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1. PROPIEDADES DEL AIRE HÚMEDO

Las propiedades termodinámicas del aire húmedo y del efecto de la humedad atmosférica sobre los materiales y sobre el confort humano, es estudiado por la psicrometría. Este aire, conocido como aire húmedo está constituido por una mezcla de aire seco y vapor de agua. El aire seco es una mezcla de varios gases, siendo la composición general la siguiente: • • •

Nitrógeno: 77% Oxígeno: 22% Dióxido de carbono y otros gases: 1%

El aire tiene la capacidad de retener una cierta cantidad de vapor de agua en relación a su temperatura, de forma que a menor temperatura, menor cantidad de vapor de agua puede contener el aire y viceversa, manteniendo una presión atmosférica constante. a) La humedad cuantifica la cantidad de agua que hay en el aire. Dicha humedad se puede definir de tres formas: ƒ

Humedad absoluta o especifica: Es la cantidad de masa de vapor de agua que hay en un Kg de aire seco.

Supongamos un recinto con aire húmedo en el que tenemos 1 Kg de aire seco (1Kg as) y 2g de vapor de agua, por lo tanto decimos que tendremos 2 gva/Kgas de humedad específica. ƒ

Humedad relativa: Es la relación entre la presión de vapor y la presión de vapor saturado a la misma temperatura y expresada en %.

ϕ=

PV ⋅ 100 PVS

A la humedad relativa se la denomina también Grado Higrométrico. ƒ

Grado de saturación: Es la relación entre la humedad absoluta del aire y la humedad absoluta de saturación del mismo, a la misma temperatura y expresada en porcentaje (%). g=

X ⋅ 100 X SAT

En otras palabras es la relación entre el vapor de agua contenido en el aire, y la máxima cantidad de vapor que podría contener dicho aire (aire saturado) a la misma temperatura. Tenemos que tener en cuenta que n y g tienen valores muy próximos y coincidentes en los extremos. 1

b) El punto de rocío de un aire: Es la temperatura de saturación, a la cual tiene lugar la condensación del vapor de agua. A esta temperatura la humedad relativa del aire es del 100 % y si se enfría un poco más, el vapor que no puede contener el aire se deposita en forma de gotas de agua. Un ejemplo es la humedad sobre un vaso de agua con hielo. El vidrio frío reduce la temperatura del aire por debajo del punto de rocío y la humedad que se condensa forma gotas sobre la superficie del vidrio. La presión del vapor en el punto de rocío es precisamente Pvs, la presión del vapor saturado.

c) Peso especifico del aire: Es un elemento muy importante dado que influye en las características del ventilador. El valor del peso específico del aire va a depender de la temperatura y la presión a la que se encuentre dicho aire. Se puede calcular por la expresión:

γ = 1,293 ⋅

P 273 ⋅ b 273 + T 760

Donde:

γ T Pb 1,293

: Peso especifico del aire (kg/m3) : Temperatura del aire (º C) : Presión barométrica (mmHg) : Peso especifico del aire a 0 º C.

d) Entalpía del aire: Es la cantidad de calor contenido en una sustancia por kg de esta. e) Temperatura seca TS: Es la temperatura medida con un termómetro que está en contacto con el aire ambiente. f) Temperatura húmeda TH: Es la temperatura que resulta de la evaporación del agua, en una gasa húmeda, colocada sobre un termómetro común. A medida que se evapora el agua de la gasa, absorbe calor del fluido del termómetro y por lo tanto baja la temperatura del mismo. La cantidad del agua evaporada depende de la humedad relativa (HR) del aire. Si la HR del aire es baja (contiene poco vapor de agua), se podrá evaporar más agua de la gasa y como consecuencia bajará mas la temperatura húmeda aumentando la diferencia entre la temperatura seca y la húmeda. Si las lecturas del termómetro seco y húmedo son iguales, la HR será del 100 % (saturación) ya que no se pudo evaporar nada de agua de la gasa. Fig. 1: Temperatura húmeda y seca

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La medición de la temperatura seca T y húmeda Th se puede realizar utilizando psicrómetros. El mas sencillo consta de dos termómetros uno mide la temperatura seca y el otro la húmeda (ver figura 2). También existen psicrómetros digitales basados en que algunas sustancias (óxido de aluminio, algunos polímeros, etc.) varían su resistencia eléctrica superficial o su capacidad eléctrica en función de la humedad relativa del aire que les rodea. Son capaces de mostrar en pantalla parámetros, como la humedad relativa, la temperatura seca ambiental, la temperatura de punto de rocío y la temperatura húmeda. Permiten una medida cómoda y rápida, además de poder ser adaptados para volcar datos en un ordenador. (Ver figura 3).

Fig. 4: Psicrómetro digital (J. Roma Lda)

Fig. 3 : Psicrómetro

Si conocemos las temperaturas seca y húmeda se puede determinar la humedad relativa utilizando la formula empírica de Turner, esto es:

HR = 1 − 3

T − Th T + 18

para - 7 ºC < T < 60 ºC y 30% < HR < 100%

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