¿Qué es un metro de columna de agua (mH₂O)? Equivalencias y conversor
Un metro de columna de agua es la presión que ejerce una columna de agua de un metro de altura por su propio peso: 9,806.65 Pa, es decir 98.07 mbar o 1.4223 psi. Aquí tienes la definición, el conversor, las tablas de equivalencia, la relación con el bar y con la atmósfera, y por qué el límite de 10.33 m aparece en todas las instalaciones de bombeo.
¿Qué es un metro de columna de agua?
Un metro de columna de agua (mH₂O, o «mca» en la práctica hispanohablante) es la presión que ejerce por su propio peso una columna de agua de un metro de altura. Es una unidad de presión como el bar o el pascal, pero expresada en altura, lo que la hace muy cómoda en hidráulica, bombeo, riego y climatización: se lee directamente sobre un plano.
Si un depósito está 25 m por encima de un grifo, ese grifo recibe 25 mH₂O de presión estática, sea cual sea el diámetro de la tubería o el caudal que circule. Solo cuenta la diferencia de altura.
La unidad se usa también en sus múltiplos y submúltiplos: centímetros de columna de agua (cmH₂O), muy habituales en medicina respiratoria y en ventilación, y milímetros de columna de agua (mmH₂O), usados para presiones muy bajas en conductos de aire.
Conversor de columna de agua
Introduce un valor en cualquier unidad y obtén su equivalente en todas las demás.
Tabla de equivalencias del metro de columna de agua
| 1 metro de columna de agua equivale a | Valor |
|---|---|
| Pascales | 9,806.65 Pa |
| Kilopascales | 9.806 65 kPa |
| Milibares / hectopascales | 98.066 5 mbar |
| Bares | 0.098 066 5 bar |
| Atmósferas | 0.096 784 atm |
| Milímetros de mercurio / Torr | 73.556 mmHg |
| Pulgadas de mercurio | 2.895 9 inHg |
| Libras por pulgada cuadrada | 1.422 3 psi |
| Kilogramo-fuerza por centímetro cuadrado | 0.1 kgf/cm² |
| Centímetros de columna de agua | 100 cmH₂O |
| Milímetros de columna de agua | 1,000 mmH₂O |
| Pulgadas de columna de agua | 39.370 inH₂O |
| Pies de columna de agua | 3.280 8 ftH₂O |
De columna de agua a bar: tabla rápida
| Columna de agua | Presión | En mbar | En psi |
|---|---|---|---|
| 1 m | 0.0981 bar | 98.07 | 1.42 |
| 2 m | 0.1961 bar | 196.13 | 2.84 |
| 5 m | 0.4903 bar | 490.33 | 7.11 |
| 10 m | 0.9807 bar | 980.67 | 14.22 |
| 10.1974 m | 1 bar exacto | 1,000.00 | 14.50 |
| 10.3323 m | 1 atm exacta | 1,013.25 | 14.696 |
| 20 m | 1.9613 bar | 1,961.33 | 28.45 |
| 50 m | 4.9033 bar | 4,903.33 | 71.12 |
| 100 m | 9.8067 bar | 9,806.65 | 142.23 |
Las dos preguntas más frecuentes
- ¿Cuántos metros de columna de agua son 1 bar? 10.1974 m. De ahí la regla práctica «10 metros ≈ 1 bar», con un error del 2 %.
- ¿Y 1 atmósfera? 10.3323 m. La atmósfera es un 1.3 % mayor que el bar.
La misma lógica se aplica bajo el agua: la presión aumenta aproximadamente 1 bar por cada 10 metros de profundidad. A 30 m, un buceador soporta unos 3 bares de presión hidrostática más 1 bar de atmósfera, es decir 4 bares absolutos.
La ecuación P = ρgh y el efecto de la temperatura
La presión de una columna de fluido se calcula con una única ecuación:
P = ρ · g · h
donde ρ es la densidad del fluido en kg/m³, g la gravedad (9.806 65 m/s²) y h la altura en metros. Para un metro de agua a 4 °C: 1,000 × 9.806 65 × 1 = 9,806.65 Pa.
Como la densidad del agua depende de la temperatura, la altura equivalente a una presión dada cambia ligeramente:
| Temperatura del agua | Densidad | Altura para 1 atm |
|---|---|---|
| 4 °C (referencia) | 1,000.0 kg/m³ | 10.332 m |
| 20 °C | 998.2 kg/m³ | 10.351 m |
| 60 °C | 983.2 kg/m³ | 10.509 m |
La gravedad local también influye: varía alrededor de un 0.5 % entre el ecuador y los polos. Para cálculos de instalación estas diferencias son despreciables; para calibrar un instrumento, no.
