Unidades de pressão são simples; o ponto de referência não é
A maioria das conversões de pressão são multiplicações simples — psi para kPa, bar para atm — e não causa mais problemas do que qualquer outro par de unidades. O erro genuíno e relevante para a segurança na medição de pressão não é um fator de conversão errado. É usar dois números que medem pressão em relação a linhas de base diferentes e tratá-los como comparáveis.
Pressão manométrica e pressão absoluta não são a mesma quantidade
Pressão manométrica é medida em relação à pressão atmosférica circundante — uma leitura manométrica de 0 significa "a mesma coisa que o ar ao seu redor", não "nenhuma pressão". Pressão absoluta é medida em relação a um vácuo verdadeiro. As duas diferem por qualquer que seja a pressão atmosférica local no momento, aproximadamente 101,3 kPa (14,7 psi) ao nível do mar, e essa diferença é exatamente o tamanho do erro se a errada for usada.
Exemplo prático: o pneu
Uma leitura de manômetro de pneu de "32 psi" é pressão manométrica: 32 psi acima de qualquer que seja a atmosfera fora do pneu. A pressão interna absoluta do pneu é, portanto, cerca de 32 + 14,7 ≈ 46,7 psi. Os fabricantes de pneus, manômetros de pneu e o adesivo de pressão dentro de uma porta de carro especificam todos a pressão manométrica por convenção, então isso raramente causa um erro real por si só — o erro aparece quando alguém pega um valor manométrico em um cálculo de física ou engenharia, a lei dos gases ideais, por exemplo, que requer pressão absoluta, e esquece de adicionar os 14,7 psi de volta.
Exemplo prático: o barômetro
Relatórios climáticos usam a convenção oposta. "1013 hPa" em uma previsão é uma figura de pressão absoluta, mais precisamente uma pressão absoluta corrigida para o nível do mar (veja abaixo), não uma pressão relativa a alguma referência. A pressão atmosférica padrão, 101.325 Pa exatamente, foi definida como "1 atmosfera" em 1954 pela 10ª Conferência Geral de Pesos e Medidas, e é o mesmo 101,325 kPa que deve ser adicionado novamente a uma leitura manométrica para obter uma absoluta.
O panorama das unidades
| Unidade | Relação exata | Uso típico |
|---|---|---|
| Pascal (Pa) | Unidade base SI: 1 N/m² | Unidade base científica/engenharia; raramente citada desacompanhada, sendo tão pequena |
| Bar | 100.000 Pa exatamente | Pressões de pneus europeus, mapas climáticos, mergulho |
| Atmosfera (atm) | 101.325 Pa exatamente | Química, mergulho, definição de "condições padrão" |
| PSI | ≈6.894,757 Pa (de lbf/in²) | Pressão de pneus EUA/Reino Unido, hidráulica, gás comprimido |
| mmHg (convencional) | 133,322387415 Pa | Pressão arterial, leituras barométricas antigas |
| Torr | 101.325/760 = 133,3223684… Pa | Sistemas de vácuo, física |
mmHg e torr são próximos o suficiente, diferindo por cerca de 0,14 partes por milhão (mmHg = 133,322387415 Pa versus torr = 101.325/760 = 133,322368421… Pa, uma diferença de 1,899×10⁻⁵ Pa em uma base de cerca de 133,3 Pa), que a maioria das referências os trata como intercambiáveis, mas não são definidos de forma idêntica: mmHg deriva de uma densidade de mercúrio convencional específica combinada com gravidade padrão, enquanto torr é definido como uma fração exata de 1/760 da atmosfera padrão. A física do vácuo, onde a distinção ocasionalmente importa, tende a usar torr especificamente porque sua definição não depende das propriedades físicas do mercúrio.
O problema da configuração do altímetro
A aviação depende da pressão absoluta para altitude, e depende de essa referência ser atual. Um altímetro de aeronave é, mecanicamente, um barômetro calibrado para ler altitude em vez de pressão — ele precisa ser informado sobre a pressão atual equivalente ao nível do mar local, a configuração do altímetro ou QNH, para converter sua leitura bruta de pressão em uma altitude correta acima do nível médio do mar. Voe de uma região de alta pressão para uma região de pressão mais baixa sem atualizar essa configuração, e o altímetro continua lendo contra a referência anterior e mais alta, então ele exibe uma altitude mais alta do que a altitude verdadeira da aeronave. O mnemônico padrão do piloto é "high to low, look out below" (do alto para o baixo, cuidado com o que está abaixo): o erro segue a direção perigosa, indicando mais espaço livre do terreno do que realmente existe. Como uma figura de trabalho aproximada, um erro de 1 hPa na configuração do altímetro corresponde a cerca de 30 pés (9 m) de erro de altitude perto do nível do mar; a figura exata varia com altitude e temperatura, porque a pressão atmosférica diminui logaritmicamente em vez de linearmente com a altura, mas 30 pés por hPa é a regra de ouro padrão que os pilotos são treinados para usar em um cheque mental rápido.
Por que a pressão climática é corrigida para o nível do mar em primeiro lugar
A pressão atmosférica bruta, ou "de estação", diminui com a altitude — na Atmosfera Padrão dos EUA, cerca de 83.430 Pa em uma milha (1.609 m) de elevação versus 101.325 Pa ao nível do mar, aproximadamente 18% mais baixa, sem nenhuma mudança no clima. (A pressão de estação real de Denver, cerca de 835–843 hPa, é consistente com essa figura.) Relatar pressão de estação bruta faria com que cada cidade em elevação alta parecesse estar permanentemente sentada em um sistema de pressão severa, então os relatórios meteorológicos corrigem a pressão de estação para o que ela leria se a estação estivesse ao nível do mar, usando a elevação conhecida da estação. Essa figura ajustada ao nível do mar, não a leitura bruta do sensor, é o que "1013 hPa" em uma previsão realmente representa: uma segunda correção separada da distinção manométrica/absoluta acima, e uma razão a mais pela qual um sensor de pressão bruto em um local determinado e uma figura climática publicada para esse mesmo local raramente correspondem exatamente.
A pressão manométrica negativa tem seu próprio vocabulário
A pressão manométrica pode ser negativa, quando a pressão medida está abaixo da atmosfera circundante, e as negociações que lidam com isso rotineiramente a nomeiam separadamente, "vácuo", em vez de escrever um sinal de menos. Técnicos de refrigerante evacuando uma linha de ar-condicionado antes de recarregá-la observam uma leitura manométrica em polegadas de vácuo de mercúrio, trabalhando em direção a aproximadamente 28-30 inHg de vácuo (próximo a, mas aquém de, um vácuo perfeito) antes de julgar a linha seca o suficiente para recarregar. Essa figura ainda é uma medição manométrica, apenas contada para baixo a partir da atmosférica em vez de para cima, e ela converte para pressão absoluta da mesma forma que o caso positivo: subtraia-a da pressão atmosférica local em vez de adicioná-la.
Uma regra que resolve a maioria da confusão do dia a dia
Se uma leitura de pressão vem de algo projetado para estar dentro de uma pressão ambiente maior, um pneu, um cilindro de mergulho, uma linha hidráulica, assuma manométrica. Se vem de algo descrevendo a atmosfera em si, um relatório climático, uma tabela de profundidade de mergulho, um altímetro de aeronave, assuma absoluta, ou pelo menos absoluta corrigida para o nível do mar. As duas convenções são entrincheiradas e razoáveis dentro de seus próprios domínios; o erro só acontece quando uma figura atravessa de um domínio para um cálculo construído para o outro.