Presión

Esquema; se representa cada "elemento" con una fuerza dP y un área dS.

En física y disciplinas afines, la presión es una magnitud física que mide la fuerza por unidad de superficie, y sirve para caracterizar como se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie.

En el Sistema Internacional de Unidades (SI) la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado.

Definición

La presión es la magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la unidad de superficie. Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme y perpendicularmente a la superficie, la presión P viene dada por:

$P={\frac {F}{A}}$

En un caso general donde la fuerza puede tener cualquier dirección y no estar distribuida uniformemente en cada punto la presión se define como:

$P={\frac {d{\vec {F}}}{dA}}\cdot {\vec {n}}$

Donde ${\vec {n}}$ es un vector unitario y normal a la superficie en el punto donde se pretende medir la presión.

Densidad de fuerza

La densidad de fuerza ${\vec {f}}$, en el seno de un fluido no-viscoso, o cualquier fluido en reposo, es igual al gradiente de la presión:

${\vec {f}}={\frac {d{\vec {F}}}{dV}}=\nabla P$

si hace referencia a la fuerza gravitacional, la densidad de la fuerza es el peso específico. La anterior igualdad hace que podamos interpretar a la presión como una suerte de energía potencial por unidad de volumen.

Presión absoluta y relativa

En determinadas aplicaciones la presión se mide no como la presión absoluta sino como la presión por encima de la presión atmosférica, denominándose presión relativa, presión normal, presión de gauge o presión manométrica. Consecuentemente, la presión absoluta es la presión atmosférica más la presión manométrica (presión que se mide con el manómetro).

Unidades de medida, presión y sus factores de conversión

La presión atmosférica es de aproximadamente de 101.300 pascales (101,3 kPa), a nivel del mar .

Unidades de presión y sus factores de conversión

	Pascal	bar	N/mm²	kp/m²	kp/cm²	atm	Torr
1 Pa (N/m²)=	1	10-5	10-6	0,102	0,102×10-4	0,987×10-5	0,0075
1 bar (daN/cm²) =	100000	1	0,1	1020	1,02	0,987	750
1 N/mm² =	106	10	1	1,02×105	10,2	9,87	7500
1 kp/m² =	9,81	9,81×10-5	9,81×10-6	1	10-4	0,968×10-4	0,0736
1 kp/cm² =	98100	0,981	0,0981	10000	1	0,968	736
1 atm (760 Torr) =	101325	1,013	0,1013	10330	1,033	1	760
1 Torr (mmHg) =	133	0,00133	1,33×10-4	13,6	0,00136	0,00132	1

Las obsoletas unidades manométricas de presión, como los milímetros de mercurio, están basadas en la presión ejercida por el peso de algún tipo estándar de fluido bajo cierta gravedad estándar. Las unidades de presión manométricas no deben ser utilizadas para propósitos científicos o técnicos, debido a la falta de repetibilidad inherente a sus definiciones. También se utilizan los milímetros de columna de agua (mm c.d.a.)

Propiedades de la presión en un medio fluido

Manómetro.

1. La presión en un punto de un fluido en reposo es igual en todas las direcciones .
2. La presión en todos los puntos situados en un mismo plano horizontal en el seno de un fluido en reposo (y situado en un campo gravitatorio constante) es la misma.
3. En un fluido en reposo la fuerza de contacto que ejerce en el interior del fluido una parte de este sobre la otra es normal a la superficie de contacto (Corolario: en un fluido en reposo la fuerza de contacto que ejerce el fluido sobre la superficie sólida que lo contiene es normal a ésta).
4. La fuerza asociada a la presión en un fluido ordinario en reposo se dirige siempre hacia el exterior del fluido, por lo que debido al principio de acción reacción, resulta en una compresión para el fluido, jamás una tracción.
5. La superficie libre de un líquido en reposo (y situado en un campo gravitatorio constante) es siempre horizontal. Eso es cierto sólo en la superficie de la Tierra y a simple vista, debido a la acción de la gravedad no es constante. Si no hay acciones gravitatorias, la superficie de un fluido es esférica y, por tanto, no horizontal.
6. En los fluidos en reposo, un punto cualquiera de una masa líquida está sometida a una presión que es función únicamente de la profundidad a la que se encuentra el punto. Otro punto a la misma profundidad, tendrá la misma presión. A la superficie imaginaria que pasa por ambos puntos se llama superficie equipotencial de presión o superficie isobárica.

Aplicaciones

Frenos hidráulicos

Los frenos hidráulicos de los automóviles son una aplicación importante del principio de Pascal. La presión que se ejerce sobre el pedal del freno se transmite a través de todo el líquido a los pistones los cuales actúan sobre los discos de frenado en cada rueda multiplicando la fuerza que ejercemos con los pies.

Refrigeración

La refrigeración se basa en la aplicación alternativa de presión elevada y baja, haciendo circular un fluido en los momentos de presión por una tubería. Cuando el fluido pasa de presión elevada a baja en el evaporador, el fluido se enfría y retira el calor de dentro del refrigerador. Como el fluido se encuentra en un ciclo cerrado, al ser comprimido por un compresor para elevar su temperatura en el condensador, que también cambia de estado a líquido a alta presión, nuevamente esta listo para volverse a expandir y a retirar calor (recordemos que el frío no existe es solo una ausencia de calor).

Llantas de los automóviles

Se inflan a una presión de 310.263,75 Pa, lo que equivale a 30 psi (utilizando el psi como unidad de presión relativa a la presión atmosférica). Esto se hace para que las llantas tengan elasticidad ante fuertes golpes (muy frecuentes al ir en el automóvil).

Véase también

• Magnitudes físicas
  • Presión de vapor o presión de saturación
  • Presión crítica
  • Presión parcial
  • Presión atmosférica
  • Presión manométrica
  • Presión dinámica
  • Presión estática
  • Presión hidrostática
  • Presión de radiación
• Medicina
  • Presión arterial
  • Presión ocular
• Unidades de presión
• Isobara
• Línea de tiempo de la tecnología de medición de la temperatura y la presión
• Conversión de unidades

Enlaces externos

• www.npl.co.uk/pressure/punits
• Conversión de unidades de presión online