Conversor de Permeabilidade
Conversor de Permeabilidade
Converta entre 4 tipos distintos de unidades de permeabilidade com precisão científica. As permeabilidades magnética (H/m), de fluido (darcy), de gás (barrer) e de vapor (perm) medem propriedades físicas fundamentalmente diferentes e não podem ser convertidas entre tipos.
O que é a Permeabilidade?
A permeabilidade mede a facilidade com que algo atravessa um material, mas esta definição simples esconde um facto crítico: existem QUATRO tipos completamente diferentes de permeabilidade em física e engenharia, cada um medindo diferentes grandezas físicas.
Os Quatro Tipos de Permeabilidade
Permeabilidade Magnética (μ)
Mede a facilidade com que o fluxo magnético atravessa um material. Relaciona a densidade do fluxo magnético (B) com a intensidade do campo magnético (H).
Unidades: H/m, μH/m, nH/m, permeabilidade relativa (μᵣ)
Fórmula: B = μ × H
Aplicações: Eletroímanes, transformadores, blindagem magnética, indutores, máquinas de ressonância magnética
Exemplos: Vácuo (μᵣ = 1), Ferro (μᵣ = 5.000), Permalloy (μᵣ = 100.000)
Permeabilidade de Fluido (k)
Mede a facilidade com que fluidos (óleo, água, gás) fluem através de meios porosos como rocha ou solo. Crítico para a engenharia de petróleo.
Unidades: darcy (D), millidarcy (mD), nanodarcy (nD), m²
Fórmula: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Aplicações: Reservatórios de óleo/gás, fluxo de águas subterrâneas, drenagem de solo, caracterização de rochas
Exemplos: Xisto (1-100 nD), Arenito (10-1000 mD), Cascalho (>10 D)
Permeabilidade de Gás (P)
Mede a rapidez com que gases específicos são transmitidos através de polímeros, membranas ou materiais de embalagem. Usado em embalagens e ciência de membranas.
Unidades: barrer, GPU (unidade de permeação de gás), mol·m/(s·m²·Pa)
Fórmula: P = (N × L) / (A × Δp × t)
Aplicações: Embalagens de alimentos, membranas de separação de gases, revestimentos protetores, fatos espaciais
Exemplos: HDPE (0,5 barrer para O₂), Borracha de silicone (600 barrer para O₂)
Permeabilidade ao Vapor de Água
Mede a taxa de transmissão de humidade através de materiais de construção, tecidos ou embalagens. Crítico para o controlo de humidade e ciência da construção.
Unidades: perm, perm-inch, g/(Pa·s·m²)
Fórmula: WVTR = permeância × diferença de pressão de vapor
Aplicações: Barreiras de vapor em construções, tecidos respiráveis, gestão de humidade, embalagens
Exemplos: Polietileno (0,06 perm), Contraplacado (0,7 perm), Gesso cartonado sem pintura (20-50 perm)
Factos Rápidos
Não é Possível Converter Entre Tipos
Permeabilidade magnética (H/m) ≠ Permeabilidade de fluido (darcy) ≠ Permeabilidade de gás (barrer) ≠ Permeabilidade de vapor (perm). Medem fenómenos físicos diferentes!
Gama Extrema
A permeabilidade de fluido abrange 21 ordens de magnitude: de xisto compacto (10⁻⁹ darcy) a cascalho (10¹² darcy)
Confusão no Nome das Unidades
A palavra 'permeabilidade' é usada para todos os quatro tipos, mas são grandezas completamente diferentes. Especifique sempre qual o tipo!
Específico do Material
A permeabilidade de gás depende TANTO do material QUANTO do tipo de gás. A permeabilidade ao oxigénio ≠ permeabilidade ao nitrogénio para o mesmo material!
Permeabilidade Magnética (μ)
A permeabilidade magnética descreve como um material responde a um campo magnético. É o rácio entre a densidade do fluxo magnético (B) e a intensidade do campo magnético (H).
Fórmula: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = densidade do fluxo magnético (T), H = intensidade do campo magnético (A/m), μ = permeabilidade (H/m), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m (espaço livre), μᵣ = permeabilidade relativa (adimensional)
Categorias de Materiais
| Tipo | Permeabilidade Relativa | Exemplos |
|---|---|---|
| Diamagnético | μᵣ < 1 | Bismuto (0,999834), Cobre (0,999994), Água (0,999991) |
| Paramagnético | 1 < μᵣ < 1,01 | Alumínio (1,000022), Platina (1,000265), Ar (1,0000004) |
| Ferromagnético | μᵣ >> 1 | Ferro (5.000), Níquel (600), Permalloy (100.000) |
Permeabilidade de Fluido (Darcy)
A permeabilidade de fluido mede a facilidade com que os fluidos fluem através de rocha porosa ou solo. O darcy é a unidade padrão na engenharia de petróleo.
