2.Propiedades Del Aire

7/24/2019 2.Propiedades Del Aire

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PROPIEDADES FISICAS DEL AIRE


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Densidad es la cantidad de masa de aire contenida en una unidad de volumen:

donde:

G = peso, kgr;

g = aceleracin de la fuerza de gravedad, m/seg2;

m = masa kgr. seg2/m;

v = Volumen, m3;

Peso especfico del aire, es el peso G del aire en unidad de volumen:

En la ventilacin de minas se utiliza el peso especfico estndar = 1,2 kgr/m3que es

el peso de 1 m3de aire, con la presin de 1 atm., temperatura de 15C y humedadde 60%.

De la frmula anterior tenemos:

El peso especfico indica tambin cuntas veces un gas es ms pesado o ms liviano

que el aire.


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Volumen especfico es el volumen v y en m3 ocupado por 1 Kgr. de aire a

presin y temperatura dadas:

Presin, la presin de un gas se expresa en atmsferas absolutas o atmsferas

tcnicas.

Por una atmsfera absoluta se entiende la presin po = 1,0333 Kg/cm2 de una

columna de 760 mm. de mercurio a 0C y al nivel del mar. Con el cambio de la

altura sobre el nivel del mar y de la temperatura, la presin "p" cambia segn la

relacin siguiente:

donde:

po= 760 mm. de mercurio, presin al nivel del mar;a = altura sobre el nivel del mar; m;

p = presin en la altura a; mm. de mercurio;

t = temperatura media del aire entre el nivel del mar y el punto

considerado; C.


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Temperatura. La temperatura del aire se expresa en las minas, en grados Celsius.

A veces se utiliza tambin la temperatura absoluta. La relacin entre ambas es:

T = t + 273 K (grados Kelvin).

Donde:

t = temp. en C

T= temp. en K.

Por la temperatura normal en ventilacin de minas se toman 15 C.


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Calor especfico. Es la cantidad de calor, en caloras, que se necesitan para

calentar 1 Kg. de gas de 0 a 1 C.

Para calentar G Kg. de gas de la temperatura t1a t2se necesitan W caloras.

W = G C (t2- t1)

Se diferencia el calor especfico del aire a presin constante C = 0,24 y a volumen

constante C = 0,17 kcal(Kg. grado). El calor especfico del agua es de 0,46 kcal/kg.

grado.

Viscosidad es la resistencia del aire a los esfuerzos tangenciales. En los clculosde ventilacin, se utiliza el coeficiente cinemtica de viscosidad ""m2/seg. Para

el aire a t = 15 C, = 1,44 * 10-5 m2/seg.


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Propiedades psicomtricas: comportamiento termodinmico de las mezclas deaire y vapor de agua (importante control de temperatura humedad).

Para simplificar los clculos de temperatura y humedad del aire, se usa como

referencia el aire seco, pues es la nica cantidad que permanece constante

cuando el aire experimenta cambios termodinmicos.

Tabla de constantes del aire seco:

Peso especfico : 1

Constante universal de gases : 53,3 ft lb / lb mass R

Densidad estndar del aire nivel mar : 0,075 lb/piePresin baromtrica estndar n.m. : 14,7 psi (lb/pulg)

Calor especfico a presin constante : 0,24 Btu/lb F

Razn de los valores especficos a

Presin y volumen constante : 1,4


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Leyes bsicas

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Ley de Boyle y MariotteA temperatura constante

T = cte.

Ley de Gay-Lussac

A presin constante

p = cte.

A volumen constante: v = cte.


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La ley de Boyle Mariotte

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Es una de las leyes de los gases que relaciona el volumen y la presin de una cierta

cantidad de gas mantenida a temperatura constante. La ley dice que:

A temperatura constante, el volumen de una masa fija de gas es inversamente

proporcional a la presin que este ejerce.

