Correcciones de densidad de gases por condiciones no estándar.

la densidad del aire tiene un valor de 1.293 kg/m3, a condiciones estándar, temperatura de 20 °C (273 °K), y una presión absoluta de 101.325 Kpa (1 atm, 14.7 PSI).

Algunas veces, las velocidades de aire se miden en condiciones significativamente diferentes a las condiciones estándar. Si se ignoran estas condiciones, se pueden introducir graves errores en la determinación de la velocidad real del conducto y el caudal volumétrico en el sistema. La elevación, la presión, la temperatura y el contenido de humedad afectan la densidad de la corriente de aire. Debe aplicarse un factor de corrección si se dan los siguientes casos:

1. Cuando la elevación sobre o bajo el nivel del mar está fuera del rango comprendido entre - 305 msnm a 305 msnm.

2. Presiones dentro del ducto por fuera del rango comprendido entre, - 508 mm CA a 508 mm CA.

3. Temperaturas de la corriente fuera del rango comprendido entre 4.5 °C a 38 °C

La corrección de los cambios en la elevación, la presión del conducto y la temperatura se puede realizar de forma independiente entre sí con una ocurrencia razonable. Los coeficientes de corrección individuales se multiplican para determinar el cambio de la densidad del aire estándar.

La ecuación de densidad queda de la siguiente forma:

¥ = 1.293 x df          kg/m3

df = (CFe) x (CFp) x (CFt)

donde:

CFa = Factor de corrección por elevaciones fuera del rango. (+/-) 305 msnm

CFp = Factor de corrección por presiones fuera del rango. (+-) 508 mm CA.

CFt = Factor de corrección por temperaturas fuera del rango de 4.5 °C a 38°C.

Una excepción a esta regla general es cuando las elevaciones significativamente diferentes del nivel del mar se combinan con un alto contenido de humedad. Cuando esto ocurra, se debe usar la carta psicrométrica basado en la presión barométrica del sitio en la elevación.

CÁLCULO DE LOS FACTORES DE CORRECCIÓN:

• Coeficiente de corrección por elevación:

CFe = [1 – (0.000022) (z)]^5.258

Donde z en m

• Coeficiente de corrección por presión estática del ducto:

CFp = (10340 + SP) /10340

Donde SP en mm CA. (presión estática)

• Coeficiente de corrección por temperatura.

CFt = 273/ t 

Donde t, temperatura bulbo seco en °K

 Ejemplo

Se leyó una presión de velocidad de 25.3918 mm CA con un tubo de Pitot en un ducto donde la temperatura del bulbo seco es de 149 °C, el contenido de humedad es insignificante y la presión estática es de – 584 mm CA. El sistema está instalado en una elevación de 1524 m. ¿Cuál sería la densidad y la velocidad real en ese punto?

¥ = 1.293 x df        ( kg/m3)

df = (CFe)x(CFp)x(CFt)

CFe = [1 – (0.000022) (1524)] ^5.258 = 0.84

CFp = (10340 + SP) /10340                = 0.94

CFt = 273/ t                                         = 0.65

ꙋ= 1.293 x (0.84) x (0.94) x (0.65)      = 0.664         kg/m3

Si calculamos la velocidad con la densidad estándar.

Utilizando para el cálculo de velocidad la densidad estándar, sin tener en cuenta los factores de corrección, introducimos un error de 29%.

CONSIDERACIONES: Igual aplica los factores de corrección para la densidad obtenida de gases de combustión.