Humedad y presion absoluta relativa, tabla de saturacion diagrama sicrométrico
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Humedad y presion absoluta relativa, tabla de saturacion diagrama sicrométrico Document Transcript

  • 1. 1.3 HUMEDAD RELATIVA Y ABSOLUTA1.3.1 INTRODUCCIÓNCuando se habla de humedad en climatización siempre se refiere a la cantidad de partículas de agua que seencuentran en suspensión en el aire. Pero este concepto deja de ser tan sencillo cuando intervienen loscambios de temperatura (función principal de la climatización) que tienen una relación directa con dosconceptos: el de temperatura y el de humedad.1.3.2 AIREMasa compuesta por diversos gases en cantidad variable, siendo sus principales componentes y proporción losque se indican a continuación: Composición del aire Nitrógeno 78% Oxígeno 20% Otros gases 2%1.3.3 HUMEDADEs la cantidad de vapor de agua que contiene el aire en un momento determinado.1.3.4 HUMEDAD ABSOLUTAEs la cantidad de agua en peso que tiene en un volumen de aire expresada en gramos por kilogramo de aireseco o en gramos por metro cúbico de aire.EJEMPLO: Si se tiene un volumen de aire seco de 1m³ (imaginemos una urna de cristal que cada uno de suslados mide un metro) y se introducen 10 gramos de agua en su interior (el agua se vaporiza con unpulverizador de los usados para las plantas), el volumen de aire absorberá esa cantidad de agua quedando unaire mas húmedo. En este ejemplo el valor de humedad absoluta sería 10 gramos x m³.1.3.5 HUMEDAD RELATIVACualquier masa de aire es capaz de absorber una cierta cantidad de agua en suspensión. La cantidad máximaque puede mantener dependerá de la temperatura de la masa de aire.La humedad relativa indica la relación entre la cantidad de agua en suspensión que tiene un volumen de aire yla cantidad máxima de vapor de agua en suspensión que podría llegar a tener ese volumen de aire para elvalor de temperatura al que se encuentra.EJEMPLO: Se tiene 1 m³ de aire que debido a su temperatura podría mantener en suspensión 20 gramos devapor de agua pero solamente mantiene 10 gramos de vapor de agua. Esto indica que el aire está a la mitad desu capacidad, es decir, que se tiene un 50% de humedad relativa.En la práctica para obtener los valores de Humedad Relativa (HR) se aplicara cualquiera de estas dos fórmulasporque aunque sean nombres distintos el concepto es el mismo: HR = (Presión vapor / Presión saturación)*100 HR = (Humedad absoluta / Valor de saturación)*100El valor que se obtenga se multiplica por 100 para dar los valores en tanto por cien y no en tanto por uno comosale directamente de la aplicación de la formula. No obstante sería un valor perfectamente válido, pero quenunca se utiliza, pues la humedad relativa se acostumbra a expresar en tanto por ciento.EJERCICIO 1: Se tiene una masa de aire que tiene las siguientes características, humedad absoluta 50gramos agua y valor de saturación 100 gramos. Hay que obtener la Humedad Relativa. HR=( Habs/Vs )*100 => 50/100*100 => 0.5 * 100 = 50 % de HREJERCICIO 2: Se tiene una masa de aire que tiene las siguientes características, humedad absoluta 12gramos vapor de agua y valor de saturación 17.3 gramos de vapor de agua. Hay que obtener la HumedadRelativa HR=( Habs/Vs )*100 => 12/17.3*100 => 0.694 * 100 = 69.4 % de HR1.3.6 OBTENCIÓN DE CONTENIDO DE AGUAOtro tipo de ejercicio que tiene cierta utilidad sobre todo cuando se quiere eliminar la humedad de un ambientees hacer el cálculo inverso que consiste en obtener la cantidad de agua que tiene una masa de aire midiendosu humedad relativa y su temperatura para eliminarla mediante un equipo apropiado de deshumectación.Despejando de la formula anterior de la humedad relativa se obtiene que: Humedad Absoluta = Humedad Relativa (en tanto por uno) * Valor saturación
