HIGROMETRIA

 

• Vapor recalentado: Aquél que se encuentra a más temperatura que la correspondiente a su saturación, admitiendo más evaporación; también se le llama vapor no saturado.
Propiedades del vapor del agua:
El aire atmosférico tiene una cierta cantidad de vapor de agua, normalmente en estado de vapor sobrecalentado, a baja presión y baja temperatura.
Calor específico del vapor de agua:
Basándose en datos experimentales y en el campo del aire acondicionado, se ha adoptado como valor del calor específico del vapor del agua:
Cpv=0,46 Kc/KgºC
Ley de Dalton:
En cualquier mezcla mecánica de gases y vapores (aquellos que no se combinan químicamente):
Cada gas o vapor en la mezcla ejerce una presión parcial individual que es igual a la presión que ejercería si el sólo ocupara todo el espacio.
La presión total de la mezcla es igual a la suma de las presiones ejercidas por cada uno de los gases o vapores en particular.
El aire obedece a dicha ley ya que es una mezcla de gases y vapores.
La presión barométrica total es la suma de todas las presiones parciales ejercidas por los gases secos y por el vapor de agua.
Por lo tanto:
Patmosferica = Paire seco + Pvapor agua
Humedad específica:
La humedad específica es la cantidad de vapor de agua contenida en 1 Kg. de aire seco.
Aire saturado:
Con esta expresión se quiere decir que el vapor de agua está saturado. Es decir que la presión parcial en la mezcla es igual a la presión de saturación correspondiente a la temperatura a la que se encuentra la mezcla.
Si a partir de este punto se aumenta la proporción de vapor de agua se llegará a la condensación o la formación de niebla.
Si por el contrario el aire está sobrecalentado, se podrá añadir más hasta llegar a la saturación.
• Punto de rocío:
Si una mezcla de aire y vapor de agua es enfriada a presión constante, la temperatura a la que tendríamos vapor saturado es llamado punto de rocío. Dicha temperatura es evidentemente correspondiente a la presión parcial del vapor de agua de la mezcla.
Temperatura de bulbo húmedo y bulbo seco:
Es la temperatura que se determina con un termómetro (llamado de bulbo húmedo) que tiene el bulbo cubierto de una gasa empapada en agua.
Haciendo pasar el aire a una velocidad suficientemente elevada (siempre que el aire no esté saturado) se nota un descenso de la temperatura respecto a la indicada en un termómetro normal (de bulbo seco) y que es producida por la evaporación del aire.
• Humedad en el aire:
El aire totalmente seco no existe pues siempre contiene vapor de agua.
El vapor del agua proviene de la evaporación parcial de las grandes masas de agua, (mares, ríos, lagos, etc.) su conocimiento es importante, ya que las variaciones de vapor de agua afectan sensiblemente al confort de las personas, o a las condiciones de los procesos industriales.

Humedad relativa y humedad absoluta:

La humedad del aire se puede indicar en forma absoluta y relativa.

•  Humedad absoluta(Ha):

Es la cantidad de vapor de agua contenida en una unidad de volumen de aire. Se expresa en gr/m³.

Ha= m v /V

m v = masa de vapor de agua (gr)

V = volumen del aire (m³)

•  Humedad relativa(Hr):

Es la relación entre la cantidad de vapor de agua que tiene una determinada masa de aire y la que tendría si estuviese saturado de humedad a la misma temperatura.

Hr= m v /m vs

m v = masa de vapor que contiene el aire.

m vs = masa de vapor que contendría si estuviera saturado.

Psicrometros:

Están formados por dos termómetros, uno seco y otro húmedo.

El termómetro húmedo se encuentra rodeado por una gasa humedecida permanentemente, al estar parte de la misma sumidera en agua.

La determinación de la humedad relativa del aire se realiza de la siguiente manera:

La gasa que rodea al termómetro húmedo al evaporar parte del agua que contiene, provoca un descenso de temperatura en el termómetro, ya que para evaporarse un líquido necesita absorber calor, calor que recoge del que tiene el propio bulbo, haciendo que este se enfríe.

Una vez conocidas las temperaturas TS (termómetro seco) y TH (termómetro húmedo) se puede determinar la humedad relativa con el diagrama psicrométrico.

Diagrama psicrométrico:

Existen varias formas de relacionar la temperatura con la humedad, entre ellas tenemos el Diagrama Psicrométrico, con el cual podemos ver la humedad relativa, cantidad de agua, etc.

La escala horizontal, está constituida por los valores de la temperatura que encontramos en un termómetro cualquiera.

Todas las líneas verticales se denominan ºC, esa temperatura, estarán en cualquier punto de la línea vertical que corresponda a 25ºC.

