หน่วยความดัน (Pressure: P) คืออะไร

จากบทความที่ผ่านมา เราพูดถึงเรื่อง อุปกรณ์ต่างๆในระบบนิวเมติก กันมาแล้ว ในบทความนี้จึงอยากนำเสนอเกี่ยวกับสิ่งหนึ่งที่ถือได้ว่าเป็นตัวแปรสำคัญ หรือเป็นหัวใจหลักในการทำงานของระบบนิวเมติก และเป็นสิ่งที่ระบบนิวเมติกจะขาดหรือมองข้ามไปไม่ได้เลย นั่นก็คือ ความดันลม

ความดัน ( Pressure; P ) หมายถึง แรงกดดันบรรยากาศต่อพื้นที่ 1 หน่วยพื้นที่ เครื่องมือวัดความดันได้แก่ แมนนอมิเตอร์ (Manometer) บารอมิเตอร์ (Barometer) ใช้เป็นเกจ (Gauge) วัดความดัน

หน่วยวัดความดันทางเทคนิคหรือวัดเป็นบรรยากาศทางเทคนิค (At) หรือ Atmospherel มีหลายหน่วย เช่น กิโลปอนด์ต่อตารางเซนติเมตร (kp/cm2) หรือนิวตันต่อตารางเมตร (N/m2) หรือปอนด์ต่อตารางนิ้ว (lb/in2) หรือพาสคัล (Pascal) หรือกิโลกรัมแรงต่อตารางเซนติเมตร (kgf/cm2)

ความดันอากาศที่วัดเทียบกับสุญญากาศสัมบูรณ์เรียกว่า ความดันสัมบูรณ์ (Absolute Pressure)

ส่วนความดันอากาศที่วัดเทียบกับความดันอากาศ ความดันเกจ (Gauge Pressure) โดยทั่วไปจะใช้ความดันสัมบูรณ์ เมื่อใช่สมการ ด้านทฤษฎีทางนิวเมติก

ในขณะที่โดยปกติจะใช้ความดันสัมบูรณ์เมื่อสมการด้านทฤษฎีทางนิวเมติก ในขณะที่โดยปกติจะใช้ ความดันเกจแสดงค่าความดันอากาศ

ดังนั้นเกจวัดความดันจะแสดงค่าความดันที่เทียบกับความดันอากาศ ดังนั้นเกจวัดความดันจะแสดงค่าความดันที่เทียบกับความดันบรรยากาศซึ่งมีค่าเท่ากับ 0 (ศูนย์) กิโลกรัมแรงต่อตารางเซนติเมตร ซึ่งหน่วยของความดันจะมีดังนี้

• ความดันบรรยากาศ Patm (Atmospheric Pressure) คือความดันสภาวะบรรยากาศปกติที่มีค่า เท่ากับ 1.013 บาร์ในระบบเอสไอ (S.I. System) หรือ 1.03 กิโลกรัมแรงต่อตารางเซนติเมตร (kgf/cm2) ในระบบเมตริก หรือ 14.7 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (lb/in2) ในระบบอังกฤษ ความดันที่เกิด ณ จุดต่าง ๆ บนผิวโลกจะแตกต่างกันตามระดับความสูงและภูมิอากาศ
• ความดันสัมบูรณ์  Pabs (Absolute Pressure) คือความดันบรรยากาศตั้งแต่ความดันสุญญากาศถึงความดันเกจ
• ความดันเกจ Pgage (Gauge Pressure) คือค่าที่อ่านได้จากเกจวัดความดันของของไหลที่ ต่อกับเกจและความดันบรรยากาศ เป็นความดันที่แสดงค่าสูงกว่าความดันบรรยากาศจะมีค่าเป็นศูนย์ในสภาวะปกติหรือความดันบรรยากาศ
• ความดันสูญญากาศ Pvac (Vacumm Pressure) คือความดันจากความดันศูนย์สัมบูรณ์ (0 atm) หรือ (Absolute Zero Pressure) ไปจนถึงความดันบรรยากาศเป็นค่าซึ่งต่ำกว่าความดันบรรยากาศเกจวัดความดันมีค่าเป็นลบ
• ความดันศูนย์สัมบูรณ์  Pabsz (Absolute Zero Pressure) คือความดันที่มีค่าเป็นศูนย์ซึ่งถือว่าความดันสัมบูรณ์ต่ำสุด

เหล่านี้ก็เป็นสิ่งสำคัญที่ผู้มีส่วนเกี่ยวข้อง หรือผู้ใช้งานในระบบนิวเมติกจำเป็นต้องทำความเข้่าใจและจดจำค่าต่างๆเหล่านี้ เพื่อลดข้อผิดพลาดในการปฏิบัติงาน และการเลือกใช้อุปกรณ์นิวเมติกต่างๆ ที่สามารถเกิดขึ้นได้