  • 2. Es importante tener presente que si dan el valor de humedad relativa en tanto por cien, se debe dividir entre100 para introducirlo en la fórmula en tanto por uno.EJERCICIO 3: Se tiene en un local de 30m³ una humedad relativa del 50 % y un valor de saturación de 100gramos de agua por m³ de aire, obtenido a partir de su temperatura. Hay que obtener la cantidad de aguapresente en todo el local. Habs = HR * Vs => (50/100)Para pasarlo a tanto por uno * 100 gramos => 0.5 * 100 = 50 gramos de agua por m³.Como se tienen 30m³ de volumen * 50 gramos = 1500 gramos de agua se tendra que quitar para secar el aire.1.3.7 APRECIACIÓN DE LA HUMEDADLas personas solamente son sensibles a las humedades relativas, no siendo capaces de detectar variacionesen las humedades absolutas.1.4 PRESIÓN1.4.0 INTRODUCCIÓN Y MANÓMETRO1.4.0.1 IntroducciónLa presión indica qué cantidad de fuerza se está ejerciendo sobre un cuerpo por unidad de superficie del propiocuerpo. Se estudiara la presion en los fluidos, tanto líquidos como gaseosos. Éstos son elementos que carecende forma y producen presión en el recinto que los contiene dirigiéndose en todas direcciones, debido a que susmoléculas tratan de extenderse lo máximo posible. Si se encierran en un recinto pequeño ejercerán una fuerzapara intentar salir del recinto que los contiene. A esta fuerza se le llama presión. Hay que tener presentes dosprincipios básicos:1. Si se tiene una presión en un recipiente y se aumenta la cantidad de sustancia dentro de éste, se produce unaumento de presión que se transmite por igual a todas las paredes que forman el recipiente de contención.2. Si se produce un aumento de presión ésta se transmite inmediatamente a todo el recipiente por igual.EJEMPLO: Si se tiene una rueda gigante de un camión que tiene una presión interna de 3 kg/cm² y con unabomba de bicicleta introducimos más aire dentro de ésta, el aumento de presión se transmite de formainmediata y uniforme a todo el interior de la rueda.1.4.0.2 ManómetroSon los elementos utilizados para medir la presión en los circuitos hidráulicos y frigoríficos. Los manómetrosmás utilizados son los mecánicos que consisten en una escala graduada en la que una flecha indica un valorde presión Su funcionamiento mecánico consiste en una pequeña espiral que por efecto de la presión sedesenrolla. El ejemplo más parecido es un matasuegras de los utilizados en las fiestas que cuando se sopla sedesenrolla, enrollándose de nuevo cuando se deja de generar presión con el soplido. Actualmente se utilizanalgunos manómetros digitales aunque su presencia es simbólica.1.4.1 CÁLCULO DE PRESIONESLa fórmula que se utiliza para obtener la presión que soporta un cuerpo es la siguiente: P=F/S P= Presión. F= Fuerza. S=SuperficieEJEMPLO 1: Si se apoya sobre un palo de un centímetro cuadrado un paquete que contiene una sustancia quepesa un kilo, la presión que está soportando el palo es de un kilo por centímetro cuadrado. Esta presión la seobtendrá de dividir el peso que aguanta entre la superficie. Se obtiene el siguiente resultado: P = 1 kg / 1 cm² = 1 kg/cm² (un kilogramo por centímetro cuadrado)EJEMPLO 2: Si ahora se apoya sobre un palo de 4 cm² un paquete que contiene una sustancia que pesa 8kilos, la presión que esta soportando cada centímetro cuadrado del palo es igual a dividir el peso total entre lasuperficie. Se obtiene el siguiente resultado: P = 8 kg / 4 cm² = 2 kg/cm² (dos kilogramos por centímetro cuadrado)1.4.2 UNIDADES DE MEDIDALa unidad más utilizada para indicar la presión es kg/cm², aunque se tienen otros tipos de unidades quetambién son válidos y que además se pueden convertir entre sí.Las unidades de presión que se pueden encontrar son las siguientes:1.4.2.1 Metros de columna de aguaUn metro de columna de agua equivale a 0.1 kg/cm². Esto es debido a que la presión que ejerce un metro deagua sobre un cuerpo que esté debajo es igual a 100g/cm². Estas unidades se utilizan cuando se quiere saberla presión que se tiene debida a la altura de edificios.
