Psicrometría Cruz Ortega Omar - Rodríguez Jacinto Alexander Facultad de Ingeniería - Ingeniería en Energía Universidad Nacional del anta
C!im"ote# anta$ omar%&'%()*!otmail$com omar%&'%()*!otmail$com + ,elasuez .iaz Neil
PSICROMETRÍA
1
PSICROMETRIA 1 OBJETIVO: 1.1
OBJETIVOS GENERALES:
Reconocer los as/ectos 0undamentales del estudio de las /ro/iedades termodin1micas de /sicometría# /resencia de !umedad en el aire u otros gases$
1.2
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
.eterminar la !umedad relativa /resente en una mezcla# en la atm2s0era# a condiciones normales mediante un /sicr2metro de "ul"o seco 3 "ul"o !4medo$ Reconocer valores de estado como /unto de rocío# /unto de escarc!a# !umedad relativa# !umedad a"soluta 3 /resiones /arciales$ 5eer correctamente .iagramas /sicom6tricos$
2 FUNDAMENTO TEORICO: 2.1 PUNTO DE ROCIO: Es la tem/eratura a la cual una muestra de aire !4medo se satura$ i la muestra s6 en0ría /or de"a7o del /unto de rocío el va/or de agua se condensa$ Este 0en2meno es la "ase de los sensores 2/ticos de condensaci2n$
2.2
PUNTO DE ESCARCHA:
i la medici2n de la tem/eratura esta de"a7o del /unto de congelaci2n del agua # esto es el /unto de rocío esta de"a7o del /unto de congelaci2n del agua # entonces el euili"rio es entre la /resi2n de va/or de !ielo # ue es algo menor ue la del agua # esto es el /unto de escarc!a# es un /oco su/erior ue el /unto de rocío$
PSICROMETRÍA
2
i se conocen la 8umedad relativa 3 la 9em/eratura de :ul"o seco se /uede calcular el /unto de rocío calculando /rimero la /resi2n de saturaci2n del va/or a la tem/eratura del "ul"o seco 3 des/u6s multi/licando /or la !umedad relativa /ara o"tener la /resi2n /arcial de va/or P;s Para /untos de rocío en el rango desde '
2)
∝
+( 33.19*
) +( 0.17 *Pw 0.184 )
3
∝
Para Puntos de rocío /or de"a7o de los (''
2)
∝
.onde /ara am"as ex/resiones 9d > /unto de rocío en
2.3
> 5n ? P;@ # donde P; en /sia$
RELACION DE VOLUMEN (PPMv):
Es la relaci2n entre el volumen de agua 3 el volumen de aire seco ? ,;,d@ # como la relaci2n de vol4menes de una mezcla de gases es igual a la relaci2n entre las /resiones /arciales # la relaci2n de volumen /uede ex/resarse como= VR = Pw Pd ! P = Pw + Pd
Como la /resi2n total es la suma de las /resiones /arciales # la /resi2n del aire seco /uede calcularse conociendo la /resi2n de va/or 3 la /resi2n am"iente ue su/onemos es ( atm$ e o"tiene la magnitud PPBv multi/licando la relaci2n entre estos valores /or ( mill2n$
PSICROMETRÍA
2.4
3
RELACION DE HUMEDAD (PPMw):
Es la relacion entre la masa de va/or de agua 3 el aire seco $ Para calcular este valor se multi/lica la relacion de volumen /or los /esos moleculares$ " = ( M w Md) = ( 18.01*P w ) ( 28.96* Pd )
Por e7em/lo se /odr1 com"inar la relacion de volumen con la lectura de un caudalimetro /ara calcular la masa de va/or de agua ue 0lu3e /or un conducto /or unidad de tiem/o$
2.
PSICROMETRIA:
Es el estudio de las /ro/iedades termodin1micas de los gases !4medos mientras ue !umedad se re0iere sim/lemente a la /resencia de va/or de agua en el aire u otros gases$ Buc!o del estudio de la mezcla de va/or con el aire seco se a/lica tam"i6n a otros gases 3a ue las /ro/iedades termodin1micas del va/or de agua son a/roximadamente inde/endientes del gas de trans/orte$ Adem1s como la com/osici2n del aire atmos06rico es relativamente constante el aire seco como una masa !omog6nea con /eso molecular D$&)# el /eso molecular del agua es (D$'($An1lisis de la com/osici2n del aire a nivel del mar$
2.!
