Convertidor de Permeabilitat
Convertidor de Permeabilitat
Converteix entre 4 tipus diferents d'unitats de permeabilitat amb precisió científica. Les permeabilitats magnètica (H/m), de fluids (darcy), de gasos (barrer) i de vapor (perm) mesuren propietats físiques fonamentalment diferents i no es poden convertir entre tipus.
Què és la Permeabilitat?
La permeabilitat mesura la facilitat amb què alguna cosa passa a través d'un material, però aquesta senzilla definició amaga un fet crític: hi ha QUATRE tipus completament diferents de permeabilitat en física i enginyeria, cadascun mesurant quantitats físiques diferents.
Els Quatre Tipus de Permeabilitat
Permeabilitat Magnètica (μ)
Mesura la facilitat amb què el flux magnètic passa a través d'un material. Relaciona la densitat de flux magnètic (B) amb la intensitat del camp magnètic (H).
Unitats: H/m, μH/m, nH/m, permeabilitat relativa (μᵣ)
Fórmula: B = μ × H
Aplicacions: Electroimants, transformadors, blindatge magnètic, inductors, màquines de ressonància magnètica
Exemples: Buit (μᵣ = 1), Ferro (μᵣ = 5,000), Permalloy (μᵣ = 100,000)
Permeabilitat de Fluids (k)
Mesura la facilitat amb què els fluids (petroli, aigua, gas) flueixen a través de medis porosos com la roca o el sòl. Crític per a l'enginyeria del petroli.
Unitats: darcy (D), millidarcy (mD), nanodarcy (nD), m²
Fórmula: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Aplicacions: Jaciments de petroli/gas, flux d'aigües subterrànies, drenatge del sòl, caracterització de roques
Exemples: Esquist (1-100 nD), Gres (10-1000 mD), Grava (>10 D)
Permeabilitat de Gasos (P)
Mesura la rapidesa amb què gasos específics es transmeten a través de polímers, membranes o materials d'embalatge. S'utilitza en embalatge i ciència de membranes.
Unitats: barrer, GPU (unitat de permeació de gas), mol·m/(s·m²·Pa)
Fórmula: P = (N × L) / (A × Δp × t)
Aplicacions: Embalatge d'aliments, membranes de separació de gasos, recobriments protectors, vestits espacials
Exemples: HDPE (0.5 barrer per a O₂), Goma de silicona (600 barrer per a O₂)
Permeabilitat al Vapor d'Aigua
Mesura la taxa de transmissió d'humitat a través de materials de construcció, teixits o embalatges. Crític per al control de la humitat i la ciència de la construcció.
Unitats: perm, perm-inch, g/(Pa·s·m²)
Fórmula: WVTR = permeància × diferència de pressió de vapor
Aplicacions: Barreres de vapor per a edificis, teixits transpirables, gestió de la humitat, embalatge
Exemples: Polietilè (0.06 perm), Contraplacat (0.7 perm), Pladur sense pintar (20-50 perm)
Dades Ràpides
No es Pot Convertir Entre Tipus
Permeabilitat magnètica (H/m) ≠ Permeabilitat de fluids (darcy) ≠ Permeabilitat de gasos (barrer) ≠ Permeabilitat al vapor (perm). Mesuren físiques diferents!
Rang Extrem
La permeabilitat de fluids abasta 21 ordres de magnitud: des de l'esquist compacte (10⁻⁹ darcy) fins a la grava (10¹² darcy)
Confusió en el Nom de la Unitat
La paraula 'permeabilitat' s'utilitza per als quatre tipus, però són quantitats completament diferents. Especifiqueu sempre quin tipus!
Específic del Material
La permeabilitat de gasos depèn TANT del material COM del tipus de gas. La permeabilitat a l'oxigen ≠ la permeabilitat al nitrogen per al mateix material!
Permeabilitat Magnètica (μ)
La permeabilitat magnètica descriu com un material respon a un camp magnètic. És la relació entre la densitat de flux magnètic (B) i la intensitat del camp magnètic (H).
Fórmula: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = densitat de flux magnètic (T), H = intensitat del camp magnètic (A/m), μ = permeabilitat (H/m), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m (espai lliure), μᵣ = permeabilitat relativa (adimensional)
Categories de Materials
| Tipus | Permeabilitat Relativa | Exemples |
|---|---|---|
| Diamagnètic | μᵣ < 1 | Bismut (0.999834), Coure (0.999994), Aigua (0.999991) |
| Paramagnètic | 1 < μᵣ < 1.01 | Alumini (1.000022), Platí (1.000265), Aire (1.0000004) |
| Ferromagnètic | μᵣ >> 1 | Ferro (5,000), Níquel (600), Permalloy (100,000) |
Permeabilitat de Fluids (Darcy)
La permeabilitat de fluids mesura la facilitat amb què els fluids flueixen a través de roques o sòls porosos. El darcy és la unitat estàndard en enginyeria del petroli.
