Convertidor de Permeabilidad
Convertidor de Permeabilidad
Convierta entre 4 tipos distintos de unidades de permeabilidad con precisión científica. Las permeabilidades magnética (H/m), de fluidos (darcy), de gas (barrer) y de vapor (perm) miden propiedades físicas fundamentalmente diferentes y no se pueden convertir entre tipos.
¿Qué es la Permeabilidad?
La permeabilidad mide la facilidad con que algo atraviesa un material, pero esta simple definición oculta un hecho crítico: existen CUATRO tipos completamente diferentes de permeabilidad en física e ingeniería, cada uno de los cuales mide diferentes cantidades físicas.
Los Cuatro Tipos de Permeabilidad
Permeabilidad Magnética (μ)
Mide la facilidad con que el flujo magnético atraviesa un material. Relaciona la densidad de flujo magnético (B) con la intensidad del campo magnético (H).
Unidades: H/m, μH/m, nH/m, permeabilidad relativa (μᵣ)
Fórmula: B = μ × H
Aplicaciones: Electroimanes, transformadores, blindaje magnético, inductores, máquinas de resonancia magnética
Ejemplos: Vacío (μᵣ = 1), Hierro (μᵣ = 5,000), Permalloy (μᵣ = 100,000)
Permeabilidad a Fluidos (k)
Mide la facilidad con que los fluidos (petróleo, agua, gas) fluyen a través de medios porosos como rocas o suelo. Crítico para la ingeniería petrolera.
Unidades: darcy (D), millidarcy (mD), nanodarcy (nD), m²
Fórmula: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Aplicaciones: Yacimientos de petróleo/gas, flujo de aguas subterráneas, drenaje de suelos, caracterización de rocas
Ejemplos: Lutita (1-100 nD), Arenisca (10-1000 mD), Grava (>10 D)
Permeabilidad a Gases (P)
Mide la rapidez con la que gases específicos se transmiten a través de polímeros, membranas o materiales de embalaje. Se utiliza en embalaje y ciencia de membranas.
Unidades: barrer, GPU (unidad de permeación de gas), mol·m/(s·m²·Pa)
Fórmula: P = (N × L) / (A × Δp × t)
Aplicaciones: Embalaje de alimentos, membranas de separación de gases, recubrimientos protectores, trajes espaciales
Ejemplos: HDPE (0.5 barrer para O₂), Goma de silicona (600 barrer para O₂)
Permeabilidad al Vapor de Agua
Mide la tasa de transmisión de humedad a través de materiales de construcción, tejidos o embalajes. Crítico para el control de la humedad y la ciencia de la construcción.
Unidades: perm, perm-inch, g/(Pa·s·m²)
Fórmula: WVTR = permeancia × diferencia de presión de vapor
Aplicaciones: Barreras de vapor para edificios, tejidos transpirables, gestión de la humedad, embalaje
Ejemplos: Polietileno (0.06 perm), Contrachapado (0.7 perm), Panel de yeso sin pintar (20-50 perm)
Datos Rápidos
No se Puede Convertir Entre Tipos
Permeabilidad magnética (H/m) ≠ Permeabilidad a fluidos (darcy) ≠ Permeabilidad a gases (barrer) ≠ Permeabilidad al vapor (perm). ¡Miden físicas diferentes!
Rango Extremo
La permeabilidad a fluidos abarca 21 órdenes de magnitud: desde lutita compacta (10⁻⁹ darcy) hasta grava (10¹² darcy)
Confusión en el Nombre de la Unidad
La palabra 'permeabilidad' se usa para los cuatro tipos, pero son cantidades completamente diferentes. ¡Especifique siempre qué tipo!
Específico del Material
La permeabilidad a gases depende TANTO del material COMO del tipo de gas. ¡La permeabilidad al oxígeno ≠ la permeabilidad al nitrógeno para el mismo material!
Permeabilidad Magnética (μ)
La permeabilidad magnética describe cómo un material responde a un campo magnético. Es la relación entre la densidad de flujo magnético (B) y la intensidad del campo magnético (H).
Fórmula: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = densidad de flujo magnético (T), H = intensidad del campo magnético (A/m), μ = permeabilidad (H/m), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m (espacio libre), μᵣ = permeabilidad relativa (adimensional)
Categorías de Materiales
| Tipo | Permeabilidad Relativa | Ejemplos |
|---|---|---|
| Diamagnético | μᵣ < 1 | Bismuto (0.999834), Cobre (0.999994), Agua (0.999991) |
| Paramagnético | 1 < μᵣ < 1.01 | Aluminio (1.000022), Platino (1.000265), Aire (1.0000004) |
| Ferromagnético | μᵣ >> 1 | Hierro (5,000), Níquel (600), Permalloy (100,000) |
Permeabilidad a Fluidos (Darcy)
La permeabilidad a fluidos mide la facilidad con que los fluidos fluyen a través de rocas o suelos porosos. El darcy es la unidad estándar en la ingeniería petrolera.