PRESION PARCIAL:
5as le3es de los gases dicen ue la /resi2n total de una mezcla de gases es igual a la suma de las /resiones /arciales de los gases constitu3entes$ 9am"i6n# la relaci2n de los vol4menes son iguales a las relaciones de sus Presiones /arciales$ Por e7em/lo= la /resi2n atmos06rica es la suma de las /resiones /arciales del aire seco 3 el va/or de agua$ PA#$. = P = P %&' + P %%
PSICROMETRÍA
2."
4
PRESION DE VAPOR DE AGUA:
Cuando la mezcla de aire 3 va/or de agua est1 en euili"rio con el agua líuida o el !ielo se considera ue est1 saturada ?('' de !umedad@ El valor de la /resi2n en ese caso es la /resi2n de va/or de agua$ 5a /resi2n de va/or de agua so"re el !ielo /ara el rango de tem/eraturas ue va desde '
.onde las constantes toman los siguientes valores = C1
1.0214165 E +04
C5
3.5575832 E10
C2
4.8932428 E+00
C6
9.0344688 E14
C3
5.3765794 E /03
C7
4.1635019 E+00
C4
1.9202377 E07
5a /resi2n de saturaci2n so"re el agua líuida /ara el rango de tem/eraturas desde '
.onde las constantes toman los siguientes valores=
2.#
C8
1.0440397 E +04
C11
1.2890360 E05
C9
1.1294850 E+01
C12
2.4780681 E09
C10
2.70223555 E /02
C13
6.5459673 E+00
HUMEDAD RELATIVA:
Es la relaci2n entre la /resi2n /arcial de va/or so"re la /resi2n de saturaci2n del va/or a la tem/eratura de "ul"o seco$
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5
R = Pw- (T-) Pw-( T)
.onde el numerador P;s ?9seco@ es la /resi2n de saturaci2n e en el /unto de rocío 3 el denominador P;s? 9@ es la /resi2n de saturaci2n a la tem/eratura de "ul"o seco $ 5a !umedad relativa es de/endiente de la tem/eratura 3 el contenido de agua /ero inde/endiente de la /resi2n total$ 5a medici2n de la !umedad relativa consiste en la relaci2n entre la /resi2n /arcial del va/or de agua en el gas de ue se trate 3 la /resi2n de saturaci2n del va/or# a una tem/eratura dada$ Por lo tanto la !umedad relativa es 0unci2n de la tem/eratura$ 5a medici2n es ex/resada como un /orcenta7e$ 5a !umedad relativa es un /ar1metro utilizado /rinci/almente en a/licaciones de acondicionamiento de aire o mediciones meteorol2gicas 3a ue a0ectan al con0ort !umano $5a medici2n de la 8umedad relativa /uede !acerse con sensores "asados en= /sicometría# des/lazamiento# resistivos# ca/acitivos# etc$
2.$
TEMPERATURA DE BULBO SECO:
Es la indicada /or un term2metro ordinario introducido en una mezcla ?aire@$
2.1% TEMPERATURA DE BULBO HUMEDO: Es la ue indica un term2metro cu"ierto con un material saturado de líuido des/u6s de !a"er alcanzado el con7unto una eva/oraci2n en euili"rio con la mezcla$ e dice ue una mezcla gas-va/or est1 saturada cuando una reducci2n en la tem/eratura !ace ue se condense /arte del va/or$ Por consiguiente existe una mezcla saturada en el /unto de rocío 3 la /resi2n /arcial del va/or en tal mezcla es la /resi2n de saturaci2n a la tem/eratura de la mezcla$
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6
2.11 HUMEDAD ESPEC&FICA (w): Es la relacion entre la masa de va/or a la del gas no condensa"le$ Para las mezclas aireagua-va/or se tiene= (w) = 0.622 Pw- (T-) P%&'
2.12 HUMEDAD ABSOLUTA ('): Es la relaci2n entre la masa de va/or masa del gas$ i la cantidad esta en moles# la relacion es conocida como 8umedad a"soluta molar G$
