REALIZADO
POR: ZOILA CH. MANAURE T.
CI:
12.790.335
La
Carta Psicométrica
Las
propiedades de mezclado de aire como el vapor de agua pueden ser
presentadas de forma gráfica a través de las cartas psicométricas. Las cartas
psicométricas son muy usadas en las aplicaciones de acondicionamiento de aire.
Debe recordar que son necesarias tres propiedades termodinámicas independientes
para describir el estado de una mezcla binária (ex. presión, temperatura e
composición de la mezcla).
Para comprender el uso de este tipo de carta, es necesario entender el significado de Psicrometría, que se define como la medición del contenido de humedad del aire. Ampliando esta definición a términos más técnicos, psicrometría es la ciencia que involucra las propiedades termo-dinámicas del aire húmedo, y el efecto de la humedad atmosférica sobre los materiales y el confort humano.
La carta psicométrica es un diagrama de doble entrada, en el que se relacionan múltiples parámetros referentes a una mezcla de aire húmedo: temperatura, humedad relativa, humedad absoluta, punto de rocío, entalpía específica o calor total, calor sensible, calor latente y volumen específico del aire.
Así:
Para comprender el uso de este tipo de carta, es necesario entender el significado de Psicrometría, que se define como la medición del contenido de humedad del aire. Ampliando esta definición a términos más técnicos, psicrometría es la ciencia que involucra las propiedades termo-dinámicas del aire húmedo, y el efecto de la humedad atmosférica sobre los materiales y el confort humano.
La carta psicométrica es un diagrama de doble entrada, en el que se relacionan múltiples parámetros referentes a una mezcla de aire húmedo: temperatura, humedad relativa, humedad absoluta, punto de rocío, entalpía específica o calor total, calor sensible, calor latente y volumen específico del aire.
Así:
La humedad relativa (hr), es un término utilizado para expresar la cantidad de humedad en una muestra dada de aire, en comparación con la cantidad de humedad que el aire tendría, estando totalmente saturado y a la misma temperatura de la muestra. La humedad relativa se expresa en porciento, tal como 50%, 75%, 30%, etc.
%Hr = (PvH2O/PvH2O)* 100Donde:
PvH2O: Presión
de vapor del agua en aire.
PvH2O*:
Presión de vapor del agua líquida, se obtiene de tablas.
Cuando PvH2O = PvH2O* el aire está saturado de humedad, es decir, el aire es 100% húmedo.
Relación
entre Humedad relativa y específica del Aire
Como ya se ha mencionado, la humedad representa la cantidad de vapor de agua existente en el aire. Puede ser expresada en valores absolutos, específicos o relativos dependiendo el caso.
Si sabemos la humedad relativa del aire y la densidad de vapor de agua, además de la densidad del aire, la humedad específica puede ser expresada en la formula a continuación descrita:
x = 0.622 φ ρws / (ρ - ρws) 100%
Donde:
x =
es la humedad específica de la mezcla de vapor de aire (kg/kg)
φ = humedad
relativa (%)
ρws
= densidad de vapor de agua (kg/m3)
ρ =
densidad del aire húmedo (kg/m3)
El término "humedad absoluta" (ha), se refiere al peso del vapor de agua por unidad de volumen. Esta unidad de volumen, generalmente es un espacio de un metro cúbico (o un pie cúbico). En este espacio, normalmente hay aire también, aunque no necesariamente.
y = WH2O / W Aire Seco
Donde
W: peso
Los valores del diagrama no son constantes, varían según la altura sobre el nivel del mar. En bibliografía es usual encontrarlo referido a «la altura» del nivel del mar. La mayoría de cartas psicométricas tienen dos decimales, pero se puede encontrar hasta con cuatro decimales para una mayor precisión
A
continuación un ejemplo de carta psicrométrica con temperaturas normales y a
nivel del mar:
Ejemplo:
Un buen ejemplo de punto de rocío es cuando se coloca un trozo de carne o cualquier objeto que tenga una temperatura menor a 15C, supongamos 10 oC, la humedad en el aire que entra en contacto con ese objeto frío, se condensará sobre el mismo, como agua líquida, este fenómeno comúnmente se conoce como que el objeto esta "sudado", es un término incorrecto porque la humedad viene del aire más no del interior del objeto
Humedad relativa (hr)[%]
La humedad relativa es la aquella que contiene una masa de aire, en relación con la máxima humedad absoluta que podría admitir sin producirse condensación, conservando las mismas condiciones de temperatura y presión atmosférica.
Se entiende por humedad relativa al porcentaje que resulta de relacionar la masa de agua disuelta en una masa de aire, con respecto a la masa máxima de agua que podría disolverse en la misma masa de aire en su estado de saturación. De la anterior definición, se deduce que la humedad relativa del aire en su estado de saturación, es del 100%.
Ejemplo:
Una humedad relativa del 100% significa un ambiente en el que no cabe más agua. El cuerpo humano no puede transpirar y la sensación de calor puede llegar a ser asfixiante. Corresponde a un ambiente húmedo. Una humedad del 0% corresponde a un ambiente seco. Se transpira con facilidad
En otras palabras, La humedad relativa del aire, se puede definir tambien como la razón entre la presión de vapor de agua en un momento dado (Pv) y la presión de vapor de agua cuando el aire está saturado de humedad (Pvs), a la misma temperatura. La humedad relativa se puede expresar como decimal o como porcentaje.