Fórmula: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = cabal (m³/s), k = permeabilitat (m²), A = àrea de la secció transversal (m²), ΔP = diferència de pressió (Pa), μ = viscositat del fluid (Pa·s), L = longitud (m)
Què és un Darcy?
1 darcy és la permeabilitat que permet que 1 cm³/s de fluid (viscositat d'1 centipoise) flueixi a través d'una secció transversal d'1 cm² sota un gradient de pressió d'1 atm/cm.
Equivalent SI: 1 darcy = 9.869233 × 10⁻¹³ m²
Rangs de permeabilitat en enginyeria del petroli
| Categoria | Permeabilitat | Descripció | Exemples: |
|---|---|---|---|
| Ultra-compacte (Esquist) | 1-100 nanodarcy (nD) | Requereix fracturació hidràulica per a una producció econòmica | Esquist de Bakken, esquist de Marcellus, esquist d'Eagle Ford |
| Gas/Petroli Compacte | 0.001-1 millidarcy (mD) | Difícil de produir, necessita estimulació | Gresos compactes, alguns carbonats |
| Jaciment Convencional | 1-1000 millidarcy | Bona productivitat de petroli/gas | La majoria de jaciments comercials de gres i carbonats |
| Jaciment Excel·lent | 1-10 darcy | Productivitat excel·lent | Gresos d'alta qualitat, carbonats fracturats |
| Extremadament Permeable | > 10 darcy | Cabals molt alts | Grava, sorra gruixuda, roca molt fracturada |
Permeabilitat de Gasos (Barrer)
La permeabilitat de gasos mesura la rapidesa amb què gasos específics es transmeten a través de polímers i membranes. El barrer és la unitat estàndard, anomenada en honor al físic Richard Barrer.
Fórmula: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = permeabilitat (barrer), N = quantitat de gas transmès (cm³ a STP), L = gruix del material (cm), A = àrea (cm²), Δp = diferència de pressió (cmHg), t = temps (s)
Què és un Barrer?
1 barrer = 10⁻¹⁰ cm³(STP)·cm/(s·cm²·cmHg). Mesura el volum de gas (a temperatura i pressió estàndard) que permea a través d'una unitat de gruix per unitat d'àrea per unitat de temps per unitat de diferència de pressió.
Unitats alternatives: 1 barrer = 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa)
Exemple: Goma de silicona: H₂ (550 barrer), O₂ (600 barrer), N₂ (280 barrer), CO₂ (3200 barrer)
Aplicacions
| Camp | Aplicació | Exemples |
|---|---|---|
| Embalatge d'Aliments | La baixa permeabilitat a l'O₂ conserva la frescor | EVOH (0.05 barrer), PET (0.05-0.2 barrer) |
| Separació de Gasos | L'alta permeabilitat separa gasos (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | Goma de silicona, poliimides |
| Embalatge Mèdic | Les pel·lícules de barrera protegeixen de la humitat/oxigen | Blísters, ampolles farmacèutiques |
| Revestiments de Pneumàtics | La baixa permeabilitat a l'aire manté la pressió | Goma d'halobutil (30-40 barrer) |
Permeabilitat al Vapor d'Aigua (Perm)
La permeabilitat al vapor d'aigua mesura la transmissió d'humitat a través dels materials. És crítica per a la ciència de la construcció, per prevenir la floridura, la condensació i els danys estructurals.
Fórmula: WVTR = permeància × (p₁ - p₂)
WVTR = taxa de transmissió de vapor d'aigua, permeància = permeabilitat/gruix, p₁, p₂ = pressions de vapor a cada costat
Què és un Perm?
US Perm: 1 perm (EUA) = 1 gra/(h·ft²·inHg) = 5.72135 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²)
Metric Perm: 1 perm (mètric) = 1 g/(Pa·s·m²) = 57.45 perm-inch (EUA)
Nota: Perm-inch inclou el gruix; perm és la permeància (ja dividida pel gruix)
Classificacions de materials de construcció
| Categoria | Descripció | Exemples: |
|---|---|---|
| Barreres de Vapor (< 0.1 perm) | Bloquegen gairebé tota la transmissió d'humitat | Làmina de polietilè (0.06 perm), paper d'alumini (0.0 perm), paper de paret de vinil (0.05 perm) |
| Retardants de Vapor (0.1-1 perm) | Alenteixen significativament la humitat, però no són una barrera completa | Pintura a l'oli (0.3 perm), paper kraft (0.4 perm), contraplacat (0.7 perm) |
| Semi-Permeable (1-10 perm) | Permeten una certa transmissió d'humitat | Pintura de làtex (1-5 perm), tauler OSB (2 perm), paper de construcció (5 perm) |
| Permeable (> 10 perm) | Permeten lliurement la transmissió d'humitat | Pladur sense pintar (20-50 perm), aïllament de fibra de vidre (>100 perm), embolcall de casa (>50 perm) |
Clima fred: En climes freds, les barreres de vapor es col·loquen al costat calent (interior) per evitar que la humitat interior es condensi en les cavitats fredes de les parets.
