Pressure measurement

Pressure measurement is the measurement of an applied force per unit area by a fluid (liquid or gas) on a surface. Pressure is typically expressed in units of pascals in the International System of Units (SI). Many techniques have been developed for the measurement of pressure and vacuum. Instruments used to measure and display pressure mechanically are called pressure gauges,vacuum gauges or compound gauges (vacuum & pressure). The widely used Bourdon gauge is a mechanical device, which both measures and indicates and is probably the best known type of gauge.

A vacuum gauge is used to measure pressures lower than the ambient atmospheric pressure, which is set as the zero point, in negative values (for instance, −1 bar or −760 mmHg equals total vacuum). Most gauges measure pressure relative to atmospheric pressure as the zero point, so this form of reading is simply referred to as "gauge pressure". However, anything greater than total vacuum is technically a form of pressure. For very low pressures, a gauge that uses total vacuum as the zero point reference must be used, giving pressure reading as an absolute pressure.

Other methods of pressure measurement involve sensors that can transmit the pressure reading to a remote indicator or control system (telemetry).

Everyday pressure measurements, such as for vehicle tire pressure, are usually made relative to ambient air pressure. In other cases measurements are made relative to a vacuum or to some other specific reference. When distinguishing between these zero references, the following terms are used:

• La presión absoluta se referencia a cero con respecto a un vacío perfecto, utilizando unaescala absoluta, por lo que es igual a la presión manométrica más la presión atmosférica. Los sensores de presión absoluta se utilizan en aplicaciones donde se requiere una referencia constante, como por ejemplo, aplicaciones industriales de alto rendimiento, tales como la monitorizaciónde bombas de vacío, la medición de la presión de líquidos, el embalaje industrial, el control de procesos industriales yaeronáutica. ^{[ 1 ]}
• La presión manométrica se referencia a cero con respecto a la presión atmosférica, por lo que es igual a la presión absoluta menos la presión atmosférica. Un manómetro de neumáticos es un ejemplo de medición de presión manométrica; cuando marca cero, la presión que mide es la misma que la presión atmosférica. La mayoría de los sensores para medir hasta 50 bares se fabrican de esta manera, ya que de lo contrario la fluctuación de la presión atmosférica (condiciones meteorológicas) se reflejaría como un error en el resultado de la medición.
• La presión diferencial es la diferencia de presión entre dos puntos. Los sensores de presión diferencial se utilizan para medir diversas propiedades, como las caídas de presión enfiltros de aceiteode aire, los niveles de fluidos (comparando la presión por encima y por debajo del líquido) o los caudales (midiendo el cambio de presión a través de una restricción). Técnicamente, la mayoría de los sensores de presión son en realidad sensores de presión diferencial; por ejemplo, un sensor de presión manométrica es simplemente un sensor de presión diferencial en el que un lado está abierto a la atmósfera. Unacelda de presión diferenciales un dispositivo que mide la presión diferencial entre dos entradas. ^{[ 2 ]}

La referencia a cero que se utiliza suele estar implícita en el contexto, y estas palabras se añaden solo cuando se necesita aclaración. La presión de los neumáticos y la presión arterial son, por convención, presiones manométricas, mientras que las presiones atmosféricas , las presiones de vacío profundo y las presiones de altímetro deben ser absolutas.

Para la mayoría de los fluidos de trabajo en sistemas cerrados , se suele utilizar la medición de la presión manométrica. Los instrumentos de medición conectados al sistema indican la presión relativa a la presión atmosférica actual. La situación cambia cuando se miden presiones de vacío extremas; en ese caso, se suelen utilizar presiones absolutas y los instrumentos de medición empleados son diferentes.

Differential pressures are commonly used in industrial process systems. Differential pressure gauges have two inlet ports, each connected to one of the volumes whose pressure is to be monitored. In effect, such a gauge performs the mathematical operation of subtraction through mechanical means, obviating the need for an operator or control system to watch two separate gauges and determine the difference in readings.

Moderate vacuum pressure readings can be ambiguous without the proper context, as they may represent absolute pressure or gauge pressure without a negative sign. Thus a vacuum of 26 inHg gauge is equivalent to an absolute pressure of 4 inHg, calculated as 30 inHg (typical atmospheric pressure) − 26 inHg (gauge pressure).

Atmospheric pressure is typically about 100 kPa at sea level, but is variable with altitude and weather. If the absolute pressure of a fluid stays constant, the gauge pressure of the same fluid will vary as atmospheric pressure changes. For example, when a car drives up a mountain, the (gauge) tire pressure goes up because atmospheric pressure goes down. The absolute pressure in the tire is essentially unchanged.

Using atmospheric pressure as reference is usually signified by a "g" for gauge after the pressure unit, e.g. 70 psig, which means that the pressure measured is the total pressure minus atmospheric pressure. There are two types of gauge reference pressure: vented gauge (vg) and sealed gauge (sg).

A vented-gauge pressure transmitter, for example, allows the outside air pressure to be exposed to the negative side of the pressure-sensing diaphragm, through a vented cable or a hole on the side of the device, so that it always measures the pressure referred to ambient barometric pressure. Thus a vented-gauge reference pressure sensor should always read zero pressure when the process pressure connection is held open to the air.

A sealed gauge reference is very similar, except that atmospheric pressure is sealed on the negative side of the diaphragm. This is usually adopted on high pressure ranges, such as hydraulics, where atmospheric pressure changes will have a negligible effect on the accuracy of the reading, so venting is not necessary. This also allows some manufacturers to provide secondary pressure containment as an extra precaution for pressure equipment safety if the burst pressure of the primary pressure sensing diaphragm is exceeded.

There is another way of creating a sealed gauge reference, and this is to seal a high vacuum on the reverse side of the sensing diaphragm. Then the output signal is offset, so the pressure sensor reads close to zero when measuring atmospheric pressure.

A sealed gauge reference pressure transducer will never read exactly zero because atmospheric pressure is always changing and the reference in this case is fixed at 1 bar.

To produce an absolute pressure sensor, the manufacturer seals a high vacuum behind the sensing diaphragm. If the process-pressure connection of an absolute-pressure transmitter is open to the air, it will read the actual barometric pressure.

A sealed pressure sensor is similar to a gauge pressure sensor except that it measures pressure relative to some fixed pressure rather than the ambient atmospheric pressure (which varies according to the location and the weather).

For much of human history, the pressure of gases like air was ignored, denied, or taken for granted, but as early as the 6th century BC, Greek philosopher Anaximenes of Miletus claimed that all things are made of air that is simply changed by varying levels of pressure. He could observe water evaporating, changing to a gas, and felt that this applied even to solid matter. More condensed air made colder, heavier objects, and expanded air made lighter, hotter objects. This was akin to how gases really do become less dense when warmer, more dense when cooler.

