Compreender as definições básicas de ppm e mg/Nm³
Em sistemas de ar comprimido, o teor residual de óleo é um indicador importante da pureza do gás. Para efetuar com precisão as conversões entre unidades, é necessário, antes de tudo, esclarecer o significado físico específico dessas duas unidades.
- ppm (partes por milhão): Na medição do teor de óleo residual, ppm geralmente refere-se à razão em massa (ppm m/m), ou seja, miligramas por quilograma (mg/kg). kg). Ele indica quantos miligramas de óleo estão presentes em cada quilograma de ar comprimido.
- mg/Nm³ (miligramas por metro cúbico padrão): Esta é uma unidade de concentração mássica‑volumétrica, que indica, nas condições padrão (normalmente 0 °C e 101,325 kPa de pressão absoluta), quantos miligramas de óleo estão presentes em cada metro cúbico padrão de ar.
Fórmula de conversão principal e sua dedução
Relação de massa (mg/ kg) Para converter para a concentração em massa‑volume (mg/Nm³), é necessário introduzir a densidade do ar nas condições padrão como elo de ligação.
No estado padrão (0℃, sob 1 atmosfera padrão), a densidade do ar seco é de aproximadamente1.293 kg /Nm³. Isto significa que 1 metro cúbico padrão de ar tem uma massa de 1,293 quilogramas.
Por definição, 1 ppm equivale a 1 mg/ kg. Assim, em 1 metro cúbico padrão de ar, se a concentração de óleo residual for de 1 ppm, a quantidade de óleo será:
1 mg/ kg × 1.293 kg = 1,293 mg
Deste modo, obtém-se a fórmula de conversão básica em estado padrão:
1 ppm (mg/ kg) ≈ 1,293 mg/Nm³
Por outro lado, se já se conhece o valor em mg/Nm³, basta dividi-lo por 1,293 para obter o valor em ppm.
Influência da temperatura e da pressão sobre os resultados da conversão
A fórmula de conversão acima baseia-se no estado padrão (0℃ No entanto, na prática industrial, os parâmetros de estado do ar comprimido frequentemente sofrem variações, o que afeta diretamente a sua densidade e, por conseguinte, altera o coeficiente de conversão.
- Variação de temperatura: Os gases se expandem ao serem aquecidos, e sua densidade diminui. Por exemplo, à temperatura padrão de referência de 20 °C, a densidade do ar seco é de aproximadamente 1.205 kg /Nm³. Nesse caso, 1 ppm equivale aproximadamente a 1,205 mg/Nm³.
- Variação de pressão: No caso da razão de massa (ppm), a variação da pressão não altera seu valor, pois as massas do óleo e do ar são comprimidas na mesma proporção. Já para o mg/Nm³, como o Nm³ corresponde ao volume convertido para condições padrão, a concentração volumétrica nas condições reais de operação varia com a pressão; por sua vez, o mg/Nm³ já está normalizado e não é afetado pela pressão real.
Por conseguinte, ao efetuar conversões precisas, é indispensável verificar se a temperatura padrão adotada é de 0 °C ou de 20 °C e selecionar o valor correspondente da densidade do ar.
Considerações importantes na aplicação prática
Ao consultar normas relacionadas ao ar comprimido ou os parâmetros técnicos dos equipamentos, é necessário atentar para os seguintes pontos:
- Confirmar o tipo de ppm: Certifique-se de que o ppm referido seja uma razão em massa (mg/ kg). No caso de uma concentração em volume (ppmv), é necessário conhecer a massa molecular ou a densidade da névoa de óleo; o procedimento de conversão será completamente diferente, e, na prática industrial, raramente se utiliza a fração em volume para avaliar o teor residual de óleo.
- Estado padrão unificadoAs definições de “estado padrão” podem variar entre diferentes países ou normas setoriais (por exemplo, 0 °C ou 20 °C). Antes de comparar dados, é imprescindível uniformizar a temperatura de referência, a fim de evitar erros de cálculo.
- O efeito da água líquida e do óleoA conversão acima baseia‑se em ar seco. Se o ar comprimido contiver grande quantidade de água líquida ou de gotículas de óleo, a densidade real do gás sofrerá alterações; nesse caso, aplicar diretamente a fórmula da densidade do ar seco acarretará desvios.