02 teoria aire comprimido

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automatización industrial UD2 automatismos neumáticos Universidad de Oviedo A d I i í d Si A ái Area de Ingeniería de Sistemas y Automática 1

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aire

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Page 1: 02 Teoria Aire Comprimido

automatización industrial ∙ UD2 automatismos neumáticos

Universidad de OviedoA d I i í d Si A á iArea de Ingeniería de Sistemas y Automática

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2

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teoría del aire comprimido

3

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s mario

teoría del aire comprimido

sumario

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s mario

teoría del aire comprimido

sumario

1 · unidades1 · unidades

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s mario

teoría del aire comprimido

sumario

1 · unidades1 · unidades

2 · presión

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s mario

teoría del aire comprimido

sumario

1 · unidades1 · unidades

2 · presión

3 · propiedades de los gases

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s mario

teoría del aire comprimido

sumario

1 · unidades1 · unidades

2 · presión

3 · propiedades de los gases

4 · humedad del aire

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s mario

teoría del aire comprimido

sumario

1 · unidades1 · unidades

2 · presión

3 · propiedades de los gases

4 · humedad del aire

5 · presión y caudal

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Page 10: 02 Teoria Aire Comprimido

s mario

teoría del aire comprimido

sumario

1 · unidades1 · unidades

2 · presión

3 · propiedades de los gases

4 · humedad del aire

5 · presión y caudal

6 · problemas6 · problemas

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Page 11: 02 Teoria Aire Comprimido

s mario

teoría del aire comprimido

sumario

1 · unidades1 · unidades

2 · presión

3 · propiedades de los gases

4 · humedad del aire

5 · presión y caudal

6 · problemas6 · problemas

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Page 12: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

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Page 13: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

nidadesunidades

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teoría del aire comprimido

nidades básicasunidades ∙ básicas

Magnitud Símbolo Unidad SI Nombre

masa m Kg kilogramomasa m Kg kilogramo

longitud L m metrolongitud L m metro

tiempo t S segundo

temperatura ab. T °K grado Kelvin

temperatura T, θ °C grado Celsius

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teoría del aire comprimido

nidades normali adas del sistema internacionalunidades ∙ normalizadas del sistema internacional

Magnitud Símbolo Unidad SI Nombre

densidad Kg/m3densidad Kg/m3

fuerza F N Newtonfuerza F N Newton

volumen V m3 metro cúbico

velocidad v m/s metro por seg

momento de inercia J Kg·m4

par N·m Newton metro

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Page 16: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

nidades relacionadas con el aire comprimidounidades ∙ relacionadas con el aire comprimido

Magnitud Símbolo Unidad SI Nombre

ió P P lpresión p Pa Pascal

volumen estándar V m3 metro cúbico volumen estándar Vn m n estándarcaudal o gasto

l ét i Q m3n s-1 metro cúbico por

dvolumétrico Q m n s segundo

energía, trabajo E, W J Joule

potencia P W vatio

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teoría del aire comprimido

nidades no métricas

Magnitud Sistema métrico Sistema inglés Factor m i Factor i m

unidades ∙ no métricas

Masa Kg.g.

LibraOnza

2,2050,03527

0,453528,3527

Longitud m Pie 3 281 0 3048Longitud mmmm.

PieYardaPulgada

3,2811,094

0,03937

0,30480,91425,4

Temperatura º C º F 1,8 C + 32 (º F - 32) / 1,8

Area, sección m2

cm2Pie cuadradoPulgada cuadrada

10,760,155

0,09296,4516

Volúmen m3

cm3

dm3 (litro)

Yarda cúbicaPulgada cúbicaPie cúbico

1,3080,061020,03531

0,764516,38828,32

Gasto volumétrico m3n/min. scfm 35,31 0,02832Gasto volumétrico m n/min.

dm3n/min

scfmscfm

35,310,03531

0,0283228,32

Fuerza Newton (N) Libra de Fuerza(lbf.)

0,2248 4,4484

P ió b i 14 5 0 06895Presión bar psi 14,5 0,06895

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teoría del aire comprimido

presiónpresión

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teoría del aire comprimido

presión introd cción

el estado de un gas queda definido por tres magnitudes

presión ∙ introducción

el estado de un gas queda definido por tres magnitudes

• presión

• volumen

• temperatura

la relación de estos tres parámetros se define por las leyes de Boyle-Mariotte, Charles y Gay-Lussac

19

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teoría del aire comprimido

presión nidades de presión (Pa bar torr atm)

P = F / A la unidad de presión es el Pascal

presión ∙ unidades de presión (Pa, bar, torr, atm)

P = F / A la unidad de presión es el Pascal

1 Pa = 1 N / m2 (Newton por metro cuadrado)

20

Page 21: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión nidades de presión (Pa bar torr atm)

P = F / A la unidad de presión es el Pascal

presión ∙ unidades de presión (Pa, bar, torr, atm)