  • 3. EJEMPLO 1: Si se esta buceando a una profundidad de 10 metros el agua que se tiene encima de la cabezaestá ejerciendo una presión sobre la misma de 1 kg.EJEMPLO 2: Un edificio de 10 metros (columna de agua) de altura. Las tuberías que llevan el agua al últimopiso soportan en la base una presión de 1 kg/cm².1.4.2.2 AtmósferasTodos las personas están sometidas al peso que supone tener encima la atmósfera. Por lo tanto una atmósferaes la presión que todos soportan continuamente, una atmósfera es una presión equivalente a 1 kg/cm²(aproximadamente porque realmente sería 1,033 atmósferas = 1 kg/cm²).1.4.2.3 BaresSe utilizan de igual forma que el kg/cm² puesto que son completamente equivalentes. Son igual 10 bares depresión que 10 kg/cm². Los bares son muy utilizados en meteorología. Los anticiclones o borrascas se generanpor diferencias de presión en la atmósfera, pero como éstas son muy pequeñas se utilizan milibares. (1000milibares son iguales a un 1 bar).1.4.2.4 Libras/pulgadas o psiEs una medida inglesa que durante mucho tiempo fue la única unidad de medida utilizada para refrigeración,pero que hoy en día está en desuso por no pertenecer al sistema internacional. Desgraciadamente todavía seencuentran muchos equipos con manómetros en estas escalas. Su equivalencia es: 1 psi = 1 libra/pulgada cuadrada y 1 psi = 0.07 kg/cm²1.4.2.5 Pascal o Newton/m2Aunque son medidas que pertenecen al sistema internacional, no se utilizan por ser demasiado pequeñas,haciendo difícil su utilización cotidiana y obligando a trabajar con demasiados dígitos.1.4.3 PRESIÓN RELATIVA Y ABSOLUTAPara simplificar la explicación se pondrá como ejemplo una botella vacía que esta tapada con un corcho. Lapresión del interior de la botella seria de 1 atm pues antes de cerrarla estaba soportando la presión de laatmósfera (igual ocurre con las personas y con todos los elementos que están sobre la tierra) pero si se llevaesta misma botella a la luna y se le quita el corcho, sonara como si se abriera una botella de refresco pues éstatenía en su interior una presión de 1 kg/cm² y se ha abierto en la luna, donde la presión atmosférica es nula.Cuando se lee la presión en un manómetro convencional éste indica antes de conectarlo 0 bares aunque sesabe que realmente debería de marcar una atmósfera. Este hecho es debido a que la medición que hacen esde presiones relativas que son aquellas en las que se desprecia la presión ejercida por la atmósfera. Si no sequisiera así se debería de especificar que se quiere un manómetro que mida presiones absolutas, que sonaquellas que no desprecian la presión de la atmósfera. Normalmente se utilizan las presiones relativas. Resumen Presión relativa o manométrica = presión absoluta - presión atmosférica. Presión absoluta = presión manométrica + presión atmosférica. Presión atmosférica. = 1,033 atm1.4.4 INFLUENCIA DE LA PRESIÓNLas condiciones de presión influyen en los cambios de estado. Cuando no se indica nada quiere decir que lascondiciones de presión son condiciones estándar que corresponden con una presión de una atmósfera (a niveldel mar), que normalmente se tiene encima de las personas (en lo alto de una montaña no sería válido). Si baja la presión es más fácil que se consiga cambiar de estado. Si se sube la presión es más difícil que se consiga cambiar de estado.1.4.4.1 Si bajamos la presiónEl agua como elemento conocido se sabe que hierve a una temperatura de 100ºC si se encuentra a una alturacero (nivel del mar). Una forma de bajar la presión es eliminar parte de la atmósfera que esta encima del aguaque se quiere hervir. Se conseguiría si se sube a lo alto de una montaña de 3000 metros donde el agua puedehervir a una temperatura de 89ºC puesto que se ha quitado 3000 metros de la atmósfera que normalmente setiene encima. Este principio se utilizara más adelante cuando se quiera evaporar fluidos a bajas temperaturas. Tabla de puntos de ebullición del agua bajando su presión Presión en Atmósferas Temperatura en ºC 0.2 60 0.4 75
