Introducción a la Neumática (página 2)

Partes: 1, 2

Presión constante
0
0.25
0.5
0.75
1
2
-60
-40
-20
0
20
40
60
Volume
Temperature
Celsius
1.25
1.5
1.75
80
100
366.25K
(Gp:) V1 V2
(Gp:) T1(K) T2(K)
(Gp:) = c
(Gp:) =

Ley de Charles:
El volumen de una
masa de gas cambia proporcionalmente a su temperatura absoluta, si la presión se mantiene constante (Isobárico)
Desde una temperatura ambiente de 20oC un cambio de 73.25oC produce un cambio de 25% en volumen
0o Celsius = 273K

Presión constante
Ley de Charles:
El volumen de una
masa de gas cambia proporcionalmente a su temperatura absoluta, si la presión se mantiene constante (Isobárico)
Desde una temperatura ambiente de 20oC un cambio de 73.25oC produce un cambio de 25% en volumen
0o Celsius = 273K
0
0.25
0.5
0.75
1
2
-60
-40
-20
0
20
40
60
Volume
Temperature
Celsius
1.25
1.5
1.75
80
100
293K
(Gp:) V1 V2
(Gp:) T1(K) T2(K)
(Gp:) = c
(Gp:) =

Presión constante
0
0.25
0.5
0.75
1
2
-60
-40
-20
0
20
40
60
Volume
Temperature
Celsius
1.25
1.5
1.75
80
100
219.75K
(Gp:) V1 V2
(Gp:) T1(K) T2(K)
(Gp:) = c
(Gp:) =

Ley de Charles:
El volumen de una
masa de gas cambia proporcionalmente a su temperatura absoluta, si la presión se mantiene constante (Isobárico)
Desde una temperatura ambiente de 20oC un cambio de 73.25oC produce un cambio de 25% en volumen
0o Celsius = 273K

Presión constante
0
0.25
0.5
0.75
1
2
-60
-40
-20
0
20
40
60
Volume
Temperature
Celsius
1.25
1.5
1.75
80
100
366.25K
219.75K
293K
(Gp:) V1 V2
(Gp:) T1(K) T2(K)
(Gp:) = c
(Gp:) =

Ley de Charles:
El volumen de una
masa de gas cambia proporcionalmente a su temperatura absoluta, si la presión se mantiene constante (Isobárico)
Desde una temperatura ambiente de 20oC un cambio de 73.25oC produce un cambio de 25% en volumen
0o Celsius = 273K

Volumen constante
Ley de Gay – Lusac si el volumen de una masa de aire se mantiene constante, la presión es proporcional a la temperatura
Un recipiente rígido (volumen constante) a 20oC y 10 bar de presión absoluta, un cambio de temperatura de 60oC produce un cambio de presión de 2.05 bar
0oC = 273K
0
5
10
20
-60
-40
-20
0
20
40
60
Temperature
Celsius
15
80
100
(Gp:) 0
(Gp:) 2
(Gp:) 4
(Gp:) 6
(Gp:) 8
(Gp:) bar
(Gp:) 10
(Gp:) 12
(Gp:) 14
(Gp:) 16

(Gp:) P1 P2
(Gp:) T1(K) T2(K)
(Gp:) = c
(Gp:) =

bar absolute

Volumen constante
0
5
10
20
-60
-40
-20
0
20
40
60
Temperature
Celsius
15
80
100
0
2
4
6
8
bar
10
12
14
16
(Gp:) P1 P2
(Gp:) T1(K) T2(K)
(Gp:) = c
(Gp:) =

bar absolute
Ley de Gay – Lusac si el volumen de una masa de aire se mantiene constante, la presión es proporcional a la temperatura
Un recipiente rígido (volumen constante) a 20oC y 10 bar de presión absoluta, un cambio de temperatura de 60oC produce un cambio de presión de 2.05 bar
0oC = 273K

Volumen constante
Ley de Gay – Lusac si el volumen de una masa de aire se mantiene constante, la presión es proporcional a la temperatura
Un recipiente rígido (volumen constante) a 20oC y 10 bar de presión absoluta, un cambio de temperatura de 60oC produce un cambio de presión de 2.05 bar
0oC = 273K
0
5
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-60
-40
-20
0
20
40
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Temperature
Celsius
15
80
100
(Gp:) 0
(Gp:) 2
(Gp:) 4
(Gp:) 6
(Gp:) 8
(Gp:) bar
(Gp:) 10
(Gp:) 12
(Gp:) 14
(Gp:) 16

