PROPIEDADES DEL AIRE LÍQUIDO El aire líquido tiene una densidad de aproximadamente 870 kg/m 3, aunque esta densidad nominal puede ser diferente en muchos casos dependiendo de la composición elemental del aire. Ya que como el aire gaseoso tiene un 78% de volumen de nitrógeno y un 21% de oxígeno, la densidad del aire líquido en composición estándar es calculada teniendo en cuenta la composición decimal de las densidades en estado líquido de los respectivos componentes del aire líquido. Punto de fusión: -216.2 °C Punto de ebullición: -194.35 °C El aire líquido tiene propiedades interesantes. Es tan frío que si se introduce un dedo en su interior se tiene una sensación y un efecto en la piel como de quemadura. Introduciendo un artículo de caucho vulcanizado en su interior, pierde la elasticidad y se vuelve quebradizo. Si una pelota de goma que ha estado dentro del aire líquido y se la arroja contra una pared, se rompe como si fuese de vidrio. Flores, trozos de cartón y otros cuerpos se comportan de un modo aná-logo. Si se vierte aire líquido de un frasco que lo contenga, se transforma en gas antes de llegar al suelo, o inmediatamente de .estar en contacto con él, produciendo una espesa niebla por condensación del vapor de agua de la atmósfera, debido al descenso brusco de temperatura que se produce. Pero la industria no obtiene aire líquido para hacer estas experiencias que acabamos de describir. Su finalidad es otra: la de conseguir en estado de pureza los gases que forman el aire, principalmente oxígeno y nitrógeno. Veamos cómo. Siendo el oxígeno y el nitrógeno los principales gases que componen el aire gaseoso, y siendo éste una solución, al obtenerse el aire líquido se tiene una solución líquida de oxígeno y nitrógeno. El oxígeno hierve a - 182,5°C, y el nitrógeno a -195°C, esto es, entre sus puntos de ebullición hay una diferencia de 12,5°C. Esto nos dice que hay la posibilidad de separarlos por destilación.
FUNCIONES DEL AIRE Y SUS USOS Desempeña una función primordial en la naturaleza; es indispensable para la vida animal y vegetal, permite la combustión y la respiración, es mal conductor de calor y de la electricidad sobre todo cuando está seco y no ionizado; es el vehículo del sonido. La industria lo utiliza como fuerza motriz en la impulsión del agua, en la navegación aérea, en la navegación marítima, en los molinos de viento. Como aire comprimido se emplea en la industria auto motriz, en las herramientas neumáticas como pistolas, martillos, etc. en los neumáticos de los aviones, automóviles motocicletas, etc.
La actividad humana está estrechamente relacionada con la utilización del aire para los más diversos fines: El aire es un medio para realizar todo tipo de combustiones. La combustión permite el funcionamiento de maquinarias, la utilización y transformación de la energía calórico, y la multitud de materiales útiles. El aire es un elemento utilizado para el funcionamiento de maquinarias que facilitan la vida y las tareas del hombre. Cabe destacar la fabricación de bombas aspirantes que sirven para extraer, elevar e impulsar el agua u otro líquido en una dirección determinada. Estas máquinas se utilizan para elevar el agua de los pozos y abastecer a localidades que no cuentan con un sistema de cañerías de agua potable. El principio de funcionamiento de estas bombas se basa en las diferencias de presión del aire presente en secciones vecinas al lugar de instalación. Hay una infinidad de uso que se le da al aire y hay una ingeniería que se llama neumática, que viene siendo como la hidráulica hay muchas formas de uso, la más sencilla y de conocimiento común es el de rodamiento el aire que se le aplican a los neumáticos o llantas y otro sencillo de conocimiento común el de succión y expulsión de los recipientes en los autobancos, también es una ingeniería compleja el de sistema de frenos en los camiones. Los centros de entretenimiento mecánicos hay un complejo circuito de aire e hidráulico que mueven cilindros puertas en fin, hay un sinnúmero de herramientas de impacto de aire, la neumática es una industria al igual que la hidráulica y algunas o en la mayoría de veces trabajan juntas. El aire es una materia prima que la puedes utilizar para mover cilindros de aire que mueven suben y bajan objetos iguales que los productos movidos por la fuerza eléctrica los hay en ascensores, compuertas en fin todo lo que tú quieras hacer solo necesitas decir o lo hago con aire, aceite eléctrico o con gasolina, y la fuerza del aire se mide por sus siglas en ingles (psi) que significa libras por pulgada cuadrada que es la presión del aire por cada pulgada cuadrada la industria del automóvil lo utiliza mucho bolsa de aire, para sobrevivir a un accidente, suspensiones de aire, ventanas de aire, frenos de aire, transmisiones que trabajan con aire.
