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Medición de trabajo, potencia y caudal volumétrico

Compressed Air Wiki Physics of Air Compressors Basic Theory

Después de aprender los conceptos básicos de la física aquí, quizá desee saber más acerca de las unidades físicas utilizadas para medir distintos aspectos de la materia. Esto puede ser muy útil cuando se trabaja con aire comprimido. En este artículo se explican los conceptos básicos de medición del trabajo, la potencia y el caudal volumétrico.

¿Qué es el trabajo mecánico? ¿Cómo lo medimos?

instrumentos de medición

El trabajo mecánico se puede definir como el producto de una fuerza y la distancia a la que la fuerza actúa sobre un cuerpo. Exactamente como con el calor, el trabajo es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro. La diferencia es que ahora es una cuestión de fuerza en lugar de temperatura. Un ejemplo de esto es el gas en un cilindro comprimido por un pistón en movimiento. La compresión tiene lugar como resultado de una fuerza que mueve el pistón. Así, la energía se transfiere del pistón al gas encerrado.

Esta transferencia de energía es trabajo en el sentido termodinámico de la palabra. El resultado del trabajo puede tener muchas formas, como los cambios en la energía potencial, la energía cinética o la energía térmica. El trabajo mecánico asociado con los cambios en el volumen de una mezcla de gases es uno de los procesos más importantes en ingeniería termodinámica. La unidad SI para trabajar es el Joule: 1 J = 1 Nm = 1 Ws.

¿Cómo medimos la potencia?

La potencia es el trabajo realizado por unidad de tiempo. Es una medida de la rapidez con la que se puede trabajar.
La unidad SI para la potencia es el vatio: 1 W = 1 J/s. Por ejemplo, la potencia o el flujo de energía a un eje de accionamiento en un compresor es numéricamente similar al calor emitido por el sistema más el calor aplicado al gas comprimido.

¿Cómo se mide el caudal volumétrico?

Medición del aire libre suministrado (FAD), fórmula

El caudal volumétrico de un sistema es una medida de la cantidad de líquido que fluye por unidad de tiempo. Se puede calcular como el producto del área transversal del flujo y el promedio de velocidad de flujo. La unidad SI para el caudal volumétrico es m3/s. Sin embargo, también se utiliza con frecuencia la unidad litros/segundo (l/s) para referirse al caudal volumétrico (también denominado "capacidad") de un compresor. Se indica como litro normal/segundo (Nl/s) o como aire libre suministrado (l/s). Con Nl/s, el flujo de aire se recalcula en "el estado normal", es decir, elegido de manera convencional como 1,013 bar(a) y 0 °C. La unidad normal Nl/s se utiliza principalmente cuando se especifica un flujo de masa.

Para el aire libre suministrado (FAD), el flujo de salida del compresor se recalcula a un índice de volumen de aire libre en la condición de entrada estándar (presión de entrada de 1 bar[a] y temperatura de entrada de 20 °C). La relación entre los dos flujos volumétricos es (tenga en cuenta que la fórmula simplificada anterior no tiene en cuenta la humedad).

¿Qué es el aire libre suministrado?

Explicaremos el término "FAD" o "aire libre suministrado" mediante un ejemplo. ¿Qué significa FAD = 39 l/s para un compresor que trabaja a 13 bares? ¿Cuánto tiempo se necesita para llenar un depósito de 390 l a una presión de 13 bares? Para calcularlo, tenemos que volver a las condiciones de entrada. Que son de 1 bar.

Cuando empezamos con un depósito vacío, después de 1 segundo hay 39 litros en el depósito a 1 bar. Tras 10 segundos, la presión en el interior del depósito es de 1 bar. Después de 20 segundos, la presión es de 2 bares. Y, cuando pasan 130 segundos, se llena a 13 bares. A continuación se explica la diferencia entre las condiciones de referencia y las condiciones normales. Las condiciones de referencia se caracterizan por 1 bar, 20 °C, 0 % de humedad relativa (HR). Las condiciones normales se caracterizan por 1 atm = 1,01325 bar, 0 °C, 0 % de HR. La siguiente definición es el requisito de energía específico (SER), es decir, la cantidad de energía que se requiere para entregar 1 litro de FAD a una cierta presión.

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