Psicrometría

La psicrometría estudia el comportamiento de las propiedades del aire húmedo y los procesos de acondicionamiento a los que puede ser sometido. 

El estudio y la comprensión de estos procesos resulta muy útil para el diseño de sistemas de climatización para: 

• Confort de personas en diferentes ambientes.
• Conservación y preservación de alimentos, plantas, flores, vida animal y otros en general.
• Conservación de productos de consumo e industriales en general.

El aire húmedo es una mezcla de gases ideales compuesta por 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y 1 % de diversos gases como el helio, argón, neón, otros gases y vapor de agua. Para nuestro propósito consideraremos esencialmente que el aire húmedo es una mezcla de aire seco y vapor de agua.

Las propiedades esenciales para estudiar la termodinámica del aire húmedo son las siguientes:

• Humedad absoluta o humedad específica o relación de humedad:  define la relación entre la masa de vapor de agua presente en el aire húmedo a la masa de aire seco actual, ésta se mide en gramos de agua por Kg de aire seco.
• Humedad relativa: es la relación entre la masa de vapor de agua presente y la masa máxima de vapor de agua que puede contener el aire húmedo en las condiciones dadas; el contenido de masa máxima ocurre cuando el vapor de agua presente en el aire está saturado y se dice que el aire está saturado ; esto significa que el aire no puede absorber mas vapor de agua y en esta condición se dice que el aire tiene una humedad relativa de 100 %. Para cualquier otro estado del aire húmedo la humedad relativa es menor de 100% y esto quiere decir que el vapor de agua presente está sobrecalentado y que el aire tiene capacidad de absorber mas vapor de agua. Por supuesto, el aire seco tiene una humedad relativa de 0% por definición.
• Temperatura de punto de rocío: es la temperatura a la que se inicia la condensación del vapor de agua presente en el aire cuando éste es sometido a un proceso de enfriamiento a presión constante; en otras palabras, la temperatura del punto de rocío del aire húmedo corresponde a la temperatura de saturación del agua evaluada a la presión parcial del vapor tal cual existe en las condiciones dadas.
• Temperatura de saturación adiabática: es la temperatura a la cual una corriente de aire húmedo se satura en condiciones adiabáticas.

• Temperatura de bulbo húmedo: es la temperatura a la cual el aire se satura por medio de la evaporación del agua que ocurre en el bulbo de un termómetro de mercurio inmerso en un material absorbente empapado en agua líquida; la evaporación ocurre por la transferencia de calor del aire mismo hacia el agua.
• Temperatura de bulbo seco: es la temperatura ordinaria del aire en un instante dado y la cual se mide con un termómetro normalmente seco; es evidente entonces que la temperatura de bulbo seco es mayor que la de bulbo húmedo y ésta a su vez es mayor que la temperatura del punto de rocío. No obstante si el aire está saturado estas tres temperaturas son iguales.

A continuación les invito a revisar los siguientes recursos para asimilar y comprender el significado de las propiedades del aire húmedo:

Los procesos de acondicionamiento de aire húmedo pueden resumirse en función del propósito de la climatización mediante el control de 4 variables fundamentales: temperatura, humedad, flujo y limpieza. 

Para nuestro propósito concentraremos la atención en las dos primeras: 

• La temperatura del aire debe ser suficiente para absorber calor sensible por diferencia de temperaturas.
• La humedad del aire debe ser suficiente para absorber humedad, es decir la forma de calor latente.

 Los procesos básicos son los siguientes:

1. Calentamiento simple: consiste de una adición de calor sensible al aire para aumentar su temperatura sin variar la humedad absoluta y disminuyendo la humedad relativa..
2. Enfriamiento simple: consiste de una remoción de calor sensible del aire para reducir su temperatura sin variar la humedad absoluta y aumentando la humedad relativa.
3. Humidificación simple: consiste en aumentar la humedad absoluta y la humedad relativa sin variar la temperatura del aire; esto se traduce en una forma de calor latente.
4. Deshumidificación simple: consiste en reducir la humedad absoluta y la humedad relativa del aire a temperatura constante; esto se traduce en una forma de calor latente. 
5. Enfriamiento con deshumidificación: el aire es enfriado hasta su temperatura de punto de rocío, a partir de lo cual ocurre la condensación de una parte del vapor de agua y una reducción adicional de la temperatura forzada precisamente por el proceso mismo de condensación. En este proceso hay una combinación de calor sensible y calor latente.
6. Mezcla de dos corrientes de aire: se obtiene una corriente de aire con valores de temperatura y humedad intermedios con respecto a la temperatura y humedad de las corrientes de aire originales.
7. Enfriamiento evaporativo: es un proceso mediante el cual se logra enfriar una corriente de agua líquida a expensas de la evaporación parcial que experimenta al transferir calor y saturar una corriente de aire húmedo; esto es lo que ocurre en las torres de enfriamiento.

El siguiente recurso presenta un resumen de la termodinámica del aire húmedo, favor revisarlo acercando la mirada para facilitar el proceso de asimilación del tema:

Luego de revisar este material, es muy recomendable estudiar los ejemplos resueltos: 14-1 hasta el 14-9 inclusive del libro de texto, capítulo 14.  

👉  Finalmente, la tarea # 4: los siguientes problemas deben ser resueltos y entregados en el formato acostumbrado a mas tardar el martes 24 de octubre en el aula de clases:

14-15, 14-18, 14-31, 14-67, 14-69, 14-73, 14-77, 14-87, 14-100, 14-109, 14-122, 14-130.