USOS DEL AIRE EN LA PLANTA, AIRE GENERAL EN PLANTA Y AIRE PARA INSTRUMENTOS. Un ejemplo muy entendible es lo que ocurre en una planta separadora de aire. Un proceso de gran significado industrial es la planta separadora de aire en el cual éste es separado en sus componentes. El oxígeno, nitrógeno, argón y gases raros se usan ampliamente en varias aplicaciones industriales, de investigación, de pruebas especiales y de bienes de consumo. La planta separadora de aire puede considerarse como un ejemplo de dos grande campos: la industria de procesos químicos y el campo de criogénica.
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La refrigeración básica en el proceso de licuefacción es proporcionada por procedimientos diferentes. Uno consiste en la expansión del aire en una máquina. Durante este proceso, el aire produce trabajo y, como resultado, se reduce la temperatura. El otro procedimiento consiste en pasar el aire por una válvula de estrangulamiento, proyectada y situada para que haya un descenso substancial en su temperatura. El aire seco a alta presión entra aun cambiador de calor. La temperatura desciende su paso por el cambiador. En un punto intermedio del cambiador, parte del aire es extraído para que fluya a través de la máquina de expansión. El aire remanente pasa por el resto del cambiador de calor a través de la válvula de estrangulamiento. Las dos corrientes vuelven a juntarse a una presión de 5 a 10 atmósferas y entran a una columna de destilación llamada la columna de alta presión. La función de la columna de destilación es separar el aire en sus varios componentes, principalmente el oxígeno y nitrógeno. Dos corrientes de composiciones diferentes fluyen de la columna de alta presión a la columna superior, pasado por la válvula de estrangulamiento. Una de ellas es líquido abundante de oxígeno que sale del fondo de la columna más baja, y la otra corriente, abundante en nitrógeno, fluye a través del subenfriador. La separación se completa en la columna superior. El Compresor es el mecanismo que transforma una energía exterior, generalmente eléctrica o termodinámica, en energía neumática. En su funcionamiento, aspira aire atmosférico y lo traslada a mayor presión al interior de un depósito, para su posterior utilización en las instalaciones neumáticas.
Según el principio de funcionamiento se pueden clasificar en tres grandes grupos: De embolo, Centrífugos y Rotativos.
Aplicaciones Aire Comprimido Aire Comprimido en Talleres Mecánicos El aire comprimido presenta numerosas aplicaciones en los talleres mecánicos, entre las más destacadas: Talleres de reparación de automóviles, Talleres de Hinchado y reparación de neumáticos, Talleres de Chapa y Pintura de vehículos principalmente. Las herramientas neumáticas son cada vez más empleadas en los trabajos dentro de un taller mecánico. Herramientas como Atornilladores neumáticos, Clavadoras y Remachadoras neumáticas, Taladradoras neumáticas y Pistolas de aire para pintado aerográfico son las principalmente utilizadas.
Aire Comprimido en Talleres de Chapistas El correcto funcionamiento de un taller de Chapa y Pintura de automóviles dependerá en gran medida de la correcta elección del compresor de aire comprimido ya que este es el elemento imprescindible en un taller de chapa y pintura, debido a que por el pasan muchas horas de trabajo al día y su correcto mantenimiento favorecerá a la rentabilidad del taller.
Aire Comprimido en el Sector Calzado La industria de la fabricación de Calzado y Marroquinería utiliza muchas herramientas y maquinaria que precisa de aire comprimido para su correcto funcionamiento. Desde máquinas de corte neumáticas a maquinas de coser que utilizan el aire comprimido en todo tipo de electroválvulas para el corte de hilo, pasando por máquinas de montado y prensado del zapato. Incluso en el proceso de acabado se utilizan pistolas de aire comprimido para difuminar y mejorar el acabado del calzado y marroquinería.
Aire Comprimido en la Industria Textil En el sector textil recientemente han aparecido maquinaría de tejer a chorro de aire. Esto está relacionado con mejoras adicionales en los sistemas de control de la velocidad del aire, así como la velocidad de inserción de trama a través de la calada. Igualmente el aire comprimido se utiliza para la limpieza y el mantenimiento de los telares y en especial de las agujas y peines de los mismos.
