Presión (magnitud física)

La presión es una magnitud física que se utiliza para la medición de la proyección de una fuerza que se da en una dirección perpendicular por unidad de superficie. Explicamos qué es la presión, sus tipos, ejemplos, relaciones y más.

¿Qué es la presión?

La presión es una magnitud física, escalar y que se representa con la p. Es una medida con la que se calcula la proyección de una fuerza que es aplicada de modo perpendicular en una superficie, esto por unidad de superficie.

De modo común, la materia se ve expuesta a distintos tipos de presiones. En el caso de un gas a un cierto volumen va a experimentar una presión mayor cuando la temperatura se incrementa. Por lo general, el cambio de presión al que una materia se somete implica que su estado de agregación cambie, en otras palabras, pasa de gas a líquido, como sucede con los gases hidrocarbúricos.

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¿Cómo se mide la presión?

El concepto de presión asocia una fuerza de acción continua con una superficie en la que se aplica. De acuerdo con el Sistema Internacional (SI) en pascales (Pa), los cuales equivalen a un newton (N) de fuerza si se está actuando en un metro cuadrado de superficie. Según el sistema inglés, se opta por la medida de libras o pounds por pulgada.

En otras unidades de medición de la presión se usa el bar (10N/cm3), la atm o atmósfera que equivale a 101325 pa, el Torr que equivale a 133,32 pa, y también a milímetros de mercurio. Finalmente, el tensiómetro es el aparato con el que se mide la presión.

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Tipos de presión

La presión se clasifica en:

Presión absoluta – Es una presión ejercida sobre un cuerpo según sea la acción de algún elemento, además de la presión atmósfera que la materia sufre. Hay que tener en cuenta que cada cuerpo en el planeta se ve sometido a la presión de la atmósfera.

Presión atmosférica – Es una presión que el conjunto de la masa de gases presentes en la atmósfera ejerce sobre la superficie del planeta, al igual que todo elemento que repose sobre ella. Según se ascienda con referencia al nivel del mar, la presión atmosférica tenderá a disminuir, pues es menor la cantidad de aire.

Presión manométrica – Es una presión que se da por sobre el valor de la presión atmosférica. A su vez, se conoce como presión relativa. El valor estima la diferencia que existe entre la presión absoluta y la presión atmosférica. La presión manométrica o relativa se consigue medir con un manómetro. En la vida cotidiana es la que más se usa.

Presión hidrostática o hidrodinámica – Es una presión que los fluidos experimentan, esto por el peso del fluido en reposo como tal (hidrostática), además de una constante de movimiento (hidrodinámica). Por lo regular se calcula una presión media entre ambos conceptos.

Ejemplos de presión ejercida

En la vida cotidiana hay múltiples ejemplos de la presión:

  • Olla de presión – Una olla diseñada para ablandar la comida al incrementar la temperatura y la presión del contenido.
  • Aire acondicionado – Al hacer circula un líquido o gas, por ende, la presión aumenta y disminuye. Con esto se retira el calor de un espacio.
  • Sistemas hidráulicos – Transmiten la fuerza con un fluido. En ellos la presión varía y se aprovecha la presión para ejercer una fuerza.
  • Inmersión – Si se está bajo el agua, como al bucear, se notará la acción del agua sobre el cuerpo, con una presión cada vez más intensa.
  • Transductor resistivo de presión – De acuerdo con la variación que se da en la resistencia se da un cierto desplazamiento de acuerdo con la posición de un cursor.
  • Juguera – Para la obtención de un zumo a partir de frutas.
  • Dinamómetro de compresión – Estima la disminución del volumen a causa de la presión, para medir la fuerza de compresión.
  • Ducha eléctrica – En la presión del agua para que se dé el flujo y el agua se pueda calentar.
  • Aspiradora – La presión posibilita que el aire viaje por el tubo para llevar el polvo a su interior.
  • Aspersor – Los giros que realiza el aspersor son a causa de la presión del agua.
  • Bomba presurizadora de agua – Mediante la cual se genera presión a una red hídrica.
  • Termómetro – El volumen cambia según sea la temperatura, esto mediado por la presión en el mercurio.
  • Compresor – Comprime el aire ambiental para reducirlo e introducirlo en un calderín o tanque.
  • Inodoro – Recoge y evacúa los excrementos. Se aprovecha del efecto sifón.
  • Gato hidráulico – Eleva cargas pesadas por un accionamiento de manivela o palanca.
  • Bomba inyectora – Se integra en un sistema de inyección. Proporciona el combustible al motor.
  • Hidrolavadora – Una bomba de agua que trabaja con una presión muy alta.

Relación entre presión y temperatura

La temperatura y la presión están asociadas íntimamente. Si una sustancia compresible como un líquido o gas se ve sometida a una presión grande, las partículas se verán obligadas a acercarse unas con otras, además de vibrar a más velocidad, lo cual provoca que la energía se acumule y se libere como calor. En ese sentido, entre más alta sea la velocidad de las partículas, la temperatura es mayor.

La relación descrita se define como la Ley de Gay-Lussac, en donde se establece que hay una proporción directa entre la presión para un volumen fijo de un gas ideal y la temperatura. La fórmula es:

P/T = k

Donde P corresponde a presión, T a temperatura y k es una constante.

Relación entre presión y volumen

La Ley de Boyle explica el vínculo que existe entre la presión y el volumen. Para una cantidad de gas a una temperatura constante, el volumen del gas a ser inversamente proporcional a la presión. Según esa presión se vaya aumentando, el volumen que el gas ocupa va a disminuir. En caso contrario, cuando la presión baja, el volumen que el gas ocupa va a aumentar.

Relación entre presión y densidad

La densidad varía de acuerdo con los cambios en la presión y la temperatura, por ese motivo, si se aumenta la presión, la densidad de cualquier elemento estable va a aumentar. Una regla general, es que, si la temperatura se aumenta, la densidad va a disminuir, esto si la presión se mantiene constante.

Ahora bien, hay excepciones importantes a esta regla, pues la densidad del agua va a crecer entre su punto de fusión (0 °C) y 4 °C, situación semejante a la del silicio a una temperatura baja. También hay que señalar que la variación de la densidad en sólidos y líquidos es pequeña por su coeficiente de compresibilidad y a su coeficiente de dilatación térmica. En el caso de los gases es todo lo contrario.

Relación entre presión y fuerza

Los tres estados o fases de la materia son sólido, líquido y gaseoso. En el caso de los sólidos su forma se mantiene, además de su tamaño, esto pese a que se aplique una fuerza, la forma no va a cambiar con facilidad, ni tampoco su volumen. Un líquido no mantiene la forma fija, sino que se adapta al recipiente. No se comprime con facilidad como los sólidos, aunque el volumen si cambia cuando la fuerza que se aplica es grande. En los gases no hay un volumen ni forma fija. Se van a expandir y llenar el recipiente.

En el momento en que un neumático se bombea con aire, el aire no se concentrará en el fondo, sino que llena el volumen del neumático.

Relación entre presión y profundidad

Según cuerpo se sumerge en un fluido, la presión aumenta. Considere cuando se sumerge en el agua, en este caso la presión ejercida al interior o presión hidrostática, va a aumentar de modo uniforme y va a depender según sea la profundidad a la que esté. Esta es una función creciente porque entre más profundo, la presión aumenta.

Relación entre presión y caudal

Tomando como ejemplo un sistema de tuberías por el que se transporta agua, para una parcela de riego, se va a necesitar de una presión mayor o menor para que el sistema funcione como es debido. El caudal se refiere entonces al volumen del agua que va a estar pasando por un tiempo determinado en la tubería.

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