Fórmula: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = caudal (m³/s), k = permeabilidade (m²), A = área da secção transversal (m²), ΔP = diferença de pressão (Pa), μ = viscosidade do fluido (Pa·s), L = comprimento (m)
O que é um Darcy?
1 darcy é a permeabilidade que permite que 1 cm³/s de fluido (viscosidade de 1 centipoise) flua através de uma secção transversal de 1 cm² sob um gradiente de pressão de 1 atm/cm.
Equivalente SI: 1 darcy = 9,869233 × 10⁻¹³ m²
Intervalos de permeabilidade em engenharia de petróleo
| Categoria | Permeabilidade | Descrição | Exemplos: |
|---|---|---|---|
| Ultracompacto (Xisto) | 1-100 nanodarcy (nD) | Requer fraturação hidráulica para produção económica | Xisto de Bakken, xisto de Marcellus, xisto de Eagle Ford |
| Gás/Óleo Compacto | 0,001-1 millidarcy (mD) | Desafiador de produzir, necessita de estimulação | Arenitos compactos, alguns carbonatos |
| Reservatório Convencional | 1-1000 millidarcy | Boa produtividade de óleo/gás | A maioria dos reservatórios comerciais de arenito e carbonato |
| Reservatório Excelente | 1-10 darcy | Excelente produtividade | Arenitos de alta qualidade, carbonatos fraturados |
| Extremamente Permeável | > 10 darcy | Caudais muito altos | Cascalho, areia grossa, rocha altamente fraturada |
Permeabilidade de Gás (Barrer)
A permeabilidade de gás mede a rapidez com que gases específicos são transmitidos através de polímeros e membranas. O barrer é a unidade padrão, nomeada em homenagem ao físico Richard Barrer.
Fórmula: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = permeabilidade (barrer), N = quantidade de gás transmitido (cm³ em TPN), L = espessura do material (cm), A = área (cm²), Δp = diferença de pressão (cmHg), t = tempo (s)
O que é um Barrer?
1 barrer = 10⁻¹⁰ cm³(TPN)·cm/(s·cm²·cmHg). Isto mede o volume de gás (em temperatura e pressão normais) que permeia através de uma unidade de espessura por unidade de área por unidade de tempo por unidade de diferença de pressão.
Unidades alternativas: 1 barrer = 3,348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa)
Exemplo: Borracha de silicone: H₂ (550 barrer), O₂ (600 barrer), N₂ (280 barrer), CO₂ (3200 barrer)
Aplicações
| Campo | Aplicação | Exemplos |
|---|---|---|
| Embalagens de Alimentos | Baixa permeabilidade ao O₂ preserva a frescura | EVOH (0,05 barrer), PET (0,05-0,2 barrer) |
| Separação de Gases | Alta permeabilidade separa gases (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | Borracha de silicone, poliimidas |
| Embalagens Médicas | Películas de barreira protegem contra humidade/oxigénio | Embalagens blister, frascos farmacêuticos |
| Revestimentos de Pneus | Baixa permeabilidade ao ar mantém a pressão | Borracha de halobutilo (30-40 barrer) |
Permeabilidade ao Vapor de Água (Perm)
A permeabilidade ao vapor de água mede a transmissão de humidade através de materiais. É crítico para a ciência da construção, prevenindo mofo, condensação e danos estruturais.
Fórmula: WVTR = permeância × (p₁ - p₂)
WVTR = taxa de transmissão de vapor de água, permeância = permeabilidade/espessura, p₁, p₂ = pressões de vapor em cada lado
O que é um Perm?
US Perm: 1 perm (EUA) = 1 grão/(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 (EUA)
Nota: Perm-inch inclui espessura; perm é permeância (já dividido pela espessura)
Classificações de materiais de construção
| Categoria | Descrição | Exemplos: |
|---|---|---|
| Barreiras de Vapor (< 0,1 perm) | Bloqueiam quase toda a transmissão de humidade | Película de polietileno (0,06 perm), folha de alumínio (0,0 perm), papel de parede de vinil (0,05 perm) |
| Retardadores de Vapor (0,1-1 perm) | Retardam significativamente a humidade, mas não são uma barreira completa | Tinta a óleo (0,3 perm), papel kraft (0,4 perm), contraplacado (0,7 perm) |
| Semipermeável (1-10 perm) | Permitem alguma transmissão de humidade | Tinta látex (1-5 perm), chapas de OSB (2 perm), papel de construção (5 perm) |
| Permeável (> 10 perm) | Permitem livremente a transmissão de humidade | Gesso cartonado sem pintura (20-50 perm), isolamento de fibra de vidro (>100 perm), membrana para casas (>50 perm) |
Clima frio: Em climas frios, as barreiras de vapor vão no lado quente (interno) para evitar que a humidade interna se condense nas cavidades frias da parede.
