FORO DE BUCEO DEPORTIVO

Una pregunta con respecto al factor de compresibilidad Z.

Me enseñaron que el aire que se comprime a 200 bares y a una temperatura de 30º, el factor Z es de 1.033.

Hasta aquí todo bien y lo dí por bueno.

A raíz de la prengunta de rmn, he estado buscando en internet su valor y he encontrado una tabla donde lo calcula:

http://www.fisicanet.com.ar/fisica/gase ... lculos.php

poniendo una presión a 200 bares y una temperatura de 30º, sale que el factor Z es: 1.28681

muy diferente al valor de 1.033 que siempre se ha dado para el buceo.

¿Algún físico por la sala y lo puede explicar?.

Nandu, 30ºC me parece excesivo. Que yo sepa la temperatura idónea son 21ºC y esta, además de otras, es una variable muy a tener en cuenta.
Un saludo.

En realidad cambia poco la temperatura de 30 a 20. He hecho los cálculos y varía muy pocas centésimas:

A 10º : 1.30885
a 20º : 1.29746
a 30º : 1.28681

vamos, que por ningún lado se acerca al valor de 1.033

Creo que en este antiguo hilo está la solución:

http://www.forobuceo.org/phpBB2/viewtopic.php?t=40064

Gracias Ramón, ni me acordaba del hilo y eso que participé.

Casualidad que pusieron el mismo enlace, pero sigo sin saber, a pesar de los datos que puso Josep Guarro, ¿por qué tanta diferencia de valores?.

Una pregunta tonta, ¿alguien ha podido calcular la cantidad de litros de aire que se meten en realidad en una botella?. Porque hacemos los cálculos como si fueran los litros que teóricamente nos salen de la fórmula VxP y a raíz de ellos calculamos nuestro consumo, pero ¿y si en lugar de haber los litros que creemos, en realidad son mucho menores?. En la práctica no nos solucionaría nada, pero nuestro consumo sería mucho menor del que tenemos calculado.

Aunque me imagino que en algún lado estará la solución y su explicación.

Hola,

les comento por arriba algo de la teoría cinética de los gaes. Cuando hemos estudiado la teoría cinética de los gases en el buceo siempre suponemos, para simplificar los cálculos, que son gases ideales, es decir cumplen exactamene la relación lineal PV= nRT. ¿Que significa que sean gases ideales?, que no se considera ni el volumen de las propias moléculas del gas ni las interaciones electroestáticas que sufran entre ellas. Entonces cuando realizamos nuestros cálculos de consumo y/o cantidad de aire en botella,... estamos cometiendo un pequeño error. Si deseamos corregir este error entonces debemos añadir estos términos de volumen de moléculas e interacciones entre si a esta ecuación, quedaría la ecuación que se conoce como ecuación d Van der Wals, (p+(a/V*V)(V-b))=nRT. Donde "a" es el término asociado a las fuerzas de interacción y "b" es el término asociado al volumen de las moléculas. Si se fijan esta ecuación es parecida a la famosa de gases ideales, PV=nRT. Hasta aquí muy bien, pueden decir que si conocemos estos parámetros "a" y "b" todo resuelto, pero la cosa se complica ya que habría que introducir cada uno de estos parámetros para cada tipo de gas en la mezcla (aire, nitrox, ...) y hacer un sumatorio de presiones parciales para cada gas

Para nuestros propósitos en el buceo es suficiente la consideracones de PV=nRT y por desarrollo P1V1=P2V2

Un saludo

nauzet escribió:Para nuestros propósitos en el buceo es suficiente la consideracones de PV=nRT y por desarrollo P1V1=P2V2

Eso es lo que siempre nos han dicho, pero porque se supone que el factor Z es casi 1 hasta los 200 bares de presión.

Ahora bien, por la tabla que encontré el valor Z es 1.29 y eso ya es un factor a tener en cuenta. Por eso preguntaba si ese valor no es en realidad 1.29, sino el 1.033 y si es así, ¿por qué en esa tabla de física sale el 1.29?.

200 bares x 15 / 1.033 = 2904 litros en lugar de 3000. Eso se corrige cargando la botella a 210 bares.

200 bares x 15 / 1.29 = 2325 litros , que es casi un 30% menos y eso me parece mucho y no creo que sea así en realidad, por eso me preguntaba de dónde sale el 1.033

Tienes razón,

el factor de compresivilidad z lo puedes definir para la consideración de gases ideales y gases reales de igual forma. Para los gases ideales z=PV/RT =1 (suponiendo los 25º C, este volumen de 22,4 y a 1 atm) esta relación se considera lineal hasta presiones relativamente bajas (200 atmósferas, es una presión relativamente baja, que nunca nos reviente una botella, ) y temperaturas relativamente bajas, según comenta el señor Henry en su Ley de las disoluciones. Con presiones relativamente mayores, las moléculas se encuentran relativamente muy muy unidas, al igual que con incrementos de tª, que al vibrar al subir su energía cinética se acercan mucho entre sí. Entonces si afectaría el volumen y fuerzas electroestáticas entre las moléculas del gas en disolución, y por tanto el factor de compresivilidad serás zreal=(p+(a/V*V)(V-b))/RT, donde "a" es la fuerza de interación y "b" es el volumen molecular. Yo creo que la diferencia que tu observas entre lo que siempre nos han dicho a lo que realmente pasa está en no considerar el gas como un gas real sino como ideal. Algo que como estamos viendo produce un error de unos 100 litros en una botella de 15 a 200.