ช่วงนี้เราพูดถึงความดันของลมในระบบนิวเมติกบ่อย อย่างที่เราทราบกัน ลมหรือ ความดันในระบบนิวเมติก เป็นตัวกลางหรือเป็นหัวใจของระบบนิวเมติก ดังนั้นเราจึงควรทราบข้อมูล รวมถึงประเภทและความดันลมที่ใช้แต่ละระบบ เพื่อที่เราจะสามารถเลือกใช้หรือควบคุมความดันใน ระบบนิวเมติกให้เหมาะสมกับงานแต่ละประเภทได้อย่างถูกต้อง

ความดันลมอัดที่นำไปใช้ในในปัจจุบันแบ่งออกได้ 3 ระดับดังนี้

• นิวแมติกส์ความดันต่ำ (Low Pressure pneumatics) ค่าความดันไม่เกิน 150 Kpa (1.5 bar ,21.75 psi) ใช้กับระบบฟลูอิดลอจิก (Fluid logic ) และระบบฟลูอิดิกส์ (Fluidics)
• นิวแมติกส์ความดันปกติ (Normal Pressure Pneumatics)ใช้กับอุปกรณ์นิวแมติกส์อุตสาหกรรม มีค่าความดันอยู่ระหว่าง 150-1,600kPa (1.5 – 16 bar)
• นิวแมติกส์ความดันสูง (High Pressure Pneumatics) ความดันตั้งแต่ 1,600 kPa (16 bar, 132 psi ) เหมาะกับงานชนิดพิเศษที่ต้องการความดันสูง ๆ เช่นหัวลมบังคับ (sensor) แต่ในปัจจุบันก็ได้นำมาใช้ร่วมกับนิวแมติกส์อุตสาหกรรม โดยนำมาใช้ในส่วนควบคุม เป็นต้น

ทั้ง 3 ระดับก็เป็นความดันในระบบนิวเมติก ที่เราสามารถเลือกใช้ให้เหมาะสมกับงานหรือโหลดในระบบที่เราออกแบบหรือปรับปรุงระบบเดิมได้ เพื่อความเหมาะสมกับการใช้งานที่สุด

ความดัน (อังกฤษ: pressure; สัญลักษณ์คือ p) เป็นปริมาณชนิดหนึ่งในทางฟิสิกส์ หมายถึง แรงที่กระทำตั้งฉากซึ่งทำโดยของแข็ง ของเหลว หรือแก๊ส ต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ของสารใด ๆ (ของแข็ง ของเหลว หรือแก๊ส) ความดันเป็นปริมาณสเกลาร์ ซึ่งเป็นปริมาณที่มีแต่ขนาดไม่มีทิศทาง จากความหมายของความดันข้างต้นสามารถเขียนเป็นสูตรคณิตศาสตร์ (โดยทั่วไป) ได้ดังนี้

กำหนดให้

เนื่องจาก F มีหน่วยเป็น "นิวตัน" (N) และ A มีหน่วยเป็น "ตารางเมตร" (m2) ความดันจึงมีหน่วยเป็น "นิวตันต่อตารางเมตร" (N/m2; เขียนในรูปหน่วยฐานว่า kg·m−1·s−2) ในปี ค.ศ. 1971 (พ.ศ. 2514) มีการคิดค้นหน่วยของความดันขึ้นใหม่[1] เรียกว่า ปาสกาล (pascal, Pa) และกำหนดให้หน่วยชนิดนี้เป็นหน่วยเอสไอสำหรับความดัน โดยให้ 1 ปาสกาลมีค่าเท่ากับ 1 นิวตันต่อตารางเมตร (หรือ แรง 1 นิวตัน กระทำตั้งฉากกับพื้นที่ขนาด 1 ตารางเมตร) เพื่อให้เห็นภาพ ความดัน 1 ปาสกาลจะมีค่าประมาณ แรงกดของธนบัตรหนึ่งดอลลาร์ที่วางอยู่เฉย ๆ บนโต๊ะราบ ซึ่งนับว่าเป็นขนาดที่เล็กมาก ดังนั้นในชีวิตประจำวัน ความดันทั้งหลายมักมีค่าตั้งแต่ "กิโลปาสกาล" (kPa) ขึ้นไป โดยที่ 1 kPa = 1000 Pa

หน่วยของความดันนอกจากปาสคาลแล้ว ยังมีหน่วยชนิดอื่น ๆ เช่น บาร์, บรรยากาศ (atm), เอที,ทอร์, ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (psi) เป็นต้น ขึ้นอยู่กับการใช้ในแต่ละสถานการณ์ ค่าเปรียบเทียบของหน่วยแต่ละชนิดแสดงในตาราง