Clima quente e húmido: Em climas quentes e húmidos, as barreiras de vapor devem estar no exterior OU usar paredes permeáveis para permitir a secagem em ambas as direções.
Tabelas de Conversão Rápida
Permeabilidade Magnética
| De | Para |
|---|---|
| 1 H/m | 1.000.000 μH/m |
| 1 H/m | 795.774,7 μᵣ |
| μ₀ (vácuo) | 1,257 × 10⁻⁶ H/m |
| μ₀ (vácuo) | 1,257 μH/m |
| μᵣ = 1000 (ferro) | 0,001257 H/m |
Permeabilidade de Fluido (Darcy)
| De | Para |
|---|---|
| 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 |
Permeabilidade de Gás
| De | Para |
|---|---|
| 1 barrer | 10.000 GPU |
| 1 barrer | 3,348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ barrer |
| 100 barrer | Boa barreira |
| > 1000 barrer | Barreira fraca (alta permeabilidade) |
Permeabilidade ao Vapor de Água
| De | Para |
|---|---|
| 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 (métrico) | 57,45 perm-inch (EUA) |
| < 0,1 perm | Barreira de vapor |
| > 10 perm | Permeável ao vapor |
Perguntas Frequentes
Posso converter darcy para barrer ou perm?
Não! Medem propriedades físicas completamente diferentes. Permeabilidade de fluido (darcy), permeabilidade de gás (barrer), permeabilidade de vapor (perm) e permeabilidade magnética (H/m) são quatro grandezas distintas que não podem ser convertidas entre si. Use o filtro de categoria no conversor.
Por que é que a permeabilidade de gás depende de qual gás?
Gases diferentes têm tamanhos moleculares e interações com materiais diferentes. H₂ e He permeiam mais rápido que O₂ ou N₂. Especifique sempre o gás: 'permeabilidade de O₂ = 0,5 barrer' e não apenas 'permeabilidade = 0,5 barrer'.
Qual a diferença entre perm e perm-inch?
Perm-inch é permeabilidade (propriedade do material independente da espessura). Perm é permeância (depende da espessura). Relação: permeância = permeabilidade/espessura. Use perm-inch para comparar materiais.
Como os engenheiros de petróleo usam darcy?
A permeabilidade do reservatório determina os caudais de óleo/gás. Um reservatório de 100 mD pode produzir 500 barris/dia; um reservatório de gás compacto de 1 mD requer fraturação hidráulica. Formações de xisto (1-100 nD) são extremamente compactas.
Por que é que a permeabilidade relativa (μᵣ) é adimensional?
É um rácio que compara a permeabilidade de um material com a permeabilidade do vácuo (μ₀). Para obter a permeabilidade absoluta em H/m: μ = μ₀ × μᵣ = 1,257×10⁻⁶ × μᵣ H/m. Para o ferro (μᵣ = 5000), μ = 0,00628 H/m.
Alta permeabilidade é sempre bom?
Depende da aplicação! Alto darcy é bom para poços de petróleo, mas mau para contenção. Alto barrer é bom para tecidos respiráveis, mas mau para embalagens de alimentos. Considere o seu objetivo de engenharia: barreira (baixa) ou fluxo (alta).
O que determina a colocação da barreira de vapor em construções?
O clima! Climas frios precisam de barreiras de vapor no lado quente (interno) para evitar que a humidade interna se condense em paredes frias. Climas quentes e húmidos precisam de barreiras no exterior OU paredes permeáveis para permitir a secagem em ambos os sentidos. A colocação errada causa mofo e podridão.
Quais materiais têm a maior/menor permeabilidade?
Magnética: Supermalloy (μᵣ~1M) vs vácuo (μᵣ=1). Fluido: Cascalho (>10 D) vs xisto (1 nD). Gás: Silicone (3000+ barrer para CO₂) vs películas metalizadas (0,001 barrer). Vapor: Fibra de vidro (>100 perm) vs folha de alumínio (0 perm).
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