Columna de mercurio: por qué 760 mm en lugar de 10.33 m
El mercurio (símbolo químico Hg) tiene una densidad de 13,595.1 kg/m³, es decir 13.6 veces la del agua. Para equilibrar la misma presión necesita por tanto una columna 13.6 veces más corta.
| Fluido | Densidad | Altura para 1 atm | Altura para 1 bar |
|---|---|---|---|
| Agua a 4 °C | 1,000 kg/m³ | 10.332 m | 10.197 m |
| Mercurio a 0 °C | 13,595.1 kg/m³ | 760 mm | 750.06 mm |
Esa es toda la razón histórica por la que los barómetros se hicieron de mercurio. En 1641 Gasparo Berti tuvo que montar un tubo de agua de más de diez metros contra la fachada de un edificio en Roma; en 1644 el tubo de mercurio de Evangelista Torricelli cabía sobre una mesa. A él se debe la frase «Vivimos sumergidos en un mar de aire», y la introducción del milímetro de mercurio como unidad de presión.
La columna barométrica es precisamente esa columna de mercurio cuya altura varía con la presión atmosférica del día: por eso el barómetro anticipa el tiempo.
¿Qué es una columna de aire?
La presión atmosférica es, literalmente, el peso de la columna de aire que tenemos encima. Esa columna equivale a 10.33 m de agua o a 760 mm de mercurio, pero en aire es muchísimo más alta porque el aire es muy poco denso: 1.225 kg/m³ al nivel del mar, unas 800 veces menos que el agua.
Un metro de columna de aire al nivel del mar solo ejerce 12 Pa, es decir 0.12 mbar. Si el aire mantuviera esa densidad con la altura, harían falta unos 8,430 metros de columna para producir una atmósfera. En realidad la densidad disminuye con la altura, así que la atmósfera se extiende mucho más arriba y se desvanece de forma progresiva.
De ahí la regla que se usa en la práctica: se pierden unos 100 mbar de presión atmosférica por cada 1,000 metros de elevación. Es la razón por la que una bomba de vacío no alcanza el mismo vacío relativo en la costa y en una planta de altura, un punto que detallamos en nuestra guía de equivalencias de 1 atm.
El límite de 10.33 m en el bombeo
Como la atmósfera solo puede sostener 10.33 m de agua, ninguna bomba puede elevar agua más de 10.33 m por aspiración, por mucha potencia que tenga. No es un problema de bomba: es el techo que impone la atmósfera. En la práctica el límite real queda por debajo de 8 m, porque hay que descontar las pérdidas de carga de la tubería y el margen necesario para evitar la cavitación.
Y como la presión atmosférica baja con la altitud, ese techo también baja: a 2,240 m de altitud, con unos 800 mbar, la columna máxima teórica pasa de 10.33 m a unos 8.2 m.
| Altitud | Presión atmosférica | Altura máxima teórica de aspiración |
|---|---|---|
| 0 m (nivel del mar) | 1,013 mbar | 10.33 m |
| 1,000 m | 899 mbar | 9.16 m |
| 1,820 m (Querétaro) | 813 mbar | 8.29 m |
| 2,240 m (Ciudad de México) | 800 mbar | 8.16 m |
| 2,650 m (Bogotá) | 750 mbar | 7.65 m |
El mismo razonamiento se aplica a las cámaras de vacío: el vacío relativo que puede alcanzar un equipo depende de la presión atmosférica del lugar donde está instalado.
La columna de agua en los ensayos de hermeticidad
En DVACI fabricamos cámaras de vacío para detectar fugas en envases, y la columna de agua aparece ahí de forma muy concreta.
En un ensayo de burbujas en baño de agua, la muestra se sumerge y se aplica vacío. La profundidad de inmersión no es un detalle: cada 10 cm de agua por encima de la muestra añaden unos 10 mbar de presión hidrostática que se oponen a la salida de la burbuja por el defecto. Por eso las normas especifican la profundidad de inmersión además del nivel de vacío, y por eso dos laboratorios que apliquen el mismo vacío pueden obtener resultados distintos si sumergen a profundidades diferentes.
| Profundidad de inmersión | Presión hidrostática añadida |
|---|---|
| 2.5 cm | 2.5 mbar |
| 5 cm | 4.9 mbar |
| 10 cm | 9.8 mbar |
| 20 cm | 19.6 mbar |
| 30 cm | 29.4 mbar |
Si necesitas definir un ensayo concreto, puedes consultar la norma ASTM D3078, el artículo sobre cómo definir el nivel de vacío y el tiempo de prueba o la gama de cámaras de vacío CDV.
Preguntas frecuentes
¿Necesitas definir un ensayo de hermeticidad?
Diseñamos y fabricamos cámaras de vacío CDV para el control de fugas en envases farmacéuticos, alimentarios, cosméticos e industriales. Te ayudamos a fijar el nivel de vacío, la profundidad de inmersión y el método adecuado a tu envase.