2.13 VOLUMEN ESPEC&FICO (V): Es el volumen en /ie cu"ico de ( 5" de gas seco 3 el va/or ue lo acom/aHa a la t 3 P reinantes$ Para una mezcla de !umedad a"soluta G# tenemos= V = ( 129) + (( 18) * ( 0.082 * T P)) $ 3 d %&'
.2nde=
P en atmos0eras 9 en < G es !umedad a"soluta en g de aguag de aire seco
2.14 CALOR ESPECIFICO (C): e calcula mediante la 02rmula= C > '$K L ?'$K)MG@ cal g
2.1 ENTALPIA ESPEC&FICA (H): Es la suma de calor sensi"le de ( g$ .e gas 3 el calor latente de va/orizaci2n del va/or ue contiene a la tem/eratura ue se re0ieran las ental/ias=
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= C (# / # 0) +
Para el caso del aire !4medo= = (0.24 + 0.046 ) # + (597.2 * ) %
3 PSICROMETRIA DE BULBO HUMEDO*BULBO SECO: 5a /sicometría desde !ace un tiem/o es uno de los m6todos m1s /o/ulares /ara el monitoreo de la !umedad$ Un /sicr2metro consta de un /ar de term2metros aco/lados# uno de los cuales o/era en estado !4medo$ Cuando el dis/ositivo 0unciona la eva/oraci2n del agua en0ria el term2metro !umedecido# resultando un di0erencia medidle con la tem/eratura am"iente o la tem/eratura de "ul"o seco$ Cuando el "ul"o !4medo alcanza su m1xima caída de tem/eratura la !umedad /uede determinarse com/arando la tem/eratura de los dos term2metros en un .iagrama Psicrom6trica$
4 E+UIPOS ' MATERIALES: '( /sicr2metro ?,er "osue7o del /sicr2metro@ ' 9ermistores# uno /ara 9:8 3 otra /ara 9:$ '( :atería de ( ,$ '( .iagrama Psicrom6trico$ '( Balla o Porci2n de Gute '( Bultimetro
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PROCEDIMIENTO E,PERIMENTAL ' DATOS POR CONSIGNAR: e realizara ' ti/os de ensa3os distintos con el /sicr2metro# /ara esto en el ducto de entrada se de"e colocar el 3ute# "a7o distintas condiciones# esto es = -
Gute a condiciones normales$
-
Gute semi!umedecido con agua a condiciones normales
-
Gute !umedecido con agua a condiciones normales$
-
Gute seco em/a/ado con !ielo$
-
Gute !umedecido con agua !elada$
-
Gute seco calentado con una cocina
-
Gute !umedecido con agua caliente
Con la 0inalidad de /oder simular distintas condiciones am"ientales$ El /rocedimiento ser1 el siguiente /ara cada uno de los ' ensa3os$ ($ ,eri0icar el estado de los termistores# 3 mo7ar una /eueHa /orci2n de algod2n 3 cu"rir uno de los termistores $ Conectar los "ornes del motor del ventilador del /sicr2metro a la "atería de ( ,$ $ Instalar el 3ute en el ducto de entrada del /sicr2metro$ K$ .e7ar ue se esta"ilice el r6gimen de tra"a7o del ventilador del /sicr2metro un /romedio de Q minutos$ Q$ 9omar los valores de las resistencias ue consigna cada termistor 3 com/ararlos con las curvas /atrones del /sicr2metro$
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)$ 9omar tres valores 3 sacar un /romedio$ $ Realizar los 'Q Ensa3os 3 llenar el siguiente cuadro= VAORES
TS(C)
T(C)
E,-% 1
18
18
18
17
17
16
E,-% 2
19
18
19
17
17.5
17
E,-% 3
18
18
18
17
16
16
E,-% 4
17
17
18
17
16
16
E,-% 5
19
19
19
17
17
17
E,-% 6
19
18
18
17
17
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! CUESTIONARIO: ($ Para cada uno de los ensa3os# con a3uda de una carta /sicom6trica determinar Ensa3o ( ?3ute condiciones normales@ PARABE9RO ,A5ORE .E9ERBINA.O
,A5ORE 9ERICO
