ASHRAE Ciudad de Mexico

2. PSICROMETRÍA

3. Agenda
1.- Antecedentes
2.- Conceptos
3.- Carta psicrométrica /psicrometría
algunos procesos
4.- Comentarios
5.- Fuentes de información

4. Antecedentes
• Desde el siglo XVII y continuando con los
avances de la ciencia en los siglos posteriores,
la manera de conceptualizar la vida urbana y
las necesidades que aumentaban, la
tecnología fue dando respuesta a dichas
necesidades.
•A finales del siglo XIX y principios del siglo XX,
existieron grandes cambios tecnológicos que
se reflejaron en inventos y patentes.

5. Conceptos
•Temperatura: magnitud que mide el estado
térmico de un sistema termodinámico en
equilibrio (recordar segunda ley de la
termodinámica). De forma cotidiana: “es una
medida de la intensidad de calor”
•Humedad: cantidad de vapor de agua que
existe en la atmósfera.

6. Conceptos….continuación
• Limpieza del aire: cantidad de partículas (macro y
microscópicas) presentes en un espacio.
•Ventilación: efecto de substituir aire viciado por aire
limpio. A partir de este concepto, deberemos
considerar también la distribución del aire.
•Acústica: parte de la física que estudia los sonidos o
vibraciones (movimientos ondulatorios) producidos
en el aire y que son capaces de estimular
perceptiblemente el oído

7. Conceptos….continuación
• Confort: sensación (percepción) de
bienestar.
•Psicrometría: rama de la fisicoquímica
que estudia las propiedades del aire
húmedo y el efecto de la humedad
atmosférica en los materiales y el confort
humano.

8. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Conceptos….continuación
• Con base en los conceptos anteriores,
consideraremos a la psicrometría como
elemento fundamental, para el
acondicionamiento ambiental (espacios).
•Por lo tanto deberemos controlar:
temperatura, humedad, limpieza así como
circulación y movimiento del aire.

9. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Conceptos….continuación
• ¿Cómo medimos la humedad? Con
psicrómetros (mecánico y electrónico)

10. Carta psicrométrica
•El aire está compuesto por varios gases:
nitrógeno (78%), oxígeno (21%) y otros
(1%).
•En el aire está presente una determinada
cantidad de vapor de agua, dependiendo
de las condiciones ambientales.

11. Carta psicrométrica….cont
•Con base en los adelantos de la ciencia y
la nuevas tecnologías que surgieron, se
diseñan las cartas psicrométricas en el
inicio del siglo XX.
•¿A partir de qué variables se construye?

12. 40° 50° 70°60° 80° 90° 100° 110° 120°
Temperatura de bulbo seco

13. 40° 50° 70°60° 80° 90° 100° 110° 120°
.004
.008
.012
.016
.020
.024
.028
Temperatura de bulbo seco
Humedadespecífica(lbs/lb.)

14. 40° 50° 70°60° 80° 90° 100° 110° 120°
.004
.008
.012
.016
.020
.024
.028
Temperatura de bulbo seco
Humedadespecífica(lbs/lb.)

15. 40° 50° 70°60° 80° 90° 100° 110° 120°
.004
.008
.012
.016
.020
.024
.028
Temperatura de bulbo seco
Punto de Rocío
Humedadespecífica(lbs/lb.)

16. 40° 50° 70°60° 80° 90° 100° 110° 120°
.004
.008
.012
.016
.020
.024
.028
Temperatura de bulbo seco
H.R. =
Humedad actual
Humedad máxima
Humedadespecífica(lbs/lb.)

17. 40° 50° 70°60° 80° 90° 100° 110° 120°
.004
.008
.012
.016
.020
.024
.028
Temperatura de bulbo seco
El bulbo húmedo es la forma
mas simple y práctica de
medir la humedad
40°
50°
70°
60°
80°
Humedadespecífica(lbs/lb.)