In the 17th century, Evangelista Torricelli conducted experiments with mercury that allowed him to measure the presence of air. He would dip a glass tube, closed at one end, into a bowl of mercury and raise the closed end up out of it, keeping the open end submerged. The weight of the mercury would pull it down, leaving a partial vacuum at the far end. This validated his belief that air/gas has mass, creating pressure on things around it. Previously, the more popular conclusion, even for Galileo, was that air was weightless and it is vacuum that provided force, as in a siphon. The discovery helped bring Torricelli to the conclusion:

We live submerged at the bottom of an ocean of the element air, which by unquestioned experiments is known to have weight.

This test, known as Torricelli's experiment, was essentially the first documented pressure gauge.

Blaise Pascal went further, having his brother-in-law try the experiment at different altitudes on a mountain, and finding indeed that the farther down in the ocean of atmosphere, the higher the pressure.

La unidad del SI para la presión es el pascal (Pa), equivalente a un newton por metro cuadrado (N·m⁻² ^o kg·m⁻¹ ^· s⁻² ⁾ . Este nombre especial para la unidad se añadió en 1971; antes de eso, la presión en el SI se expresaba en unidades como N·m⁻² ^. Cuando se indica, la referencia cero se especifica entre paréntesis después de la unidad, por ejemplo, 101 kPa (abs). La libra por pulgada cuadrada (psi) todavía se usa ampliamente en EE. UU. y Canadá para medir, por ejemplo, la presión de los neumáticos. A menudo se añade una letra a la unidad psi para indicar la referencia cero de la medición; psia para absoluta, psig para manométrica, psid para diferencial, aunque el NIST desaconseja esta práctica . ^{[ 3 ]}

Because pressure was once commonly measured by its ability to displace a column of liquid in a manometer, pressures are often expressed as a depth of a particular fluid (e.g., inches of water). Manometric measurement is the subject of pressure head calculations. The most common choices for a manometer's fluid are mercury (Hg) and water; water is nontoxic and readily available, while mercury's density allows for a shorter column (and so a smaller manometer) to measure a given pressure. The abbreviation "W.C." or the words "water column" are often printed on gauges and measurements that use water for the manometer.

Fluid density and local gravity can vary from one reading to another depending on local factors, so the height of a fluid column does not define pressure precisely. So measurements in "millimetres of mercury" or "inches of mercury" can be converted to SI units as long as attention is paid to the local factors of fluid density and gravity. Temperature fluctuations change the value of fluid density, while location can affect gravity.

Although no longer preferred, these manometric units are still encountered in many fields. Blood pressure is measured in millimetres of mercury (see torr) in most of the world, central venous pressure and lung pressures in centimeters of water are still common, as in settings for CPAP machines. Natural gas pipeline pressures are measured in inches of water, expressed as "inches W.C."

Underwater divers use manometric units: the ambient pressure is measured in units of metres sea water (msw) which is defined as equal to one tenth of a bar.^[4][5] The unit used in the US is the foot sea water (fsw), based on standard gravity and a sea-water density of 64 lb/ft³. According to the US Navy Diving Manual, one fsw equals 0.30643 msw, 0.030643 bar, or 0.44444 psi,^[4][5] though elsewhere it states that 33 fsw is 14,7  psi (una atmósfera), lo que da un fsw igual a aproximadamente 0,445  psi. ^{[ 6 ]} El msw y el fsw son las unidades convencionales para medir la exposición a la presión del buzo utilizadas en las tablas de descompresión y la unidad de calibración para neumofatómetros y manómetros de cámaras hiperbáricas . ^{[ 7 ]} Tanto el msw como el fsw se miden en relación con la presión atmosférica normal.

En los sistemas de vacío, las unidades más utilizadas son torr (milímetro de mercurio), micrón (micrómetro de mercurio) ^{[ 8 ]} e pulgada de mercurio ( inHg ). Torr y micrón suelen indicar una presión absoluta, mientras que inHg suele indicar una presión manométrica.

Las presiones atmosféricas se suelen expresar en hectopascales (hPa), kilopascales (kPa), milibares (mbar) o atmósferas ( atm ). En la ingeniería estadounidense y canadiense, la tensión se suele medir en kip . La tensión no es una presión real, ya que no es una magnitud escalar . En el sistema cgs, la unidad de presión era el barye (ba), equivalente a 1 dyn·cm⁻² ^. En el sistema mts , la unidad de presión era el pieze , equivalente a 1 estene por metro cuadrado.

Se utilizan muchas otras unidades híbridas, como mmHg/cm² ^o gramos-fuerza/cm² ⁽ a veces como kg/cm² ^sin identificar correctamente las unidades de fuerza). El uso de los nombres kilogramo, gramo, kilogramo-fuerza o gramo-fuerza (o sus símbolos) como unidad de fuerza está prohibido en el SI; la unidad de fuerza en el SI es el newton (N).

La presión estática es uniforme en todas las direcciones, por lo que las mediciones de presión son independientes de la dirección en un fluido inmóvil (estático). Sin embargo, el flujo ejerce una presión adicional sobre las superficies perpendiculares a la dirección del flujo, mientras que tiene poco impacto en las superficies paralelas a dicha dirección. Este componente direccional de la presión en un fluido en movimiento (dinámico) se denomina presión dinámica . Un instrumento orientado hacia la dirección del flujo mide la suma de las presiones estática y dinámica; esta medición se denomina presión total o presión de estancamiento . Dado que la presión dinámica se referencia a la presión estática, no es ni manométrica ni absoluta; es una presión diferencial.

While static gauge pressure is of primary importance to determining net loads on pipe walls, dynamic pressure is used to measure flow rates and airspeed. Dynamic pressure can be measured by taking the differential pressure between instruments parallel and perpendicular to the flow. Pitot-static tubes, for example perform this measurement on airplanes to determine airspeed. The presence of the measuring instrument inevitably acts to divert flow and create turbulence, so its shape is critical to accuracy and the calibration curves are often non-linear.

A pressure sensor is a device for pressure measurement of gases or liquids. Pressure sensors can alternatively be called pressure transducers, pressure transmitters, pressure senders, pressure indicators, piezometers and manometers, among other names.

Pressure is an expression of the force required to stop a fluid from expanding, and is usually stated in terms of force per unit area. A pressure sensor usually acts as a transducer; it generates a signal as a function of the pressure imposed.

Pressure sensors can vary drastically in technology, design, performance, application suitability and cost. A conservative estimate would be that there may be over 50 technologies and at least 300 companies making pressure sensors worldwide. There is also a category of pressure sensors that are designed to measure in a dynamic mode for capturing very high speed changes in pressure. Example applications for this type of sensor would be in the measuring of combustion pressure in an engine cylinder or in a gas turbine. These sensors are commonly manufactured out of piezoelectric materials such as quartz.

Some pressure sensors are pressure switches, which turn on or off at a particular pressure. For example, a water pump can be controlled by a pressure switch so that it starts when water is released from the system, reducing the pressure in a reservoir.

