1. Propiedades del aire. Leyes de los gases perfectos.
El aire tiene una serie de propiedades y
características que se deben analizar para su correcta aplicación en
instalaciones neumáticas:
- Es capaz de reducir su volumen cuando es sometido a esfuerzos externos de compresión
- Cuando ocupa un recipiente elástico, se reparte uniformemente dentro de él
- Presenta un coeficiente de viscosidad muy reducido por lo que tiene una gran facilidad de fluir por las conducciones adecuadas
Para estudiar las propiedades del aire, necesitamos saber, primero qué MAGNITUDES se emplean para el estudio del aire y luego la LEYES que rigen el comportamiento del aire.
Vamos con las MAGNITUDES. Definimos:
- El Caudal
- La Presión
Caudal, es la cantidad de aire comprimido (Volumen), que atraviesa una sección de la conducción en la unidad de tiempo. O Sección de una conducción por la velocidad del fluido que lo atraviesa
Donde:
| Q=caudal (m3/s) | S=sección (m2) | t=tiempo (s) |
| V=volumen (m3) | l=longitud (m) | v=velocidad (m/s) |
Presión, se define como el cociente entre una fuerza aplicada perpendicularmente a una superficie y el valor de la superficie.
La presión se expresa de distinto modo, según el sistema de unidades utilizado:
- En el Sistema Internacional la unidad es: 1 Pascal=1N/1m2
- En el Sistema Cegesimal la unidad es 1 baria=1dina/1cm2, esta es una unidad muy pequeña por lo que se emplea un múltiplo que resulta ser: 1 bar=106 barias.
- En el Sistema Técnico la unidad es: 1kp/cm2.
En las aplicaciones neumáticas, según sean los autores de los textos, se emplean indistintamente cualquiera de las unidades, admitiéndose las siguientes equivalencias:
1bar=1atm=1kp/cm2=100KPa=105Pa.
Objetivos
La presión en la superficie de
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Imagen de elaboración propia |
Manómetro
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Leyes de los gases perfectos
Una vez vistas las magnitudes pasamos a conocer la leyes.
Haremos mención a las leyes que tienen más aplicación para el campo de la neumática, para lo que es necesario interpretar que el aire se comporta como un gas perfecto. Vamos a ver:
- El Principio de Pascal
- Ley de Boyle-Mariott
- Ley de Gay-Lussac
- Ley de Charles
Actividad
Principio de Pascal, según el cual la presión ejercida en un punto cualquiera de una masa gaseosa, se transmite por igual y en todas las direcciones. Es decir en dos puntos distintos de un circuito neumático se debe cumplir:
En esta ley se basa el principio de las prensas hidráulicas.
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Imagen de elaboración propia |
Actividad
Ley de Boyle-Mariotte, a temperatura constante, el volumen de un gas confinado en el interior de un recipiente rígido, es inversamente proporcional a la presión absoluta.
Es decir para una determinada cantidad de gas, el producto de la presión absoluta y el volumen, es una cantidad constante.
Objetivos
Ley de Boyle-Mariotte, a temperatura constante, el volumen de un gas confinado en el interior de un recipiente rígido, es inversamente proporcional a la presión absoluta.
Es decir para una determinada cantidad de gas, el producto de la presión absoluta y el volumen, es una cantidad constante.
Ley de Gay-Lussac, si se mantiene la presión constante, el volumen ocupado por una determinada cantidad de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta, expresada en grados Kelvin, lo que se representa por la expresión:
Ley de Charles, a volumen constante, la presión de una determinada cantidad de masa gaseosa es directamente proporcional a su temperatura absoluta, expresada en grados Kelvin, lo que se representa por la expresión:
Ecuación general de los gases perfectos
Todas las leyes anteriores se pueden resumir en la ecuación:
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Ecuación general de los gases perfectos |