La escala de la derecha indica el contenido de agua, y lo mismo que decíamos en el caso anterior, si tomamos por ejemplo 10 gramos, los 10 gramos estarán en cualquier punto de la recta horizontal correspondiente.

Simplemente con esta parte del gráfico podemos ver algunas propiedades del aire.

Por ejemplo, según el gráfico el aire se ºC y 10gr).

Supongamos que este aire es enfriado a 20ºC (sólo disminuye la temperatura), la cantidad de agua sigue la misma, luego ahora estará el aire en el punto 20ºC y 10gr.

Si seguimos enfriando el aire hasta dejarlo a 14ºC seguiremos disminuyendo sólo la temperatura, pero la cantidad de agua es la misma (10gr), pero observamos que en ese punto hemos llegado al final del gráfico en la línea 14ºc y 10gr. Lo que indica que en ese punto se encuentra el aire con la máxima humedad que admite en esas condiciones, si lo seguimos enfriando por debajo de los 14ºC el vapor de agua que contiene el aire empezará a condensarse ya que el aire a menor temperatura no puede contener tanta cantidad de humedad.

Si lo enfriamos a 10ºc descenderíamos desde el punto 14ºC 10gr por el borde del gráfico hasta encontrar la temperatura deseada 10ºc y observamos que estamos en la línea horizontal correspondiente a 7,7gr y si lo seguimos enfriando hasta dejarlo a 5ºC seguiremos descendiendo, por el borde del gráfico y nos encontramos con la línea de contenido de agua de 5,5gr.

El aire queda saturado de humedad pero con menos gramos de agua por kilo de aire, el resto se ha condensado.

La línea que une todos los puntos de saturación del gráfico se denomina punto de rocío o temperatura de saturación.

Con el gráfico podemos determinar la humedad relativa sin necesidad de hacer cálculos:

El gráfico dispone de unas curvas que se parecen a la línea de saturación y que corresponden a cada tanto por ciento de humedad.

De esta forma podemos, conocida la humedad relativa, conocer los gramos de agua o viceversa, como ejemplo verá qué humedad relativa corresponde a las temperaturas del ejemplo anterior 25ºC 10gr.

Buscando en el gráfico la intersección de las líneas tendremos 50% Hr y cuando lo enfriamos a 20ºC teníamos 67% Hr, y le seguíamos enfriando hasta 14ºC y teníamos 100% Hr hasta los 5ºC.

Si partimos de 25ºC 10gr 50% y calentamos el aire hasta 35ºC 10gr, obtenemos un Hr del 28%.

De estas pruebas deducimos:

•  Al enfriar el aire aumenta el % de Hr.

•  Al calentar el aire disminuye el % de Hr.

Ahora vamos a incluir en el ábaco la temperatura de bulbo húmedo.

Supongamos que tenemos 1 kg de aire a una temperatura de B.S. de 24ºC y 8,5gr de agua. Si pudiéramos saturar completamente el aire, aumentando los gramos de vapor de agua, su temperatura disminuirá, pues las gotas de agua para vaporizarse necesitan calor y lo recogen del mismo aire haciéndolo descender de temperatura.

Imaginemos que su temperatura hubiera descendido hasta aproximadamente 16,4ºC y a esa temperatura el aire saturado contendría 11,6 gr de agua.

A la temperatura del aire saturado se le denomina TBH en este caso la TBS es 24ºC, TBH 16,4ºC y el contenido de agua de 8,5gr.

Las líneas del BH aparecen en forma diagonal.

Otra propiedad a tener en cuenta es el volumen específico, que representa el volumen que ocupa la mezcla de aire y vapor de agua a una determinada temperatura en metros cúbicos por kilo.

Por ejemplo, un kilogramo de aire a 24ºC (B.S.) ocupa aproximadamente 0,84m³ a la presión atmosférica.

Si se calienta a 35ºC este mismo kilo de aire ocupará un mayor volumen, o sea 0,87 m³.

Pero si se enfría a 13ºC este kilo de aire ocuparía sólo 0,81 m³.

Las líneas de los volúmenes específicos aparecen en el gráfico como líneas oblicuas.

Otra propiedad muy útil es la llamada entalpía o contenido total del calor en la mezcla de aire humedad.

El uso de la entalpía permite determinar el calor añadido o quitado al aire en cualquier proceso.

Las líneas de entalpía aparecen casi sobrepuestas a las líneas de B.H.

Por ejemplo un aire a 25ºC de B.S. y 15ºC de B.H. y con un contenido de agua de 6,5 gramos, en ese punto el aire tendrá la entalpía de 10Kcal/kilo de aire.