Cuando aumenta la presin, el volumen baja, mientras que si la presin disminuye

el volumen aumenta.

donde:

Adems si despejamos cualquier incgnita se obtiene lo siguiente:


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La ley de Gay-Lussac dice:

En aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta si la presin se mantieneconstante

o tambin:

donde:

tenemos un gas que se encuentra a una presin y a una temperatura al comienzo

del experimento. Si variamos la temperatura hasta un nuevo valor , entonces la

presin cambiar a , y se cumplir:

donde:

= Presin inicial

= Temperatura inicial

= Presin final

= Temperatura final


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La unin de las leyes de Boyle-Mariotte y Gay-Lussac conducen a la llamada "Ecuacin

general de estado de los gases perfecto".

Donde "R" es una constante que depende nicamente de la clase de gas de que se trate y

es llamada "constante de los gases".

R = 29,27 para el aire seco

R = 47,1 para el vapor de agua.

Ley de Dalton. La presin de una mezcla de gases y vapor de agua es igual a la suma de laspresiones parciales que tendra cada gas por separado estando solo:

Pb = Pa + Pv

Pb : Presin baromtrica total

Pa : Presin parcial del aire seco

Pv : Presin parcial vapor de H2O


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El aire siempre tiene cierta cantidad de agua formando una mezcla, segn la ley deDalton la presin de la mezcla ser :

Pt = Pa + Pv ;

donde:Pa = presin parcial del aire seco;

Pv = presin parcial del vapor de agua.

Humedad absoluta, es el contenido de vapor de agua, en gramos, en un metro

cbico de aire. Mientras ms elevada sea la temperatura del aire, mayor cantidad

de vapor de agua puede contener, llegando a un punto donde, con esa

temperatura, se tenga el mximo de vapor de agua, en este punto el aire se

encuentra saturado, y la presin parcial del vapor de agua es la mxima.


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Humedad relativa, es la relacin del contenido de vapor de agua (gr/m3

) con elmximo posible que pueda contener a una temperatura dada. Por ejemplo, si

tenemos por medicin 10,4 gramos por metro cbico de vapor de agua, a una

temperatura de 15 C y a una presin normal (760 mm. de Hg) el contenido

mximo de vapor de agua (en el punto de saturacin) a esa temperatura es de

12,8 gr/m

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, luego la humedad relativa "",sera:

= 10,4/12,8* 100 = 81 %

Tambin se define a la humedad relativa como el cuociente entre la presin

parcial del vapor de agua y la presin de saturacin, a igual temperatura:

= (pv / ps ) * 100 ; %


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Movimiento laminar turbulento

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El movimiento lento del aire, que se componen de hilos separados que no se

mezclan entre si y se mueven paralelamente, se denomina laminar. Si la velocidad

del aire aumenta, los hilos comienzan a mezclarse entre si, formando torbellino.

Un movimiento tal se denomina turbulento.

Estos movimientos de los fluidos fueron estudiados por Reinold (Re),

determinando que:

En ventilacin de minas, siempre tendremos un Re mayor que 4.000, por lo tanto,

el movimiento ser turbulento.


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Efecto de estado de flujo en la distribucin de la velocidad

Nre= DV = DV

V = 0.8 Vmax


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Medicin de la velocidad del aire

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La medicin de la cada de presin, por lo general tiene que estar acompaada de

la determinacin del volumen del aire; la medicin de ste (m3/seg.) se hace

mediante la ecuacin de continuidad Q=V * A, determinando la velocidad y el rea

en el terreno.

Para la determinacin de la velocidad del aire en las minas se utilizan los

"Anemmetros" y otros instrumento


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Medicin de la presin en el interior

mina

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El instrumento que generalmente se usa para medir la presin absoluta, tanto enel interior de la mina como en la superficie, es el "barmetro aneroide". El

barmetro corriente de mercurio, el barmetro de estacin y el bargrafo, por

las dificultades de manejo y gran sensibilidad, solamente son apropiados para las

mediciones en el exterior.

El tubo de pitot-esttico, incorrectamente pero comnmente llamado el TuboPitot, es un dispositivo muy usado para mediciones en rangos de altas

velocidades, en instalaciones de prueba subterrnea y en laboratorios. El

dispositivo, basado en el efecto de presin de aire mvil, consiste en dos tubos

concntricos doblados en forma de L.

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