Pressure range, sensitivity, dynamic response and cost all vary by several orders of magnitude from one instrument design to the next. The oldest type is the liquid column manometer (a vertical tube filled with mercury) invented by Evangelista Torricelli in 1643. The U-Tube was invented by Christiaan Huygens in 1661.^[9]

There are two basic categories of analog pressure sensors: force collector and other types.

Force collector types

These types of electronic pressure sensors generally use a force collector (such a diaphragm, piston, Bourdon tube, or bellows) to measure strain (or deflection) due to applied force over an area (pressure).

• Piezoresistive strain gauge: Uses the piezoresistive effect of bonded or formed strain gauges to detect strain due to an applied pressure, electrical resistance increasing as pressure deforms the material. Common technology types are silicon (monocrystalline), polysilicon thin film, bonded metal foil, thick film, silicon-on-sapphire and sputtered thin film. Generally, the strain gauges are connected to form a Wheatstone bridge circuit to maximize the output of the sensor and to reduce sensitivity to errors. This is the most commonly employed sensing technology for general purpose pressure measurement.
• Capacitive: Uses a diaphragm and pressure cavity to create a variable capacitor to detect strain due to applied pressure, capacitance decreasing as pressure deforms the diaphragm. Common technologies use metal, ceramic, and silicon diaphragms. Capacitive pressure sensors are being integrated into CMOS technology^[10] and it is being explored if thin 2D materials can be used as diaphragm material.^[11]
• Electromagnetic: Measures the displacement of a diaphragm by means of changes in inductance (reluctance), linear variable differential transformer (LVDT), Hall effect, or by eddy current principle.
• Piezoelectric: Uses the piezoelectric effect in certain materials such as quartz to measure the strain upon the sensing mechanism due to pressure. This technology is commonly employed for the measurement of highly dynamic pressures. As the basic principle is dynamic, no static pressures can be measured with piezoelectric sensors.
• Extensómetro : Los sensores de presión basados ​​en extensómetros también utilizan un elemento sensible a la presión donde se adhieren extensómetros metálicos o se aplican extensómetros de película delgada mediante pulverización catódica. Este elemento de medición puede ser un diafragma o, para extensómetros de lámina metálica, también se pueden utilizar cuerpos de medición tipo lata. Las grandes ventajas de este diseño monolítico tipo lata son una mayor rigidez y la capacidad de medir presiones máximas de hasta 15 000 bar. La conexión eléctrica se realiza normalmente mediante un puente de Wheatstone, que permite una buena amplificación de la señal y resultados de medición precisos y constantes. ^{[ 12 ]}
• Técnicas ópticas : Entre las técnicas se incluye el uso del cambio físico de una fibra óptica para detectar la deformación debida a la presión aplicada. Un ejemplo común de este tipo utiliza rejillas de Bragg de fibra . Esta tecnología se emplea en aplicaciones exigentes donde la medición puede realizarse a gran distancia, a altas temperaturas o donde se pueden aprovechar tecnologías inherentemente inmunes a la interferencia electromagnética. Otra técnica análoga utiliza una película elástica construida en capas que puede cambiar las longitudes de onda reflejadas según la presión aplicada (deformación). ^{[ 13 ]}
• Potenciométrico : Utiliza el movimiento de un cursor a lo largo de un mecanismo resistivo para detectar la deformación causada por la presión aplicada.

• Equilibrio de fuerzas : Los tubos Bourdon de cuarzo fundido con equilibrio de fuerzas utilizan un tubo Bourdon en espiral para ejercer fuerza sobre una armadura pivotante que contiene un espejo. El reflejo de un haz de luz en el espejo detecta el desplazamiento angular y se aplica corriente a los electroimanes de la armadura para equilibrar la fuerza del tubo y llevar el desplazamiento angular a cero. La corriente aplicada a las bobinas se utiliza como medición. Debido a las propiedades mecánicas y térmicas extremadamente estables y repetibles del cuarzo fundido y al equilibrio de fuerzas que elimina la mayoría de los efectos no lineales, estos sensores pueden tener una precisión de alrededor de 1 PPM de la escala completa. ^{[ 14 ]} Debido a las estructuras extremadamente finas de cuarzo fundido, que se fabrican a mano y requieren habilidad experta para su construcción, estos sensores generalmente se limitan a fines científicos y de calibración. Los sensores sin equilibrio de fuerzas tienen menor precisión y la lectura del desplazamiento angular no se puede realizar con la misma precisión que una medición con equilibrio de fuerzas; aunque son más fáciles de construir debido a su mayor tamaño, ya no se utilizan.

Otros tipos

Este tipo de sensores electrónicos de presión utilizan otras propiedades (como la densidad) para inferir la presión de un gas o un líquido.

• Resonant: Uses the changes in resonant frequency in a sensing mechanism to measure stress, or changes in gas density, caused by applied pressure. This technology may be used in conjunction with a force collector, such as those in the category above. Alternatively, resonant technology may be employed by exposing the resonating element itself to the media, whereby the resonant frequency is dependent upon the density of the media. Sensors have been made out of vibrating wire, vibrating cylinders, quartz, and silicon MEMS. Generally, this technology is considered to provide very stable readings over time. The squeeze-film pressure sensor is a type of MEMS resonant pressure sensor that operates by a thin membrane that compresses a thin film of gas at high frequency. Since the compressibility and stiffness of the gas film are pressure dependent, the resonance frequency of the squeeze-film pressure sensor is used as a measure of the gas pressure.^[15][16]
• Thermal: Uses the changes in thermal conductivity of a gas due to density changes to measure pressure. A common example of this type is the Pirani gauge.
• Ionization: Measures the flow of charged gas particles (ions) which varies due to density changes to measure pressure. Common examples are the Hot and Cold Cathode gauges.

A pressure sensor, a resonant quartz crystalstrain gauge with a Bourdon tube force collector, is the critical sensor of DART.^[17] DART detects tsunami waves from the bottom of the open ocean. It has a pressure resolution of approximately 1mm of water when measuring pressure at a depth of several kilometers.^[18]

Hydrostatic

Hydrostatic gauges (such as the mercury column manometer) compare pressure to the hydrostatic force per unit area at the base of a column of fluid. Hydrostatic gauge measurements are independent of the type of gas being measured, and can be designed to have a very linear calibration. They have poor dynamic response.

Piston

Piston-type gauges counterbalance the pressure of a fluid with a spring (for example tire-pressure gauges of comparatively low accuracy) or a solid weight, in which case it is known as a deadweight tester and may be used for calibration of other gauges.

