Fundamentos de Ingeniería

El transporte neumático es una mezcla homogénea de ciencia teórica basada en ingeniería, conceptos y ajustes desarrollados por los fabricantes de este tipo de tecnología; por su experiencia propia OGA está de acuerdo con algunos importantes escritores de teoría de trasporte neumático donde indican que “el transporte neumático se encuentra en la línea divisoria entre ciencia y arte, donde el éxito de los sistemas a implementar se basa en el equilibrio entre la teoría de ingeniería y la experiencia del fabricante”.  OGA soporta sus diseños en un grupo de ingeniería  de considerable tamaño y los más de 1.200 sistemas diseñados y fabricados en sus 20 años de experiencia en este ramo.

Presión

La presión es el cociente entre la fuerza aplicada perpendicularmente sobre una superficie dada y el área de dicha superficie. (p = F/S) Su magnitud es escalar. Por consiguiente cuanto mayor sea la fuerza que actúa sobre una superficie dada, mayor será la presión, y cuanto menor sea la superficie para una fuerza dada, mayor será entonces la presión resultante.

Presión Atmosférica

La presión atmosférica es la fuerza que ejerce el aire atmosférico sobre la superficie terrestre. La presión atmosférica depende de su estado (sólido, líquido o gaseoso). Para efectos de los gases, la presión se genera en todo su alrededor ya que el gas ocupa todo el espacio en una superficie específica

Unidades de Medida

Sistema Internacional de Unidades (SI).

La presión atmosférica es la fuerza que ejerce el aire atmosférico sobre la superficie terrestre.

La presión atmosférica depende de su estado (sólido, líquido o gaseoso). Para efectos de los gases, la presión se genera en todo su alrededor ya que el gas ocupa todo el espacio en una superficie especifica.

Pa = Pascal = 1N/m2.

Sistema Cegesimal (CGS).

B = Baria = 0,10 Pa

Sistema Cegesimal (CGS).

B = Baria = 0,10 Pa

Sistema Técnico Gravitatorio.

Kgf/cm2 = Kilogramo Fuerza por Centímetro Cuadrado = 98066,5 Pa

Sistema Técnico de Unidades.

mm.c.d.a. = Milímetro Columna de Agua = 9,80665 Pa

at = Atmósfera Técnica = 98,0665 Pa

Sistema Inglés.

PSI = Libra por Pulgada Cuadrada = 6894,76 Pa

Otros Sistemas de Unidades.

atm = Atmósfera = 101325 Pa

mmHg = Milímetro de Mercurio = Torricelli = 133,32 Pa

inHg = Pulgadas de Mercurio = 3386,38 Pa

Bar = Bar = 100000 Pa

Caudal

El caudal es la cantidad de fluido que circula a través de una sección de ducto por unidad de tiempo. Se puede identificar también como flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Qa = V/T

Las fuerzas que deben ser consideradas para el cálculo de caudal en sistemas de transporte neumático son: La gravedad, presión diferencial e inercia.

Unidades de Medida

Sistema Internacional de Unidades (SI).

m3/s = Metro Cubico Sobre Segundo = 1000 l/s = 35,31 ft3/s.

l/s = Litros Sobre Segundo = 0,001 m3/s = 0,03531 ft3/s.

Otros Sistema

m3/s = Metro Cubico Sobre Segundo = 1000 l/s = 35,31 ft3/s.

l/s = Litros Sobre Segundo = 0,001 m3/s = 0,03531 ft3/s.

Fuerza de Gravedad

La fuerza de gravedad es la fuerza física que ejerce la masa del planeta sobre los objetos que se hallan dentro de su campo gravitatorio. La acción de la fuerza de gravedad puede explicar el por qué todos los cuerpos permanecen sobre la superficie y o flotan por la atmósfera. Por tal razón en el transporte neumático esté fenómeno es fundamental ya que produce sedimentación del sólido en el interior de la tubería.

Fuerza de Presión Diferencial (fdp)

La fuerza de presión diferencial es la diferencia de las medidas de presión entre dos puntos de un sistema, por lo tanto es la fuerza que se emplea para evitar que un fluido se expanda. Para el transporte neumático se considera la presión diferencial como la resistencia que actúa en el sentido del flujo, hacia la presión más baja.

Fuerza de Inercia (fi)

La fuerza de inercia es la que actúa sobre una masa cuando un cuerpo está sometido a una aceleración y sólo es detectable por lo que está ligado a ese sistema acelerado.  Para el transporte neumático la fuerza de inercia se utiliza para vencer la resistencia natural, al movimiento del flujo.

Velocidad

La velocidad es una magnitud física de carácter vectorial que expresa el desplazamiento de un objeto por unidad de tiempo.

v = m/s

Podemos encontrar diferentes velocidades en la mecánica clásica como por ejemplo:

Velocidad Media

Conocida también como velocidad promedio, es el cociente del espacio recorrido entre el tiempo que tarda en hacerlo.

v = ∆r/∆t

Velocidad Instantánea

Es un vector tangente a la trayectoria, permitiendo conocer la velocidad de un móvil que se desplaza sobre una trayectoria cuando el intervalo de tiempo es infinitamente pequeño.

v = dr/dt

Velocidad Relativa

La velocidad relativa es el valor de la velocidad de un observador medida por el otro. A lo cual se alude que para calcular la velocidad relativa es necesaria la intervención de dos observadores.

vBA = vB – vA

La velocidad característica de transporte neumático en fase diluida es de

vi = 18 m/s (Mínima) y vf = 46 m/s (Máxima).

