Adicione a pressão atmosférica local à leitura do manômetro. Para uma leitura de manômetro em psig, a pressão absoluta correspondente é calculada como (P_{\mathrm{abs}} = P_{\mathrm{manométrica}} + P_{\mathrm{atm}}), produzindo um resultado em psia. Use a pressão atmosférica real na planta-piloto sempre que a precisão for importante; 14,696 psi, 101,325 kPa ou 760 mmHg são apenas o padrão ao nível do mar.

Cálculos termodinâmicos e da lei dos gases requerem pressão absoluta, não pressão manométrica. Converta cada leitura manométrica usando a pressão atmosférica no local da medição e mantenha unidades de pressão consistentes durante todo o cálculo.

Por que a pressão absoluta é necessária

A pressão manométrica usa a atmosfera como seu zero

A pressão manométrica mede a pressão em relação à atmosfera circundante:

[ P_{\mathrm{manométrica}} = P_{\mathrm{abs}} - P_{\mathrm{atm}} ]

Uma leitura de manômetro zero não significa que o vaso está vazio ou em vácuo. Significa que a pressão do vaso é aproximadamente igual à pressão atmosférica local.

A pressão absoluta usa um vácuo perfeito como seu zero

A pressão absoluta é medida a partir de pressão zero, ou um vácuo perfeito:

[ P_{\mathrm{abs}} = P_{\mathrm{manométrica}} + P_{\mathrm{atm}} ]

Esta é a escala de pressão exigida pela lei dos gases ideais:

[ PV = nRT ]

Usar a pressão manométrica nesta equação trata incorretamente a pressão atmosférica como zero e pode produzir volumes de gás, quantidades molares e taxas de fluxo substancialmente errados.

Como realizar a conversão

Converta a pressão nas mesmas unidades

A pressão atmosférica deve usar as mesmas unidades da leitura do manômetro.

Para uma leitura de manômetro em psi:

[ P_{\mathrm{abs}};(\mathrm{psia})

P_{\mathrm{manométrica}};(\mathrm{psig}) + P_{\mathrm{atm}};(\mathrm{psi}) ]

Usando a pressão atmosférica padrão:

[ P_{\mathrm{abs}};(\mathrm{psia})

P_{\mathrm{manométrica}};(\mathrm{psig}) + 14,696 ]

Para trabalhos de engenharia, 14,70 psi é frequentemente suficiente quando a incerteza da medição é maior do que a diferença entre esses valores.

Exemplo: Pressão manométrica positiva

Suponha que um manômetro de planta-piloto marque 25 psig e a pressão atmosférica local seja 14,70 psi.

[ P_{\mathrm{abs}} = 25 + 14,70 = 39,70\ \mathrm{psia} ]

O cálculo da lei dos gases deve, portanto, usar 39,70 psia, não 25 psig.

Exemplo: Unidades SI

Se um transdutor marcar 200 kPa manométricos e a pressão atmosférica local for 101,3 kPa:

[ P_{\mathrm{abs}} = 200 + 101,3 = 301,3\ \mathrm{kPa(abs)} ]

O resultado também pode ser escrito como 301,3 kPa absoluto, mas o registro de dados deve identificar claramente a base da pressão.

Lidando com leituras de vácuo

Pressão manométrica negativa

Um manômetro ou transdutor pode relatar um vácuo como uma pressão manométrica negativa. Por exemplo, uma leitura de (-30) kPa manométricos com pressão atmosférica de 101,3 kPa resulta em:

[ P_{\mathrm{abs}} = -30 + 101,3 = 71,3\ \mathrm{kPa(abs)} ]

O sinal negativo deve ser mantido durante a conversão.

Leituras de escala de vácuo

Alguns instrumentos de vácuo exibem a magnitude do vácuo como um número positivo em vez de pressão manométrica negativa. Nesse caso:

[ P_{\mathrm{abs}} = P_{\mathrm{atm}} - P_{\mathrm{vácuo}} ]

Para uma leitura de vácuo de 10 inHg, a pressão atmosférica deve primeiro ser expressa em unidades compatíveis antes da subtração.

Uma leitura de vácuo igual à pressão atmosférica corresponderia a aproximadamente zero de pressão absoluta, embora sistemas reais não possam atingir um vácuo perfeito.

Por que a pressão atmosférica local é importante

A pressão atmosférica muda com a localização

O valor 14,696 psi ou 101,325 kPa representa a pressão atmosférica padrão ao nível do mar. A pressão real muda com a altitude e o clima, portanto, a pressão barométrica local deve ser usada quando cálculos precisos ou dados com qualidade de calibração forem necessários.

