Ajoutez la pression atmosphérique locale au relevé manométrique. Pour un relevé de pression en psig, la pression absolue correspondante se calcule comme suit : (P_{\mathrm{abs}} = P_{\mathrm{gauge}} + P_{\mathrm{atm}}), ce qui donne un résultat en psia. Utilisez la pression atmosphérique réelle au niveau de l'installation pilote lorsque la précision est importante ; 14.696 psi, 101.325 kPa ou 760 mmHg correspondent uniquement aux conditions standard au niveau de la mer.
Les calculs utilisant les lois des gaz et la thermodynamique nécessitent une pression absolue, et non une pression manométrique. Convertissez chaque relevé manométrique en utilisant la pression atmosphérique du lieu de mesure et conservez des unités de pression cohérentes dans tout le calcul.
Pourquoi la pression absolue est nécessaire
La pression manométrique utilise l'atmosphère comme référence zéro
La pression manométrique mesure la pression par rapport à l'atmosphère environnante :
[ P_{\mathrm{gauge}} = P_{\mathrm{abs}} - P_{\mathrm{atm}} ]
Un relevé manométrique égal à zéro ne signifie pas que le récipient est vide ou sous vide. Cela signifie que la pression dans le récipient est approximativement égale à la pression atmosphérique locale.
La pression absolue utilise le vide parfait comme référence zéro
La pression absolue est mesurée à partir de la pression nulle, c'est-à-dire d'un vide parfait :
[ P_{\mathrm{abs}} = P_{\mathrm{gauge}} + P_{\mathrm{atm}} ]
Il s'agit de l'échelle de pression requise par la loi des gaz parfaits :
[ PV = nRT ]
Utiliser la pression manométrique dans cette équation revient à considérer à tort la pression atmosphérique comme nulle et peut produire des volumes de gaz, des quantités molaires et des débits considérablement erronés.
Comment effectuer la conversion
Convertir la pression dans les mêmes unités
La pression atmosphérique doit être exprimée dans les mêmes unités que le relevé manométrique.
Pour un relevé manométrique en psi :
[ P_{\mathrm{abs}};(\mathrm{psia})
P_{\mathrm{gauge}};(\mathrm{psig}) + P_{\mathrm{atm}};(\mathrm{psi}) ]
En utilisant la pression atmosphérique standard :
[ P_{\mathrm{abs}};(\mathrm{psia})
P_{\mathrm{gauge}};(\mathrm{psig}) + 14.696 ]
Pour les travaux d'ingénierie, 14.70 psi est souvent suffisant lorsque l'incertitude de mesure est supérieure à la différence entre ces valeurs.
Exemple : pression manométrique positive
Supposons qu'un manomètre d'installation pilote indique 25 psig et que la pression atmosphérique locale soit de 14.70 psi.
[ P_{\mathrm{abs}} = 25 + 14.70 = 39.70\ \mathrm{psia} ]
Le calcul utilisant la loi des gaz doit donc utiliser 39.70 psia, et non 25 psig.
Exemple : unités SI
Si un transmetteur indique une pression manométrique de 200 kPa et que la pression atmosphérique locale est de 101.3 kPa :
[ P_{\mathrm{abs}} = 200 + 101.3 = 301.3\ \mathrm{kPa(abs)} ]
Le résultat peut également être écrit 301.3 kPa absolus, mais l'enregistrement des données doit clairement indiquer la référence de pression.
Traitement des relevés sous vide
Pression manométrique négative
Un manomètre ou un transmetteur peut indiquer un vide sous la forme d'une pression manométrique négative. Par exemple, un relevé de (-30) kPa manométriques avec une pression atmosphérique de 101.3 kPa donne :
[ P_{\mathrm{abs}} = -30 + 101.3 = 71.3\ \mathrm{kPa(abs)} ]
Le signe négatif doit être conservé lors de la conversion.
Relevés sur une échelle de vide
Certains instruments de mesure du vide affichent l'amplitude du vide sous la forme d'un nombre positif plutôt qu'une pression manométrique négative. Dans ce cas :
[ P_{\mathrm{abs}} = P_{\mathrm{atm}} - P_{\mathrm{vacuum}} ]
Pour un relevé de vide de 10 inHg, la pression atmosphérique doit d'abord être exprimée dans des unités compatibles avant la soustraction.
Un relevé de vide égal à la pression atmosphérique correspondrait approximativement à une pression absolue nulle, bien que les systèmes réels ne puissent pas atteindre un vide parfait.
Pourquoi la pression atmosphérique locale est importante
La pression atmosphérique varie selon le lieu
La valeur de 14.696 psi ou 101.325 kPa représente la pression atmosphérique standard au niveau de la mer. La pression réelle varie avec l'altitude et les conditions météorologiques ; la pression barométrique locale doit donc être utilisée lorsque des calculs précis ou des données de qualité métrologique sont nécessaires.
La relation pertinente est donc :
[ P_{\mathrm{abs}} = P_{\mathrm{gauge}} + P_{\mathrm{atm,local}} ]
Indiquer la référence de pression
Les données d'installation pilote doivent préciser si chaque valeur de pression est :
- psig ou kPag : pression manométrique
- psia ou kPa absolus : pression absolue
- vide en inHg ou vide en kPa : amplitude du vide
Une valeur telle que « 100 kPa » est incomplète si sa référence n'est pas indiquée.