Liquid column (manometer)

Los manómetros de columna líquida consisten en una columna de líquido dentro de un tubo cuyos extremos están expuestos a diferentes presiones. La columna ascenderá o descenderá hasta que su peso (una fuerza aplicada debido a la gravedad) se equilibre con la diferencia de presión entre los dos extremos del tubo (una fuerza aplicada debido a la presión del fluido). Una versión muy simple es un tubo en forma de U medio lleno de líquido, un lado del cual está conectado a la región de interés, mientras que la presión de referencia (que puede ser la presión atmosférica o el vacío) se aplica al otro. La diferencia en los niveles de líquido representa la presión aplicada. La presión ejercida por una columna de fluido de altura h y densidad ρ viene dada por la ecuación de presión hidrostática, P = hgρ . Por lo tanto, la diferencia de presión entre la presión aplicada P _a y la presión de referencia P ₀ en un manómetro de tubo en U se puede calcular resolviendo P _a − P ₀ = hgρ . En otras palabras, la presión en ambos extremos del líquido (mostrado en azul en la figura) debe estar equilibrada (ya que el líquido está estático), por lo que P _a = P ₀ + hgρ .

En la mayoría de las mediciones de columna líquida, el resultado es la altura h , expresada normalmente en mm, cm o pulgadas. La altura h también se conoce como columna de presión . Cuando se expresa como columna de presión, la presión se especifica en unidades de longitud y se debe especificar el fluido de medición. Cuando la precisión es crítica, también se debe especificar la temperatura del fluido de medición, ya que la densidad del líquido es función de la temperatura . Por ejemplo, la columna de presión podría escribirse como "742,2  mm _Hg " o "4,2  in _H₂O a 59 ° _{F " para mediciones tomadas con mercurio o agua como fluido manométrico ,}  respectivamente. Se puede agregar la palabra "manométrico" o "vacío" a dicha medición para distinguir entre una presión superior o inferior a la presión atmosférica. Tanto los milímetros de mercurio como las pulgadas de agua son columnas de presión comunes, que se pueden convertir a unidades del SI de presión utilizando la conversión de unidades y las fórmulas anteriores.

Si el fluido que se está midiendo es significativamente denso, puede ser necesario realizar correcciones hidrostáticas para la altura entre la superficie móvil del fluido de trabajo del manómetro y el lugar donde se desea medir la presión, excepto cuando se mide la presión diferencial de un fluido (por ejemplo, a través de una placa de orificio o venturi), en cuyo caso la densidad ρ debe corregirse restando la densidad del fluido que se está midiendo. ^{[ 19 ]}

Aunque se puede usar cualquier fluido, se prefiere el mercurio por su alta densidad (13,534  g/cm³ ⁾ y baja presión de vapor . Su menisco convexo es ventajoso ya que esto significa que no habrá errores de presión por humedecer el vidrio, aunque en circunstancias excepcionalmente limpias, el mercurio se adherirá al vidrio y el barómetro puede atascarse (el mercurio puede soportar una presión absoluta negativa ) incluso bajo un fuerte vacío. ^{[ 20 ]} Para bajas diferencias de presión, se usan comúnmente aceite ligero o agua (este último da lugar a unidades de medida como pulgadas de columna de agua y milímetros de H₂O ) _. Los manómetros de columna líquida tienen una calibración altamente lineal. Tienen una respuesta dinámica deficiente porque el fluido en la columna puede reaccionar lentamente a un cambio de presión.

Una de las desventajas del manómetro o barómetro de mercurio es que su lectura depende de la temperatura, un hecho que queda claro por el uso de mercurio en los termómetros de vidrio .

Al medir el vacío, el líquido de trabajo puede evaporarse y contaminar el vacío si su presión de vapor es demasiado alta. Al medir la presión de un líquido, un circuito lleno de gas o un fluido ligero puede aislar los líquidos para evitar que se mezclen, pero esto puede ser innecesario, por ejemplo, cuando se utiliza mercurio como fluido del manómetro para medir la presión diferencial de un fluido como el agua. Los manómetros hidrostáticos simples pueden medir presiones que van desde unos pocos torrs (unos pocos 100  Pa) hasta unas pocas atmósferas (aproximadamente1 000 000  Pa ).

Un manómetro de columna líquida de una sola rama tiene un depósito más grande en lugar de un lado del tubo en U y tiene una escala junto a la columna más estrecha. La columna puede estar inclinada para amplificar aún más el movimiento del líquido. Según su uso y estructura, se utilizan los siguientes tipos de manómetros ^{[ 21 ].}

1. manómetro simple
2. Micromanómetro
3. manómetro diferencial
4. Manómetro diferencial invertido

Calibre McLeod

Un manómetro McLeod aísla una muestra de gas y la comprime en un manómetro de mercurio modificado hasta que la presión alcanza unos pocos milímetros de mercurio . Esta técnica es muy lenta e inadecuada para el monitoreo continuo, pero ofrece una buena precisión. A diferencia de otros manómetros, la lectura del manómetro McLeod depende de la composición del gas, ya que su interpretación se basa en la compresión de la muestra como un gas ideal . Debido al proceso de compresión, el manómetro McLeod ignora por completo las presiones parciales de vapores no ideales que se condensan, como aceites de bombeo, mercurio e incluso agua si se comprime lo suficiente.

Rango útil : desde alrededor de 10 ⁻⁴  Torr ^{[ 22 ]} (aproximadamente 10 ⁻²  Pa) hasta vacíos tan altos como 10 ⁻⁶  Torr (0,1  mPa),

0,1  mPa es la medición directa de presión más baja posible con la tecnología actual. Otros manómetros de vacío pueden medir presiones más bajas, pero solo indirectamente, mediante la medición de otras propiedades dependientes de la presión. Estas mediciones indirectas deben calibrarse a unidades del SI mediante una medición directa, generalmente con un manómetro McLeod. ^{[ 23 ]}

Aneroide

Los manómetros aneroides se basan en un elemento metálico sensor de presión que se flexiona elásticamente bajo el efecto de una diferencia de presión a través del elemento. "Aneroide" significa "sin fluido", y este término originalmente distinguía a estos manómetros de los manómetros hidrostáticos descritos anteriormente. Sin embargo, los manómetros aneroides pueden usarse para medir la presión de un líquido, así como de un gas, y no son el único tipo de manómetro que puede funcionar sin fluido. Por esta razón, en la terminología moderna se les suele llamar manómetros mecánicos . Los manómetros aneroides no dependen del tipo de gas que se mide, a diferencia de los manómetros térmicos y de ionización, y tienen menos probabilidades de contaminar el sistema que los manómetros hidrostáticos. El elemento sensor de presión puede ser un tubo Bourdon , un diafragma, una cápsula o un conjunto de fuelles, que cambiará de forma en respuesta a la presión de la región en cuestión. La deflexión del elemento sensor de presión puede leerse mediante un mecanismo conectado a una aguja o mediante un transductor secundario. Los transductores secundarios más comunes en los manómetros de vacío modernos miden un cambio en la capacitancia debido a la deflexión mecánica. Los manómetros que se basan en un cambio de capacitancia suelen denominarse manómetros de capacitancia.