(Gp:) P1 P2
(Gp:) T1(K) T2(K)
(Gp:) = c
(Gp:) =

bar absolute

Volumen constante
0
5
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-60
-40
-20
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Temperature
Celsius
15
80
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0
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bar
10
12
14
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(Gp:) P1 P2
(Gp:) T1(K) T2(K)
(Gp:) = c
(Gp:) =

bar absolute
Ley de Gay – Lusac si el volumen de una masa de aire se mantiene constante, la presión es proporcional a la temperatura
Un recipiente rígido (volumen constante) a 20oC y 10 bar de presión absoluta, un cambio de temperatura de 60oC produce un cambio de presión de 2.05 bar
0oC = 273K

Volumen constante
0
5
10
-60
-40
-20
0
20
40
60
bar absolute
Temperature
Celsius
15
80
100
0
2
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8
bar
10
12
14
16
(Gp:) P1 P2
(Gp:) T1(K) T2(K)
(Gp:) = c
(Gp:) =

Ley de Gay – Lusac si el volumen de una masa de aire se mantiene constante, la presión es proporcional a la temperatura
Un recipiente rígido (volumen constante) a 20oC y 10 bar de presión absoluta, un cambio de temperatura de 60oC produce un cambio de presión de 2.05 bar
0oC = 273K

Ley General de los gases
Es una combinación de las leyes de Boyle, de Charles y de Gay-Lusac
Si la masa se mantiene, y la presión, el volumen y la temperatura varían, la relacion PV/T permanece constante

P1 V1 = P2 V2 = constante
T1 T2

Compresión Adiabática
La compresión instantánea es un proceso adiabático (si no hay tiempo para disipar el calor a través de las paredes del cilindro)
En una compresion (o expansión) adiabática P V n = c (para el aire n = 1.4)

En un cilindro neumático la compresión es rápida aunque siempre se pierde algo de calor a través de las paredes del cilindro

Por tanto el valor de n es menor (se usa n ? 1.3)
(Gp:) 2
(Gp:) 4
(Gp:) 6
(Gp:) 8
(Gp:) 0
(Gp:) 2
(Gp:) 4
(Gp:) 6
(Gp:) 8
(Gp:) 10
(Gp:) 12
(Gp:) bar a
(Gp:) 10
(Gp:) 12
(Gp:) 14
(Gp:) 14
(Gp:) 16
(Gp:) 16
(Gp:) PV 1. 4 = c
adiabatico
(Gp:) PV 1. 2 = c
politropico
(Gp:) PV = c
isotérmico
(Gp:) Volume
(Gp:) 0

Compresión Politrópica
En aplicaciones como los amortiguadores de coches siempre existe algo de disipación de calor durante la compresión
Este tipo de compresión la podemos situar entre la adiabática y la isotérmica
Por no llegar a la compresión adiabática el valor de n será menor a 1.4 dependiendo de que tan brusca sea la amortiguación
Comunmente se usa un factor n = 1.2

Humedad Relativa (HR)
Mide la cantidad de vapor de agua en el aire comparada con la max cantidad de vapor de agua que podria contener antes de su precipitación.
HR varía con la temperatura del aire.
(Gp:) -40
(Gp:) -20

0
10
20
30
40
50
0
20
40
Gramos de vapor de agua / metro cúbico de aire (gr / m3)
60
70
80
Temperatura Celsius
25% HR
50% HR
100% HR
A 20o Celsius
100% HR = 17.40 gr/m3
50% HR = 8.70 gr/m3
25% HR = 4.35 gr/m3

Agua en el aire comprimido
Cuando una gran cantidad de aire se comprime, se nota la aparición de agua

El vapor de agua en el aire es tambien comprimido y el resultado es similar al de exprimir una esponja

Esto provoca que el aire comprimido se sature dentro del tanque
Drenaje
aire 100%
saturado
Condensado

Agua en el aire comprimido
Imaginémos 4 cubos de 1 m3 de aire libre a 20oC y con humedad relativa del 50%
Es decir contienen 8.7 grs. de agua (la mitad del max posible que es de 17.4 grs.)