P = F / A la unidad de presión es el Pascal

1 Pa = 1 N / m2 (Newton por metro cuadrado)

como es una unidad muy pequeña, se trabaja con el bar

100.000 Pa = 100 KPa = 1 bar

21

Page 22: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión nidades de presión (Pa bar torr atm)

P = F / A la unidad de presión es el Pascal

presión ∙ unidades de presión (Pa, bar, torr, atm)

P = F / A la unidad de presión es el Pascal

1 Pa = 1 N / m2 (Newton por metro cuadrado)

como es una unidad muy pequeña, se trabaja con el bar

100.000 Pa = 100 KPa = 1 bar

la presión de una columna de 1 mm de mercurio se llama Torr

1 mm Hg = 1 Torr 1 atm = 760 Torr

22

Page 23: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión con ersiones de presión

p = ·g·h 1 atm = 13600 9 81 0 760 = 101 396 16 Pa

presión ∙ conversiones de presión 

p = ·g·h 1 atm = 13600 · 9,81 · 0,760 = 101.396,16 Pa

23

Page 24: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión con ersiones de presión

p = ·g·h 1 atm = 13600 9 81 0 760 = 101 396 16 Pa

presión ∙ conversiones de presión 

p = ·g·h 1 atm = 13600 · 9,81 · 0,760 = 101.396,16 Pa

21122

2

2 cmKg0336,1

cm10000m1·

N81,9Kg1·

mN16,101396

24

Page 25: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión con ersiones de presión

p = ·g·h 1 atm = 13600 9 81 0 760 = 101 396 16 Pa

presión ∙ conversiones de presión 

p = ·g·h 1 atm = 13600 · 9,81 · 0,760 = 101.396,16 Pa

21122

2

2 cmKg0336,1

cm10000m1·

N81,9Kg1·

mN16,101396

1 atm = 1,0336 Kgf / cm2 = 1,013 bar

25

Page 26: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión con ersiones de presión

p = ·g·h 1 atm = 13600 9 81 0 760 = 101 396 16 Pa

presión ∙ conversiones de presión 

p = ·g·h 1 atm = 13600 · 9,81 · 0,760 = 101.396,16 Pa

21122

2

2 cmKg0336,1

cm10000m1·

N81,9Kg1·

mN16,101396

1 atm = 1,0336 Kgf / cm2 = 1,013 bar

el sistema de medidas anglosajón utiliza: libras por pulgada cuadrada (psi)el sistema de medidas anglosajón utiliza: libras por pulgada cuadrada (psi)

1 psi = 68,95 mbar

14,5 psi = 1 bar

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Page 27: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión presión atmosférica

la presión atmosférica es causada por el peso del aire sobre nosostros

presión ∙ presión atmosférica

la presión atmosférica es causada por el peso del aire sobre nosostros

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Page 28: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión presión atmosférica

la presión atmosférica es causada por el peso del aire sobre nosostros

presión ∙ presión atmosférica

la presión atmosférica es causada por el peso del aire sobre nosostros

la presión varía con las condiciones atmosféricas y la altitud

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teoría del aire comprimido

presión tabla de eq i alencias de presiónpresión ∙ tabla de equivalencias de presión

Atm Torr Bar Kg/cm2

Atm 1 760 1,013 1,0336

Torr 1,32 x 10-3 1 1,33 x 10-3 1,36 x 10-3

Bar 0,987 7.50 1 1,0193

Kg/cm2 0 9674 735 294 0 981 1Kg/cm 0,9674 735,294 0,981 1

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teoría del aire comprimido

presión presión relati apresión ∙ presión relativa

las presiones se suelen dar en bar (relativos a la presión atmosférica)• las presiones se suelen dar en bar (relativos a la presión atmosférica)

30

Page 31: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión presión relati apresión ∙ presión relativa

las presiones se suelen dar en bar (relativos a la presión atmosférica)• las presiones se suelen dar en bar (relativos a la presión atmosférica)

• el cero del manómetro es la presión atmosféricap

31

Page 32: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión presión relati apresión ∙ presión relativa

las presiones se suelen dar en bar (relativos a la presión atmosférica)• las presiones se suelen dar en bar (relativos a la presión atmosférica)

• el cero del manómetro es la presión atmosféricap

• para los cálculos se utiliza la presión absoluta

Pabs = Patm + Prel

32

Page 33: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión presión relati apresión ∙ presión relativa

las presiones se suelen dar en bar (relativos a la presión atmósferica)• las presiones se suelen dar en bar (relativos a la presión atmósferica)

• el cero del manómetro es la presión atmósfericap

• para los cálculos se utiliza la presión absoluta

Pabs = Patm + Prel

• en neumática, una presión se considera como presión relativa, y se denomina comúnmente presión manométrica

33

Page 34: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión presión relati apresión ∙ presión relativa

las presiones se suelen dar en bar (relativos a la presión atmósferica)• las presiones se suelen dar en bar (relativos a la presión atmósferica)

• el cero del manómetro es la presión atmósfericap

• para los cálculos se utiliza la presión absoluta

Pabs = Patm + Prel

• en neumática, una presión se considera como presión relativa, y se denomina comúnmente presión manométrica

