Modulo de compresibilidad:
Si un fluido se comprimió bajo cierta presión, su volumen descenderá, aunque sea levemente. El módulo de masa K lo caracteriza y se define como el aumento de presión dp por disminución de volumen fraccional -dV / V:
K = dp-dVV
Entonces, esta ecuación nos dice qué presión se requeriría para inducir una cierta disminución del volumen. Solo con esta definición, es evidente que K se relaciona con la compresibilidad: cuanto mayor sea el módulo de volumen para algún material, mayor será la presión requerida para reducir su volumen en una fracción determinada. Por lo tanto, los módulos a mayor volumen significan menor compresibilidad. Por lo tanto, para garantizar la compresibilidad y la escala del módulo de volumen en una dirección que concuerde con sus significados, la compresibilidad β se define como
β = 1K
Según esta definición, una mayor compresibilidad implica un menor módulo de volumen. Es decir, para una presión idéntica, un material con alta compresibilidad experimenta una disminución de volumen mayor en comparación con un material de baja compresibilidad, como cabría esperar.
A pesar de la suposición frecuente de que el fluido hidráulico es incompresible, el hecho es que todos los fluidos tienen algún grado de compresibilidad. De acuerdo, la compresibilidad del fluido puede descuidarse en sistemas que no requieren un control estricto de la respuesta y donde la presión de operación y el volumen del fluido son moderados. Sin embargo, cuando se aplica alta presión a un gran volumen de fluido, se puede gastar una cantidad significativa de energía para comprimir el fluido, estrujando las moléculas del fluido más juntas.
El resultado puede ser una respuesta demorada: un actuador cargado no puede moverse hasta que el fluido corriente arriba se haya comprimido, y la energía almacenada en el fluido puede hacer que el actuador continúe moviéndose después de que se haya cerrado su válvula de control. El módulo a granel es una propiedad que indica la compresibilidad de un fluido. Con muchos de los sistemas hidráulicos actuales que operan a presiones de 5000 psi o más, ignorar el módulo de volumen puede comprometer el tiempo de respuesta de un sistema.
La presión aplicada debería afectar directamente la acción del sistema en lugar de comprimir el fluido. Por eso es tan importante diseñar sistemas con la menor cantidad de fluido posible entre la válvula de control y el actuador.
¿Qué es el módulo de volumen?
La mayoría de las sustancias disminuyen en volumen cuando se exponen a una presión uniforme aplicada externamente. En la Figura 1 se muestra un gráfico típico de volumen, V, versus presión, P. La curva muestra que el volumen del fluido es una función de la presión aplicada, la compresibilidad del fluido, k, y el volumen inicial del fluido, V0:
V = f (P, V0, k)
V0 = volumen inicial, en, l o m3
P = presión, psig, Pa o barra
k = compresibilidad, generalmente negativa, in.2 / lb
(V – V0) ÷ V = volumen específico, comúnmente utilizado para el eje x
El término módulo de volumen usualmente significa el recíproco de compresibilidad y define la pendiente de la curva cuando se grafica contra el volumen específico, Figura 1. Debido a que el volumen específico es adimensional, las unidades de módulo de volumen son las mismas que psig de presión (bar, Pa, N / m2). Por lo tanto, el módulo de volumen es una medida de resistencia a la compresibilidad de un fluido. Una pendiente plana significa un fluido bastante compresible que tiene un módulo de bajo volumen. Una pendiente pronunciada indica un fluido rígido o solo ligeramente compresible.