Me parece muy interasante este estudio que has hecho, porque nunca se me había ocurrido hacer el cálculo exacto del volumen en la botella considerando los factores de compresibilidad y mira que soy de ciencias cerrao cerrao y enamorado del buceo.

Creo que va por aquí el porque de esta diferencia y espero no estarles engañando

Nau

Así que mi excesivo consumo de aire no es culpa mía sino de un factor Z....

Jejejeje ,

pues tu me ves así de pequeñito como soy y aun asi consumo más de lo que me gustaría. Tu niña si que es un pajarito debajo del agua. ah!, si la vieras ayer lo orgullosa que estaba de su chalequito nuevo, jejeje.

Ya nos vemos en estos dias fijo,

Un abrazo

Nau

Nandu la verdad es que es bastante diferencia entre el 1.29 y el 1.033. Yo también lo había estado mirando e incluso pensé que se podría haber producido un error al transcribir la cifra queriendo poner 1.029 en vez de 1.29 porque así si que parece que cuadrán más las cifras.

En definitiva ¿cuanto aire lleva una botella de 15l a 200Bar?

Perdonar mi ignorancia pero , 1,033 no es para pasar atm a kg/cm2 ??

Nandu escribió: poniendo una presión a 200 bares y una temperatura de 30º, sale que el factor Z es: 1.28681

Ese factor esta MAL!! siguiendo el mismo hilo fui a parar a la misma pagina de fisicanet y también me dio un valor por el estilo. Como era un valor muy exagerado para el aire no me lo creí tuve que desempolvar mi viejo Perry Chemical Engineers handbook 7a edición para obtener el valor correcto. La tabla que aparece en el Perry es básicamente la misma que aparece en este enlace: http://en.wikipedia.org/wiki/Compressibility_factor

Para información general el Perry es EL LIBRO de referencia para todo lo relacionado con la ingeniería química incluyendo toda la parte de termodinámica y propiedades físicas.

No se exactamente porqué, pero en ese enlace de fisicanet están calculando mal los factores de compresibilidad.

Con los datos correctos tienes lo siguiente:

Para aire a 300 K (26 grados centigrados)
Factor compresibiidad a 1 Bar : Z=0.9999
Factor compresibilidad a 200 Bar : Z=1.0326

Aplicando la ecuacion genral ajustada con el factor de compresibilidad (PV=ZnRT) puedes calcular cuanto aire a 1 bar tienes en una botella de 15 l a 200 Bar

P' = 200 Bar
V' = 15 l
Z' = 1.0326
Z = 0.9999
P= 1 Bar
V =Volumen que ocupa el aire a 1 bar

Aplicando PV=ZnRT tienes que:

V=(P'V'Z)/(Z'P) = (200*15*0.9999)/(1.0326*1) = 2904,99 litros

Es decir en un 15l a 200 bar caben 2905 litros de aire a 1 bar

JordiNitrox escribió:

Nandu escribió: poniendo una presión a 200 bares y una temperatura de 30º, sale que el factor Z es: 1.28681

Ese factor esta MAL!! siguiendo el mismo hilo fui a parar a la misma pagina de fisicanet y también me dio un valor por el estilo. Como era un valor muy exagerado para el aire no me lo creí tuve que desempolvar mi viejo Perry Chemical Engineers handbook 7a edición para obtener el valor correcto. La tabla que aparece en el Perry es básicamente la misma que aparece en este enlace: http://en.wikipedia.org/wiki/Compressibility_factor

Para información general el Perry es EL LIBRO de referencia para todo lo relacionado con la ingeniería química incluyendo toda la parte de termodinámica y propiedades físicas.

No se exactamente porqué, pero en ese enlace de fisicanet están calculando mal los factores de compresibilidad.

Con los datos correctos tienes lo siguiente:

Para aire a 300 K (26 grados centigrados)
Factor compresibiidad a 1 Bar : Z=0.9999
Factor compresibilidad a 200 Bar : Z=1.0326

Aplicando la ecuacion genral ajustada con el factor de compresibilidad (PV=ZnRT) puedes calcular cuanto aire a 1 bar tienes en una botella de 15 l a 200 Bar

P' = 200 Bar
V' = 15 l
Z' = 1.0326
Z = 0.9999
P= 1 Bar
V =Volumen que ocupa el aire a 1 bar

Aplicando PV=ZnRT tienes que:

V=(P'V'Z)/(Z'P) = (200*15*0.9999)/(1.0326*1) = 2904,99 litros

Es decir en un 15l a 200 bar caben 2905 litros de aire a 1 bar

eso significa que hay mas aire del que pensabamos !!
cosa que nos daba mas margen , ahora con el nuevo calculo que es mas real...tendremos menos margen!!

victico escribió: eso significa que hay mas aire del que pensabamos !!
cosa que nos daba mas margen , ahora con el nuevo calculo que es mas real...tendremos menos margen!!

que habilidad para contradecirte tu solo en un par de frases!

AndresPP escribió:

victico escribió: eso significa que hay mas aire del que pensabamos !!
cosa que nos daba mas margen , ahora con el nuevo calculo que es mas real...tendremos menos margen!!

que habilidad para contradecirte tu solo en un par de frases!

él es asín, unico e inimitable ..................menos mal que no tiene un gemelo

mi da igual lu que digais caxo madikitas!!
aun con el calculo mal hexo me sobra la mitad de la botella a que a vusotros!

Gracias nandu