  • 4. 0.6 86 0.8 93 1 1001.4.4.2 Si se sube la presiónEste principio lo utilizan las nuevas ollas rápidas que son envases herméticos que mediante una pesaconsiguen que los alimentos estén sometidos a una presión de varias atmósferas. Con ello se consigueaumentar la presión y retrasar el punto de ebullición del agua a mucho más de 100ºC sometiendo a losalimentos a temperaturas de más de 100ºC en menos tiempo. Por ejemplo, si la presión alcanzada es de 10bares el agua hierve a una temperatura de más de 180 ºC. Olla a presiónVálvula de saturación: Mantiene constante la presión dentro de la olla. Antiguamente era una pequeña pesacalibrada, que liberaba constantemente parte del vapor generado en la cocción.Válvula de seguridad: Elemento de seguridad que evita que si falla la válvula de saturación la olla aumente enexceso su presión pudiendo llegar a reventar. Tabla de puntos de ebullición del agua subiendo su presión Presión en Atmósferas Temperatura en ºC 1 100 2 120 4 143 6 158 8 170 10 1791.5 VALOR DE SATURACIÓN DEL AIRE1.5.1 SATURACIÓN DEL AIRESe dice que una masa de aire está saturada cuando no puede mantener en suspensión más cantidad de agua.La saturación se produce cuando la presión de vapor (presión producida por el peso de las gotitas de vaporque son absorbidas por una masa de aire) llega al valor de presión de saturación (valor de presión máximoproducido por el peso de las gotitas de agua disueltas en el aire).1.5.2 INFLUENCIA DE LA TEMPERATURALa cantidad máxima de agua en suspensión que puede soportar un volumen de aire depende principalmentede su temperatura. Para poder saber el valor máximo se necesita una tabla de saturación de aire. Cualquierotro gas necesita su propia tabla de características de saturación, pues cada gas o mezcla de ellos tienen unosvalores diferentes.La temperatura del aire afecta de forma directamente proporcional a su capacidad para poder absorbermoléculas de agua.EJEMPLO 1: Un ejemplo que puede servir para recordar la influencia de la temperatura en el valor desaturación del aire, es el de un malabarista con pelotas de ping pong. Cuando tiene los músculos fríossolamente es capaz de mantener 3 pelotas en el aire pero cuando tiene los músculos calientes es capaz demantener muchas pelotas a la vez. Sin embargo, si a nuestro personaje del ejemplo se le enfrian los músculoscuando tiene muchas pelotas en el aire la consecuencia será que se le caerán al suelo, puesto que no podrámantenerlas todas en el aire.El comportamiento que las partículas de aire tienen cuando están afectadas por la temperatura es similar alejemplo anteriormente expuesto. Mientras más calientes están, las particulas más chocan entre ellas no
  • 5. permitiendo que las gotas de agua se precipiten. Por el contrario cuando estas se enfrían sus choquesdisminuyen permitiendo que algunas gotas caigan al suelo.RESUMEN: Cuanta más alta es la temperatura de una masa de aire más alta es la capacidad que tiene ésta depoder absorber agua en suspensión. Cuanto más baja es la temperatura de una masa de aire más baja es sucapacidad para poder absorber agua en suspensión.1.5.3 TABLA DE SATURACIÓNEs una tabla obtenida en laboratorio en la que se plasman los valores de saturación del aire a las distintastemperaturas del mismo. Se observa que cuando el aire se enfría la capacidad de mantener elementos ensuspensión disminuye en gran medida y cuando se calienta la masa de aire el valor de saturación se hace muygrande.1.5.4 UTILIDADES DE LA TABLA DE SATURACIÓNÉsta es una tabla de doble entrada donde, si se conoce un valor cualquiera de uno de los ejes, sólo se tendráque (de forma perpendicular desde el punto de referencia) trazar una perpendicular que corte a la tabla con lascaracterísticas del aire y se obtendra el otro valor.Paso 1: Trazar una línea perpendicular al eje horizontal (línea roja), hasta que corte la curva de saturación.Paso 2: Trazar una línea perpendicular al eje vertical (línea verde) que pase por el punto A que se ha obtenidoen el paso 1.