18. 40° 50° 70°60° 80° 90° 100° 110° 120°
.004
.008
.012
.016
.020
.024
.028
Temperatura de bulbo seco
40°
50°
70°
60°
80°
15.0
20.2
34.1
43.7
Humedadespecífica(lbs/lb.)

19. 40° 50° 70°60° 80° 90° 100° 110° 120°
.004
.008
.012
.016
.020
.024
.028
Temperatura de bulbo seco
40°
50°
70°
60°
80°
Volumen específico
ft3/lb.
Humedadespecífica(lbs/lb.)

20. 40° 50° 70°60° 80° 90° 100° 110° 120°
.004
.008
.012
.016
.020
.024
.028
Temperatura de bulbo seco
Humedadespecífica(lbs/lb.)

21. Humedad
Específica
Punto de
Rocío
Bulbo
Seco
Dadas dos propiedades, todas
las
demás pueden ser localizadas

22. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Con base en la información presentada anteriormente, tendremos
siete variables por considerar cuando estemos utilizando la
psicrometría: temperatura de bulbo seco (°F), temperatura de
bulbo húmedo (°F), temperatura de rocío (°F), humedad relativa
(%), humedad específica (lb agua/lb aire), volumen específico
(ft3/lb), entalpía (btu/lb)
Otros datos importantes y útiles son:
1 kW = 3415 btu/h (medida de potencia)
1 kWh = 3415 btu (medida de energía)
Existen cartas psicrométricas para diferentes altitudes (normalmente
en variaciones de 1000 ft)
.
Carta psicrométrica….cont

23. Ejercicio
Identificar y obtener los valores de las
demás variables en su carta
psicrométrica, a partir de:
Bulbo seco = 90°F
Bulbo húmedo = 76°F
Volumen específico, temperatura de
rocío, humedad relativa, humedad
específica, volumen específico

24. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Psicrometría…cont
• Deberemos considerar también para nuestro análisis las
condiciones estándar:
– 70° F
– 14.7 psia (presión atmosférica)
– Aire seco (sin vapor de agua)
• Vol. específico a condiciones estándar = 13.35 cu. ft. / lb
• Flujo de aire expresado como ft3/ min (CFM)
SCFM =
CFM actual
V. esp. actual
X 13.35 ft.3 / lb

25. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Psicrometría….cont
Fórmulas al nivel del mar:
QS F = SCFM x T x 1.08
QL F = SCFM x gr x 0.68
QTOT = SCFM x h x 4.5
QTOT = QSH + QLH
QX están en BTU/Hr.

26. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Veamos la constante 1.08:
Proviene de lo siguiente:
Ecuación Dimensional
(BTU/Hr) = (Ft3/Min)x(°F)x(1.08)
Para que sea congruente el factor 1.08 deberá
tener las siguientes unidades: (BTU/Ft3x°FxHr)
60 minutos = 1Hr
v = 13.35 Ft3/Lb
Calor específico del aire = 0.24 BTU/Lbx°F
(60 Minutos/1 Hora) x (0.24 BTU/Lbx°F) (1.078 BTU/Ft3x°FxHr)
(13.35 Ft3/Lb)
=

27. Involvement in the Legislative and Regulative Process
.
Veamos la constante 0.68:
Proviene de lo siguiente:
Ecuación Dimensional
(BTU/Hr) = (Ft3/Min)x(Gr)x(0.68)
Para que sea congruente el factor 0.68 deberá tener las
siguientes unidades: (BTU/Ft3xHrxGr)
60 minutos = 1Hr
1.0 Lb = 7,000 Gr
v = 13.35 Ft3/Lb
Calor evaporación del agua a 70 °F = 1,053.68 BTU/Lb
(60 Min/1 Hr) x (1,053,68 BTU/Lbagua)
(13.35 Ft3/Lbaire)x7000 Gr
= (0.6765 BTU/Ft3xHrxGr)

