¿Por qué los cartuchos de inflado de emergencia están llenos de CO2?

Tooniis

¿Por qué los cartuchos de inflado de emergencia están llenos de CO2?

¿Por qué no se llenan de aire ambiente con compresores de aire? ¿No es más barato comprimir el aire ambiente que generar CO2? Si es así, esos cartuchos tendrían dos beneficios:

  • Más barato de fabricar
  • Los neumáticos llenos de CO2 se desinflan por sí solos mucho más rápido que el aire ambiente, por lo que usar aire significará que, una vez que infles el neumático con un cartucho, no tendrás que volver a inflarlo cuando regreses a casa.

Aganju

Sacar el agua del aire normal es una perra y requiere mucho equipo. Consulte en cualquier tienda de buceo.

daniel r hicks

Es técnicamente poco práctico (si no imposible) comprimir una cantidad suficiente de aire regular en un cartucho del tamaño/peso del cartucho de CO2. El CO2 es mucho más comprimible que el aire normal.

daniel r hicks

@Aganju: sacar agua del aire no es realmente un gran problema. El problema con el agua es que si las personas que llenan el tanque no tienen el cuidado adecuado, pueden llenar un tanque con agua en lugar de aire.

Tooniis

@DanielRHicks "El CO2 es mucho más comprimible que el aire normal", eso lo explica todo. Tu comentario debería haber sido una respuesta.

perro sorpresa

El aire presurizado se escapará. El CO2 se convierte en líquido en estos botes para que no se escape.

Aparato Argenti

Los cartuchos de cargador de CO2 se utilizan para inflar neumáticos de bicicletas porque son un producto común y económico que existe desde la década de 1950. Sus otros usos incluyen accionar pistolas de aire comprimido e inflar chalecos salvavidas.

Fueron desarrollados originalmente por Crosman Corporation y comercializados con el nombre de "Powerlet".

Los cartuchos Powerlet están llenos de CO2 presumiblemente porque es el gas más adecuado. Las razones que puedo pensar son:

  • El CO2 se convierte en líquido a una presión relativamente baja en comparación con otros gases: los líquidos son mucho más densos que los gases, por lo que una cantidad útil de CO2 puede caber en un recipiente pequeño.
  • Los contenedores son fáciles y económicos de hacer para soportar la presión requerida
  • El CO2 es barato y fácil de producir (aunque probablemente no sea muy ecológico).
  • El CO2 es inerte, no reaccionará con el material del contenedor. No es inflamable, pero calentar un cartucho probablemente no sea una buena idea.

Actualizaciones de mi respuesta al ver que volvió a aparecer en la página principal por algún motivo.

Los cartuchos de CO2 no están llenos de CO2 comprimido, están llenos de CO2 líquido . Eso tiene que hacerse para obtener suficiente material en el cartucho para que sea útil. Sin embargo, el cartucho no está completamente lleno y la presión del gas en el espacio es esencialmente constante (la presión del vapor) siempre que quede algo de CO2 líquido.

No puede poner aire líquido en un cartucho porque está compuesto de nitrógeno, oxígeno, vapor de agua y CO2, todos los cuales tienen diferentes puntos de ebullición. De hecho, el CO2 se vuelve sólido antes de que el nitrógeno se vuelva líquido.

Tooniis

1, 2 y 4 son buenas razones, pero ¿es más barato hacer CO2 que accionar compresores de aire para comprimir aire en los cartuchos?

Compton

Como indica el estado actual de la ingeniería climática, no es fácil extraerlo de la atmósfera a gran escala. (Eso la convertiría en una de las míticas "tecnologías de emisión negativa", que no existen pero que aún forman la base de muchos escenarios de modelado climático en los que se basa el Acuerdo de París).

Aparato Argenti

Obviamente, usar aire atmosférico no es adecuado, ya que no vemos ningún producto de aire presurizado 'enlatado' (piense en latas de gas comprimido para eliminar el polvo de los teclados, que en realidad están llenos de refrigerante), tal vez debería hacer esta pregunta en Physics Stack Exchange sitio.

Aparato Argenti

Pero mis conjeturas son que se deben alcanzar presiones mucho más altas para que el oxígeno o el nitrógeno se licúen, y se debe eliminar el vapor de agua.

micros

También está el problema del vapor de agua en el aire comprimido que se congela cuando el contenedor está despresurizado.

paparazzi

@Tooniis El cartucho maneja alrededor de 5 atmósferas. Eso no es suficiente aire para inflar un neumático.

chris h

Los cartuchos de CO2 similares también tienen una larga historia para bebidas carbonatadas, para las cuales otros gases no funcionan (cartuchos de sifón de soda)

Sr. mago

FWIW esto dice En casi todos los casos, el dióxido de carbono que se captura y purifica para aplicaciones comerciales se ventilaría a la atmósfera en el punto de producción si no se recuperara para su transporte y uso beneficioso en otros lugares. (Con respecto al punto #3 entre paréntesis.)

Kevin Krumwiede

@Paparazzi La presión del gas en los cartuchos de CO2 es de unas 60 atmósferas, dependiendo de la temperatura.

Kevin Krumwiede

El CO2 que se convierte en líquido a una presión relativamente baja le da una especie de efecto de autorregulación. La presión del gas sobre el líquido permanece estable hasta que el líquido desaparece. Esto no explica directamente por qué se usan para llantas, pero explica por qué se usan en armas de aire, que es lo que las hizo baratas y abundantes para otros usos.

paparazzi

@KevinKrumwiede No compro

Kevin Krumwiede

@Paparazzi "Mientras un cilindro de CO2 esté a una temperatura razonable y constante, a medida que el gas se usa (lentamente) fuera del cilindro, el CO2 líquido 'ebulle' como CO2 gaseoso, a la presión de vapor del CO2 a esa temperatura. Esto es alrededor de 860 psi a temperatura ambiente normal, o alrededor de 72 grados Fahrenheit. Este proceso de evaporación continúa hasta que todo el CO2 líquido desaparece". Enlace Muchas otras fuentes dan cifras similares.