  • 6. Por lo tanto, el valor máximo de humedad por m3 de aire es de 12,5 gramos para una temperatura de 15 ºC.1.5.4 EJERCICIOS DE APLICACIÓN DE LA TABLAEJERCICIO 1: Se tiene una masa de aire que tiene un humedad absoluta de 10 gramos vapor de agua y unatemperatura de 5ºC. Obtén la Humedad Relativa.Este ejercicio se complica un poco, pues se necesita conocer el valor de saturación para la temperatura de 5ºC.Para ello se tiene que hacer uso de la tabla de saturación del aire. Con el valor de 5ºC se coloca en el ejehorizontal y se traza una perpendicular hasta que corte la curva característica, que en este caso dara un valoraproximado de 7 gramos*m³Estos datos se aplican a la fórmula y se obtendría: HR = Habs/Vs*100 => 10 / 7*100 => 1.42 * 100 = 142%Se ve que el valor es superior al 100 %. Esto indica que se ha partido de algún dato erróneo, pues nunca sepuede tener un valor superior al 100 % ya que el aire, si se satura porque se ha sobrepasado su Vs, (valor desaturación) no podría mantener el agua en suspensión y lo que haría sería desprenderse del exceso dehumedad dejándola caer al suelo.EJERCICIO 2: Se tiene una masa de aire que tiene una humedad absoluta de 2.4 gramos*m³ y unatemperatura de 0ºC. Obtén la Humedad Relativa.El valor obtenido en la tabla de saturación para 0ªC = 4.8 gr.*m³ HR = Habs/Vs*100 => 2.4/4.8 * 100 = 50%EJERCICIO 3: A 20ªC indica la cantidad de agua que puede mantener 1m³ de aire en suspensión.Realmente está preguntando por el valor de saturación a 20º C.EJERCICIO 4: ¿A qué temperatura puede bajar 1m³ de aire sin que se produzca saturación del aire con laconsiguiente precipitación de gotas de agua sobre el suelo, si tengo una humedad absoluta de 20 gr. de aguaen el m³ de estudio?Realmente está preguntando por la temperatura para el valor de saturación de 20 gr. Se busca este valor en eleje vertical de la tabla y se traza una perpendicular hasta que corte la curva característica y desde ese punto sebaja una línea perpendicular al eje horizontal obteniendo el valor de temperatura que en este ejemplocorresponde aproximadamente a 23ºC.1.5.4 EJERCICIOS DE RAZONAMIENTO SOBRE HUMEDADES
  • 7. La finalidad de estos razonamientos es afianzar los conocimientos adquiridos con ejemplos de la vida cotidianaque no hemos podido explicar nunca. Se comenzara explicando fenómenos naturales que son debidos a estosprincipios:Niebla. La niebla es un fenómeno que se suele dar con bastante frecuencia y especialmente en invierno. Unode los lugares ideales para la formación de niebla es la vega de los ríos. Éstos siempre tienden a evaporarparte de la película superficial del cauce, especialmente en las horas centrales del día cuando el sol calientaincluso en invierno. Si se parte de una temperatura en la vega del río de 18ºC en la hora del mediodía, lahumedad absoluta que se toma como valor será de 12 gramos de agua. Esto supone una humedad relativa del50%. Pero, al igual que se vio en el ejemplo del malabarista, por la noche y de madrugada la temperatura bajaa 0ºC siendo la humedad absoluta la misma pero no su valor de saturación que a 0ºC está muy por debajo delos 20 gramos de valor de saturación. Esto provoca que el aire empiece a deshacerse del agua sobrante. Aeste fenómeno lo conocemos como niebla.Otra gran pregunta que nos planteamos es, ¿por qué este momento dura tanto tiempo?. La respuesta está enque para que el agua llegue a condensarse desde el estado de vapor en el que se encontraba necesita ircediendo energía, desapareciendo la niebla cuando el valor de saturación se coloca por encima de la humedadabsoluta que tengamos en el aire. Este efecto no es exclusivo de vegas también se puede dar en cualquier otrazona siempre y cuando tengamos bruscos cambios de temperatura.Rocío y escarcha. El rocío puede producirse en dos condiciones distintas. La primera se origina después dehaber aparecido la niebla cuando ésta ha eliminado el exceso de humedad dejándola caer al suelo. En elsegundo caso se origina cuando la zona no tiene bastante de vapor de agua para producir niebla pero lasaturación del aire es suficiente para provocar la condensación en las hojas y el suelo. Cuando se observaescarcha es porque después de condensarse el agua las fuertes bajadas térmicas que se producenespecialmente por la noche congelaron el rocío.Vaho al respirar en invierno. Los seres vivos cuando expulsan el aire de la respiración lo exhalan más caliente,aproximadamente