica}} + P_{\mathrm{atm,local}} ]
Registre la base de presión
Los datos de la planta piloto deben identificar si cada valor de presión es:
- psig o kPag: presión manométrica
- psia o kPa absoluto: presión absoluta
- inHg vacío o kPa vacío: magnitud del vacío
Un valor como “100 kPa” está incompleto a menos que se indique su base de referencia.
Aplicación de la conversión a las propiedades de los gases
Cálculos de gases ideales
Para un volumen de gas medido en condiciones de operación:
[ n = \frac{P_{\mathrm{abs}}V}{RT} ]
La presión debe ser absoluta y la temperatura debe ser absoluta en kelvin. Si el volumen, la presión o la temperatura se informan en una condición de referencia diferente, la conversión debe tener en cuenta las tres variables.
Para una cantidad fija de gas:
[ \frac{P_1V_1}{T_1}
\frac{P_2V_2}{T_2} ]
Tanto (P_1) como (P_2) deben ser presiones absolutas.
Condiciones estándar o de referencia
Las cantidades de gas a menudo se convierten a condiciones estándar o de referencia especificadas. Una condición estándar comúnmente utilizada es 0°C y 1 atm, para la cual el volumen molar del gas ideal es de aproximadamente 22.414 L/g-mol.
El cálculo debe indicar la condición estándar seleccionada porque las organizaciones pueden utilizar diferentes temperaturas de referencia y definiciones de presión.
Caudales y balances de masa
Los caudales volumétricos de gas varían con la presión y la temperatura. Convertir un caudal de operación medido a una condición de referencia requiere relaciones de presión absoluta, por ejemplo:
[ Q_2 = Q_1 \left(\frac{P_1}{P_2}\right) \left(\frac{T_2}{T_1}\right) ]
Aquí, ambos valores de presión son absolutos y ambas temperaturas están en kelvin. El uso de la presión manométrica en esta relación puede distorsionar el flujo estándar reportado y cualquier balance de masa basado en él.
Comprensión de las compensaciones
La presión atmosférica estándar es una aproximación
Sumar 14.70 psi es conveniente, pero supone una presión atmosférica estándar. El error resultante puede ser aceptable para cálculos educativos o estimaciones de procesos de baja precisión, pero puede no ser aceptable para calibración, pruebas de equipos o balances de gas precisos.
Utilice un barómetro calibrado o la presión atmosférica del sitio registrada cuando la incertidumbre sea significativa.
La referencia del instrumento puede diferir
La mayoría de los manómetros de tubo Bourdon muestran presión manométrica, pero algunos transmisores e instrumentos analíticos informan presión absoluta. Sumar la presión atmosférica a una lectura que ya es absoluta crearía un error sistemático.
Confirme la hoja de datos del instrumento, el registro de calibración o las unidades de visualización antes de aplicar una conversión.
La ubicación del sensor puede afectar la interpretación
Una medición de presión puede representar la presión en la toma del sensor en lugar de la presión en otro punto del equipo. En sistemas líquidos, la elevación y la carga hidrostática también pueden contribuir:
[ P = P_0 + \rho gh ]
Esta distinción es importante al interpretar caídas de presión, operación de columnas, presión de recipientes o mediciones de presión diferencial.
Tomar la decisión correcta para su objetivo
Utilice la base de presión de forma deliberada en cada cálculo y registro de datos.
- Si su enfoque principal son los cálculos de gases ideales o termodinámicos: Convierta la presión manométrica a presión absoluta antes de utilizar la ley de los gases ideales, las correlaciones de presión de vapor o los modelos de equilibrio vapor-líquido.
- Si su enfoque principal es el flujo de gas y los balances de masa: Utilice la presión atmosférica local, la presión de operación absoluta y la presión de referencia absoluta al convertir los caudales volumétricos.
- Si su enfoque principal es la operación al vacío: Trate correctamente la presión manométrica negativa o la magnitud del vacío y verifique que la presión absoluta resultante siga siendo físicamente significativa.
- Si su enfoque principal es la seguridad y el control de la planta piloto: Confirme si cada instrumento informa presión manométrica o absoluta antes de compararlo con los límites de operación, los ajustes de alarma o las especificaciones de las válvulas de alivio.
Los cálculos fiables de las propiedades de los gases comienzan identificando la referencia de presión y convirtiendo las lecturas manométricas a presión absoluta antes de aplicar cualquier relación termodinámica.
Tabla de resumen:
| Tema | Guía clave |
|---|---|
| Conversión básica | Presión absoluta = presión manométrica + presión atmosférica local |
| Presión manométrica positiva | 25 psig + 14.70 psi = 39.70 psia |
| Ejemplo SI | 200 kPa(g) + 101.3 kPa = 301.3 kPa(abs) |
| Lecturas de vacío | La presión manométrica negativa se suma a la presión atmosférica; la magnitud del vacío se resta |
| Cálculos de gas | Utilice presión absoluta y temperatura en kelvin en las leyes de los gases y conversiones de flujo |
| Precisión | Utilice la presión barométrica local medida para calibración, pruebas y balances precisos |
| Registros de datos | Etiquete claramente las unidades psig, psia, kPag, kPa(abs) o vacío |
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