8umedad relativa 8umedad a"soluta 9em/eratura de roci2 8umedad de saturaci2n /or en0riamiento adia"1tico 8umedad de la saturaci2n a la tem/eratura ue se encuentra Calor es/ecí0ico ,olumen es/ecí0ico Ental/ia es/ecí0ico
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Ensa3o ?3ute !umedecido con agua a condiciones normales@ PARABE9RO ,A5ORE .E9ERBINA.O
,A5ORE 9ERICO
8umedad relativa 8umedad a"soluta 9em/eratura de roci2 8umedad de saturaci2n /or en0riamiento adia"1tico 8umedad de la saturaci2n a la tem/eratura ue se encuentra Calor es/ecí0ico ,olumen es/ecí0ico Ental/ia es/ecí0ico Ensa3o ?3ute seco em/a/ado con !ielo@
PARABE9RO ,A5ORE .E9ERBINA.O
,A5ORE 9ERICO
8umedad relativa 8umedad a"soluta 9em/eratura de roci2 8umedad de saturaci2n /or en0riamiento adia"1tico 8umedad de la saturaci2n a la tem/eratura ue se encuentra Calor es/ecí0ico
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,olumen es/ecí0ico Ental/ia es/ecí0ico Ensa3o K ?3ute !umedecido con agua !elada@ PARABE9RO ,A5ORE .E9ERBINA.O
,A5ORE 9ERICO
8umedad relativa 8umedad a"soluta 9em/eratura de roci2 8umedad de saturaci2n /or en0riamiento adia"1tico 8umedad de la saturaci2n a la tem/eratura ue se encuentra Calor es/ecí0ico ,olumen es/ecí0ico Ental/ia es/ecí0ico Ensa3o Q ?3ute seco calentado con una cocina@ PARABE9RO ,A5ORE .E9ERBINA.O
,A5ORE 9ERICO
8umedad relativa 8umedad a"soluta 9em/eratura de roci2 8umedad de saturaci2n /or en0riamiento adia"1tico 8umedad de la saturaci2n a la tem/eratura ue se encuentra
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Calor es/ecí0ico ,olumen es/ecí0ico Ental/ia es/ecí0ico Ensa3o ) ?3ute !umedecido con agua caliente@ PARABE9RO ,A5ORE .E9ERBINA.O
,A5ORE 9ERICO
8umedad relativa 8umedad a"soluta 9em/eratura de roci2 8umedad de saturaci2n /or en0riamiento adia"1tico 8umedad de la saturaci2n a la tem/eratura ue se encuentra Calor es/ecí0ico ,olumen es/ecí0ico Ental/ia es/ecí0ico $ En 0unci2n a los resultados o"tenidos# SC2mo varían el 9: 3 9:8 en 0unci2n a las condiciones am"ientales simuladasT Con res/ecto a cada una de las condiciones am"ientales simuladas# nos 0i7amos ue la di0erencia entre la 9: 3 la 9:8 se mantiene casi constante con una variaci2n ?(
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5a tem/eratura de "ul"o !4medo termodin1mico es la tem/eratura mínima ue se /uede conseguir /or en0riamiento eva/orativo /uramente de una su/er0icie de contacto con el 0luido ventilado aire adem1s 5a en el 9:8 desciende /or e0ecto del aire saturado con agua ue rodea el "ul"o del 9:8$ K$ SCu1les son los 0actores ue intervienen o in0lu3en en el incremento o disminuci2n del 9: 3 el 9:8T 5os 0actores ue in0lu3en en el incremento o disminuci2n del 9: 3 el 9:8 son= la !umedad relativa 3 la /resi2n$ Q$ Su6 signi0icado tienen las 8R o"tenidas en 0unci2n a las condiciones simuladasT 5a relaci2n de vol4menes es un indicador ue da la relaci2n volum6trica o molar entre el agua ue contiene el aire de un am"iente# 3 la cantidad de aire seco ue contiene$ Esta es una relaci2n similar a la !umedad relativa# la cual tam"i6n indica una /ro/orci2n de agua en el aire de un determinado am"iente$ )$ SCu1l es la di0erencia entre /unto de rocío 3 9:8T 5a di0erencia entre /unto de rocío 3 9:8 es ue el /unto de rocío es la tem/eratura a la cual em/ieza a condensar el agua ue contiene el aire a una determinada tem/eratura am"iental# en cam"io# 9:8 es la tem/eratura indicada a un nivel de saturaci2n de ('' de !umedad en el aire$ $ Podría Ud$ su/oner a u6 condiciones am"ientales o clim1ticas del Per4 corres/onden cada uno de los valores o"tenidos en los distintos ensa3osT