a 36 grados y cargado de humedad. El ambiente exterior está muy frío y cuando el airecaliente y húmedo se encuentra con el exterior bruscamente baja su temperatura, lo que provoca que lahumedad contenida se condense formando el vaho de manera brusca. Las gotas de agua formadasdesaparecen de inmediato absorbidas por el aire exterior, no llegando a caer al suelo.Condensación en los vasos fríos. Todo el mundo ha visto que los vasos de líquido cuando contienen fluidosfríos tardan poco tiempo en cubrir su exterior con pequeñas gotas de agua. Para imaginar lo que ocurre setiene que acercar mucho al vaso como se ve en la figura. Alrededor del vaso se crea una zona fría y el aire encontacto con el vaso baja tanto su temperatura que el valor de saturación disminuye obligando al airecircundante al vaso a que se desprendan de parte de su humedad. El valor de saturación ha sido sobrepasado.Empañado del espejo del baño. Cuando se dan una ducha caliente en el cuarto de baño y especialmentecuando las paredes de éste se encuentran muy frías, primero el espejo y después los azulejos de las paredesse llenan de gotitas de agua. En este caso lo que ocurre es lo siguiente: se tiene una presencia muy abundantede agua en el aire del cuarto de baño, muy cercana incluso al valor de saturación del aire provocada por elagua que sale de la ducha y que en parte se evapora. Como los azulejos están fríos el aire circundante seenfría bruscamente bajando su temperatura. Se sabe que cuando la temperatura baja, el valor de saturación lohace también, obligando al aire a desprenderse de parte del agua que tenía en suspensión quedando estasgotas pegadas a los azulejos y el espejo.¿La calefacción reseca el aire? Alguna vez habran visto unos pequeños tarros de porcelana que se acostumbraa colocar en los radiadores de las calefacciones domésticas con la intención de que el aire no se reseque. Lapregunta es si verdaderamente el aire se reseca en invierno o no. La respuesta es que sí se reseca y lasecuencia sería la siguiente: el aire de la calle en invierno esta muy frío teniendo muy poca capacidad paramantener agua en suspensión (su valor de humedad absoluta es pequeño aunque la humedad relativa es altapor ser la temperatura exterior baja) y el aire de las casa que se esta renovando continuamente tiene unacantidad de humedad aproximadamente igual a la que tiene el aire de la calle, pero cuando se conecta lacalefacción lo que se esta haciendo es subir la temperatura del local y aunque el valor de humedad absolutaque se tiene sigue siendo el mismo, se siente sequedad porque la humedad relativa se ha visto modificada engran medida.Como se vio en los ejercicios, la humedad relativa baja siempre que se calienta aire (siempre y cuando semantenga la misma cantidad de humedad absoluta). Recuerden que los seres humanos solamente somossensibles a los valores de humedad relativa y no a los de humedad absoluta, que en el ejemplo anterior siguesiendo la misma.1.6 DIAGRAMA SICROMÉTRICO1.6.1 INTRODUCCIÓN
  • 8. El diagrama sicrométrico sirve para relacionar varios conceptos fundamentales en relación con el aire, comoson: temperatura seca, temperatura húmeda, volumen a distintas temperaturas, humedad relativa, etc. Ahoraque ya saben manejar el diagrama de saturación, será muy fácil entender el diagrama sicrométrico, pues eldiagrama de saturación que se ha utilizado es una simplificación del sicrométrico. Aquí se ve el diagramasicrométrico, únicamente es en la curva de saturación donde se aprecia que es prácticamente igual al diagramade saturación del aire. Solamente cambia algo la forma, puesto que se ha cambiado el tipo de unidadesutilizadas en cada eje.1.6.2 DIAGRAMA SICROMÉTRICO COMPLETOAquí se muestra el diagrama sicrométrico completo. A este diagrama también se le denomina diagrama de airehúmedo y es válido para zonas que estén sometidas a una atmósfera de presión (nivel del mar). En otraszonas con diferentes alturas se darían pequeñas variaciones que no son significativas. No es una de lasfinalidades de este curso profundizar por completo en este diagrama, pero sí es necesario que se sepa unaserie de valores característicos del aire y que se tenga muy presente que en climatización es muy frecuente eluso de diagramas y ábacos. Más adelante se utilizaran algún diagrama más complejo que no debería decausar ningún problema si se ha ido asimilando el uso de estos diagramas previos.