Tubo Bourdon

El manómetro Bourdon utiliza el principio de que un tubo aplanado ^{[ 24 ]} tiende a enderezarse o recuperar su forma circular en sección transversal al ser presurizado. (Una bocina de fiesta ilustra este principio). Este cambio en la sección transversal puede ser apenas perceptible, ya que implica tensiones moderadas dentro del rango elástico de materiales fácilmente manipulables. La deformación del material del tubo se magnifica al darle forma de C o incluso de hélice, de modo que todo el tubo tiende a enderezarse o desenrollarse elásticamente al ser presurizado. Eugène Bourdon patentó su manómetro en Francia en 1849, y fue ampliamente adoptado debido a su superior simplicidad, linealidad y precisión; Bourdon ahora forma parte del grupo Baumer y todavía fabrica manómetros de tubo Bourdon en Francia. Edward Ashcroft compró los derechos de patente estadounidenses de Bourdon en 1852 y se convirtió en un importante fabricante de manómetros. También en 1849, Bernard Schaeffer, en Magdeburgo, Alemania, patentó un exitoso manómetro de diafragma (véase más abajo), que, junto con el manómetro Bourdon, revolucionó la medición de la presión en la industria. ^{[ 25 ]} Pero en 1875, tras expirar las patentes de Bourdon, su empresa, Schaeffer and Budenberg, también fabricó manómetros de tubo Bourdon.

En la práctica, un tubo aplanado de pared delgada y extremo cerrado se conecta en su extremo hueco a una tubería fija que contiene el fluido a medir. A medida que aumenta la presión, el extremo cerrado se mueve en un arco, y este movimiento se convierte en la rotación de un engranaje (o segmento de engranaje) mediante una biela ajustable. Un piñón de pequeño diámetro se encuentra en el eje del indicador, por lo que el movimiento se amplifica aún más por la relación de transmisión . La posición de la tarjeta indicadora detrás del indicador, la posición inicial del eje del indicador, la longitud de la biela y su posición inicial permiten calibrar el indicador para que indique el rango de presión deseado para las variaciones en el comportamiento del tubo Bourdon. La presión diferencial se puede medir con manómetros que contienen dos tubos Bourdon diferentes, con sus respectivas bielas (aunque lo más habitual es medirla mediante diafragmas o fuelles y un sistema de equilibrio).

Los tubos Bourdon miden la presión manométrica , relativa a la presión atmosférica ambiente, en contraposición a la presión absoluta ; el vacío se detecta como un movimiento inverso. Algunos barómetros aneroides utilizan tubos Bourdon cerrados en ambos extremos (pero la mayoría utiliza diafragmas o cápsulas, véase más adelante). Cuando la presión medida pulsa rápidamente, como cuando el manómetro está cerca de una bomba de pistón , se suele utilizar una restricción de orificio en la tubería de conexión para evitar el desgaste innecesario de los engranajes y proporcionar una lectura promedio; cuando todo el manómetro está sujeto a vibraciones mecánicas, la caja (incluyendo la aguja y la esfera) se puede llenar con aceite o glicerina . Los manómetros modernos típicos de alta calidad ofrecen una precisión de ±1 % del rango (diámetro nominal 100 mm, Clase 1 EN837-1), y un manómetro especial de alta precisión puede alcanzar una precisión de hasta el 0,1 % de la escala completa. ^{[ 26 ]}

Los sensores de tubo Bourdon de cuarzo fundido con equilibrio de fuerza funcionan según el mismo principio, pero utilizan la reflexión de un haz de luz en un espejo para detectar el desplazamiento angular. Se aplica corriente a electroimanes para equilibrar la fuerza del tubo y devolver el desplazamiento angular a cero; la corriente aplicada a las bobinas se utiliza como unidad de medición. Gracias a las propiedades mecánicas y térmicas extremadamente estables y repetibles del cuarzo, y al equilibrio de fuerza que elimina prácticamente todo movimiento físico, estos sensores pueden alcanzar una precisión de alrededor de 1 PPM de la escala completa. ^{[ 27 ]} Debido a las estructuras extremadamente finas de cuarzo fundido, que deben fabricarse a mano, estos sensores generalmente se limitan a fines científicos y de calibración. 

En las siguientes ilustraciones de un manómetro compuesto (de vacío y presión manométrica), se ha retirado la carcasa y la ventana para mostrar únicamente la esfera, el puntero y la conexión de proceso. Este manómetro en particular es un manómetro combinado de vacío y presión utilizado para el diagnóstico automotriz.

• El lado izquierdo de la esfera, utilizado para medir el vacío, está calibrado en pulgadas de mercurio en su escala exterior y en centímetros de mercurio en su escala interior.
• La parte derecha de la esfera se utiliza para medir la presión ^de la bomba de combustible o la presión del turbocompresor y está graduada en libras por pulgada cuadrada en su escala exterior y en kg/ cm² en su escala interior.

Los detalles mecánicos incluyen piezas fijas y móviles.

Partes fijas:

1. Bloque receptor. Este une el tubo de entrada al extremo fijo del tubo Bourdon (1) y fija la placa del chasis (B). Los dos orificios alojan los tornillos que fijan la carcasa.
2. Placa del chasis. El dial está fijado a esta placa. Contiene orificios para los cojinetes de los ejes.
3. Placa secundaria del chasis. Sirve de soporte para los extremos exteriores de los ejes.
4. Postes para unir y espaciar las dos placas del chasis.

Partes móviles:

1. Extremo fijo del tubo Bourdon. Este se comunica con el tubo de entrada a través del bloque receptor.
2. Extremo móvil del tubo Bourdon. Este extremo está sellado.
3. Pivote y pasador de pivote
4. Enlace que une el pasador de pivote a la palanca (5) con pasadores para permitir la rotación de la articulación.
5. Palanca, una extensión del engranaje sectorial (7)
6. Pasador del eje del engranaje sectorial
7. Engranaje sectorial
8. Eje de la aguja indicadora. Este eje cuenta con un engranaje recto que engrana con el engranaje sectorial (7) y se extiende a través de la cara para accionar la aguja indicadora. Debido a la corta distancia entre el saliente del brazo de palanca y el pasador de pivote, y a la diferencia entre el radio efectivo del engranaje sectorial y el del engranaje recto, cualquier movimiento del tubo Bourdon se amplifica considerablemente. Un pequeño movimiento del tubo produce un gran movimiento de la aguja indicadora.
9. Muelle espiral para precargar el tren de engranajes y eliminar la holgura y la histéresis.