VAORES
CONDICIONES AMBIENTALES O CLIMÁTICAS DEL PERÚ
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E,-% 1 E,-% 2 E,-% 3 E,-% 4 E,-% 5 E,-% 6
D$ SPor u6 en la costa !a3 ma3or /orcenta7e de va/or de agua ue en la sierraT 5a altura !ace disminuir las tem/eraturas# a/rox$'# )VC /or cada ('' metros$ ?Wradiente t6rmico@$ Por lo tanto en la sierra !a3 menos !umedad ue en la costa$ &$ Investigar acerca de la Curva de saturaci2n adia"1tica 5a curva de saturaci2n adia"1tica es una gr10ica de las /ro/iedades del aire# tales como tem/eratura# !umedad relativa# volumen# /resi2n etc$ Estas gr10icas se utilizan /ara determinar c2mo varían estas /ro/iedades al cam"iar la !umedad en el aire# aunue las ta"las /sicom6tricas son m1s /recisas# el uso de la curva adia"1tica /uede a!orrarnos muc!o tiem/o 3 c1lculos# en la ma3oría de los casos donde no se reuiere una extremada /recisi2n$ ('$ :a7o u6 condiciones las 8R 3 8A son iguales$ .etallar su res/uesta racionalmente Para ue las 8R 3 8A sean iguales# tiene ue !a"er un ('' de saturaci2n de agua en el aire# es decir# la /resi2n de va/or de agua en el aire alcanza el valor de /resi2n de va/or saturado ue a/arece en las ta"las$ (($ .e0inir= -
8umedad Relativa
5a !umedad del aire se de"e al va/or de agua ue se encuentra /resente en la atm2s0era
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8umedad A"soluta
e llama 8umedad a"soluta a la cantidad de va/or de agua ?generalmente medida en gramos@ /or unidad de volumen de aire am"iente ?medido en metros c4"icos@$ -
9em/eratura de rocío
El /unto de rocío o tem/eratura de rocío es la tem/eratura a la ue em/ieza a condensarse el va/or de agua contenido en el aire# /roduciendo rocío# ne"lina o# en caso de ue la tem/eratura sea lo su0icientemente "a7a# escarc!a$ -
Calor es/eci0ico
El calor es/ecí0ico es una magnitud 0ísica ue se de0ine como la cantidad de calor ue !a3 ue suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodin1mico /ara elevar su tem/eratura en una unidad ?elvin o grado Celsius@$ -
,olumen es/eci0ico
El volumen es/ecí0ico ?v@ es el volumen ocu/ado /or unidad de masa de un material$ Es la inversa de la densidad# /or lo cual no de/enden de la cantidad de materia$ -
Ental/ía es/eci0ica
Es una magnitud termodin1mica# sim"olizada con la letra 8 ma34scula# cu3a variaci2n ex/resa una medida de la cantidad de energía a"sor"ida o cedida /or un sistema termodin1mico# es decir# la cantidad de energía ue un sistema intercam"ia con su entorno$
" BIBLIOGRAF&A: -
UNI $5a"oratorio del Ingeniero Bec1nico II$
-
PUCP$5a"oratorio de 9ermodin1mica$
PSICROMETRÍA
-
Ro"ert Wuevara$A/untes del Curso de 5a"oratorio de Energía I$
-
.aniel 8erencia= Re0rigeraci2n 3 Aire acondicionado
-
Calder2n 9orres$ A/untes del Curso de 9ermodin1mica II$
-
Wiovanni Xucc!i$ A/untes del Curso de 9ermodin1mica$
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