A che pressione arrivano le bombole sotto il sole?

A seguito di una domanda posta altrove, apro questo topic per tentare di rispondere a

frz che ha scritto:

Quando lasci un bombola (magari nera) caricata a 200 sotto il sole battente a quanto credi che arrivi ?

L'equazione di stato dei gas perfetti dice:

P x V = n x R x T [eqn. 1]

dove:
P è la pressione
V è il volume
n è il numero di moli
T è la temperatura
R è la costante universale dei gas

L'aria non è un gas perfetto, ma per ovvi motivi che non sto a precisare, si può applicare anche all'aria la stessa equazione dei gas perfetti, in due stati differenti, identificati con 1 e 2:

P1 x V1 = n1 x R x T1 [eqn. 2]

P2 x V2 = n2 x R x T2 [eqn. 3]

In una bombola caricata di aria compressa si possono trascurare le variazioni di volume al variare della pressione, dal momento che l'acciaio con cui sono costruite ha un modulo elastico molto alto, quindi
V1 = V2
Inoltre, essendo la bombola chiusa, non c'è scambio di materia con l'esterno e quindi
n1 = n2

Dividendo membro a membro la [eqn. 2] per la [eqn. 3] si ottiene:
P1 / P2 = T1 / T2 [eqn. 4]
ovvero
P1 = P2 x T1 / T2 [eqn. 4b]

Ipotizziamo di riempire le bombole a 200 atm in una vasca d'acqua alla temperatura di 15 °C.
Ipotizziamo che sotto il sole la temperatura delle bombole aumenti non oltre la sopportabilità umana: ovvero, se ci appoggiamo una mano sopra non ci scottiamo, diciamo 45 °C , anzi 50 °C.

Sostituendo nell'[eqn. 4b] i valori ipotizzati si ottiene:

P1 = 200 x 323 / 288 = 224.3 atm

Circa il 12%, non molto, considerando che le bombole vengono collaudate a sovrapressioni di almeno il 250-300%, ma neanche pochissimo, considerando il succo della discussione di partenza.

Se volete fare i conti con altri dati di pressione e temperatura, basta inserirli opportunamente nell'[eqn. 4b].



Semplice, nevvero?

Bene...grazie per la spiegazione

Più o meno era la percentuale che immaginavo ed è la variazione ( inversa ) che noto quando metto le bombole in acqua ( da 240 scendo a circa 210 ).
C'è da dire che le ns bombole non sono ricaricate in acqua a 15° ma a secco e quindi scaldano parecchio (anche a causa della abbondante portata d'aria del compressore) e quindi anche solo raffreddandosi perdono qualche atm ( dopo un ora da 240 sono già a 230 ).

Tornando un attimo al mio intervento fatto sull'altro topic ( su cui non continuo ulteriormente per non andare troppo OT ) specifico meglio quanto volevo dire :

La maggiore carica di una bombola è ben supportata se anche tutto ciò che vi è intorno è adeguato....a cominciare dal compressore per finire alle fruste e agli attacchi degli erogatori.

Gli "anelli deboli" di tutta la catena sono questi....difficilmente una bottiglia o rubinetteria ( se ben manutenzionti daranno problemi seri )

Saluti
Fabrizio

fran ha scritto:

Ipotizziamo di riempire le bombole a 200 atm in una vasca d'acqua alla temperatura di 15 °C.
Ipotizziamo che sotto il sole la temperatura delle bombole aumenti non oltre la sopportabilità umana: ovvero, se ci appoggiamo una mano sopra non ci scottiamo, diciamo 45 °C , anzi 50 °C.

Sostituendo nell'[eqn. 4b] i valori ipotizzati si ottiene:

P1 = 200 x 323 / 288 = 224.3 atm

Circa il 12%, non molto, considerando che le bombole vengono collaudate a sovrapressioni di almeno il 250-300%, ma neanche pochissimo, considerando il succo della discussione di partenza.

tutto giusto, aggiungerei una precisazione tanto per renderla più "usabile"...

le temperature DEVONO essere espresse in K(elvin) e non in C(entigradi), 1 grado K è uguale a 1 grado C però 0°K corrsipondono a -273,15C ossia 0°C sono 273,15°K

quindi la formula di fran sarà:

200bar x (273,15 + 50)
----------------------------- = 224,3bar
273,15 + 15



ciao

Dimenticavo.... le bombole vengono normalmente "gonfiate" un 5-10% in più poichè si scaldano mentre vengono caricate (di solito dentro vasche di acqua se vengono caricate velocemente) e quindi risultano poi meno cariche quando tornano alla temperatura ambiente.


ciao

...infatti....la carica a 200 bar è un indcazione convenzionale....la bombola non darà nessun problema anche per valori superiori ( ovviamente senza esagerare ).

Non è quindi un atteggiamento criminale come si voleva far credere nell'altro post. e che fosse tollerato solo perchè sarei un ipotetico "amico" di Van ( che oltretutto non ho neanche il piacere di conoscere )...ma vabbè chiusa parentesi...

Tornando alle bombole, a riprova di quanto sopra, su tutte le mia Faber da 15 e 10 litri è riportata la dicitura " aria 200/300 bar".

Ovviamente, come ho specificato sopra, in caso di cariche oltre i 200 è tassativo cotrollare anche tutti gli altri componenti.

Saluti
Fabrizio

Quando carico le mie bombole normalmente mi fermo a 210 bar (non uso immergerle in vasca, anche se non sarebbe errato). Dopo essersi raffreddate normalmente la pressione scende a circa 200 bar.

Lasciare esposta al sole una bombola carica a 200 bar non da nessun problema perchè (come gia detto) la pressione all'interno salirà al massimo del 10/15%.

Inoltre tenete a mente che in fase di collaudo le bombole (esclusa la rubinetteria) vengono testate a circa 280/300 bar

Il bello di questo forum è che si impara sempre qualcosa

Nonostante abbia confidenza con compressori e pressioni non la sapevo che
le bombole da sub raggiungessero così tante atmosfere

...e questo è niente...

quelle in carbonio ( tipo in uso ai VVFF ) per respiratore "terrestre" si caricano a 300 bar con collaudo a oltre 400 bar.

Nonostante non siano omologate per uso subacqueo c'è chi le usa ugualmente per tale uso in quanto oltre al peso dimezzato consentono una maggiore riserva d'aria.

Me ne è capitata in mano una proprio stamattina ( da 10 lt )... ad occhio sembra una classica bottiglia in acciaio ma sollevandola la differenza è notevole !!

Saluti
Fabrizio

interessante,ilproblema del peso mi assilla.

luva ha scritto:

interessante,ilproblema del peso mi assilla.

...non sei l'unico ....

ma,a quanto ho capito, il peso dimezza ma il costo raddoppia....

Saluti
Fabrizio