Diafragma (membrana)

Un segundo tipo de manómetro aneroide utiliza la deflexión de una membrana flexible que separa regiones de diferente presión. La cantidad de deflexión es repetible para presiones conocidas, por lo que la presión se puede determinar mediante calibración. La deformación de un diafragma delgado depende de la diferencia de presión entre sus dos caras. La cara de referencia puede estar abierta a la atmósfera para medir la presión manométrica, abierta a un segundo puerto para medir la presión diferencial, o sellada contra el vacío u otra presión de referencia fija para medir la presión absoluta. La deformación se puede medir utilizando técnicas mecánicas, ópticas o capacitivas. Se utilizan diafragmas cerámicos y metálicos. El rango útil es superior a 10⁻² ^Torr ( aproximadamente 1 Pa ). ^{[ 28 ]} Para mediciones absolutas, se suelen utilizar cápsulas de presión soldadas con diafragmas a ambos lados. Las formas de membrana incluyen:

• Departamento
• Acanalado
• Tubo aplanado
• Cápsula

Fuelle

En los manómetros diseñados para detectar pequeñas presiones o diferencias de presión, o que requieren la medición de una presión absoluta, el tren de engranajes y la aguja pueden ser accionados por una cámara de fuelle cerrada y sellada, denominada aneroide . (Los primeros barómetros utilizaban una columna de líquido, como agua o mercurio líquido, suspendida por vacío ). Esta configuración de fuelle se utiliza en barómetros aneroides (barómetros con aguja indicadora y esfera), altímetros , barógrafos de registro de altitud e instrumentos de telemetría de altitud utilizados en radiosondas de globos meteorológicos . Estos dispositivos utilizan la cámara sellada como presión de referencia y son accionados por la presión externa. Otros instrumentos aeronáuticos sensibles, como los indicadores de velocidad aerodinámica y los indicadores de velocidad de ascenso ( variómetros ), tienen conexiones tanto a la parte interna de la cámara aneroide como a una cámara externa.

Acoplamiento magnético

Estos manómetros utilizan la atracción de dos imanes para convertir la presión diferencial en el movimiento de una aguja. A medida que aumenta la presión diferencial, un imán unido a un pistón o a un diafragma de goma se mueve. Un imán giratorio unido a la aguja se mueve entonces al unísono. Para crear diferentes rangos de presión, se puede aumentar o disminuir la rigidez del resorte.

Galga extensométrica metálica

El extensómetro se adhiere generalmente (extensómetro de lámina) o se deposita (extensómetro de película delgada) sobre una membrana. La deflexión de la membrana debido a la presión provoca un cambio en la resistencia del extensómetro, que puede medirse electrónicamente.

Medidor de deformación piezorresistivo

Utiliza el efecto piezorresistivo de galgas extensométricas adheridas o conformadas para detectar la deformación debida a la presión aplicada.

Sensor de presión piezorresistivo de silicio

El sensor es generalmente un sensor de presión piezorresistivo de silicio con compensación de temperatura, elegido por su excelente rendimiento y estabilidad a largo plazo. La compensación de temperatura integrada se proporciona en un rango de 0 a 50  °C mediante resistencias ajustadas con láser . Se incluye una resistencia adicional ajustada con láser para normalizar las variaciones de sensibilidad a la presión mediante la programación de la ganancia de un amplificador diferencial externo. Esto proporciona una buena sensibilidad y estabilidad a largo plazo. Los dos puertos del sensor aplican presión al mismo transductor; consulte el diagrama de flujo de presión a continuación.

Este diagrama es una simplificación excesiva, pero permite apreciar el diseño fundamental de los puertos internos del sensor. Un aspecto importante a destacar es el diafragma, ya que constituye el sensor en sí. Su forma es ligeramente convexa (muy exagerada en el dibujo); esto es crucial, puesto que influye en la precisión del sensor.

La forma del sensor es importante porque está calibrado para funcionar en la dirección del flujo de aire, como se muestra con las flechas rojas. Este es el funcionamiento normal del sensor de presión, que proporciona una lectura positiva en la pantalla del manómetro digital. Aplicar presión en sentido inverso puede provocar errores en los resultados, ya que el movimiento de la presión del aire intenta forzar el diafragma a moverse en la dirección opuesta. Los errores inducidos por esto son pequeños, pero pueden ser significativos, por lo que siempre es preferible asegurarse de que la presión más positiva se aplique al puerto positivo (+ve) y la presión más baja al puerto negativo (-ve), para la aplicación normal de la presión manométrica. Lo mismo se aplica a la medición de la diferencia entre dos vacíos: el vacío mayor siempre debe aplicarse al puerto negativo (-ve). La medición de la presión mediante el puente de Wheatstone se ve así...

El modelo eléctrico efectivo del transductor, junto con un circuito básico de acondicionamiento de señal, se muestra en el esquema de aplicación. El sensor de presión es un puente de Wheatstone totalmente activo, compensado térmicamente y con ajuste de offset mediante resistencias de película gruesa recortadas con láser. La excitación del puente se aplica mediante una corriente constante. La salida de bajo nivel del puente se encuentra en +0 y -0, y el rango amplificado se ajusta mediante la resistencia de programación de ganancia (r). El diseño eléctrico está controlado por un microprocesador, lo que permite la calibración, funciones adicionales para el usuario, como la selección de escala, retención de datos, funciones de cero y filtro, y la función de grabación que almacena y muestra los valores MÁX/MÍN.

Capacitivo

Utiliza un diafragma y una cavidad de presión para crear un condensador variable que detecta la deformación debida a la presión aplicada.

Magnético

Mide el desplazamiento de un diafragma mediante cambios en la inductancia (reluctancia), LVDT , efecto Hall o mediante el principio de corrientes de Foucault .

Piezoeléctrico

Utiliza el efecto piezoeléctrico presente en ciertos materiales, como el cuarzo, para medir la deformación que sufre el mecanismo sensor debido a la presión.

Óptico

Utiliza el cambio físico de una fibra óptica para detectar la deformación debida a la presión aplicada.

Potenciométrico

Utiliza el movimiento de un limpiaparabrisas a lo largo de un mecanismo de resistencia para detectar la deformación causada por la presión aplicada.

Resonante

Utiliza los cambios en la frecuencia de resonancia en un mecanismo de detección para medir la tensión o los cambios en la densidad del gas causados ​​por la presión aplicada.

Conductividad térmica

Generalmente, a medida que aumenta la densidad de un gas real (lo que puede indicar un aumento de presión ), aumenta su capacidad de conducción de calor. En este tipo de manómetro, un filamento de alambre se calienta al hacer pasar corriente eléctrica a través de él. Posteriormente, se puede utilizar un termopar o un termómetro de resistencia (RTD) para medir la temperatura del filamento. Esta temperatura depende de la velocidad a la que el filamento pierde calor hacia el gas circundante y, por lo tanto, de la conductividad térmica . Una variante común es el manómetro de Pirani , que utiliza un único filamento de platino como elemento calefactor y RTD. Estos manómetros tienen una precisión de 10⁻³ ^Torr  a 10⁻¹² ^Torr , pero su calibración es sensible a la composición química de los gases que se miden.

