Psicometría

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior

Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño

Maracaibo, Edo Zulia

Ingeniería de Mantenimiento Mecánico

 

PSICROMETRIA

Br.: ANDRADE, José.

C.I.: 13.659.349

Maracaibo, Febrero 2015

DEFINICIÓN DE PSICROMETRÍA.

Es la ciencia que trata de las propiedades termodinámicas del aire húmedo y del efecto de la humedad atmosférica sobre los materiales y sobre el confort humano.

TERMINOS BÁSICOS.

·      Atmósfera: El aire alrededor de nosotros, se compone de una mezcla de gases secos y vapor de agua. Los gases contienen aproximadamente 77% de nitrógeno y 23 % de oxígeno, con otros gases que totalizan menos del 1 %.

·       Temperatura de bulbo seco: Es la temperatura medida con un termometro común.

·       Temperatura de bulbo húmedo: Es la temperatura que resulta de la evaporación del agua.

·       Temperatura de punto de rocío: Es la temperatura de saturación, a la cual se produce la condensación del vapor de agua. Un ejemplo es la humedad que se produce en la parte externa de un vaso de agua que contiene hielo. El vidrio frío reduce la temperatura del aire que lo rodea por debajo de su punto de rocío y la humedad se condensa formando gotas sobre la superficie del vaso.

·      Humedad específica: Es el peso real de vapor de agua en el aire, se expresa en libras de agua por libra de aire seco.

·      Humedad relativa: Es la relación del vapor de agua real en el aire, comparado a la máxima cantidad que estaría presente a la misma temperatura, se expresa en un porcentaje (%).

·      Volumen específico: Es el número de pies cúbicos -ft3- ocupados por una libra de la mezcla de aire y vapor de agua.

·      Calor sensible: Es la cantidad de calor seco, expresado en BTU por libra de aire, se refleja por la temperatura de bulbo seco.

·      Calor latente: Es el calor requerido para evaporar la humedad que contiene una cantidad específica de aire. Esta evaporación ocurre a la temperatura de bulbo húmedo, se expresa en BTU/Lb de aire.

·      Calor total (Entalpía): Es el contenido de calor total de la mezcla de aire y vapor de agua, es decir la suma de calor sensible y calor latente expresado en BTU/Lb de aire.

CARTA PSICROMÉTRICA.

La carta publicada por ASHRAE muestra valores de entalpía a varias temperaturas. En esta carta se involucran tres variables: valores de temperatura de bulbo seco, humedad relativa, puntos de saturación (temperaturas de punto de rocío).

 

Muestra de tabla que relaciona la cantidad de humedad que puede contener el aire en condiciones saturadas, la cual se muestra a continuación:

REPRESENTACION GRAFICA DE LAS LINEAS QUE DENOTAN LA CARTA PSICROMETRICA.

Fig. 1. Líneas de temperatura de bulbo seco °C.                                                   Fig. 2. Líneas de humedad relativa %

Fig. 3. Líneas de humedad absoluta en gramos/kg.                                       Fig. 4. Líneas de temperatura de bulbo húmedo °C.

Fig. 5. Líneas de temperatura de punto de rocio °C.                                         Fig. 6. Líneas de entalpía en kj/kg de aire seco.

Fig. 7. Líneas de volumen específico en m³/kg de aire seco.

ECUACION DE ESTADO DE UN GAS IDEAL.

Un gas es un fluido que se caracteriza por la cohesión que existe entre sus moléculas, motivo por el cual debe estar contenido en un recipiente.  El gas ejerce una presión sobre las paredes del recipiente cuyo volumen es V, estando el gas a la temperatura T (en Kelvin).  Estas variables se relacionan mediante la llamada ecuación de estado, que generalmente es una ecuación larga y compleja.  Sin embargo, en muchas ocasiones puede utilizarse una forma más sencilla llamada ecuación de estado del gas ideal.

Para que se de este tipo de ecuación se deben cumplir ciertos parámetros:

·      Una presión baja.

·      Que el gas sea lo más inerte posible.

·      Que estemos lejos de las condiciones de condensación (paso de gas a líquido)

            Cuando estas condiciones se cumplen podemos aplicar la sencilla ecuación:

La ecuación que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad (en moles) de un gas ideal es:

P * V = m * R * T

Donde:

P = Presión absoluta (Pa)

V = Volumen (m³)

m = Moles de gas (kg)

R = Constante universal de los gases ideales, R=R/M. (R=8,314 J/(Kmol*K) y M =masa molcular (kg/kmol)

T = Temperatura absoluta en Kelvin, donde T = t + 273,15; siendo t la temperatura en °C.

También se debe tener presente que la densidad ƥ, es m3/V, de allí es fácil obtener:

ƥ = p/R*T

ECUACIONES DE ESTADO DE UN AIRE HUMEDO.

Como se ha indicado antes, un volumen de aire húmedo se entiende que es una mezcla de gases constituida por una masa de aire seco , formada por los distintos gases (oxígeno, nitrógeno, argón, anhídrido carbónico, etc), y agua en estado de vapor (gas). La presión total ejercida por la mezcla es la suma de las presiones parciales ejercidas por el aire seco (P_d), y la presión parcial ejercida por el vapor de agua (a la que llamaremos P_w = e). Si son n_d y n_w los números de moles de aire seco y vapor de agua presentes en la muestra de aire, escribiremos:

Donde p es la presión total.

Fig. 8. Separación virtual de los dos componentes del aire: aire seco y vapor de agua.

TEMPERATURA DE ROCIO.

El punto de rocío es la temperatura td [°C] a la que el agua empieza a condensarse del aire y por consiguiente entonces la presión de vapor del agua existente p, es igual a la presión de saturación pw del agua requerida. Cuando baja la temperatura, disminuye la capacidad del aire para absorber agua.

 EJERCICIO:

1)  Si  la  temperatura  de  bulbo  seco  es  de  24°C  y  la  humedad  relativa  de  50%  ¿cuál  es  contenido  de  humedad?

Respuesta:

El contenido de humedad es de 9,2 g/kg de aire seco.

   

 

BIBLIOGRAFIA

 Guide and Data Book de ASHRAE

http://posgrado.ier.unam.mx/static/admision/bioclimatica/Bioclimatica-guia-3.pdf

Luis Jutglar, Angel Luis Miranda.  Técnicas de Calefacción.  1era edición.  MARCOMBO, S.A..  Barcelona – España. 2009