  • 9. 1.6.3 FUNCIÓN DE LAS LÍNEAS DEL DIAGRAMAPara facilitar la asimilación de contenidos se van a basar las explicaciones del diagrama sobre dibujosreducidos que luego poco a poco se ira completando para conseguir seleccionar en la maraña de líneas deldiagrama sicrométrico aquellas que sean de interés en cada momento.1.6.3.1 Temperatura secaLa lectura de temperatura seca corresponde con el eje horizontal y las líneas perpendiculares a éste. Éste es elvalor más significativo porque suele ser el valor que mas comúnmente se conoce, de los que componen lascaracterísticas de la masa de aire que se quiere estudiar. Esto es debido a que su obtención es relativamentesencilla al poderse tomar con un termómetro convencional.La temperatura seca es la temperatura leída en un termómetro ordinario agitado al aire libre y protegido de laradiación solar. Se entiende por protegido de la radiación solar cuando se tiene en zona de sombra. La lecturade esta temperatura se hace sobre la escala horizontal de la parte baja del diagrama y se expresa en gradoscentígrados ºC. Cualquier valor que se encuentre en la misma línea vertical nos indica que el valor detemperatura es el mismo. Si se tiene una línea vertical todos los puntos contenidos en ella son valores detemperatura constantes. En ese caso se dice que esta línea es isotérmica ( temperatura constante ) vertical yesto indica que no hay variación térmica.A las líneas que se mantienen a temperatura constante se las denomina isotérmicas.1.6.3.2 Cantidad de agua o humedad absolutaLa lectura de cantidad de agua contenida corresponde con el eje vertical y las líneas perpendiculares a éste.Éste es uno de los valores que más comúnmente interesa conocer pero su obtención siempre es mediante elábaco sicrométrico, pues los medidores habituales 28 de humedad sólo miden la humedad relativa y no laabsoluta. Básicamente indica el peso del vapor de agua contenido en 1 kg de aire seco. Se lee en la escalavertical a la derecha del diagrama y se expresa en kilogramo de agua por kilogramo de aire (kg de agua/ kg deaire).1.6.3.3 Humedad relativaEl valor de humedad relativa indicará la cantidad de vapor que esta contenida en el aire y del valor que podríallegar a tener si estuviera saturado.El ábaco da el valor en porcentaje. Es la forma habitual en la que se refiere a la humedad relativa. Se obtienede dividir el valor de vapor que tiene entre el que tendría saturado y se multiplica por 100.1.6.3.4 Entalpía del aire
  • 10. Indica la cantidad de energía que tiene una masa de aire debido a su propia temperatura y a la energía quenecesita para cambiar de estado el vapor de agua que está disuelto en la masa de aire. También se definecomo suma de calores latentes y sensibles. Es la cantidad de calor necesario para elevar un kg de aire seco aun grado ºC. Se lee en la escala oblicua situada en la curva de saturación. Se desplaza según la misma rectaque la temperatura húmeda y se expresa en kJ /kg del aire.1.6.3.5 Temperatura húmedaEs la temperatura indicada por un termómetro en el que el bulbo se encuentra envuelto en una gasa dealgodón hidrófilo continuamente humedecido. Este termómetro deberá estar colocado en una zona donde lacorriente de aire alcance un valor de 2 m/s. El aparato que sirve para medir la Ts y Th se llama psicómetro.Para encontrar la temperatura húmeda trazamos líneas inclinadas sobre el eje horizontal hasta cortar la curvade saturación. La temperatura húmeda se lee a la derecha de la saturación del