Application de la conversion aux propriétés des gaz
Calculs avec les gaz parfaits
Pour un volume de gaz mesuré dans les conditions de fonctionnement :
[ n = \frac{P_{\mathrm{abs}}V}{RT} ]
La pression doit être absolue et la température doit être absolue, en kelvins. Si le volume, la pression ou la température est indiqué dans des conditions de référence différentes, la conversion doit tenir compte des trois variables.
Pour une quantité fixe de gaz :
[ \frac{P_1V_1}{T_1}
\frac{P_2V_2}{T_2} ]
Les deux valeurs (P_1) et (P_2) doivent être des pressions absolues.
Conditions standard ou de référence
Les quantités de gaz sont souvent converties en conditions standard ou dans des conditions de référence spécifiées. Une condition standard couramment utilisée est de 0 °C et 1 atm, pour laquelle le volume molaire d'un gaz parfait est d'environ 22.414 L/g-mol.
Le calcul doit préciser la condition standard choisie, car les organisations peuvent utiliser des températures de référence et des définitions de la pression différentes.
Débits et bilans matière
Les débits volumiques de gaz varient avec la pression et la température. La conversion d'un débit de fonctionnement mesuré vers une condition de référence nécessite des rapports de pressions absolues, par exemple :
[ Q_2 = Q_1 \left(\frac{P_1}{P_2}\right) \left(\frac{T_2}{T_1}\right) ]
Ici, les deux valeurs de pression sont absolues et les deux températures sont exprimées en kelvins. Utiliser la pression manométrique dans ce rapport peut fausser le débit standard indiqué ainsi que tout bilan matière fondé sur celui-ci.
Comprendre les compromis
La pression atmosphérique standard est une approximation
Ajouter 14.70 psi est pratique, mais cela suppose une pression atmosphérique standard. L'erreur qui en résulte peut être acceptable pour des calculs pédagogiques ou des estimations de procédé peu précises, mais elle peut ne pas être acceptable pour l'étalonnage, les essais d'équipement ou les bilans de gaz précis.
Utilisez un baromètre étalonné ou la pression atmosphérique du site enregistrée lorsque l'incertitude est importante.
La référence de l'instrument peut différer
La plupart des manomètres à tube de Bourdon affichent une pression manométrique, mais certains transmetteurs et instruments d'analyse indiquent une pression absolue. Ajouter la pression atmosphérique à une mesure déjà absolue créerait une erreur systématique.
Vérifiez la fiche technique de l'instrument, le relevé d'étalonnage ou les unités affichées avant d'effectuer une conversion.
L'emplacement du capteur peut influer sur l'interprétation
Une mesure de pression peut représenter la pression au niveau de la prise du capteur plutôt que la pression en un autre point de l'équipement. Dans les systèmes liquides, l'altitude et la charge hydrostatique peuvent également contribuer :
[ P = P_0 + \rho gh ]
Cette distinction est importante lors de l'interprétation des pertes de charge, du fonctionnement d'une colonne, de la pression d'un récipient ou des mesures de pression différentielle.
Faire le bon choix selon votre objectif
Utilisez délibérément la référence de pression dans chaque calcul et chaque enregistrement de données.
- Si votre objectif principal concerne les calculs avec les gaz parfaits ou la thermodynamique : convertissez la pression manométrique en pression absolue avant d'utiliser la loi des gaz parfaits, les corrélations de pression de vapeur ou les modèles d'équilibre vapeur-liquide.
- Si votre objectif principal concerne les débits de gaz et les bilans matière : utilisez la pression atmosphérique locale, la pression absolue de fonctionnement et la pression absolue de référence lors de la conversion des débits volumiques.
- Si votre objectif principal concerne le fonctionnement sous vide : traitez correctement la pression manométrique négative ou l'amplitude du vide et vérifiez que la pression absolue obtenue reste physiquement cohérente.
- Si votre objectif principal concerne la sécurité et le contrôle de l'installation pilote : vérifiez si chaque instrument indique une pression manométrique ou absolue avant de la comparer aux limites de fonctionnement, aux réglages d'alarme ou aux spécifications des soupapes de sûreté.
Des calculs fiables des propriétés des gaz commencent par l'identification de la référence de pression et la conversion des relevés manométriques en pression absolue avant l'application de toute relation thermodynamique.
Tableau récapitulatif :
| Sujet | Recommandation principale |
|---|---|
| Conversion principale | Pression absolue = pression manométrique + pression atmosphérique locale |
| Pression manométrique positive | 25 psig + 14.70 psi = 39.70 psia |
| Exemple SI | 200 kPa(g) + 101.3 kPa = 301.3 kPa(abs) |
| Relevés sous vide | La pression manométrique négative est ajoutée à la pression atmosphérique ; l'amplitude du vide est soustraite |
| Calculs de gaz | Utilisez une pression absolue et une température en kelvins dans les lois des gaz et les conversions de débit |
| Précision | Utilisez la pression barométrique locale mesurée pour l'étalonnage, les essais et les bilans précis |
| Enregistrements de données | Indiquez clairement les unités psig, psia, kPag, kPa(abs) ou les unités de vide |
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