• para cálculos aproximados, se asume que 1 atm = 1 bar

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Page 35: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión diferentes sistemas de indicación de presiónpresión ∙ diferentes sistemas de indicación de presión

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Page 36: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gasespropiedades de los gases

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Page 37: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases le de Bo le Mariotte (1662)

a temperatura cte, los volúmenes ocupados por una masa gaseosa

propiedades de los gases ∙ ley de Boyle‐Mariotte (1662)

p , p p gson inversamente proporcionales a las presiones que se les somete, es decir:

P . V = Cte

R. Boyle

1662

E. Mariotte

371676

Page 38: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases le de Bo le Mariotte (1662)

a temperatura cte, los volúmenes ocupados por una masa gaseosa

propiedades de los gases ∙ ley de Boyle‐Mariotte (1662)

p , p p gson inversamente proporcionales a las presiones que se les somete, es decir:

P . V = Cte

R. Boyle

también se puede escribir:

P V = P V = Cte

1662

P1 . V1 = P2 . V2 = Cte

E. Mariotte

381676

Page 39: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases isoterma del gaspropiedades de los gases ∙ isoterma del gas

Hipérbola equilátera

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Page 40: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases le de Bo le Mariottepropiedades de los gases ∙ ley de Boyle‐Mariotte 

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Page 41: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases le de Charles ( Ga L ssac)

a presión cte el volumen ocupado por una masa dada de gas es

propiedades de los gases ∙ ley de Charles (y Gay Lussac)

a presión cte, el volumen ocupado por una masa dada de gas, es directamente proporcional a su temperatura absoluta

V1 / T 1 = V2 / T 2 = Cte

Gay Lussac (1802)

Jacques Charles (1787)

41

Jacques Charles (1787)

Page 42: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases le Ga L ssac

a volumen cte la presión absoluta de una masa de gas determinada

propiedades de los gases ∙ ley Gay Lussac

a volumen cte, la presión absoluta de una masa de gas determinada, es directamente proporcional a su temperatura absoluta

P1 / T 1 = P2 / T 2 = Cte

Gay Lussac (1802)

42

Page 43: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases ec ación general de los gases perfectos

las relaciones anteriores se combinan para proporcionar la ecuación

propiedades de los gases ∙ ecuación general de los gases perfectos

las relaciones anteriores, se combinan para proporcionar la ecuación general de los gases perfectos

P1 . V1 / T 1 = P2 . V2 / T 2 = Cte

43

Page 44: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases transformación adiabáticapropiedades de los gases ∙ transformación adiabática

las leyes anteriores se referíanlas leyes anteriores se referían siempre a cambios lentos, cambiando solamente dos variables al mismo i E l á i dtiempo. En la práctica, cuando entra aire en un cilindro, tiene lugar un cambio adiabáticocambio adiabático

la ley de Boyle conocida: P · V = Ctef P Vk Cse transforma en: P · Vk = Cte

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Page 45: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases ol men estándar

debido a las interrelaciones entre volumen presión y temperatura es

propiedades de los gases ∙ volumen estándar

debido a las interrelaciones entre volumen, presión y temperatura, es necesario referir todos los datos de volumen de aire a una unidad estandarizada

45

Page 46: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases ol men estándar

debido a las interrelaciones entre volumen presión y temperatura es

propiedades de los gases ∙ volumen estándar

debido a las interrelaciones entre volumen, presión y temperatura, es necesario referir todos los datos de volumen de aire a una unidad estandarizada

el metro cúbico estándar es la cantidad de 1 293 Kg de masa de aire ael metro cúbico estándar, es la cantidad de 1,293 Kg de masa de aire a una temperatura de 0°C y a una presión de 760 mm de Hg (101.325 Pa)

46

Page 47: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases ca dal

la unidad básica para el gasto volumétrico “Q” (Caudal) es el metro cúbico

propiedades de los gases ∙ caudal

la unidad básica para el gasto volumétrico Q (Caudal) es el metro cúbico normal por segundo m3N/s

prácticamente se usa litros por minuto (lN/ min)

47

Page 48: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases ca dal

la unidad básica para el gasto volumétrico “Q” (Caudal) es el metro cúbico

propiedades de los gases ∙ caudal

la unidad básica para el gasto volumétrico Q (Caudal) es el metro cúbico normal por segundo m3N/s

prácticamente se usa litros por minuto (lN/ min)

Q = V / t = v · A

48

Page 49: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases ec ación de contin idadpropiedades de los gases ∙ ecuación de continuidad

el caudal que entra por una tubería de sección 1 es igual que el que saleel caudal que entra por una tubería de sección 1, es igual que el que sale por la sección 2 en un instante de tiempo.