La velocidad característica en fase densa es de

vi = 1 m/s (Mínima) y vf = 10 m/s (Máxima)

Unidades de Medida de Velocidad

Sistema Internacional de Unidades (SI).

m/s = Metro por Segundo = 0,001 km/s.

Sistema Métrico Antiguo.

Km/s = Kilometro por Segundo = 1000 m/s

Sistema Cegesimal de Unidades.

cm/s = Centímetro por Segundo = 0,01 m/s

Sistema Anglosajón de Unidades.

ft/s = Pie por Segundo = 0,3048 m/s

Mph = Milla por Hora = 0,447 m/s

Ley de Conservación de la Energía

Es la cantidad de energía en cualquier sistema físico aislado, permaneciendo invariable con el tiempo, aunque dicha energía pueda transformarse en otra clase de energía. Un ejemplo del fenómeno puede distinguirse fácilmente cuando la energía eléctrica se transforma en energía calorífica en un calefactor.

Esta ley aplicada en sistemas de transporte neumático, en donde existe un caudal constante de fluido en una tubería, hace que la energía permanezca constante.

Ley de Conservación de la Materia

La conservación de la materia indica que la materia no se crea ni se destruye, se transforma. Por lo tanto en sistemas de transporte neumático la  masa que fluye a través de cualquier sección de tubería es constante.

Energía Potencial

La Energía Potencial es la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse también como la energía almacenada en el sistema, o como la medida de trabajo que un sistema puede entregar.

Para los sistemas de transporte neumáticos la energía potencial es la que tiene una masa debido a su posición.

Energía de Presión

Es la energía que tiene una masa de fluido, debido a su presión por encima de la presión atmosférica, sobre la presión absoluta.

Energía Cinética

La energía cinética es el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa determinada desde el reposo hasta la velocidad indicada. El cuerpo es capaz de mantener su energía cinética salvo que cambie su velocidad una vez conseguida tal energía durante la aceleración.

Para los sistemas de transporte neumáticos la energía cinética es la energía que posee una masa debido a su velocidad.

Propiedades del Gas Perfecto

El aire o cualquier otro gas usado para el transporte neumático esta comprimido y por lo tanto su poder de expansión posee una energía intrínseca. El contenido de energía de aire para un estado específico o condiciones, está determinado por sus propiedades.

El modelo de gas perfecto o ideal tiende a fallar a temperaturas menores o presiones elevadas, cuando el tamaño intermolecular es importante.

Propiedades de los Sólidos

Elasticidad

Es la facultad que tiene un sólido para recuperar su forma original cuando esta deformado.

Fragilidad

Es la propiedad de un sólido para romperse en muchos fragmentos.

Dureza

Es la propiedad de un sólido que no se deja ser rayado por otros más blandos.

Forma Definida

Es la propiedad de algunos sólidos para mantener su forma, son relativamente rígidos y no fluyen como lo hacen los gases, excepto bajo presiones extremas del medio.

Flotación

Algunos sólidos cumplen con esta propiedad, solo si su densidad es menor a la de un determinado líquido.

Inercia

Es la dificultad o resistencia que opone un sólido a cambiar su estado de reposo.

Tenacidad

Es la resistencia que opone un material a que se propaguen fisuras o grietas.

Ductilidad

La dificultad se refiere a la propiedad de los sólidos de poder obtener hilos de ella.

Densidad

La densidad es una propiedad de la materia que mide la cantidad de material que se encuentra comprimida en un espacio determinado (grado de compactación). En otras palabras es la cantidad de masa por unidad de volumen.

Se debe tener en cuenta que cada sustancia tiene una densidad diferente, esto depende de la estructura atómica que presenta y la disposición de las moléculas que la conforman.

p = M/V

Densidad Aparente

La densidad aparente de un material (heterogéneo) es la relación entre el volumen y el peso seco, incluyendo huecos y poros que contenga. Esta medida se aplica para materiales porosos, granulares, pellet, entre otros.

formula-densidad-aparente

Unidades de Medida

Sistema Internacional de Unidades

Kilogramo por metro cubico (Kg/m^3).

Gramo por centímetro cubico (g/cc).

Kilogramo por litro (Kg/L).

Sistema Anglosajón de Unidades

Onza pro pulgada cubica (oz/in^3).

Libra por pie cubico (lb/ft^3).

Libra por galón (lb/gal).

Granulometría

La granulometría es la distribución de los tamaños de las partículas de un material sólido en grano.

El método de determinación granulométrico más sencillo es obtener las partículas por una serie de mallas de distintos anchos de entramado, que actúen como filtros de los granos que se llama comúnmente columna de tamices. Pero para una medición más exacta se utiliza un granulómetro láser, cuyo rayo difracta en las partículas para poder determinar su tamaño.

Unidades de Medida

Las unidades en el sistema internacional de medida son los micrómetros o micras (um)

Angulo de Reposo

Se le denomina ángulo de reposo de un material en granos, al ángulo formado entre el copete o punta del cono de material  y la horizontal de la base.

Los factores que alteran este ángulo son la humedad del material, la homogeneidad del cono y la granulometría del material.

Tener en cuenta que el ángulo de reposo no puede ser mayor a 90°.

Calidad del Aire Según ISO8573 8 (Parker)

En los sistemas de manejo de materiales con aire, ya sea a baja o alta presión es importante la consideración de la calidad de aire que entra en contacto con el producto, esta clasificación es especificada bajo la Norma ISO 8573