Los fabricantes de equipos de calefacción y refrigeración expresan la capacidad de intercambio de aire en pies cúbicos por Minuto (CFM), pero este número varía según la temperatura y la presión del aire intercambiado. En parte para comparar productos, los fabricantes a veces expresan la capacidad en pies cúbicos estándar por minuto (SCFM), que asume una temperatura y presión estándar. Si tiene una aplicación que requiere una cierta capacidad a una temperatura y presión específicas, y el capacidad del sistema que está considerando enumera la capacidad en SCFM, necesita una forma de convertir entre CFM y SCFM. Una expresión derivada de la ley de los gases ideales le permite hacer eso.
¿Qué son CFM y SCFM?
El flujo de aire volumétrico se mide en pies cúbicos por minuto, pero debido a que la densidad del aire y otros gases cambia con la temperatura y la presión, este número varía. La densidad varía directamente con la presión e inversamente con la temperatura. Los ingenieros a menudo se refieren a CFM como pies cúbicos reales por minuto (ACFM) para subrayar la relación entre el flujo de aire y la densidad del aire.
Hacer referencia a un flujo de aire en condiciones estándar elimina la variabilidad. Aunque se utiliza más de un estándar en el mundo, la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos utiliza los siguientes valores estándar:
- Presión atmosférica = 14,7 psi
- Temperatura ambiente = 68 grados Fahrenheit
- Humedad relativa = 36 por ciento
- Densidad del aire = 0.075 lbs / cu.ft
Cuando la capacidad de una unidad de calefacción o refrigeración se expresa en SCFM, estas son las condiciones que asume el valor.
Conversión de SCFM a ACFM y viceversa
La ley de los gases ideales, pV = nRT, nos da la relación entre la presión, el volumen y la temperatura de un gas ideal, donde n es el número de moles del gas y R es una constante. El aire no es un gas ideal, pero podemos obtener una comparación útil entre SCFM y ACFM considerándolo como tal.
A los efectos de este cálculo, m denota la masa del gas, lo que da una expresión para la densidad (d), que se define como la masa del gas por unidad de volumen (m / V); d = m / V = P / RT. Al aislar la masa del gas que se mueve (m) y dividir por el tiempo que tarda en moverse, se obtiene la siguiente expresión: m / t = d (V / t). En palabras, el caudal másico es igual a la densidad multiplicada por el caudal volumétrico.
Usando esta relación y refiriéndonos a la ley de los gases ideales, obtenemos las siguientes expresiones:
SCFM = ACFM (PA/PAGS • TS/ TA )
- PAGA = Presión real
- PAGS = Presión estándar
- TA = Temperatura real
- TS = Temperatura estándar
En las escalas absolutas requeridas por la ley de los gases ideales, la presión atmosférica estándar es 14,7 psi y la temperatura estándar es 528 grados Rankine, lo que equivale a 68 grados Fahrenheit. Usando estos valores, obtenemos:
SCFM = ACFM (PA/14,7 psi) (528˚R / TA)
ACFM = SCFM (14,7 psi / PA) (TA/528˚R)
Contabilización de la humedad
La ecuación derivada de la ley de los gases ideales es útil para la mayoría de las situaciones, pero debido a que el aire no es un gas ideal, una relación más precisa entre ACFM y SCFM tiene en cuenta el contenido de humedad del aire:
ACFM = SCFM • PS - (RHS • PVS)/PAGB - (RHA • PVA) • TA/ TS • PAGB/PAGA
- RhS = Humedad relativa estándar
- RhA = Humedad relativa real
- PVS = Presión de vapor saturada de agua a temperatura estándar
- PVA = Presión de vapor saturada de agua a temperatura real
- PAGB = Presión barométrica