Aire Comprimido en Carpinterías Metálicas El aire comprimido se utiliza en talleres de carpintería en aluminio, metálica y madera donde no solo gran cantidad de herramientas necesitan del aire comprimido para su funcionamiento sino que maquinaria específica como prensas neumáticas para realizar en aluminio, toda clase de ranuras, punzonados, taladros, mediante un pistón neumático.
Aire Comprimido en la Industria del Mueble Además de toda la maquinaria neumática para la fabricación de muebles así como los útiles neumáticos tales como grapadoras y atornilladoras neumáticas, el aire comprimido se utiliza principalmente en las pistolas de aire comprimido para conseguir terminaciones y acabados muy específicos donde un rodillo de pintura no consigue un buen acabado.
Aire Comprimido en la Industria Agro Alimentaria El empleo de Aire Comprimido en la industria agro alimentario y bebido está muy implementado en todos sus principales procesos como por ejemplo se utiliza aire comprimido 100% exento de aceite para controlar válvulas y actuadores en líneas automatizadas de llenado, envasado y embotellado. La contaminación con aceite puede ocasionar daños en los componentes y en la contaminación del producto.
Aire acondicionado Aunque la palabra acondicionar significa algo así como establecer una condición; el término aire acondicionado, se ha reservado solo, al proceso de mantener un local cerrado a una temperatura estable y agradable, a los usuarios del local por enfriamiento, mientras que si el mismo efecto se logra por calentamiento, siempre se refiere a ello, como calefacción. Producción de aire frío La capacidad de refrigeración de los sistemas de aire acondicionado se mide en diferentes unidades de acuerdo al sistema de unidades usado en el país, así tenemos que puede ser: 1.- toneladas de refrigeración, donde una tonelada de refrigeración puede definirse como la cantidad de calor necesaria a extraer, para bajar un grado fahrenheit a una tonelada (2000 lb) de agua pura. 2.-Frigorías, donde una frigoría es la cantidad de calor que tenemos que sustraer a 1 Kg de agua a 15 grados Celsius para disminuir esta temperatura en 1 grado celcius. 3.- BTU , donde un BTU es la cantidad de calor a extraer a una libra de agua para bajar su temperatura un grado Fahrenheit. Desde el punto de vista constructivo, las máquinas para aire acondicionado pueden clasificarse en: 1. Máquinas de pared 2. Máquinas directamente enfriadoras del aire, que luego es llevado frío y retornado caliente por conductos a la unidad que está colocada en el exterior. 3. Máquinas que están divididas en dos unidades, una exterior que produce y bombea el refrigerante líquido a otra interior conocida como consola donde se evapora el refrigerante y se intercambia el calor con el aire del local. 4. Máquinas exteriores, enfriadoras de agua, esta agua luego se bombea por tuberías y se usa para enfriar el aire localmente en intercambiadores de calor distribuidos por toda la edificación. Cada una de estas máquinas de aire acondicionado encuentran su campo de aplicación en dependencia del volumen y tipo de edificación a servir, así por ejemplo, las máquinas de pared están reservadas al enfriamiento de un solo local, si además este tiene, alguna pared que comunique al exterior, mientras que las máquinas de los casos 2 y 3 se usan para acondicionar el aire de toda una vivienda o una planta completa de un edificio de pocos pisos de altura. Los sistemas por enfriamiento de agua se reservan para edificios de muchos pisos donde el relativo poco diámetro de los conductos de agua, así como su facilidad de bombeo, hace más viable el proyecto. Un esquema general de un sistema de aire acondicionado enfriador del aire de manera directa, se muestra a continuación.
En el dibujo pueden apreciarse las mismas partes básicas de un sistema de refrigeración por licuefacción, compresor, condensador, evaporador y válvula de expansión. La característica diferenciadora de este sistema contra uno de refrigeración convencional es que en este, las temperaturas finales necesarias son mucho mas altas (con un mínimo de aproximadamente 10 grados Celsius), mientras que en el refrigerador convencional, puede estar en el orden de las decenas de grados Celsius bajo cero. Otra diferencia significativa es el hecho de que en este caso, se enfrían grandes cantidades de aire, haciéndolo circular forzadamente por el evaporador con el uso de un ventilador, este aire contiene polvo y otros elementos sólidos en suspensión, que tienden a adherirse a las paletas del evaporador frías y húmedas, formando una capa aislante y obstruyendo el paso del aire a través de ellas, por lo que se hace necesario el uso de filtros que se renovarán de tiempo en tiempo. Adicionalmente estos sistemas a diferencia con el refrigerador convencional, deben intercambiar constantemente, una parte del aire interior del local, con aire exterior, a fin de mantener una atmósfera respirable y sana dentro de los locales. Un típico sistema aire acondicionado de consola puede verse en el dibujo siguiente.
