Calculando la duración del suministro de aire de un cilindro de fibra de carbono

Introducción

Cilindro de fibra de carbonoS son ampliamente utilizados en diversas industrias, incluyendo extinción de incendios, SCBA (aparato de respiración autónomo), buceo e aplicaciones industriales. Un factor clave para los usuarios es saber cuánto tiempo se cargó completamentecilindropuede suministrar aire. Este artículo explica cómo calcular la duración del suministro de aire según elcilindroEl volumen de agua, la presión de trabajo y la frecuencia respiratoria del usuario.

ComprensiónCilindro de fibra de carbonos

Cilindro compuesto de fibra de carbonoS consiste en un revestimiento interno, típicamente hecho de aluminio o plástico, envuelto en capas de fibra de carbono para mayor resistencia. Están diseñados para mantener el aire comprimido a altas presiones mientras permanecen livianos y duraderos. Las dos especificaciones principales que influyen en la duración del suministro de aire son:

• Volumen de agua (litros): Esto se refiere a la capacidad interna delcilindroCuando se llena de líquido, aunque se usa para determinar el almacenamiento de aire.
• Presión de trabajo (bar o psi): La presión a la que elcilindroestá lleno de aire, típicamente 300 bar (4350 psi) para aplicaciones de alta presión.

Cálculo paso a paso de la duración del suministro de aire

Para determinar cuánto tiempo CAcilindro de fibra de arbonPuede proporcionar aire, siga estos pasos:

Paso 1: determine el volumen de aire en elCilindro

Dado que el aire es compresible, el volumen de aire total almacenado es mayor que elcilindroEl volumen de agua. La fórmula para calcular el volumen de aire almacenado es:

Por ejemplo, si uncilindrotiene unVolumen de agua de 6.8 litrosy unpresión de trabajo de 300 bar, el volumen de aire disponible es:

 Esto significa que a presión atmosférica (1 bar), elcilindroContiene 2040 litros de aire.

Paso 2: Considere la frecuencia respiratoria

La duración del suministro de aire depende de la frecuencia de respiración del usuario, a menudo medida enlitros por minuto (L/min). En las aplicaciones de extinción de incendios y SCBA, una tasa de respiración de descanso típica es20 l/min, mientras que un gran esfuerzo puede aumentarlo a40-50 l/min o más.

Paso 3: Calcular la duración

La duración del suministro de aire se calcula usando:

Para un bombero que usa aire en40 l/min:

Para una persona en reposo usando20 l/min:

Por lo tanto, la duración varía según el nivel de actividad del usuario.

Otros factores que afectan la duración del aire

1. CilindroPresión de reserva: Las pautas de seguridad a menudo recomiendan mantener una reserva, generalmente alrededor50 bares, para garantizar suficiente aire para uso de emergencia. Esto significa que el volumen de aire utilizable es ligeramente menor que toda la capacidad.
2. Eficiencia del regulador: El regulador controla el flujo de aire desde elcilindroy diferentes modelos pueden afectar el consumo de aire real.
3. Condición ambiental: Las altas temperaturas pueden aumentar ligeramente la presión interna, mientras que las condiciones de frío pueden disminuirla.
4. Patrones de respiración: La respiración poco profunda o controlada puede extender el suministro de aire, mientras que la respiración rápida lo reduce.

Aplicaciones prácticas

• Bomberos: SabercilindroLa duración ayuda a planificar estrategias seguras de entrada y salida durante las operaciones de rescate.
• Trabajadores industriales: Los trabajadores en entornos peligrosos dependen de los sistemas SCBA donde el conocimiento preciso de la duración del aire es esencial.
• Diversos: Cálculos similares se aplican en la configuración submarina, donde el monitoreo del suministro de aire es fundamental para la seguridad.

Conclusión

Al comprender el volumen de agua, la presión de trabajo y la frecuencia respiratoria, los usuarios pueden estimar cuánto tiempocilindro de fibra de carbonosuministrará aire. Este conocimiento es crucial para la seguridad y la eficiencia en diversas aplicaciones. Si bien los cálculos proporcionan una estimación general, las condiciones del mundo real, como las fluctuaciones de la frecuencia respiratoria, el rendimiento del regulador y las consideraciones de reserva de aire de reserva también deben tenerse en cuenta.