Fórmula: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = caudal (m³/s), k = permeabilidad (m²), A = área de la sección transversal (m²), ΔP = diferencia de presión (Pa), μ = viscosidad del fluido (Pa·s), L = longitud (m)
¿Qué es un Darcy?
1 darcy es la permeabilidad que permite que 1 cm³/s de fluido (con una viscosidad de 1 centipoise) fluya a través de una sección transversal de 1 cm² bajo un gradiente de presión de 1 atm/cm.
Equivalente SI: 1 darcy = 9.869233 × 10⁻¹³ m²
Rangos de permeabilidad en ingeniería petrolera
| Categoría | Permeabilidad | Descripción | Ejemplos: |
|---|---|---|---|
| Ultra-compacto (Lutita) | 1-100 nanodarcy (nD) | Requiere fracturación hidráulica para una producción económica | Lutita de Bakken, lutita de Marcellus, lutita de Eagle Ford |
| Gas/Petróleo Compacto | 0.001-1 millidarcy (mD) | Difícil de producir, necesita estimulación | Areniscas compactas, algunos carbonatos |
| Yacimiento Convencional | 1-1000 millidarcy | Buena productividad de petróleo/gas | La mayoría de los yacimientos comerciales de arenisca y carbonato |
| Yacimiento Excelente | 1-10 darcy | Productividad excelente | Areniscas de alta calidad, carbonatos fracturados |
| Extremadamente Permeable | > 10 darcy | Caudales muy altos | Grava, arena gruesa, roca muy fracturada |
Permeabilidad a Gases (Barrer)
La permeabilidad a gases mide la rapidez con la que gases específicos se transmiten a través de polímeros y membranas. El barrer es la unidad estándar, nombrada en honor al físico Richard Barrer.
Fórmula: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = permeabilidad (barrer), N = cantidad de gas transmitido (cm³ en STP), L = espesor del material (cm), A = área (cm²), Δp = diferencia de presión (cmHg), t = tiempo (s)
¿Qué es un Barrer?
1 barrer = 10⁻¹⁰ cm³(STP)·cm/(s·cm²·cmHg). Esto mide el volumen de gas (a temperatura y presión estándar) que permea a través de una unidad de espesor por unidad de área por unidad de tiempo por unidad de diferencia de presión.
Unidades alternativas: 1 barrer = 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa)
Ejemplo: Goma de silicona: H₂ (550 barrer), O₂ (600 barrer), N₂ (280 barrer), CO₂ (3200 barrer)
Aplicaciones
| Campo | Aplicación | Ejemplos |
|---|---|---|
| Embalaje de Alimentos | La baja permeabilidad al O₂ conserva la frescura | EVOH (0.05 barrer), PET (0.05-0.2 barrer) |
| Separación de Gases | La alta permeabilidad separa gases (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | Goma de silicona, poliimidas |
| Embalaje Médico | Las películas de barrera protegen de la humedad/oxígeno | Blísteres, botellas farmacéuticas |
| Revestimientos de Neumáticos | La baja permeabilidad al aire mantiene la presión | Goma de halobutilo (30-40 barrer) |
Permeabilidad al Vapor de Agua (Perm)
La permeabilidad al vapor de agua mide la transmisión de humedad a través de los materiales. Es fundamental para la ciencia de la construcción, ya que previene el moho, la condensación y los daños estructurales.
Fórmula: WVTR = permeancia × (p₁ - p₂)
WVTR = tasa de transmisión de vapor de agua, permeancia = permeabilidad/espesor, p₁, p₂ = presiones de vapor en cada lado
¿Qué es un Perm?
US Perm: 1 perm (EE. UU.) = 1 grano/(h·ft²·inHg) = 5.72135 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²)
Metric Perm: 1 perm (métrico) = 1 g/(Pa·s·m²) = 57.45 perm-inch (EE. UU.)
Nota: Perm-inch incluye el espesor; perm es la permeancia (ya dividida por el espesor)
Clasificaciones de materiales de construcción
| Categoría | Descripción | Ejemplos: |
|---|---|---|
| Barreras de Vapor (< 0.1 perm) | Bloquean casi toda la transmisión de humedad | Lámina de polietileno (0.06 perm), papel de aluminio (0.0 perm), papel pintado de vinilo (0.05 perm) |
| Retardadores de Vapor (0.1-1 perm) | Reducen significativamente la humedad, pero no son una barrera completa | Pintura al aceite (0.3 perm), papel kraft (0.4 perm), contrachapado (0.7 perm) |
| Semi-Permeable (1-10 perm) | Permiten cierta transmisión de humedad | Pintura de látex (1-5 perm), tablero OSB (2 perm), papel de construcción (5 perm) |
| Permeable (> 10 perm) | Permiten libremente la transmisión de humedad | Panel de yeso sin pintar (20-50 perm), aislamiento de fibra de vidrio (>100 perm), envoltura de casa (>50 perm) |
Clima frío: En climas fríos, las barreras de vapor se colocan en el lado cálido (interior) para evitar que la humedad interior se condense en las cavidades frías de las paredes.