diagrama y se desplaza segúnuna oblicua. Se expresa en ºC (grado Celcius).Ejemplo: Si se tiene un aire saturado (curva de hr del 100%) el valor de temperatura seca y húmeda se ve quees el mismo. No hay variación. El aire saturado no enfría por evaporación el bulbo del termómetro que mide latemperatura húmeda.1.6.3.6 Temperatura de rocíoEs la temperatura a la que se tiene que bajar el aire húmedo para que se sature y empiece a desprenderse dehumedad en forma de rocíoEJEMPLO: Si se tiene una masa de aire y se enfria lentamente llegará un momento que empezará a aparecerniebla. Si en ese momento se mide la temperatura que tiene la masa de aire, se estaría tomando el valor de latemperatura de rocío.1.6.3.6 Volumen (específico para cada temperatura)Es el volumen que ocupa una masa de aire que está sometida a la presión atmosférica. El valor del volumen seexpresa en m³/kg de aire (lo que indica que el volumen en m³ ocupa un kg de aire seco en unas condicionesconcretas ). Las demás condiciones que figuran en el diagrama sicrométrico afectan al volumen.Se lee en el diagrama sobre las líneas oblicuas. En algunos casos están colocadas en la parte baja deldiagrama y en otros casos no figura la línea de referencia apareciendo solamente una pequeña marca queindica la inclinación que tendría la línea si viniera dibujada.1.6.4 RESUMEN DE LAS LÍNEAS DEL ABACO (Ver la animación en el CD)1.6.5 EJERCICIOS SOBRE EL DIAGRAMA SICROMÉTRICO** Nota: en el CD hay el diagrama correspondiente para la resolución de cada uno de los ejercicios, así como lasolución a los mismos.EJERCICIO 1: Se tiene una masa de aire que se encuentra a una temperatura seca de 28ºC con una humedadrelativa del 30 %. Obtener los datos posibles en el diagrama sicrométrico.En este sencillo ejercicio se vera que, partiendo de dos datos conocidos, se ha obtenido otros cinco datos quecompletan todas las características de la masa de aire que se esta estudiando.Las aplicaciones en climatización y refrigeración son muchas dependiendo de los dos datos que se tengancomo punto de partida.EJERCICIO 2: Volviendo al ejemplo anterior, calcular la cantidad de energía (aumento de entalpía) necesariopara aumentar la temperatura del aire desde 28ºC hasta 41ºC manteniendo la misma humedad relativa.EJERCICIO 3: Continuando con el ejemplo 1 qué habria que hacer para subir la humedad del 30% inicial al70% final, manteniendo la temperatura seca constante.Solución: En este caso también se produciría un cambio en Tr y Th porque se ha modificado la cantidad dehumedad del aire, aunque haya sido a temperatura constante. Se tendría que añadir 0.010 kg. de vapor * kg deaire seco, que provocaría un aumento en la entalpía de 47 a 72 kj/kg producido por la energía que necesita elvapor para llegar a ese estado, quedando nuestra masa de aire con un valor de entalpía mayor.EJERCICIO 4: Esto es una muestra de lo que ocurriría si se estuviése en las zonas tropicales, que además demodificar la temperatura se tiene que tener presente el nivel de humedad, pues el condensar la humedadpresente en el ambiente tiene un coste muy alto energéticamente hablando. Se parte de una masa de aire quese encuentra a 28ºC y 70 % de humedad relativa y se quiere tener una temperatura de 20ºC con una humedadrelativa del 30 %.Solución: En este caso el aparato acondicionar tiene que restar al ambiente una gran cantidad de energíadesde los 72 kj/kg a los 32 kj/kg, produciéndose también un exceso de vapor de agua desde los 0.017 kg a0.0045 kg.