En el dibujo se han obviado las partes pertenecientes a la producción del refrigerante comprimido (compresor y tuberías) y solo está representada la consola intercambiadora de calor. Estas consolas generalmente están provistas de dos ventiladores de tipo axial, uno para forzar aire exterior a través del condensador, para licuar el refrigerante comprimido, y otro para reciclar el aire interior a través del evaporador, e intercambiar parcialmente un poco de aire interior con aire fresco procedente del exterior. En todos los casos, en la superficie frontal del evaporador, o en la entrada a la cámara donde está este, se coloca un filtro especial, capaz de retener las partículas sólidas en suspensión en el aire de entrada, sin producir resistencia apreciable al paso del aire. En algunos casos, la parte correspondiente al condensador está junto con el compresor en una misma unidad, y el refrigerante llega líquido a la Consola. En este caso, la consola es más pequeña y solo consta del ventilador de impulsión, el evaporador y el sistema de filtrado. Tiene el inconveniente que el intercambio de aire interior por aire fresco no puede realizarse, este intercambio no es importante cuando los locales son grandes y lo usan pocas personas, donde el abre y cierre de puertas, las pérdidas de hermeticidad de ellas y las ventanas, así como el intercambio natural de chimeneas y conductos de respiración de dispositivos domésticos es suficiente. Para grandes edificios donde se usa el método de enfriamiento de agua, pueden utilizarse sistemas de refrigeración por absorción con una consola por local, que utiliza el agua fría como refrigerante. Los sistemas de ventilación de estos grandes edificios son sistemas independientes. Para el mantenimiento de una temperatura estable, en todos los sistemas de aire acondicionado, se acude al uso de termostatos, estos termostatos pueden controlar el arranque y parada de los compresores, o el accionamiento de sistemas eléctricos o hidráulicos que abren y cierran compuertas del aire frío, o del agua fría, según el caso.
LOS COMPONENTES DEL AIRE PUEDEN DIVIDIRSE EN CONSTANTE Y VARIABLES. Los componentes constantes del aire son alrededor de 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y el 1% restante se compone de gases como el dióxido de carbono, argón, neón, helio, hidrógeno, otros gases y vapor de agua. Los componentes variables del aire son los demás gases y vapores característicos del aire de un lugar determinado, como por ejemplo, los óxidos de nitrógeno provenientes de las descargas eléctricas durante las tormentas o el óxido de carbono que viene de los escapes de los motores. El aire puro y limpio, forma una capa de aproximadamente 500.000 millones de toneladas que rodea la tierra. A medida que se aleja y aumenta la distancia de la superficie de la tierra, la densidad del aire va disminuyendo y su composición varía en las capas altas debido a las constantes mezclas producidas por las corrientes de aire.
COMPONENTES CONCENTRACIÓN APROXIMADA 1.Nitrógeno (N) 78.03% en volumen 2.Oxígeno (O) 20.99% en volumen 3.Dióxido de Carbono (CO2) 0.03% en volumen 4.Argón (Ar) 0.94% en volumen 5.Neón (Ne) 0.00123% en volumen 6.Helio (He) 0.0004% en volumen 7.Criptón (Kr) 0.00005% en volumen 8.Xenón (Xe) 0.000006% en volumen 9.Hidrógeno(H) 0.01% en volumen 10.Metano (CH4) 0.0002% en volumen 11.Óxido nitroso (N2O) 0.00005% en volumen 12.Vapor de Agua (H2O) Variable 13.Ozono (O3) Variable 14.Partículas Variable Otro tipo de substancias pueden estar presente en pequeñas cantidades como polvo, polen y esporas, y Ceniza volcánica. También es detectable la presencia de elementos vertidos a la atmósfera en forma de contaminante como el cloro y sus compuestos, flúor, mercurio y compuestos de azufre.
BIBLIOGRAFÍA http://www.mitecnologico.com/iq/Main/IngenieriaDeServiciosAuxiliares http://es.wikipedia.org/wiki/Aire_l%C3%ADquido http://www.revolucionesindustriales.com/maquinasindustriales/quimica/licuacion-gases