Clima cálido húmedo: En climas cálidos y húmedos, las barreras de vapor deben estar en el exterior O se deben usar paredes permeables para permitir el secado en ambas direcciones.
Tablas de Conversión Rápida
Permeabilidad Magnética
| Desde | Hasta |
|---|---|
| 1 H/m | 1,000,000 μH/m |
| 1 H/m | 795,774.7 μᵣ |
| μ₀ (vacío) | 1.257 × 10⁻⁶ H/m |
| μ₀ (vacío) | 1.257 μH/m |
| μᵣ = 1000 (hierro) | 0.001257 H/m |
Permeabilidad a Fluidos (Darcy)
| Desde | Hasta |
|---|---|
| 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 |
Permeabilidad a Gases
| Desde | Hasta |
|---|---|
| 1 barrer | 10,000 GPU |
| 1 barrer | 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ barrer |
| 100 barrer | Buena barrera |
| > 1000 barrer | Barrera deficiente (alta permeabilidad) |
Permeabilidad al Vapor de Agua
| Desde | Hasta |
|---|---|
| 1 perm (EE. UU.) | 5.72 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²) |
| 1 perm-inch | 1.459 × 10⁻¹² kg·m/(Pa·s·m²) |
| 1 perm (métrico) | 57.45 perm-inch (EE. UU.) |
| < 0.1 perm | Barrera de vapor |
| > 10 perm | Permeable al vapor |
Preguntas Frecuentes
¿Puedo convertir darcy a barrer o perm?
¡No! Miden propiedades físicas completamente diferentes. La permeabilidad a fluidos (darcy), la permeabilidad a gases (barrer), la permeabilidad al vapor (perm) y la permeabilidad magnética (H/m) son cuatro cantidades distintas que no se pueden convertir entre sí. Use el filtro de categoría en el convertidor.
¿Por qué la permeabilidad a gases depende del gas?
Diferentes gases tienen diferentes tamaños moleculares e interacciones con los materiales. El H₂ y el He permean más rápido que el O₂ o el N₂. Especifique siempre el gas: 'permeabilidad al O₂ = 0.5 barrer', no solo 'permeabilidad = 0.5 barrer'.
¿Cuál es la diferencia entre perm y perm-inch?
Perm-inch es la permeabilidad (propiedad del material independiente del espesor). Perm es la permeancia (depende del espesor). Relación: permeancia = permeabilidad/espesor. Use perm-inch para comparar materiales.
¿Cómo usan los ingenieros petroleros el darcy?
La permeabilidad del yacimiento determina los caudales de petróleo/gas. Un yacimiento de 100 mD podría producir 500 barriles/día; un yacimiento de gas compacto de 1 mD requiere fracturación hidráulica. Las formaciones de lutita (1-100 nD) son extremadamente compactas.
¿Por qué la permeabilidad relativa (μᵣ) es adimensional?
Es una relación que compara la permeabilidad de un material con la permeabilidad del vacío (μ₀). Para obtener la permeabilidad absoluta en H/m: μ = μ₀ × μᵣ = 1.257×10⁻⁶ × μᵣ H/m. Para el hierro (μᵣ = 5000), μ = 0.00628 H/m.
¿Una alta permeabilidad es siempre buena?
¡Depende de la aplicación! Un alto darcy es bueno para pozos petroleros pero malo para la contención. Un alto barrer es bueno para tejidos transpirables pero malo para el embalaje de alimentos. Considere su objetivo de ingeniería: barrera (baja) o flujo (alta).
¿Qué determina la colocación de la barrera de vapor de un edificio?
¡El clima! Los climas fríos necesitan barreras de vapor en el lado cálido (interior) para evitar que la humedad interior se condense en las paredes frías. Los climas cálidos y húmedos necesitan barreras en el exterior O paredes permeables para permitir el secado en ambos sentidos. Una colocación incorrecta causa moho y putrefacción.
¿Qué materiales tienen la mayor/menor permeabilidad?
Magnética: Supermalloy (μᵣ~1M) frente a vacío (μᵣ=1). Fluidos: Grava (>10 D) frente a lutita (1 nD). Gas: Silicona (más de 3000 barrer para CO₂) frente a películas metalizadas (0.001 barrer). Vapor: Fibra de vidrio (>100 perm) frente a papel de aluminio (0 perm).
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