28. Involvement in the Legislative and Regulative Process
.
Veamos la constante 4.50:
Proviene de lo siguiente:
Ecuación Dimensional
(BTU/Hr) = (Ft3/Min)x(BTU/Lb)x(4.50)
Para que sea congruente, el factor 4.50 deberá tener
las siguientes unidades: (BTU/Ft3xHr)
60 minutos = 1Hr
v = 13.35 Ft3/Lb
h está dada en BTU/Lb
(60 min/Hr)x(1.0 BTU/Lb)
13.35 Ft3/Lb
= 4.49 (BTU/Ft3xHr)

29. Involvement in the Legislative and Regulative Process
• CALOR SENSIBLE:
• qs= (Calor específico) (densidad específica)
(caudal) (diferencia de temperatura)
• qs= (0.244 Btu/lb-°F) (0.075 lb/ft3) (60 min/h)
(cfm) t °F
• qs= 1.08 (cfm) t resulta en (Btu/h)
• cfm= qs/(1.08) t

30. Involvement in the Legislative and Regulative Process
• CALOR LATENTE:
• qL= (calor latente de vaporización) (caudal)
(cambio la razón de humedad)
• qL= (1076 Btu/lb) (0.075 lb/ft3) (60 min/h) (W)
• qL= 4840 (cfm) W
• qL= 0.68 (cfm) G
• cfm= qL / 0.68 G

31. Involvement in the Legislative and Regulative Process
• CALOR TOTAL:
• qT= (caudal de aire) (cambio en entalpía)
• qT= (0.075 lb/ft3) (60 min/h) (cfm) h
• qT= 4.5 (cfm) h= qS+qL
• cfm= qT/ 4.5 h

32. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Calor sensible
Enfriamiento
B A
Calefacción

33. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Calor sensible ejemplo
5000 CFM a
80° DB/ 0 granos es calentado a
90° DB / 0 granos
SCFM = actual CFM
actual sp vol
X 13.35 cu. ft. / lb
SCFM = 4908 SCFM
QSHF = SCFM x T x 1.08
QSHF = 4908 x (90° - 80°) x 1.08
QSH = 53,006 Btuh
SCFM =
5000
13.6
X 13.35 cu. ft. / lb

34. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Calor latente
CambioencalorLatente
Humidificación
Deshumidificación

35. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Calor latente ejemplo
6339 CFM a
90° DB/ 0 granos
Agregando 20 granos
SCFM =
actual CFM
actual sp vol
X 13.35 cu. ft. / lb
SCFM = 6115 SCFM
QLHF = SCFM x gr x 0.68
QLHF = 6115 x (20 - 0) x 0.68
QLH = 83,164 Btuh
SCFM =
6339
13.84
X 13.35 cu. ft. / lb

36. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Calor total

37. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Calor total ejemplo
6000 CFM a
60° BS/ 0 granos se calienta y humidifica a
90° BS/ 20 granos
SCFM = 6119 SCFM
QTOTF = SCFM x h x 4.5
QTOTF = 6119 x (24.9 - 14.4) x 4.5
QTOT = 289,123 Btuh
SCFM =
6000
13.09
X 13.35 cu. ft. / lb
24.9
14.4

38. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Aire de suministro y aire de retorno
Calefacción y humidificación
RA
SA

39. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Aire de suministro y aire de retorno
Enfriamiento y deshumidificación
SA
RA

40. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Factor de calor sensible
Cuarto diseñado para: 78° / 50% RH
Pérdida de calor sensible = 50,000 Btuh
Pérdida de calor latente = 10,000 Btuh
SHF =
QSH
QSH + QLH
=
QSH
QTOT
SHF =
50,000
50,000 + 10,000
SHF = 0.833
SHF
.833
50% RH
78°

41. Involvement in the Legislative and Regulative Process
• A continuación mostraremos los procesos en
una carta psicrométrica.
• Algunos procesos:
– Calefacción y humidificación
– Enfriamiento y deshumidificación
– Mezcla de aire

42. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Calefacción y humidificación

43. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Enfriamiento y deshumidificación

44. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Mezcla de aire

45. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Calefacción
Mezcla de aire
Ventilación
RA
MA
OA
RA: TBS = 74°F; TBH = 62°F; 3,000 CFM
OA: TBS = 32 °F; TBH = 32 °F; 1,000 CFM
MA: 4,000 CFM
Calcular con la carta, las TBS y TBH de el punto MA

46. Involvement in the Legislative and Regulative Process
RA: TBS = 74°F; TBH = 62°F; 3,000 CFM
OA: TBS = 32 °F; TBH = 22 °F; 1,000 CFM
MA: 4,000 CFM
Calcular con la carta, las TBS y TBH de el punto MA
A.- Método Gráfico:
1.- Unir con una línea los puntos RA y OA
2.- Medir en mm la distancia entre esos puntos
3.- Calcular la proporción del aire en MA y OA, como sigue:
Aire de Mezcla = 3,000 + 1,000 = 4,000
Proporción de RA = (3,000 / 4,000) = 0.75
4.- Multiplicar la proporción por la distancia en mm (X mm)
5.- el punto MA se localiza, siempre, sobre la línea que une a los
dos puntos a una distancia de (0.75 X) y estará más cercana al
punto RA ya que estas condiciones prevalecen sobre las
condiciones de OA por ser una mayor cantidad de aire.
Mezcla de aire

47. MA: TBS = 63.5 °F
MA: TBH = 56.0 °F
MA
RA
OA
Mezcla de Aire

48. Involvement in the Legislative and Regulative Process
RA: TBS = 74°F; TBH = 62°F; 3,000 CFM
OA: TBS = 32 °F; TBH = 22 °F; 1,000 CFM
MA: 4,000 CFM
Calcular con la carta, las TBS y TBH de el punto MA
B.- Método Aritmético:
1.- Utilizar la siguiente Fórmula:
TBSMA =
CFMOA + CFMRA
TBSOAxCFMOA + TBSRAxCFMRA
TBSMA =
(74x3,000) + (32x1,000)
(3,000 + 1,000)
=
=
(222,000)+(32,000
(4,000)
TBSMA = 63.5 °F
Mezcla de aire

49. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Ejercicio :
RA: TBS = 75°F; HR = 45%; 5,000 CFM
OA: TBS = 35 °F; TBH = 30°F; 2,500 CFM
Utilizando la carta psicrométrica, calcular: TBS yTBH de la mezcla
de estos dos caudales. (utilice el método que le parezca más
sencillo)

50. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Mezcla de aire y calefacción
RA: TBS = 74°F; TBH = 62°F; 3,000 CFM
OA: TBS = 32 °F; TBH = 22 °F; 1,000 CFM
MA: 4,000 CFM
Ejemplo: Si la pérdida de calor es de 168,462 BTU/Hr, Calcular la TBS, con
la que se deberá inyectar el aire al local acondicionado
Recordemos que: qs = 1.08xSCFMxT; por lo cual, primero debemos
corregir los CFM para convertirlos en SCFM, como sigue:
Recordemos que :
CFM de la mezcla son 4,000; con un v = 13.33.
Por lo tanto SCFM = (4,000 x 13.35) / (13.33) = 4,006
Luego aplica la fórmula y tendremos:
qs = (1.08)x(4,006)x(T)
SCFM =
CFM x Vol. Esp. SCFM
Vol. Esp. CFM

51. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Mezcla de aire y calefacción
Luego aplicamos la fórmula y tendremos:
qs = (1.08)x(4,006)x(T)
De donde despejando T Obtenemos que:
T = qs /(1.08)x(4,006) = 168,462 / 4326 = 38.94 = 39
Por lo tanto la Temperatura de inyección (punto SA) necesaria será de:
Tiny = TBSMA + T = 63.5 + 39 = 102.5 °F