Entalpía
(H) [kJ/kg]
La Entalpía es la cantidad de energía de un sistema termodinámico que éste puede intercambiar con su entorno. la entalpía de la mezcla de aire seco y vapor de agua, es la energía del aire húmedo por unidad de masa de aire seco, por encima de una temperatura de referencia; dado que en ingeniería sólo las diferencias de entalpía tienen interés práctico, el valor que se escoja para la temperatura de referencia carece de importancia.
Calor
específico
Energía necesaria para aumentar 1ºC la temperatura de un aire húmedo por kg de aire seco. Las propiedades específicas están referidas al aire seco.
Volumen específico
Volumen de una masa de aire húmedo por kg de aire seco. Propiedad que permite determinar los flujos volumétricos.
Presión de vapor (Pv)
La presión de vapor, es la presión parcial que ejercen las moléculas de vapor de agua presentes en el aire húmedo. Cuando el aire está totalmente saturado de vapor de agua, su presión de vapor se denomina presión de vapor saturado (PVS).
Relación de Humedad del Aire
Relación de humedad (GPP) es la relación entre la masa real de vapor de agua presente en el aire húmedo - a la masa de aire seco
Relación de humedad puede ser expresada por la masa de agua o por la presión parcial del vapor en el aire húmedo.
Razón
de Humedad ó Razón de Mezcla (W)
La razón de humedad del aire, se define como la relación entre la masa de vapor de agua y la masa de aire seco en un volumen dado de mezcla. Algunos autores confunden los términos razón de humedad y humedad absoluta; la humedad absoluta, denominada también densidad del vapor de agua, es la relación entre la masa de vapor de agua y el volumen que ocupa la mezcla de aire seco y vapor de agua.
Relación
de Humedad en masa
Relación de humedad se puede expresar como la relación entre la masa real de vapor de agua presente en el aire húmedo - a la masa del aire seco.Relación de humedad normalmente se expresa en kilogramos o libras de vapor de agua por kilogramo o libra de aire seco.
Relación de humedad expresada en masa:
x = mw/ ma
Donde:
x =
humedad (en kg agua / kg de aire, libra de agua / lb dry_air )
m w
= masa del vapor de agua (kg, lb)
m a
= masa de aire seco (kg, lb)
Relación
de Humedad por la presión parcial del vapor
Relación de humedad también puede ser expresada con la presión parcial del vapor de agua:
x = 0,62198 pw/ (pa- pw)
Donde:
p w=
presión parcial del vapor de agua en el aire húmedo (Pa, psi)
p a=
presión atmosférica del aire húmedo (Pa, psi)
La
cantidad máxima de vapor de agua en el aire se logra cuando p w=p ws
La presión de saturación del vapor de agua a la temperatura real puede ser modificada de la siguiente manera:
xs= 0,62198 pws/ (p a - pws)
Donde:
x s
= humedad específica a saturación (kg agua / kg de aire , libra de agua / lb dry_air
)
p ws
= presión de saturación de vapor de agua
Puesto que la presión de vapor de agua es mínima con respecto a la presión atmosférica, la relación entre la relación de humedad y la presión de saturación es casi lineal.
Humedad máxima específica a unas temperaturas más comunes:
Volumen
Específico (Ve) [m3/kg aire seco]
El volumen específico del aire húmedo, se define como el volumen que ocupa la mezcla de aire seco y vapor de agua por unidad de masa de aire seco. La masa específica del aire húmedo no es igual al recíproco de su volumen específico. La masa específica del aire húmedo es la relación entre la masa total de la mezcla y el volumen que ella ocupa.
Temperatura radiante
La temperatura radiante tiene en cuenta el calor emitido por radiación de los elementos del entorno.
Se toma con un termómetro de bulbo, que tiene el depósito de mercurio encerrado en una esfera o bulbo metálico de color negro, para asemejarlo lo más posible a un cuerpo negro y absorba la máxima radiación. Para anular en lo posible el efecto de la temperatura del aire, el bulbo negro se aísla mediante otro bulbo en el que se ha hecho al vacío.
Las medidas se pueden tomar bajo el sol o a la sombra. En el primer caso tendrá en cuenta la radiación solar y dará una temperatura bastante más elevada. También sirve para dar una idea de la sensación térmica. La temperatura de bulbo negro hace una función parecida, dando la combinación de la temperatura radiante y la ambiental.
El volumen específico del aire húmedo, se define como el volumen que ocupa la mezcla de aire seco y vapor de agua por unidad de masa de aire seco. La masa específica del aire húmedo no es igual al recíproco de su volumen específico. La masa específica del aire húmedo es la relación entre la masa total de la mezcla y el volumen que ella ocupa.
Temperatura radiante
La temperatura radiante tiene en cuenta el calor emitido por radiación de los elementos del entorno.
Se toma con un termómetro de bulbo, que tiene el depósito de mercurio encerrado en una esfera o bulbo metálico de color negro, para asemejarlo lo más posible a un cuerpo negro y absorba la máxima radiación. Para anular en lo posible el efecto de la temperatura del aire, el bulbo negro se aísla mediante otro bulbo en el que se ha hecho al vacío.
Las medidas se pueden tomar bajo el sol o a la sombra. En el primer caso tendrá en cuenta la radiación solar y dará una temperatura bastante más elevada. También sirve para dar una idea de la sensación térmica. La temperatura de bulbo negro hace una función parecida, dando la combinación de la temperatura radiante y la ambiental.
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