Presión y Caudal

La relación más importante que existe para los componentes neumáticos es la que existe entre la presión y el caudal.

Si no existe circulación de aire, la presión en todos los puntos del sistema será la misma, pero si existe circulación desde un punto hasta otro, querrá decir que la presión en el primer punto es mayor que en el segundo, es decir, existe una diferencia de presión. Esta diferencia de presión depende de tres factores:

• De la presión inicial.
• Del caudal de aire que circula.
• De la resistencia al flujo existente entre ambas zonas.

La caída de presión es igual al caudal por él área efectiva.

Caída de presión = caudal x área efectiva

Una caída de presión a través del mismo objeto y con el mismo caudal, puede variar con la presión inicial y también con la temperatura. Razón por la cual utilizaremos un diagrama para dicho cálculo.

El triángulo de la esquina inferior derecha marca el rango del flujo a velocidad "sónica", cuando el caudal de aire alcanza una velocidad próxima a la velocidad del sonido. En este caso, el caudal ya no se puede incrementar independientemente de la diferencia de presión que puede existir entre la entrada y la salida. Como puede verse, las curvas, en esta zona, caen verticalmente.
Esto supone que el caudal no depende de la diferencia de presión sino de la presión de entrada.

Uso el diagrama
La escala de presión en la izquierda indica tanto la presión de entrada como la presión de salida. La primera línea vertical de la izquierda representa el caudal cero y, evidentemente, la presión en la entrada y la salida; las diferentes curvas para las elecciones de entrada desde 1 hasta 10 bar., Indica como variar la presión de salida con el incremento de caudal.

Ejemplo 1:
Datos conocidos:

• Presión de entrada=6 bar
• Caída de presión= 1 bar

Seguimos la curva que parte de 6 hasta que corta la horizontal del nivel 5 bar. Desde este punto, seguimos la línea de trazos que bajara verticalmente hasta la escala de caudales, en la que obtendremos un valor de  55 Nl/min. Esta situación concreta, define lo que se ha llamado el "volumen de flujo estándar (Qn)", un valor que es encontrado en los catálogos para una rápida comparación de capacidad de caudal de otras válvula.
El caudal obtenido en este diagrama y para un elemento o cualquiera (válvula, racor, tubería, etcétera) con una sección equivalente "S" de 1  mm². Si el elemento en cuestión tiene, según catálogo, un "S" 4,4 mm², el caudal sera de 4,5 veces mayor. En este caso: 4,5 x 55 = 245 Nl/min.