Cuando se diseña un sensor de presión, incluso antes de comprobar las características eléctricas de un dispositivo, se deben responder dos preguntas: qué tipo de presión se debe medir y cuál es la unidad de medida.
Tres términos describen el tipo de presión: absoluta, calibrada o diferencial.
-La presión absoluta es cero en un vacío perfecto.
-La presión calibrada es cero en presión ambiental.
-La presión diferencial es la diferencia de presión entre dos puntos.
Entonces, la presión se puede describir mediante muchas unidades y pueden parecer confusas al principio: Pascal, psi (libras por pulgada cuadrada), bar, inHg (pulgadas de mercurio), mmH2O (milímetro de agua), mmHg (milímetro de mercurio), atm (atmósfera), por mencionar algunas, suelen utilizarse para medir la presión, y los distintos sensores de presión (ya sea si son sensores de presión de montaje en tablero o sensores de presión industrial) se pueden ordenar según la unidad solicitada de la aplicación.
Varios motivos explican estas cantidades de unidades: los motivos históricos y de legado, como la presión, son algunos de los parámetros ambientales más antiguos que se midieron, los hábitos por país y el rango de la presión evaluada para tener números convenientes y fácilmente legibles.
La unidad de indicador de fuerza (SI, Strength Indicator) de presión es Pascal (Pa). Un Pascal se define como un Newton por metro cuadrado. Como recordatorio, un Newton es la fuerza que se necesita para acelerar un kilogramo de masa a un metro por segundo cuadrado. Por ende, se deducen las siguientes fórmulas:
Pascal es la unidad que se debe utilizar para realizar cálculos con otros valores siguiendo el Sistema de unidades internacional. Pero Pa es la forma más conveniente de evaluar la presión en aplicaciones.
Por ejemplo, es muy útil para hacer referencia a la presión sobre la Tierra versus la presión al nivel del mar. Por ende, un atmósfera (atm) se definió como la presión al nivel del mar y la referencia se calcula como el peso del aire sobre el nivel del mar a 45 grados norte en una columna de aire de un metro cuadrado. Este peso suele ser de alrededor de 10.333 kg. Con una aceleración de 9,80665 m/s2 resulta lo siguiente:
La unidad Pascal se basa en el sistema métrico que es distinto del sistema imperial tradicional que utiliza libras y pulgadas en lugar de gramos y metros. Por ende, la presión expresada en libras por pulgada cuadrada (psi) también se define. Como una libra es igual a 0,45359237 kg y una pulgada es igual a 0,0254 metros, tenemos la igualdad:
Históricamente, los manómetros de mercurio fueron los primeros calibres de presión precisos. Por lo tanto, las unidades milímetros de mercurio y pulgadas de mercurio eran unidades muy comunes y se siguen utilizando para medir, por ejemplo, la presión arterial. Debido a que la densidad del mercurio depende de la temperatura y la gravedad de la superficie, las cuales varían con las condiciones locales, se adoptaron valores estándares específicos para estos dos parámetros. Esto resultó en la definición de un milímetro de mercurio como la presión ejercida en la base de una columna de mercurio de un milímetro de alto con una densidad precisa de 13.595,1 kg/m3 (densidad del mercurio a 0 ºC) cuando la aceleración debido a la gravedad es exactamente 9,80665 m/s2. Según estos números:
La versión imperial del milímetro de mercurio (mmHg) es la pulgada de mercurio (inHg). Una pulgada es igual a 25,4 mm,
La pulgada de mercurio se sigue utilizando en los Estados Unidos.
Debido a que la presión se suele medir según su capacidad de desplazar una columna de líquido en un manómetro, las presiones no solo se expresan con mercurio, sino también con agua mediante una nueva unidad llamada milímetro de agua (mmH2O). La definición de mmH2O es la presión ejercida en la base de una columna de agua de un milímetro de alto con una densidad precisa de 1000 kg/m3. Según la definición de Pa, inmediatamente obtenemos la conversión:
La unidad de presión mmH2O se utiliza para monitorear bajas presiones de flujo de aire utilizadas en sistemas de ventilación de edificios o muy bajos niveles de agua en ríos y arroyos. Históricamente, las bajas presiones de aire se medían utilizando manómetros de columna de agua, pero, a pesar de que estos instrumentos han sido reemplazados en gran parte por manómetros digitales que utilizan sensores electrónicos, la unidad de presión mmH2O se sigue utilizando. La presión pulmonar se mide en centímetros de agua (cmH2O), que es una relación de 10 con mmH2O.
Para la presión atmosférica, se sigue utilizando la unidad bar, incluso si no se trata de una unidad de SI. Al nivel del mar, la presión se define como 1000 mbar o 1 bar, que es igual a 100 kPa. Muchos meteorólogos de todo el mundo continúan transmitiendo la información climática en mbar, ya que es un valor cómodo. Los oceanógrafos suelen utilizar, en la misma familia de unidades, el decibar (dbar), que es un décimo de bar, para medir la presión subacuática porque la presión del océano aumenta en aproximadamente un decibar por metro de profundidad.
Cuando se diseñan sensores de presión, todas estas unidades pueden ser confusas y se pueden requerir varias conversiones. La siguiente tabla resume todas las conversiones de las unidades más habituales:
Esperamos dar a conocer las distintas unidades que se utilizan para medir la presión y ayudarlo a decidir qué sensor utilizar en su próximo proyecto.