Centímetros cúbicos estándar por minuto

Centímetros cúbicos estándar por minuto ( SCCM ) es una unidad utilizada para cuantificar el caudal de un fluido. 1 SCCM es idéntico a 1  cm³ _STP /min. Otra expresión sería Nml/min. Estas condiciones estándar varían según los diferentes organismos reguladores. Un ejemplo de condiciones estándar para el cálculo de SCCM es = 0 °C (273,15 K) ^[1] y = 1,01 bar (14,72 psia ) y un factor de compresibilidad unitario = 1 (es decir, se utiliza un gas ideal para la definición de SCCM). ^[2] Este ejemplo es para la industria de fabricación de semiconductores.$Estilo de visualización T_{n}$$estilo de visualización p_{n}}$${\displaystyle Z_{n}}$

Para fines de conversión, es útil pensar en un SCCM como el caudal másico de un centímetro cúbico por minuto de un fluido, típicamente un gas, a una densidad definida a una temperatura, , y presión estándar, .$Estilo de visualización T_{n}$$estilo de visualización p_{n}}$

Para convertir un SCCM a la medida del caudal másico en el sistema SI, kg/s, uno se basa en la relación fundamental entre el caudal másico y el caudal volumétrico (ver caudal volumétrico ), ^{[3] [4]}

${\displaystyle {\punto {m}}=\rho _{n}{\punto {q}},}$

donde es la densidad en algunas condiciones estándar y una ecuación de estado como${\displaystyle \rho_{n}}$

${\displaystyle \rho_{n}={\frac {p_{n}M}{Z_{n}R_{u}T_{n}}},}$

donde α es el peso molecular del fluido , el factor de compresibilidad del fluido y la constante universal de los gases . Al incluir en la relación anterior entre y las unidades de medida y su conversión entre corchetes se obtiene${\estilo de visualización M}$${\displaystyle Z_{n}}$${\displaystyle R_{u}}$${\displaystyle {\punto {m}}}$${\displaystyle {\punto {q}}}$

${\displaystyle {\dot {m}}\left[{\frac {\rm {kg}}{\rm {s}}}\right]=\rho _{n}\left[{\frac {\rm {kg}}{\rm {{m}^{3}}}}\right]{\dot {q}}\left[{\frac {\rm {{cm}^{3}}}{\rm {min}}}{\frac {1\,{\rm {min}}}{60\,{\rm {s}}}}{\frac {1\,{\rm {{m}^{3}}}}{10^{6}\,{\rm {{cm}^{3}}}}}\right],}$

donde está en , en , y está en . Luego, reemplazando con la ecuación de estado anterior se obtiene${\displaystyle {\punto {m}}}$${\displaystyle kg/s}$${\displaystyle \rho_{n}}$${\displaystyle kg/m^{3}}$${\displaystyle {\punto {q}}}$$Estilo de visualización cm3/min$${\displaystyle \rho_{n}}$

${\displaystyle {\dot {m}}[{\frac {kg}{s}}\right]={\frac {p_{n}[Pa]M\left[{\frac {kg}{kmol}}\right]}{Z_{n}R_{u}[{\frac {J}{Kkmol}}\right]T_{n}[K]}}{\dot {q}}[{\frac {cm^{3}}{min}}{\frac {1\,min}{60\,s}}{\frac {1m^{3}}{10^{6}\,cm^{3}}}\right].}$

Usando esta última relación, se puede convertir un caudal másico en la unidad más familiar de kg/s a SCCM y viceversa con

${\displaystyle 1\,{\frac {kg}{s}}=6\cdot 10^{7}{\frac {Z_{n}R_{u}\left[{\frac {J}{Kkmol}}\right]T_{n}[K]}{p_{n}[Pa]M\left[{\frac {kg}{kmol}}\right]}}SCCM,}$

y

${\displaystyle 1\,SCCM=1.6667\cdot 10^{-8}{\frac {p_{n}[Pa]M\left[{\frac {kg}{kmol}}\right]}{Z_{n}R_{u}\left[{\frac {J}{Kkmol}}\right]T_{n}[K]}}{\frac {kg}{s}}.}$

Con esta conversión de SCCM a kg/s, se pueden utilizar las calculadoras de unidades disponibles para convertir kg/s a otras unidades, ^[5] como g/s del sistema CGS o slug/s.

