¿Qué es la presión? Definición de presión

María Fernandez
María Fernandez

La presión (p) es determinada como la cantidad de fuerza (F) que se ejerce sobre sobre una superficie (A):

La presión puede definirse como la fuerza ejercida perpendicularmente a cualquier superficie de un objeto y se puede obtener por medio de la relación matemática p = F/A.

La unidad empleada en el Sistema Internacional es el Pascal, en honor a Blaise Pascal, cuya abreviatura es Pa y equivale a 1 N/m2 (un Newton de fuerza ejercida en una superficie de un metro cuadrado). El pascal es una unidad relativamente pequeña en comparación a aquellas empleadas especialmente en meteorología, las cuales son el bar, que equivale a 105 Pa, y el milibar, igual a 100 Pa.

Asimismo, también es posible definir la presión de la atmósfera terrestre, como posible marco de referencia, como 1 atmósfera (1 atm), que se define exactamente como 101.325 Pa; 1.013 bar o 1013 milibares, equivalentes a 14.7 lb/in2 (libras por pulgadas cuadradas, sistema imperial de unidades). No está de más destacar que la presión atmosférica varía con el clima y la altitud, y los valores anteriormente mencionados son los fijados a una altura media del nivel del mar.

Presión absoluta, presión manométrica y presión de vacío

La presión, en el sistema de unidades que sea, se expresa como presión absoluta (pabs) o también como presión relativa o manométrica (pman). Esta mención no altera a la unidad, sino al cero de la escala. La presión absoluta se mide con relación al 0 absoluto (vacío total o 100% de vacío) y la presión relativa (efectiva) en relación con la presión atmosférica local (patm). La presión de vacío es una presión menor a la presión atmosférica local, la cual se mide con el vacuómetro (mide presiones negativas).

Generalmente, los manómetros miden las presiones relativas que están relacionadas con la presión atmosférica local (presión barométrica). Para hallar con exactitud la presión absoluta debemos sumar la presión leída en el manómetro con la presión atmosférica local medida exactamente con un barómetro. Entonces, la ecuación fundamental resulta así:

pabs = pman + patm  o  pabs = patm + pvac

Donde: pabs = es la presión absoluta (Pa); pman = presión manométrica o relativa, que se mide con un manómetro (Pa); patm = presión atmosférica o barométrica, que se mide con un barómetro (Pa); pvac = presión de vacío, que se mide con un vacuómetro (Pa).

En muchas ocasiones no es necesaria mucha precisión y entonces a la lectura del manómetro (presión relativa) se le suma la atmósfera técnica, su resultado será igual a 1 bar. De esta manera se logra la siguiente ecuación aproximada (unidades en esta ecuación: bar):

Pabs = Pman + 1

En el sistema IP, para diferenciar la presión absoluta, manométrica y de vacío, es correspondiente manejar el psia (absolute), el psig (gauge) y el psiv (vacuum).

Presión Hidrostática (presión de una columna de líquido)

En un envase lleno de líquido, el líquido que se encuentra en el fondo está soportando sobre sí mismo el peso del que tiene encima, puesto que, por falta de cohesión, para el líquido de los alrededores es imposible que sostenga por flexión o por tensión de corte, al líquido adyacente.

V = A x h

Por esta razón, la presión hidrostática o presión de columna de líquido, es la presión que se está ejerciendo en el interior de un líquido, como resultado de su propio peso. Dicho de otra manera, la presión hidrostática es independiente del valor de la superficie, aumentando con la profundidad. En otras palabras, todos los puntos situados en el mismo plano horizontal, tienen la misma presión.

Presión atmosférica

El físico italiano Torricelli (1608-1647), aprendiz de Galileo Galilei, fue quien concretó por primera vez de manera experimental, en 1643, el valor de la presión atmosférica. Él hizo lo siguiente: a nivel del mar, llenó completamente un tubo de más o menos 1 m de longitud, con mercurio. Tapó con su dedo el único orificio del tubo, dio la vuelta a éste, e introdujo el tubo junto con su dedo en una cubeta que también contenía mercurio. Al quitar el dedo pudo contemplar que el nivel del mercurio dentro del tubo, descendía hasta quedarse a 760 mm sobre el nivel de la cubeta. Mientras bajaba, el mercurio había creado el vacío absoluto en la parte de arriba del tubo; por lo que en el nivel superior interior al tubo, la presión era nula (valor cero). En el nivel exterior de la cubeta, la presión atmosférica estaba “sosteniendo” los 760 mm de mercurio que se hallaban en el tubo.

Torricelli pudo concluir que el peso del aire sobre esta superficie del mercurio conseguía equilibrar el peso de la columna de mercurio. Conforme con los resultados obtenidos, la presión ejercida por la atmósfera al nivel del mar, eleva una columna de mercurio 760 mm. Este valor se le conoce como presión atmosférica normal (barométrica) al nivel del mar.

Para descubrir el valor de la presión atmosférica en pascales, se debe calcular la presión hidrostática de mercurio desde el plano horizontal libre de la cubeta (pm = 13.600 kg/m3):

patm = p x g x h = 13.600 x 9,8 x 0,760 = 101.325 pa

Practicando el experimento de Torricelli al nivel del mar, con un tubo largo con una sola boca y lleno de agua, se comprobaría que la columna interior al tubo, es exactamente de 10,33 metros. Ciertamente, comparando la medida de la presión atmosférica dada en metros de columna de mercurio y metros de columna de agua, tenemos:

patm = pm x g x hm = pw x g x hw

La conversión entre las distintas unidades de presión es la siguiente:

1 atm = 760 mm Hg = 101.325 Pa = 10,33 mca = 1,033 kp/cm2 = 14,7 psia = 29,92 in Hg

Siendo una coincidencia que 1,033 kp/cm2 es tan cercano a 1 se puede admitir que 1 atm (atmósfera normal) es igual a 1 kg/cm2 (atmósfera métrica). De una forma más práctica se obtiene:

105 Pa = 1 bar = 1 atm = 1 kp/cm2 = 10 mca

 

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