21 QQQ

2V V11 2 V1

2

49

Page 50: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases ec ación de contin idadpropiedades de los gases ∙ ecuación de continuidad

el caudal que entra por una tubería de sección 1 es igual que el que saleel caudal que entra por una tubería de sección 1, es igual que el que sale por la sección 2 en un instante de tiempo. Como el caudal es igual a la sección por la velocidad, tendremos

v·SQ Q

21 QQQ

2V V11 2 V1

2

50

Page 51: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases ec ación de contin idadpropiedades de los gases ∙ ecuación de continuidad

el caudal que entra por una tubería de sección 1 es igual que el que saleel caudal que entra por una tubería de sección 1, es igual que el que sale por la sección 2 en un instante de tiempo. Como el caudal es igual a la sección por la velocidad, tendremos

v·SQ 111 v·SQ Q

21 QQQ 222 v·SQ

2V V11 2 V1

2

51

Page 52: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases ec ación de contin idadpropiedades de los gases ∙ ecuación de continuidad

el caudal que entra por una tubería de sección 1 es igual que el que saleel caudal que entra por una tubería de sección 1, es igual que el que sale por la sección 2 en un instante de tiempo. Como el caudal es igual a la sección por la velocidad, tendremos

v·SQ 111 v·SQ vSvSQ

21 QQQ 222 v·SQ 2211 v·Sv·S

2V V11 2 V1

2

52

Page 53: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases ec ación de Berno illipropiedades de los gases ∙ ecuación de Bernouilli

en una tubería por la que circula un fluido en régimen laminar noen una tubería por la que circula un fluido en régimen laminar no turbulento, despreciando las pérdidas por rozamiento, la energía total en un punto 1 es igual a la del punto 2

53

Page 54: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases ec ación de Berno illipropiedades de los gases ∙ ecuación de Bernouilli

en una tubería por la que circula un fluido en régimen laminar noen una tubería por la que circula un fluido en régimen laminar no turbulento, despreciando las pérdidas por rozamiento, la energía total en un punto 1 es igual a la del punto 2

í í ó ála energía total, es suma de la energía de presión EP, más la energiapotencial Eg, más la energía cinética Ec

54

Page 55: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases ec ación de Berno illipropiedades de los gases ∙ ecuación de Bernouilli

en una tubería por la que circula un fluido en régimen laminar noen una tubería por la que circula un fluido en régimen laminar no turbulento, despreciando las pérdidas por rozamiento, la energía total en un punto 1 es igual a la del punto 2

í í ó ála energía total, es suma de la energía de presión EP, más la energiapotencial Eg, más la energía cinética Ec

55Etotal = EP +Eg+Ec = P·V + mgh + 1/2 m v2 = 1/ρ ·P m + mgh + 1/2 m v2

Page 56: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases ec ación de Berno illipropiedades de los gases ∙ ecuación de Bernouilli

por tanto considerando la energía total en 1 y en 2 y dividiendo entre lapor tanto considerando la energía total en 1 y en 2 y dividiendo entre la masa, tendremos

PP 22

2vh·gP

2vh·gP 2

22

221

11

56

Page 57: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases ec ación de Berno illipropiedades de los gases ∙ ecuación de Bernouilli

por tanto considerando la energía total en 1 y en 2 y dividiendo entre lapor tanto considerando la energía total en 1 y en 2 y dividiendo entre la masa, tendremos

PP 22

2vh·gP

2vh·gP 2

22

221

11

como la energía potencial es igual en 1 que en 2 tendremos

22

222

211 vPvP

22

57

Page 58: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

propiedades de los gases ec ación de Berno illipropiedades de los gases ∙ ecuación de Bernouilli

por tanto considerando la energía total en 1 y en 2 y dividiendo entre lapor tanto considerando la energía total en 1 y en 2 y dividiendo entre la masa, tendremos

PP 22

2vh·gP

2vh·gP 2

22

221

11

como la energía potencial es igual en 1 que en 2 tendremos

22

222

211 vPvP

al ser v2 > v1 por la ecuación de continuidad, tendremos que P1 > P2

22

al ser v2 v1 por la ecuación de continuidad, tendremos que P1 P2como podemos apreciar en la anterior ilustración de la ecuación de Bernouilli

58

Page 59: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del airehumedad del aire

59

Page 60: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire

• el aire de la atmósfera contiene siempre un porcentaje de vapor de agua

humedad del aire

el aire de la atmósfera contiene siempre un porcentaje de vapor de agua. La cantidad de humedad presente, depende de la humedad atmosférica y de la temperatura

60

Page 61: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire

• el aire de la atmósfera contiene siempre un porcentaje de vapor de agua

humedad del aire

el aire de la atmósfera contiene siempre un porcentaje de vapor de agua. La cantidad de humedad presente, depende de la humedad atmosférica y de la temperatura

• cuando se comprimen grandes cantidades de aire se produce unacuando se comprimen grandes cantidades de aire se produce una cantidad considerable de condensados

61

Page 62: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire

• el aire de la atmósfera contiene siempre un porcentaje de vapor de agua

humedad del aire

el aire de la atmósfera contiene siempre un porcentaje de vapor de agua. La cantidad de humedad presente, depende de la humedad atmosférica y de la temperatura