Con base en las fórmulas anteriores, la relación entre SCCM y el caudal molar en kmol/s viene dada por

${\displaystyle 1\,{\frac {kmol}{s}}=6\cdot 10^{7}{\frac {Z_{n}R_{u}\left[{\frac {J}{Kkmol}}\right]T_{n}[K]}{p_{n}[Pa]}}SCCM,}$

y

${\displaystyle 1\,SCCM=1.6667\cdot 10^{-8}{\frac {p_{n}[Pa]}{Z_{n}R_{u}\left[{\frac {J}{Kkmol}}\right]T_{n}[K]}}{\frac {kmol}{s}}.}$

Para algunos ejemplos de uso, considere la conversión de 1 SCCM a kg/s de un gas de peso molecular , donde está en kg/kmol. Además, considere las condiciones estándar de 101325 Pa y 273,15 K, y suponga que el gas es un gas ideal (es decir, ). Usando el método de corchetes unitarios (ver conversión de unidades ) se obtiene:${\estilo de visualización M}$${\estilo de visualización M}$${\displaystyle Z_{n}=1}$

${\displaystyle 1\,{\cancel {\text{SCCM}}}\cdot {\frac {1.6667\cdot 10^{-8}{\frac {101325[Pa]M\left[{\frac {kg}{kmol}}\right]}{8314\left[{\frac {J}{Kkmol}}\right]273.15[K]}}{\frac {kg}{s}}}{1\,{\cancel {\text{SCCM}}}}}=7.4364\cdot 10^{-10}\,\,M\left[{\frac {kg}{kmol}}\right]\,{\frac {kg}{s}}.}$

Considerando el nitrógeno, que tiene un peso molecular de 28 kg/kmol, 1 SCCM de nitrógeno en kg/s viene dado por:

${\displaystyle 7.4364\cdot 10^{-10}\,\cdot \,28=2.0822\cdot 10^{-8}{\frac {kg}{s}}.}$

Para hacer lo mismo para 1 SCCM de helio, que tiene un peso molecular de 4 kg/kmol, se obtiene:

${\displaystyle 7.4364\cdot 10^{-10}\,\cdot \,4=2.9745\cdot 10^{-9}{\frac {kg}{s}}.}$

Tenga en cuenta que 1 SCCM de helio es menos en kg/s que un SCCM de nitrógeno.

Para convertir 50 SCCM de nitrógeno con las consideraciones anteriores se hace lo siguiente:

${\displaystyle 50\,{\cancel {\text{SCCM}}}\cdot {\frac {1.6667\cdot 10^{-8}{\frac {101325[Pa]28\left[{\frac {kg}{kmol}}\right]}{8314\left[{\frac {J}{Kkmol}}\right]273.15[K]}}{\frac {kg}{s}}}{1\,{\cancel {\text{SCCM}}}}}=1.04\cdot 10^{-6}{\frac {kg}{s}}.}$

Para convertir 1 SCCM a kmol/s se hace lo siguiente:

${\displaystyle 1\,{\cancel {\text{SCCM}}}\cdot {\frac {1.6667\cdot 10^{-8}{\frac {101325[Pa]}{8314\left[{\frac {J}{Kkmol}}\right]273.15[K]}}{\frac {kg}{s}}}{1\,{\cancel {\text{SCCM}}}}}=7.4364\cdot 10^{-10}\,{\frac {kmol}{s}}.}$

Una unidad relacionada con el SCCM es el SLM o SLPM, que significa litro estándar por minuto . Su conversión es

${\displaystyle 1\,{\text{SCCM}}=10^{-3}\,{\text{SLM}},}$

y

${\displaystyle 1\,{\text{SLM}}=10^{3}\,{\text{SCCM}}.}$

Otra unidad es el SCFM, que significa pies cúbicos estándar por minuto .

Otra unidad relacionada con el SCCM (y el SLM) es el PCCM (y el PLM), que significa centímetro cúbico perfecto por minuto (litro perfecto por minuto). Un PCCM es un SCCM cuando el gas es ideal. En otras palabras, un PCCM es exactamente lo mismo que un SCCM si y solo si se cumplen las relaciones anteriores.${\displaystyle Z_{n}=1}$

• Calculadora de caudal másico (incluido SCCM)