Agua en el aire comprimido
Cuando el compresor comprime estos 4 m3 para formar 1 m3, los 4 x 8.7 = 34.8 gramos de agua no pueden sostenerse en él.
El m3 puede mantener como max 17.4 gramos de agua
Los otros 2 x 8.7 = 17.4 grs. agua caen como gotas.

Agua en el aire comprimido
Cuando el compresor comprime estos 4 m3 para formar 1 m3, los 4 x 8.7 = 34.8 gramos de agua no pueden sostenerse en él.
El m3 puede mantener como max 17.4 gramos de agua
Los otros 2 x 8.7 = 17.4 grs. agua caen como gotas.

Agua en el aire comprimido
Cuando el compresor comprime estos 4 m3 para formar 1 m3, los 4 x 8.7 = 34.8 gramos de agua no pueden sostenerse en él.
El m3 puede mantener como max 17.4 gramos de agua
Los otros 2 x 8.7 = 17.4 grs. agua caen como gotas.

Agua en el aire comprimido
Cuando el compresor comprime estos 4 m3 para formar 1 m3, los 4 x 8.7 = 34.8 gramos de agua no pueden sostenerse en él.
El m3 puede mantener como max 17.4 gramos de agua
Los otros 2 x 8.7 = 17.4 grs. agua caen como gotas.

Agua en el aire comprimido
Cuando el compresor comprime estos 4 m3 para formar 1 m3, los 4 x 8.7 = 34.8 gramos de agua no pueden sostenerse en él.
El m3 puede mantener como max 17.4 gramos de agua
Los otros 2 x 8.7 = 17.4 grs. agua caen como gotas.

Agua en el aire comprimido
4 m3 con 50%HR y 1 bar presión atmosferica puede comprimirse en 1 m3 con una presión manométrica de 3 bar
17.4 gramos de agua permanecen como vapor en el aire saturado
Mientras que 17.4 gramos se condensan y se precipitan
Este proceso continúa, y cada vez que la presión manométrica excede 1 bar y se comprime 1 m3 adicional de aire, 8.7 gramos de agua se precipitan

Intercambiadores de calor
El aire tiene vapor de agua
Al comprimirse el aire se satura
Se desea utilizar aire comprimido seco
Para secar el aire comprimido se utilizan los intercambiadores de calor
Estos enfrian primero y entibian luego el aire comprimido
Al hacerlo secan el aire comprimido
M
Aire Seco
Aire húmedo
Drenaje
Refrigeración

Intercambiadores de calor
El aire húmedo entra al primer intercambiador de calor y es enfriado por el aire seco que va saliendo
Este aire entra al segundo intercambiador de calor donde es refrigerado
El condensado se drena al exterior
A medida que el aire seco y refrigerado sale, es entibiado por el aire húmedo que va entrando
M
Aire Seco
Aire húmedo
Drenaje
Refrigeración

Enfriado
Cuando el aire comprimido saturado se enfría casi al punto de congelación,
(Gp:) -40
(Gp:) -20

0
10
20
30
40
50
0
20
40
Gramos de vapor de agua / metro cubico de aire gr/ m3
60
70
80
Temperatura Celsius
25% RH
50% RH
100% RH

Enfriado
Cuando el aire comprimido saturado se enfría casi al punto de congelación, aproximadamente el 75% del vapor de agua se condensa.
(Gp:) -40
(Gp:) -20

0
10
20
30
40
50
0
20
40
60
70
80
Temperatura Celsius
25% RH
50% RH
100% RH
Gramos de vapor de agua / metro cubico de aire gr/ m3

Enfriado
Cuando el aire comprimido saturado se enfría casi al punto de congelación, aproximadamente el 75% del vapor de agua se condensa. Cuando se le entibia hasta 20OC se seca alcanzando una humedad relativa del 25% HR

(Gp:) -40
(Gp:) -20

0
10
20
30
40
50
0
20
40
60
70
80
Temperature Celsius
25% RH
50% RH
100% RH
Gramos de vapor de agua / metro cubico de aire gr/ m3