• cuando se comprimen grandes cantidades de aire se produce unacuando se comprimen grandes cantidades de aire se produce una cantidad considerable de condensados

• 1 m3 de aire comprimido es capaz de retener sólo la misma cantidad de vapor de agua que 1 m3 de aire a presión atmosférica a la mismavapor de agua que 1 m de aire a presión atmosférica a la misma temperatura

62

Page 63: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del airehumedad del aire

63

Page 64: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a

• es el cociente entre el contenido real de agua y el del punto de

humedad del aire ∙ humedad relativa

es el cociente entre el contenido real de agua y el del punto de condensación, se indica en tanto por ciento

64

Page 65: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a

• es el cociente entre el contenido real de agua y el del punto de

humedad del aire ∙ humedad relativa

es el cociente entre el contenido real de agua y el del punto de condensación, se indica en tanto por ciento

• cuando el aire se comprime, su capacidad para contener humedad en forma de vapor es sólo la de su “volumen reducido”humedad en forma de vapor es sólo la de su volumen reducido

65

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teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a

• es el cociente entre el contenido real de agua y el del punto de

humedad del aire ∙ humedad relativa

es el cociente entre el contenido real de agua y el del punto de condensación, se indica en tanto por ciento

• cuando el aire se comprime, su capacidad para contener humedad en forma de vapor es sólo la de su “volumen reducido”humedad en forma de vapor es sólo la de su volumen reducido

• por lo tanto, a menos que la temperatura suba sustancialmente, el agua será expulsada mediante condensación

66

Page 67: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a cálc los 1humedad del aire ∙ humedad relativa  ∙ cálculos 1

1 m3 1 m3 1 m3 1 m3

si cogemos 4 m3 de aire atmosférico a 25ºC y HR del 70%si cogemos 4 m de aire atmosférico a 25 C y HR del 70%

cada uno, según la tabla anterior, tiene:

23,76 · 0,70 = 16,632 g de agua

67

Page 68: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a cálc los 2

si un compresor los comprime hasta tener un solo m3

humedad del aire ∙ humedad relativa  ∙ cálculos 2

si un compresor los comprime hasta tener un solo m

1 m3

68

Page 69: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a cálc los 2humedad del aire ∙ humedad relativa  ∙ cálculos 2

si un compresor los comprime hasta tener un solo m3si un compresor los comprime hasta tener un solo m

1 m3

tendremos 4 x 16 362 = 65 448 g de aguatendremos 4 x 16,362 = 65,448 g de agua

69

Page 70: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a cálc los 2

si un compresor los comprime hasta tener un solo m3

humedad del aire ∙ humedad relativa  ∙ cálculos 2

si un compresor los comprime hasta tener un solo m

1 m3

tendremos 4 x 16 362 = 65 448 g de aguatendremos 4 x 16,362 = 65,448 g de agua

por tanto tendremos aire saturado al 100% y 65 448 23 76 = 41 688 gramos de agua condensada65,448 - 23,76 = 41,688 gramos de agua condensada

70

Page 71: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a cálc los 2

si un compresor los comprime hasta tener un solo m3

humedad del aire ∙ humedad relativa  ∙ cálculos 2

si un compresor los comprime hasta tener un solo m

1 m3

tendremos 4 x 16 362 = 65 448 g de aguatendremos 4 x 16,362 = 65,448 g de agua

por tanto tendremos aire saturado al 100% y 65 448 23 76 = 41 688 gramos de agua condensada65,448 - 23,76 = 41,688 gramos de agua condensada

P1 · V1 = P2 · V2 1atm · 4 m3 = P2 · 1 m3 P2 = 4 atm

71

Page 72: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a cálc los 2

si un compresor los comprime hasta tener un solo m3

humedad del aire ∙ humedad relativa  ∙ cálculos 2

si un compresor los comprime hasta tener un solo m

1 m3

tendremos 4 x 16 362 = 65 448 g de aguatendremos 4 x 16,362 = 65,448 g de agua

por tanto tendremos aire saturado al 100% y 65 448 23 76 = 41 688 gramos de agua condensada65,448 - 23,76 = 41,688 gramos de agua condensada

P1 · V1 = P2 · V2 1atm · 4 m3 = P2 · 1 m3 P2 = 4 atm

72la presión manométrica será ~ 3 atm

Page 73: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a problema 1humedad del aire ∙ humedad relativa  ∙ problema 1

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Page 74: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a problema 1

3 5 m3 de aire atmosférico a 20C y 65% de HR se comprimen en un

humedad del aire ∙ humedad relativa  ∙ problema 1

3,5 m de aire atmosférico a 20 C y 65% de HR se comprimen en un calderín de 400 l ¿Qué cantidad de agua se condensará si la temperatura dentro es de 35C?, ¿cuál es su presión?

