Flujo volumétrico y másico de aire
Definición, Cálculo y Conversiones
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| Resumen de la sección |
|---|
| 1. Definición de flujo de aire |
| 2. Cálculo del flujo volumétrico y másico de aire |
| 3. Uso - Aplicación |
1. Definición del flujo de aire
El flujo de aire es un dato fundamental en sistemas de transporte neumático. A partir del flujo de aire, la velocidad del aire, relación de carga de sólidos, caída de presión... pueden calcularse. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el flujo de aire suele darse en condiciones normales (Nm3/h), no necesariamente representativas de las condiciones en la línea de transporte, ya que el aire es compresible. El objetivo de esta página es mostrar cómo calcular el flujo volumétrico de aire en diferentes condiciones y, asimismo, calcular el flujo másico.
2. Cálculo del flujo volumétrico y másico de aire
¿Cómo calcular el flujo volumétrico de aire? ¿Cómo calcular el flujo másico de aire?
A partir del flujo volumétrico de aire dado en condiciones 1 (generalmente condiciones normales, 101325 Pa y 20°C), el flujo volumétrico puede calcularse en condiciones 2. Las condiciones 2 deben corresponder al inicio o al final de la línea.
La presión en la línea de transporte no es muy alta, como máximo unos pocos bar absolutos, por lo que la ley de los gases perfectos se aplica correctamente.
A lo largo de la línea, el número de moles de aire/h se conserva, por lo que puede escribirse la siguiente igualdad:
Ecuación 1: cálculo del flujo volumétrico de aire en diferentes condiciones
Donde:
- Q1 = flujo volumétrico de aire en condiciones (conocidas) (m³/h)- Q2 = flujo volumétrico de aire a determinar en condiciones 2 (m³/h)
- P1 = presión en condiciones 1 (Pa)
- P2 = presión en condiciones 2 (Pa)
- T1 = temperatura en condiciones 1 (K)
- T2 = temperatura en condiciones 2 (K)
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Para calcular el flujo másico de aire, es necesario calcular la densidad volumétrica del aire en las condiciones estudiadas. También puede definirse mediante la ley de los gases perfectos.
Donde:
- ρaire = densidad volumétrica del aire en las condiciones consideradas (kg/m3)
- P = presión en las condiciones consideradas (Pa)
- T = temperatura en las condiciones consideradas (K)
- Maire = peso molecular del aire: 0,029 kg/mol
La densidad volumétrica puede multiplicarse por el flujo volumétrico para obtener el flujo másico de aire en la tubería de transporte neumático:
Donde:
- ṁaire = flujo másico de aire (kg/h)
- Qaire = flujo volumétrico de aire en las condiciones para las cuales se ha calculado la densidad volumétrica (m3/h)
- ρaire = densidad volumétrica del aire en las condiciones consideradas (kg/m3)
3. Uso - Aplicación
Los siguientes datos pueden calcularse a partir del flujo volumétrico de aire y del flujo másico de aire:
- Velocidad de transporte neumático en cualquier punto de la línea
- Relación aire-sólidos
- Caída de presión en tuberías
Ejemplos de cálculo y conversiones pueden verse en la página dedicada al método abreviado de diseño para el cálculo de líneas de transporte neumático en fase diluida.