Perkins

@KevinKrumwiede Y usamos CO2 para estos fines en lugar de nitrógeno porque la presión de vapor de CO2 a temperatura ambiente de 800-900 psi es extremadamente manejable, mientras que la presión de vapor de LN2 de 60,000-70,000 psi definitivamente no lo es.

Kevin Krumwiede

@Paparazzi Bueno, no sé qué decirte. Lo desafío a encontrar una sola fuente que respalde su afirmación. Creo que estás confundiendo la presión de vapor del CO2 en su punto triple (-56,6 °C) con su presión de vapor a temperatura ambiente.

NPSF3000

"El CO2 es inerte y, por lo tanto, seguro en caso de incendio" Claro, el CO2 no es inflamable... pero exponer cualquier recipiente presurizado al fuego generalmente se considera una mala idea.

Aparato Argenti

@ NPSF3000: cierto, hice una edición.

daniel r hicks

El CO2 no es inerte. Si uno debe tener llantas de magnesio elegantes y elegantes, existe una posibilidad no trivial de que pueda tener una explosión cercana en algún tipo de accidente o colisión que rompa la rueda y arroje chispas.

Sr. mago

Creo que encontrará estos artículos informativos:

A temperatura ambiente (por debajo de la temperatura crítica de 31 °C/87,8 °F), una botella de CO 2 se autorregula en la práctica. Esto no es posible con aire comprimido simple. Necesitaría una botella de "aire a alta presión" más grande, más fuerte y más pesada con un regulador (y su costo y complejidad asociados) para cumplir la misma función.

Esto hace que el CO 2 sea mucho más adecuado para un kit de reparación de bicicletas debido a:

  • talla pequeña
  • bajo peso
  • bajo costo
  • fiabilidad (simplicidad)

Este video de dióxido de carbono supercrítico proporciona una ventana interesante (tanto literal como figurativa) al comportamiento de fase descrito en los artículos anteriores:

David Richerby

¿Significa esto que los cartuchos de CO2 no funcionan correctamente por encima de los 31 °C? Esa no es una temperatura muy alta.

Sr. mago

@David Significa que la presión comienza a aumentar sustancialmente alrededor de ese punto. Para el inflado de llantas, esto no debería ser un problema, suponiendo que el inflador en sí esté bien diseñado; sin embargo, existe un límite para la temperatura ambiente a la que un cartucho puede estar expuesto de manera segura, que creo que es de 120 °F (citado en el segundo artículo). También muestra una foto de un cartucho reventado con la leyenda "Powerlet roto por exposición a una temperatura de 180 °F en la prueba del fabricante", por lo que supongo que hay un margen de seguridad saludable incluido en esa especificación de 120 °F.

Sr. mago

@David En términos prácticos, es probable que las temperaturas frías sean un problema mayor, ya que el cartucho será muy lento cuando esté frío. Una solución simple sería mantener uno al lado de su cuerpo.

David Richerby

Sí, en términos prácticos, me dañaré más si me expongo a temperaturas superiores a los 120 °F que el cartucho. :-D

Sr. mago

Sin embargo, no deje uno en su tablero en Phoenix en julio. :^) @David

Loren Pechtel

@DavidRicherby Preferiría 120F que estar alrededor de uno de esos cilindros explotando. Si bien nunca he estado en 120F, he estado cerca de él varias veces (solo este año empatamos nuestro récord en 117F): caliente pero no dañino siempre que tenga suficiente agua.

veloz

Cartucho explotando en el video, vea Llenando toda la gasolina aquí . Dudo que la temperatura haya superado los 120F, parece un campo de juego de una escuela de inglés, aunque podría haberse horneado al sol durante la natación (atado al marco). @David recuerda ponerlos dentro de una bolsa o caja la próxima vez que practiques un triatlón ;)

David Richerby

@Swifty Into Tri es una organización del Reino Unido y en un día nublado como ese, la temperatura no superará los 25 °C/75 °F, y estos eventos suelen ser por la mañana cuando hace al menos unos grados menos. Suponiendo que el video sea reciente, la temperatura alcanzó los 33 °C/91 °F hace un par de fines de semana, pero ese era un día soleado, por lo que no fue cuando se tomó el video. El Reino Unido nunca se ha acercado a los 120F: el récord es de 101F (38C). Para resumir, no tengo idea de por qué se disparó ese cartucho, pero no fue calor. (En realidad, la columna de vapor sugiere que se filtró, en lugar de explotar).

bola roja

Esto explica parte de la razón en lo que puede ser demasiado detalle: http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch4/deviation5.html Si va a leer algo, lea el material que comienza después de la tabla que enumera "Constantes de van der Waals para los diversos gases". Calcula que al comprimir CO 2 de 1 litro a 0,2 litros usando la ley de los gases ideales (que será casi correcta para el aire) "la presión tendría que aumentarse a 112 atm", pero eso para el CO 2(a 0°C) "La ecuación de van der Waals, sin embargo, predice que la presión sólo tendrá que aumentar a 52,6 atm". Esto es mucha menos presión para el mismo volumen de gas (a presión atmosférica normal). Piense en los aspectos de seguridad: el contenedor para esto no necesitará ser tan fuerte (tan costoso) como uno para el mismo estándar. volumen de aire Desde el punto de vista económico y de seguridad, es una obviedad.