0 4 m33 5 m3 0,4 m33,5 m

74

Page 75: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a problema 1

3 5 m3 de aire atmosférico a 20C y 65% de HR se comprimen en un

humedad del aire ∙ humedad relativa  ∙ problema 1

3,5 m de aire atmosférico a 20 C y 65% de HR se comprimen en un calderín de 400 l ¿Qué cantidad de agua se condensará si la temperatura dentro es de 35C?, ¿cuál es su presión?

0 4 m33 5 m3 0,4 m33,5 m

tendremos 3,5 x 17,69= 61,92g de agua

75

Page 76: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a problema 1

3 5 m3 de aire atmosférico a 20C y 65% de HR se comprimen en un

humedad del aire ∙ humedad relativa  ∙ problema 1

3,5 m de aire atmosférico a 20 C y 65% de HR se comprimen en un calderín de 400 l ¿Qué cantidad de agua se condensará si la temperatura dentro es de 35C?, ¿cuál es su presión?

0 4 m33 5 m3 0,4 m33,5 m

tendremos 3,5 x 17,69= 61,92g de agua

l 65% d HR l i t d á 61 92 0 65 40 25 dal 65% de HR, el aire tendrá 61,92 x 0,65 = 40,25g de agua

76

Page 77: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a problema 1

3 5 m3 de aire atmosférico a 20C y 65% de HR se comprimen en un

humedad del aire ∙ humedad relativa  ∙ problema 1

3,5 m de aire atmosférico a 20 C y 65% de HR se comprimen en un calderín de 400 l ¿Qué cantidad de agua se condensará si la temperatura dentro es de 35C?, ¿cuál es su presión?

0 4 m33 5 m3 0,4 m33,5 m

tendremos 3,5 x 17,69= 61,92g de agua

l 65% d HR l i t d á 61 92 0 65 40 25 dal 65% de HR, el aire tendrá 61,92 x 0,65 = 40,25g de agua

a 35C el punto de saturación es de 41,83 g/m3

lo que implica que el calderín retendrá 41,83 x 0,4 = 16,73 g de agua

77

Page 78: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a problema 1

3 5 m3 de aire atmosférico a 20C y 65% de HR se comprimen en un

humedad del aire ∙ humedad relativa  ∙ problema 1

3,5 m de aire atmosférico a 20 C y 65% de HR se comprimen en un calderín de 400 l ¿Qué cantidad de agua se condensará si la temperatura dentro es de 35C?, ¿cuál es su presión?

0 4 m33 5 m3 0,4 m33,5 m

tendremos 3,5 x 17,69= 61,92g de agua

l 65% d HR l i t d á 61 92 0 65 40 25 dal 65% de HR, el aire tendrá 61,92 x 0,65 = 40,25g de agua

a 35C el punto de saturación es de 41,83 g/m3

por tanto se condensa 40 25 16 73 = 23 52 g de agua

lo que implica que el calderín retendrá 41,83 x 0,4 = 16,73 g de agua

78

por tanto se condensa 40,25 - 16,73 = 23,52 g de agua

Page 79: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a problema 1

3 5 m3 de aire atmosférico a 20C y 65% de HR se comprimen en un

humedad del aire ∙ humedad relativa  ∙ problema 1

3,5 m de aire atmosférico a 20 C y 65% de HR se comprimen en un calderín de 400 l ¿Qué cantidad de agua se condensará si la temperatura dentro es de 35C?, ¿cuál es su presión?

0 4 m33 5 m3 0,4 m33,5 m

79

Page 80: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a problema 1

3 5 m3 de aire atmosférico a 20C y 65% de HR se comprimen en un

humedad del aire ∙ humedad relativa  ∙ problema 1

3,5 m de aire atmosférico a 20 C y 65% de HR se comprimen en un calderín de 400 l ¿Qué cantidad de agua se condensará si la temperatura dentro es de 35C?, ¿cuál es su presión?

0 4 m33 5 m3 0,4 m33,5 m

P1 · V1 = P2 · V2P1 V1 P2 V2

80

Page 81: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a problema 1

3 5 m3 de aire atmosférico a 20C y 65% de HR se comprimen en un

humedad del aire ∙ humedad relativa  ∙ problema 1

3,5 m de aire atmosférico a 20 C y 65% de HR se comprimen en un calderín de 400 l ¿Qué cantidad de agua se condensará si la temperatura dentro es de 35C?, ¿cuál es su presión?

0 4 m33 5 m3 0,4 m33,5 m

P1 · V1 = P2 · V2 1atm · 3,5 m3 = P2 · 0,4 m3P1 V1 P2 V2 1atm 3,5 m P2 0,4 m

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Page 82: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a problema 1

3 5 m3 de aire atmosférico a 20C y 65% de HR se comprimen en un

humedad del aire ∙ humedad relativa  ∙ problema 1

3,5 m de aire atmosférico a 20 C y 65% de HR se comprimen en un calderín de 400 l ¿Qué cantidad de agua se condensará si la temperatura dentro es de 35C?, ¿cuál es su presión?