Pirani (un cable)

Un manómetro de Pirani consiste en un alambre metálico expuesto a la presión que se desea medir. El alambre se calienta mediante una corriente eléctrica que lo atraviesa y se enfría por el gas que lo rodea. Si se reduce la presión del gas, el efecto de enfriamiento disminuye, por lo que la temperatura de equilibrio del alambre aumenta. La resistencia del alambre es función de su temperatura : midiendo la tensión en sus terminales y la corriente que lo atraviesa, se puede determinar la resistencia (y, por lo tanto, la presión del gas). Este tipo de manómetro fue inventado por Marcello Pirani .

De dos cables

En los manómetros de dos hilos, una bobina se utiliza como calentador y la otra para medir la temperatura por convección . Los manómetros de termopar y los de termistor funcionan de esta manera, utilizando un termopar o un termistor , respectivamente, para medir la temperatura del hilo calentado.

Medidor de ionización

Los manómetros de ionización son los más sensibles para presiones muy bajas (también conocidas como vacío absoluto o alto vacío). Detectan la presión indirectamente midiendo los iones eléctricos producidos cuando el gas es bombardeado con electrones. Los gases de menor densidad producen menos iones. La calibración de un manómetro de ionización es inestable y depende de la naturaleza de los gases que se miden, la cual no siempre se conoce. Se pueden calibrar con un manómetro McLeod, que es mucho más estable e independiente de la composición química del gas.

Thermionic emission generates electrons, which collide with gas atoms and generate positive ions. The ions are attracted to a suitably biased electrode known as the collector. The current in the collector is proportional to the rate of ionization, which is a function of the pressure in the system. Hence, measuring the collector current gives the gas pressure. There are several sub-types of ionization gauge.

Useful range: 10⁻¹⁰ - 10⁻³ torr (roughly 10⁻⁸ - 10⁻¹ Pa)

Most ion gauges come in two types: hot cathode and cold cathode. In the hot cathode version, an electrically heated filament produces an electron beam. The electrons travel through the gauge and ionize gas molecules around them. The resulting ions are collected at a negative electrode. The current depends on the number of ions, which depends on the pressure in the gauge. Hot cathode gauges are accurate from 10⁻³ Torr to 10⁻¹⁰ Torr. The principle behind cold cathode version is the same, except that electrons are produced in the discharge of a high voltage. Cold cathode gauges are accurate from 10⁻² Torr to 10⁻⁹ Torr. Ionization gauge calibration is very sensitive to construction geometry, chemical composition of gases being measured, corrosion and surface deposits. Their calibration can be invalidated by activation at atmospheric pressure or low vacuum. The composition of gases at high vacuums will usually be unpredictable, so a mass spectrometer must be used in conjunction with the ionization gauge for accurate measurement.^[31]

Hot cathode

A hot-cathode ionization gauge is composed mainly of three electrodes acting together as a triode, wherein the cathode is the filament. The three electrodes are a collector or plate, a filament, and a grid. The collector current is measured in picoamperes by an electrometer. The filament voltage to ground is usually at a potential of 30 volts, while the grid voltage at 180–210 volts DC, unless there is an optional electron bombardment feature, by heating the grid, which may have a high potential of approximately 565 volts.

El medidor de iones más común es el medidor Bayard-Alpert de cátodo caliente , con un pequeño colector de iones dentro de la rejilla. Una envoltura de vidrio con una abertura al vacío puede rodear los electrodos, pero generalmente el medidor sin recubrimiento se inserta directamente en la cámara de vacío, y los pines se introducen a través de una placa de cerámica en la pared de la cámara. Los medidores de cátodo caliente pueden dañarse o perder su calibración si se exponen a la presión atmosférica o incluso a un vacío bajo mientras están calientes. Las mediciones de un medidor de ionización de cátodo caliente siempre son logarítmicas.

Los electrones emitidos por el filamento se mueven varias veces en movimientos de vaivén alrededor de la rejilla antes de entrar finalmente en ella. Durante estos movimientos, algunos electrones colisionan con una molécula gaseosa para formar un par de un ion y un electrón ( ionización electrónica ). El número de estos iones es proporcional a la densidad de moléculas gaseosas multiplicada por la corriente electrónica emitida por el filamento, y estos iones se acumulan en el colector para formar una corriente iónica. Dado que la densidad de moléculas gaseosas es proporcional a la presión, esta se estima midiendo la corriente iónica.

La sensibilidad a baja presión de los manómetros de cátodo caliente está limitada por el efecto fotoeléctrico. Los electrones que inciden en la rejilla producen rayos X que generan ruido fotoeléctrico en el colector de iones. Esto limita el rango de los manómetros de cátodo caliente más antiguos a 10⁻⁸ ^Torr  y el del Bayard-Alpert a aproximadamente 10⁻¹⁰ ^Torr  . La colocación de cables adicionales a potencial de cátodo en la línea de visión entre el colector de iones y la rejilla evita este efecto. En el tipo de extracción, los iones no son atraídos por un cable, sino por un cono abierto. Como los iones no pueden decidir qué parte del cono impactar, pasan a través del orificio y forman un haz de iones. Este haz de iones puede dirigirse a:

• Copa de Faraday
• Detector de placas de microcanales con copa de Faraday
• Analizador de masas cuadrupolar con copa de Faraday
• Analizador de masas cuadrupolar con detector de placa de microcanales y copa de Faraday
• Lente iónica y voltaje de aceleración dirigidos a un objetivo para formar un cañón de pulverización catódica . En este caso, una válvula permite el paso del gas a la jaula de rejilla.

cátodo frío

Existen dos subtipos de medidores de ionización de cátodo frío : el medidor Penning (inventado por Frans Michel Penning ) y el magnetrón invertido , también llamado medidor Redhead . La principal diferencia entre ambos radica en la posición del ánodo con respecto al cátodo . Ninguno de los ^dos tiene filamento y ambos pueden requerir un potencial de CC de aproximadamente 4 kV para su funcionamiento. Los magnetrones invertidos pueden medir presiones de hasta 1 × 10⁻¹² Torr .

Asimismo, los manómetros de cátodo frío pueden mostrarse reacios a arrancar a presiones muy bajas, ya que la casi ausencia de gas dificulta el establecimiento de una corriente en el electrodo, especialmente en los manómetros de Penning, que utilizan un campo magnético de simetría axial para crear trayectorias de electrones del orden de metros. En el aire ambiente, la radiación cósmica forma pares iónicos adecuados de forma generalizada; en un manómetro de Penning, se utilizan características de diseño para facilitar la configuración de una trayectoria de descarga. Por ejemplo, el electrodo de un manómetro de Penning suele tener una forma cónica fina para facilitar la emisión de electrones por efecto del campo.

Los ciclos de mantenimiento de los manómetros de cátodo frío se miden, por lo general, en años, dependiendo del tipo de gas y la presión a la que se utilicen. El uso de un manómetro de cátodo frío en gases con componentes orgánicos importantes, como fracciones de aceite de bombeo, puede provocar la formación de delicadas películas y fragmentos de carbono dentro del manómetro, que eventualmente pueden provocar cortocircuitos en los electrodos o impedir la generación de una vía de descarga.