52. RA: TBS = 74°F; TBH = 62°F; 3,000 CFM
OA: TBS = 32 °F; TBH = 22 °F; 1,000 CFM
MA: 4,000 CFM
qs = 168,462 BTU/Hr
SA: TBS = 102.5 °F
Calefacción
Serpentín Calefacción
OA
RA
MA

53. Involvement in the Legislative and Regulative Process
RA: TBS = 74°F; TBH = 62°F; 3,000 CFM
OA: TBS = 32 °F; TBH = 22 °F; 1,000 CFM
MA: 4,000 CFM
SA: TBS = 102.5 °D; TBH = 68.1 °F; W = 0.0070 Lbagua/Lbaire
SA1: TBS = 102.5 °D; TBH = 73.1 °F; W = 0.0109 Lbagua/Lbaire
Supongamos por ahora, que el Factor de calor sensible
(FCS) (SHF en inglés) de nuestro ejemplo es de 0.80 con lo cual
podremos obtener la cantidad de humedad que debemos ingresar al
aire, de la siguiente manera:
1.- Trazar en la carta una línea que siga el 0.80 de FCS.
2.- Luego trazar una paralela que pase por el punto RA
3.- Trazar una vertical que pase por SA (Temp. de inyección)
4.- El Cruce de estas dos últimas líneas (lo llamaremos SA1) define
el punto de Inyección final, después de haber sido humidificado.
Humidificación

54. Involvement in the Legislative and Regulative Process
5.- Leer y anotar la W (humedad específica) de este punto
6.- La diferencia entre la W de SA y la W de SA1, es la cantidad de
Humedad que se deberá añadir al aire, para lograr las condiciones
deseadas en el local acondicionado.
Humidificación

55. RA: TBS = 74°F; TBH = 62°F; 3,000 CFM
OA: TBS = 32 °F; TBH = 22 °F; 1,000 CFM
MA: 4,000 CFM
qs = 168,462 BTU/Hr
(SA) W = 0.0070 Lb/Lb; (SA1) W = 0.0109 Lb/Lb
 W = 0.0109 – 0.0070 = 0.0039
 W
SA
SA1
RA
MA
OA
Humidificación

56. Involvement in the Legislative and Regulative Process
7.- Ahora calculemos la cantidad de vapor de agua necesaria para la
humidificación de este proceso, como sigue:
Recordemos que:  W = 0.0039 Lbagua / Lbaire
Por lo tanto:
4,000 (Ft3/min) x (0.0039 Lbvapor agua / Lbaire) x (60 Min/Hr)
13.33 (Ft3/Lbaire)
= 936.0
13.33
70.2 Lbvapor agua / Hr)=
Humidificación

57. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Zona del confort humano
Zona del Confort Humano
INVIERNO
1 TBS = 68 °F / 30% HR
2 TBS = 68 °F / 60% HR
3 TBS = 76 °F / 30% HR
4 TBS = 76 °F / 60% HR
VERANO
5 TBS = 75 °F / 20% HR
6 TBS = 75 °F / 60% HR
7 TBS = 80 °F / 20% HR
8 TBS = 80 °F / 60% HR

58. Involvement in the Legislative and Regulative Process
Con estos procesos cotidianos, podemos tener otras situaciones
donde se involucren en un mismo proceso: enfriamiento,
calefacción, humidificación, mezcla de aire, recalentamiento.
Comentarios

59. Fuentes
Involvement in the Legislative and Regulative Process
1.- www.ashrae.org
2.- Smith, Van Ness, Introducción a la termodinamica en Ingenieria
Química, Mc Graw-Hill, México, 1991
3.- Levine, Fisicoquímica, Mc Graw-Hill, México, 1991
4.- Mason, Historia de la ciencias, Alianza, Madrid, 2004