0 4 m33 5 m3 0,4 m33,5 m

P1 · V1 = P2 · V2 1atm · 3,5 m3 = P2 · 0,4 m3 P2 = 8,75 atmP1 V1 P2 V2 1atm 3,5 m P2 0,4 m P2 8,75 atm

82

Page 83: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire h medad relati a problema 1

3 5 m3 de aire atmosférico a 20C y 65% de HR se comprimen en un

humedad del aire ∙ humedad relativa  ∙ problema 1

3,5 m de aire atmosférico a 20 C y 65% de HR se comprimen en un calderín de 400 l ¿Qué cantidad de agua se condensará si la temperatura dentro es de 35C?, ¿cuál es su presión?

0 4 m33 5 m3 0,4 m33,5 m

P1 · V1 = P2 · V2 1atm · 3,5 m3 = P2 · 0,4 m3 P2 = 8,75 atmP1 V1 P2 V2 1atm 3,5 m P2 0,4 m P2 8,75 atm

presión manométrica = 7,75 atm

83

Page 84: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire p nto de rocíohumedad del aire ∙ punto de rocío

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Page 85: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

h medad del aire p nto de rocío

el punto de rocío (PR) determina una temperatura t a la cual el aire llega

humedad del aire ∙ punto de rocío

el punto de rocío (PR) determina una temperatura t, a la cual el aire llega al punto de saturación; esto es, el aire se convierte en aire saturado

85

Page 86: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión ca dalpresión y caudal

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Page 87: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión ca dal

si no existe circulación de aire la presión en todos los puntos del

presión y caudal

si no existe circulación de aire, la presión en todos los puntos del sistema será la misma

87

Page 88: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión ca dal

si no existe circulación de aire la presión en todos los puntos del

presión y caudal

si no existe circulación de aire, la presión en todos los puntos del sistema será la misma

si existe circulación desde un punto hasta otro, querrá decir que la presión en el primer punto es mayor que en el segundo es decirpresión en el primer punto es mayor que en el segundo, es decir, existe una diferencia de presión

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Page 89: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión ca dal

si no existe circulación de aire la presión en todos los puntos del

presión y caudal

si no existe circulación de aire, la presión en todos los puntos del sistema será la misma

si existe circulación desde un punto hasta otro, querrá decir que la presión en el primer punto es mayor que en el segundo es decirpresión en el primer punto es mayor que en el segundo, es decir, existe una diferencia de presión

esta diferencia de presión depende:

• de la presión inicial

• del caudal de aire que circula

• de la resistencia al flujo existente entre ambas zonas

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Page 90: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión ca dal sección de orificio eq i alente

dicha relación se plasma en la siguiente ley similar a la ley de Ohm en

presión y caudal ∙ sección de orificio equivalente

dicha relación se plasma en la siguiente ley similar a la ley de Ohm en electricidad donde

diferencia de potencial = intensidad · resistenciadiferencia de potencial intensidad resistencia

caida de presión = caudal · área efectiva

pero en vez de manejar el concepto de resistencia a la circulación de fluido se maneja el de facilidad a que circule, es decir, el área del orificio equivalente S o el Cv o el Kvequivalente S, o el Cv, o el Kv

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Page 91: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión ca dal sección de orificio eq i alente

dicha relación se plasma en la siguiente ley similar a la ley de Ohm en

presión y caudal ∙ sección de orificio equivalente

dicha relación se plasma en la siguiente ley similar a la ley de Ohm en electricidad donde

diferencia de potencial = intensidad · resistenciadiferencia de potencial intensidad resistencia

caída de presión = caudal · área efectiva

pero en vez de manejar el concepto de resistencia a la circulación de fluido se maneja el de facilidad a que circule, es decir, el área del orificio equivalente S o el Cv o el Kvequivalente S, o el Cv, o el Kv

la sección de orificio equivalente “S” se expresa en mm2 y representa el área de un orificio sobre pared delgada que crea la misma relación entre presión y caudal que el elemento definido por él

91

Page 92: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión ca dal sección de orificio eq i alente

dicha relación se plasma en la siguiente ley similar a la ley de Ohm en

presión y caudal ∙ sección de orificio equivalente

dicha relación se plasma en la siguiente ley similar a la ley de Ohm en electricidad donde

diferencia de potencial = intensidad · resistenciadiferencia de potencial intensidad resistencia

caída de presión = caudal · área efectiva

pero en vez de manejar el concepto de resistencia a la circulación de fluido se maneja el de facilidad a que circule, es decir, el área del orificio equivalente S o el Cv o el Kvequivalente S, o el Cv, o el Kv

la sección de orificio equivalente “S” se expresa en mm2 y representa el área de un orificio sobre pared delgada que crea la misma relación entre presión y caudal que el elemento definido por él

no existe proporcionalidad entre P y Q para una S dada debido a la compresibilidad del aire

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Page 93: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión ca dal ca dal a tra és de las ál las

el diagrama P/Q es un medio para determinar de forma simple y rápida el

presión y caudal ∙ caudal a través de las válvulas

el diagrama P/Q es un medio para determinar de forma simple y rápida el caudal de paso de un distribuidor

