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Leyes del aire comprimido

Ley básica, principios del caudal de aire, caída de presión, rendimiento del caudal

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Ley básica

Una de las leyes del gas más importantes (la ley de Marriott y Gay-Lussac) afirma lo siguiente:

P.V = a.T
P : presión absoluta (Pa)
V : volumen (ft3 m3)
T : temperatura absoluta(K)
a : constante

Esta relación se utiliza dentro del compresor: se bombea un volumen de aire constante desde la cámara del compresor y el volumen disminuye. Esta disminución provoca un aumento tanto de la presión como de la temperatura del aire.

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Cálculo del caudal de aire

El caudal es equivalente a la cantidad de aire comprimido transportado en una sección dada por unidad de tiempo.

Q = A1.V1 = A2.V2

Q : caudal (cfm)
A : sección de caudal (ft²)
V : velocidad (ft/min)


La unidad de caudal del sistema internacional es el metro cúbico/segundo (m3/s), pero normalmente utilizamos l/s, m3/h o cfm. Esto varía dependiendo de varios factores y, en concreto, de la presión del aire y de la longitud/el DI del tubo que transporta el aire comprimido. .

 

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Cálculo de la caída de presión

Cuando fluye aire comprimido en un tubo recto, el caudal puede depender de dos factores: la tasa laminar o la tasa de turbulencia, dependiendo del valor del número de Reynolds (R).

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El aire comprimido en el sistema se determina por la tasa de turbulencia

La caída de presión en un sistema de aire comprimido es un factor muy importante.

Está provocada por la fricción del aire comprimido que fluye contra el interior del tubo y a través de las válvulas, tes, codos y otros componentes que constituyen un sistema completo de canalización de aire comprimido.

El tamaño y el tipo de los tubos empleados, el número y el tipo de válvulas, racores y curvas del sistema puede afectar a la caída de presión.

Las turbulencias provocadas por fricción reducen el volumen de aire comprimido transportado a través del tubo.

Además, la superficie de las paredes internas del tubo se vuelve irregular.

Estos factores, combinados con el caudal, crean una caída de presión como resultado de la fricción provocada por la dinámica del flujo de aire dentro del tubo.

Los valores de caída de presión se muestran como dP y se expresan en PSI o bar.

 

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Rendimiento del caudal para una caída de presión definida

Valores para un metro de sistema de tubos de aire.

Para convertir Nm3/h en CFM, utilice el coeficiente de 0,588
Para convertir CFM en Nm3/h, utilice el coeficiente de 1,7

Conviene saber:
Dependiendo de la aplicación, el gráfico empleado para calcular el flujo/la caída de presión es un nomograma. Muestra los rendimientos para todos los diámetros a todas las presiones.

Nomograma con valores en cfm y PSI/ft

Ejemplo: caudal 100 Nm3/h, Diámetro 25 mm.
Presión: 8 bar D p/m = 0,003.
Por tanto, para un sistema de tubos de aire de 30 m
D p = 0.003 x 30 = 0.09 bar y a la inversa.