Cuando los flujos de fluidos no están en equilibrio, las presiones locales pueden ser mayores o menores que la presión promedio del medio. Estas perturbaciones se propagan desde su origen como variaciones de presión longitudinales a lo largo de su trayectoria. Esto también se conoce como sonido. La presión sonora es la desviación instantánea de la presión local con respecto a la presión promedio causada por una onda sonora. La presión sonora se puede medir utilizando un micrófono en el aire y un hidrófono en el agua. La presión sonora efectiva es la raíz cuadrática media de la presión sonora instantánea durante un intervalo de tiempo determinado. Las presiones sonoras suelen ser bajas y se expresan a menudo en microbares.

• Respuesta en frecuencia de los sensores de presión
• resonancia

La Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME) ha desarrollado dos normas distintas sobre medición de presión: B40.100 y PTC 19.2. La norma B40.100 proporciona directrices sobre manómetros de esfera y digitales, sellos de diafragma, amortiguadores y válvulas limitadoras de presión. La norma PTC 19.2 ofrece instrucciones y orientación para la determinación precisa de valores de presión, en cumplimiento de los códigos de prueba de rendimiento de la ASME. La elección del método, los instrumentos, los cálculos necesarios y las correcciones a aplicar dependen del propósito de la medición, la incertidumbre admisible y las características del equipo sometido a prueba.

También se proporcionan los métodos de medición de presión y los protocolos de transmisión de datos. Se ofrece orientación para la configuración de la instrumentación y la determinación de la incertidumbre de la medición. Se incluye información sobre el tipo de instrumento, su diseño, el rango de presión aplicable, la precisión, la salida y el costo relativo. Asimismo, se proporciona información sobre los dispositivos de medición de presión utilizados en entornos de campo, como manómetros de pistón, manómetros de vacío e instrumentos de baja presión absoluta.

These methods are designed to assist in the evaluation of measurement uncertainty based on current technology and engineering knowledge, taking into account published instrumentation specifications and measurement and application techniques. This Supplement provides guidance in the use of methods to establish the pressure-measurement uncertainty.

There are many applications for pressure sensors:

• Pressure sensing

This is where the measurement of interest is pressure, expressed as a force per unit area. This is useful in weather instrumentation, aircraft, automobiles, and any other machinery that has pressure functionality implemented.

• Altitude sensing

This is useful in aircraft, rockets, satellites, weather balloons, and many other applications. All these applications make use of the relationship between changes in pressure relative to the altitude. This relationship is governed by the following equation:^[34]$${\displaystyle h=(1-(P/P_{\mathrm {ref} })^{0.190284})\times 145366.45\mathrm {ft} }$$ This equation is calibrated for an altimeter, up to 36,090 feet (11,000 m). Outside that range, an error will be introduced which can be calculated differently for each different pressure sensor. These error calculations will factor in the error introduced by the change in temperature as we go up.

Barometric pressure sensors can have an altitude resolution of less than 1 meter, which is significantly better than GPS systems (about 20 meters altitude resolution). In navigation applications altimeters are used to distinguish between stacked road levels for car navigation and floor levels in buildings for pedestrian navigation.

• Flow sensing

This is the use of pressure sensors in conjunction with the venturi effect to measure flow. Differential pressure is measured between two segments of a venturi tube that have a different aperture. The pressure difference between the two segments is directly proportional to the flow rate through the venturi tube. A low pressure sensor is almost always required as the pressure difference is relatively small.

• Level / depth sensing

También se puede utilizar un sensor de presión para calcular el nivel de un fluido. Esta técnica se emplea comúnmente para medir la profundidad de un cuerpo sumergido (como un buzo o un submarino) o el nivel del contenido de un tanque (como en una torre de agua). Para la mayoría de los fines prácticos, el nivel del fluido es directamente proporcional a la presión. En el caso del agua dulce, donde el contenido está bajo presión atmosférica, 1 psi = 27,7 inH₂O _/ 1 Pa = 9,81 mmH₂O _. La ecuación básica para dicha medición es: $${\displaystyle P=\rho gh}$$ donde P = presión, ρ = densidad del fluido, g = gravedad estándar, h = altura de la columna de fluido sobre el sensor de presión

• Prueba de fugas

Se puede utilizar un sensor de presión para detectar la disminución de presión debida a una fuga en el sistema. Esto se suele hacer comparando la presión con la de una fuga conocida mediante la presión diferencial, o bien utilizando el sensor para medir la variación de presión a lo largo del tiempo.

• Medición de aguas subterráneas

Un piezómetro es un dispositivo que se utiliza para medir la presión de un líquido en un sistema midiendo la altura que alcanza una columna de líquido contra la gravedad, o bien un dispositivo que mide la presión (más precisamente, la carga piezométrica ) del agua subterránea ^{[ 35 ]} en un punto específico. Un piezómetro está diseñado para medir presiones estáticas y, por lo tanto, se diferencia de un tubo Pitot en que no apunta hacia el flujo del fluido. Los pozos de observación proporcionan información sobre el nivel del agua en una formación, pero deben leerse manualmente. Los transductores de presión eléctricos de varios tipos pueden leerse automáticamente, lo que facilita la adquisición de datos.

Los primeros piezómetros en ingeniería geotécnica fueron pozos abiertos o tuberías verticales (a veces llamados piezómetros de Casagrande ) ^{[ 36 ]} instalados en un acuífero . Un piezómetro de Casagrande generalmente tiene un revestimiento sólido hasta la profundidad de interés y un revestimiento ranurado o con rejilla dentro de la zona donde se mide la presión del agua. El revestimiento se sella en el pozo con arcilla, bentonita o concreto para evitar que el agua superficial contamine el suministro de agua subterránea. En un acuífero libre, el nivel del agua en el piezómetro no coincidiría exactamente con el nivel freático , especialmente cuando la componente vertical de la velocidad del flujo es significativa. En un acuífero confinado bajo condiciones artesianas , el nivel del agua en el piezómetro indica la presión en el acuífero, pero no necesariamente el nivel freático. ^{[ 37 ]} Los pozos piezométricos pueden tener un diámetro mucho menor que los pozos de producción, y  es común una tubería vertical de 5 cm de diámetro.

Los piezómetros, alojados en carcasas resistentes, pueden enterrarse o introducirse en el suelo para medir la presión del agua subterránea en el punto de instalación. Los manómetros (transductores) pueden ser de cuerda vibrante, neumáticos o de galgas extensométricas, convirtiendo la presión en una señal eléctrica. Estos piezómetros se conectan mediante cables a la superficie, donde pueden ser leídos por registradores de datos o unidades de lectura portátiles, lo que permite lecturas más rápidas y frecuentes que con los piezómetros de tubería abierta.

• Manómetro casero
• Manómetro