Clima càlid i humit: En climes càlids i humits, les barreres de vapor haurien d'estar a l'exterior O utilitzar parets permeables per permetre l'assecat en ambdues direccions.
Taules de Conversió Ràpida
Permeabilitat Magnètica
| Des de | Fins a |
|---|---|
| 1 H/m | 1,000,000 μH/m |
| 1 H/m | 795,774.7 μᵣ |
| μ₀ (buit) | 1.257 × 10⁻⁶ H/m |
| μ₀ (buit) | 1.257 μH/m |
| μᵣ = 1000 (ferro) | 0.001257 H/m |
Permeabilitat de Fluids (Darcy)
| Des de | Fins a |
|---|---|
| 1 darcy | 1,000 millidarcy (mD) |
| 1 darcy | 9.869 × 10⁻¹³ m² |
| 1 millidarcy | 10⁻⁶ darcy |
| 1 nanodarcy | 10⁻⁹ darcy |
| 1 m² | 1.013 × 10¹² darcy |
Permeabilitat de Gasos
| Des de | Fins a |
|---|---|
| 1 barrer | 10,000 GPU |
| 1 barrer | 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ barrer |
| 100 barrer | Bona barrera |
| > 1000 barrer | Barrera deficient (alta permeabilitat) |
Permeabilitat al Vapor d'Aigua
| Des de | Fins a |
|---|---|
| 1 perm (EUA) | 5.72 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²) |
| 1 perm-inch | 1.459 × 10⁻¹² kg·m/(Pa·s·m²) |
| 1 perm (mètric) | 57.45 perm-inch (EUA) |
| < 0.1 perm | Barrera de vapor |
| > 10 perm | Permeable al vapor |
Preguntes Freqüents
Puc convertir darcy a barrer o perm?
No! Mesuren propietats físiques completament diferents. La permeabilitat de fluids (darcy), la permeabilitat de gasos (barrer), la permeabilitat al vapor (perm) i la permeabilitat magnètica (H/m) són quatre quantitats diferents que no es poden convertir entre si. Utilitzeu el filtre de categoria al convertidor.
Per què la permeabilitat de gasos depèn del gas?
Els diferents gasos tenen mides moleculars i interaccions amb els materials diferents. H₂ i He permeen més ràpid que O₂ o N₂. Especifiqueu sempre el gas: 'permeabilitat a l'O₂ = 0.5 barrer', no només 'permeabilitat = 0.5 barrer'.
Quina és la diferència entre perm i perm-inch?
Perm-inch és la permeabilitat (propietat del material independent del gruix). Perm és la permeància (depèn del gruix). Relació: permeància = permeabilitat/gruix. Utilitzeu perm-inch per comparar materials.
Com utilitzen els enginyers de petroli el darcy?
La permeabilitat del jaciment determina els cabals de petroli/gas. Un jaciment de 100 mD podria produir 500 barrils/dia; un jaciment de gas compacte d'1 mD requereix fracturació hidràulica. Les formacions d'esquist (1-100 nD) són extremadament compactes.
Per què la permeabilitat relativa (μᵣ) és adimensional?
És una relació que compara la permeabilitat d'un material amb la permeabilitat del buit (μ₀). Per obtenir la permeabilitat absoluta en H/m: μ = μ₀ × μᵣ = 1.257×10⁻⁶ × μᵣ H/m. Per al ferro (μᵣ = 5000), μ = 0.00628 H/m.
Una alta permeabilitat sempre és bona?
Depèn de l'aplicació! Un alt darcy és bo per a pous de petroli però dolent per a la contenció. Un alt barrer és bo per a teixits transpirables però dolent per a l'embalatge d'aliments. Considereu el vostre objectiu d'enginyeria: barrera (baixa) o flux (alta).
Què determina la col·locació de la barrera de vapor en un edifici?
El clima! Els climes freds necessiten barreres de vapor al costat calent (interior) per evitar que la humitat interior es condensi a les parets fredes. Els climes càlids i humits necessiten barreres a l'exterior O parets permeables per permetre l'assecat en ambdós sentits. Una col·locació incorrecta causa floridura i podridura.
Quins materials tenen la permeabilitat més alta/baixa?
Magnètica: Supermalloy (μᵣ~1M) vs buit (μᵣ=1). Fluids: Grava (>10 D) vs esquist (1 nD). Gas: Goma de silicona (3000+ barrer per a CO₂) vs pel·lícules metal·litzades (0.001 barrer). Vapor: Fibra de vidre (>100 perm) vs paper d'alumini (0 perm).
Directori Complet d'Eines
Totes les 71 eines disponibles a UNITS