A relação relevante é, portanto:

[ P_{\mathrm{abs}} = P_{\mathrm{manométrica}} + P_{\mathrm{atm,local}} ]

Registre a base da pressão

Os dados da planta-piloto devem identificar se cada valor de pressão é:

• psig ou kPag: pressão manométrica
• psia ou kPa absoluto: pressão absoluta
• inHg vácuo ou kPa vácuo: magnitude do vácuo

Um valor como “100 kPa” está incompleto a menos que sua base de referência seja declarada.

Aplicando a conversão às propriedades dos gases

Cálculos de gás ideal

Para um volume de gás medido nas condições de operação:

[ n = \frac{P_{\mathrm{abs}}V}{RT} ]

A pressão deve ser absoluta e a temperatura deve ser absoluta em kelvin. Se o volume, a pressão ou a temperatura forem relatados em uma condição de referência diferente, a conversão deve levar em conta todas as três variáveis.

Para uma quantidade fixa de gás:

[ \frac{P_1V_1}{T_1}

\frac{P_2V_2}{T_2} ]

Tanto (P_1) quanto (P_2) devem ser pressões absolutas.

Condições padrão ou de referência

As quantidades de gás são frequentemente convertidas para condições padrão ou de referência especificadas. Uma condição padrão comumente usada é 0°C e 1 atm, para a qual o volume molar do gás ideal é de aproximadamente 22,414 L/g-mol.

O cálculo deve declarar a condição padrão selecionada, pois as organizações podem usar diferentes temperaturas de referência e definições de pressão.

Taxas de fluxo e balanços de massa

As taxas de fluxo volumétrico de gás variam com a pressão e a temperatura. Converter um fluxo de operação medido para uma condição de referência requer razões de pressão absoluta, por exemplo:

[ Q_2 = Q_1 \left(\frac{P_1}{P_2}\right) \left(\frac{T_2}{T_1}\right) ]

Aqui, ambos os valores de pressão são absolutos e ambas as temperaturas estão em kelvin. Usar a pressão manométrica nesta razão pode distorcer o fluxo padrão relatado e qualquer balanço de massa baseado nele.

Entendendo os compromissos

A pressão atmosférica padrão é uma aproximação

Adicionar 14,70 psi é conveniente, mas assume a pressão atmosférica padrão. O erro resultante pode ser aceitável para cálculos instrucionais ou estimativas de processo de baixa precisão, mas pode não ser aceitável para calibração, testes de equipamentos ou balanços de gás precisos.

Use um barômetro calibrado ou a pressão atmosférica registrada no local quando a incerteza for significativa.

A referência do instrumento pode diferir

A maioria dos manômetros de tubo de Bourdon exibe pressão manométrica, mas alguns transmissores e instrumentos analíticos relatam pressão absoluta. Adicionar a pressão atmosférica a uma leitura já absoluta criaria um erro sistemático.

Confirme a folha de dados do instrumento, o registro de calibração ou as unidades de exibição antes de aplicar uma conversão.

A localização do sensor pode afetar a interpretação

Uma medição de pressão pode representar a pressão na tomada do sensor em vez da pressão em outro ponto do equipamento. Em sistemas líquidos, a elevação e a carga hidrostática também podem contribuir:

[ P = P_0 + \rho gh ]

Esta distinção é importante ao interpretar quedas de pressão, operação de coluna, pressão do vaso ou medições de pressão diferencial.

Fazendo a escolha certa para o seu objetivo

Use a base de pressão deliberadamente em cada cálculo e registro de dados.

• Se o seu foco principal for cálculos de gás ideal ou termodinâmicos: Converta a pressão manométrica em pressão absoluta antes de usar a lei dos gases ideais, correlações de pressão de vapor ou modelos de equilíbrio vapor-líquido.
• Se o seu foco principal for fluxo de gás e balanços de massa: Use a pressão atmosférica local, a pressão de operação absoluta e a pressão de referência absoluta ao converter taxas de fluxo volumétrico.
• Se o seu foco principal for operação a vácuo: Trate a pressão manométrica negativa ou a magnitude do vácuo corretamente e verifique se a pressão absoluta resultante permanece fisicamente significativa.
• Se o seu foco principal for segurança e controle de planta-piloto: Confirme se cada instrumento relata pressão manométrica ou absoluta antes de compará-lo com limites operacionais, configurações de alarme ou especificações de válvulas de alívio.

Cálculos confiáveis de propriedades de gás começam identificando a referência de pressão e convertendo as leituras manométricas em pressão absoluta antes de aplicar qualquer relação termodinâmica.

Tabela de resumo:

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