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Page 94: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión ca dal ca dal a tra és de las ál las

el diagrama P/Q es un medio para determinar de forma simple y rápida el

presión y caudal ∙ caudal a través de las válvulas

el diagrama P/Q es un medio para determinar de forma simple y rápida el caudal de paso de un distribuidor

• en abscisas se indican los valores de caudal en litros normales por minuto lN/minminuto lN/min

• en ordenadas se indican, a un caudal cero, las presiones de utilización

l t l l ió d l i d tili ió• las curvas representan la evolución de las presiones de utilización, desde el caudal cero hasta el máximo

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Page 95: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión ca dal ca dal a tra és de las ál las

el diagrama P/Q es un medio para determinar de forma simple y rápida el

presión y caudal ∙ caudal a través de las válvulas

el diagrama P/Q es un medio para determinar de forma simple y rápida el caudal de paso de un distribuidor

• en abscisas se indican los valores de caudal en litros normales por minuto lN/minminuto lN/min

• en ordenadas se indican, a un caudal cero, las presiones de utilización

l t l l ió d l i d tili ió• las curvas representan la evolución de las presiones de utilización, desde el caudal cero hasta el máximo

el caudal obtenido en este diagrama es válido para un elemento (válvula, racor, tubería, etc.) con una sección equivalente “S” de 1 mm2racor, tubería, etc.) con una sección equivalente S de 1 mm

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teoría del aire comprimido

presión ca dal diagrama P/Qpresión y caudal ∙ diagrama P/Q

en el triángulo de la esquina inferior derecha el caudal de aire va a una velocidad próxima a la del sonido Las curvas en esta zona caen verticalmente en este

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próxima a la del sonido. Las curvas en esta zona caen verticalmente. en este caso, el caudal ya no depende de la diferencia de presión entre la entrada y la salida sino de la presión de entrada

Page 97: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

presión ca dal diagrama P/Q

la velocidad crítica de paso se produce cuando la relación entre las

presión y caudal ∙ diagrama P/Q

la velocidad crítica de paso se produce cuando la relación entre las presiones de entrada y salida en la válvula cumplen la siguiente ecuación

P1 + P2 1 893 · (P2 + 1 013)P1 + P2 1,893 (P2 + 1,013)

P1 P21 2

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Page 98: 02 Teoria Aire Comprimido

teoría del aire comprimido

problemasproblemas

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teoría del aire comprimido

problemas

El calderin de un compresor de membrana tiene una capacidad de 20 litros. Inicialmente tiene una presión de 2 Kg/cm2 ¿Cúanto aire tiene que coger de la atmósfera para tener una

problemas

tiene una presión de 2 Kg/cm2. ¿Cúanto aire tiene que coger de la atmósfera para tener una presión de 6 atm? Datos: Densidad del mercurio 13.600 Kg/m3 Gravedad 9,81 m/s2 T=cte

SoluciónSoluciónInicialmente se va a ver cuantos Pascales vale 1 atmósferap = ·g·h 1 atm = 13600 Kg/m3 · 9,81 m/s2 · 0,760 m = 101.396,16 Pa

Se calcula cuántos Kg/cm2 vale 1 atm y se pasan los 2 Kg/cm2 a atmósferas1 atm = 101.396,16 N/m2 · 1 Kg/9,81N · 1 m2/10000 cm2 = 1,0336 kg/cm2

2/1,0336 = 1,935 atm2/1,0336 1,935 atm

Se calcula cuantos litros de aire se debe coger de la atmósfera para tener el calderin a las 1,935 atm,

Como la presión absoluta es la atmosférica más la manométrica Pabs = Patm + PrelV0 · 1 = (1,935 +1) · 20 V0 = 58,7 l0 0

Ahora se calcula cuantos litros de aire se debe coger de la atmósfera para llevar el calderin a las 6 atm

99(58,7 + V1 ) · 1 = (6 + 1) · 20 V1 = 81,3 litros

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teoría del aire comprimido

problemas

¿qué presión absoluta, en bares estará soportando un calderin cuyo

problemas

manómetro indica 6 Kg/cm2? Sol = 6,89 bar

¿que presión absoluta en atmósferas estará soportando un submarino a¿que presión absoluta en atmósferas, estará soportando un submarino a 1.500 m de profundidad? La densidad del agua de mar es de 1.025 Kg/m3

y la del mercurio de 13.600 Kg/m3 Sol = 149,75 atm

¿qué presión absoluta, en milibares, tiene un sistema de vacio del 30%? La densidad del mercurio es de 13 600 Kg/m3 Sol = 709 77 mbarLa densidad del mercurio es de 13.600 Kg/m3 Sol = 709,77 mbar

calcular aproximadamente, el consumo de aire en un minuto de un cilindro de 25 mm, vástago 10 mm, presión de trabajo 6 bar, carrera 150 mm, 10 ciclos de ida y vuelta por minuto. Sol = 9,839 lN/min

100