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• Sergio Munguia Rivera

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PSICROMETRÍA 1. OBJETIVOS: 

Estudiar el efecto de adición y sustracción de calor y humedad sobre una masa de aire húmedo en movimiento.



Investigar las propiedades psicométricas del aire húmedo con ayuda de la carta psicométrica.

2. INSTRUMENTACIÓN Y EQUIPOS: Sistema de tratamiento de aire: 

Ventilador tipo Sirocco en la sección A y control de velocidad por medio de un transformador “Variac”.



Dos calentadores de aire (resistencia eléctrica) en la sección B de 1 kW cada uno y dos en la sección E de 1/2 kW cada uno.



Sistema de inyección de vapor en la sección C y evaporador de agua por medio de tres resistencia de inmersión: dos de 2 ½ kW y una de 1kW.



Evaporador del sistema de refrigeración en la sección D.



Una placa orifico para la medición del caudal de aire con un manómetro inclinado.

Sistema de refrigeración: Con R-12 como portador de energía, consta de: 

Evaporador instalado en la zona D contuvo extractor de condensado.



Unidad compresor – condensador.



Válvula de expansión termostática.

Instrumentación: 

(01) Termómetro de bulbo seco.



(01) Termómetro de bulbo húmedo.



(01) Manómetro inclinado.



(01) Rotámetro para refrigerante R-12.



(01) Termocupla de inmersión.



(04) Pozos térmicos en el sistema de refrigeración.



(04) Manómetros de Bourdon.



(01) Probeta regulada.



(01) Cronómetro.



(01) Amperímetro de pinza con puntas de medición de voltaje. 1

3. ESQUEMA DE LA PLANTA DE PSICROMETRÍA

4. TOMA DE DATOS:

Condiciones ambientales Temperatura Presión Humedad relativa

Unidades

Valor

°C hPa θ

23.5 1015 76%

Tabla 1. Datos de condiciones ambientales.

Parámetro Diferencia de presiones en placa orificio (Δh) Corriente de consumo de resistencias en tramo A-B (IA-B) Voltaje de consumo de resistencias en tramo AB (VA-B)

Unidades

Mediciones

Promedio

mmH2O

1.6

1.7

1.9

1.7

A

4.36

4.35

4.34

4.35

V

224.6

223.9

224.1

224.2

Tabla 2. Datos Adicionales del sistema de tratamiento de aire.

2

Sección A B C D E

Temperatura de bulbo seco (°C) 22.5 29 31 25.5 30

23.5 29 30 26 29

23 29 30.5 25 29.5

Temperatura de bulbo húmedo (°C) 18.5 21 24.5 23 24

18.5 21 23.5 22.5 23

18.5 21 23.5 22.5 23

Tabla 3. Datos del sistema de tratamiento de aire Datos del sistema de refrigeración Parámetro Presión 1A Presión 1B Presión 2 Presión 3 Flujo másico de refrigerante Temperatura 1 Temperatura 2 Temperatura 3 Temperatura 4 Volumen del condensado (VP) Tiempo transcurrido (tP) Temperatura de condensado 9 (Tc)

Unidad kgf/cm kgf/cm kgf/cm kgf/cm

3.3 3.2 11 11.5

Mediciones 3.3 3.2 11.5 12

3.3 3.2 11 12

g/s

14

14.5

13.5

°C °C °C °C

19.2 43.7 60.1 11.4

18.6 43.6 60.4 11.6

19.3 43.7 60.8 11.7

ml

10

10

10

s

74

70.39

69.2

°C

24.6

24.3

24.8

Tabla 4. Datos del sistema de refrigeración.

3

5. HOJA DE INSTRUMENTACIÓN

Entorno de la medición

Sistema de tratamiento de aire

Parámetro

Instrumento y tipo

Rango

Aproximación

Temperatura de bulbo seco

Termómetro de mercurio

-10°C – 60°C

0.5 °C

Temperatura de bulbo húmedo

Termómetro de mercurio

-10°C – 60°C

0.5 °C

Manómetro inclinado Termocuplas de inmersión

0 – 12 mmH2O

0.1 mmH2O

-40 – 200°C

0.1 °C

Rotámetro

5 – 26 (g/s)

1

-30 – 30

1

Volumen

Manómetro Bourdon Probeta regulada

30 – 250

Tiempo

Cronometro

-

2 Centésima de segundo

Temperatura

Termocuplas de in mersión

-40 - 200

Presión Temperatura Sistema de refrigeración

Flujo másico del r efrigerante Presión

Condensado

0.1

Tabla 5. Instrumentación.

6. CÁLCULOS Datos Temperatura de Bulbo Seco Temperatura de Bulbo Húmedo Humedad Relativa Humedad Absoluta

Unidad

A

B

C

D

E

°C db

23,00

29,00

30,50

25,50

29,50

°C wb

18,50

21,00

24,00

23,50

23,00

%RH

65,36

49.03

58.62

84.72

57.84

kg/kg

0.0115

0.0123

0.01613

0.0175

0.015

Presión de saturación del bulbo seco

kPa

2.81

4.01

4.37

3.27

4.13

Presión de saturación del bulbo húmedo

kPa

1.84

1.97

2.56

2.77

2.39

kJ/kg

52.31

60.57

71.89

70.1

67.98

m³/kg

0.854

0.872

0.8816

0.869

0.8772

°C

16.18

17.25

21.49

22.75

20.34

Entalpía Volumen específico Punto de Rocío

Fuente: http://www.sc.ehu.es/nmwmigaj/CartaPsy.htm

4

6.1 CÁLCULO DE FLUJO MÁSICO DE AIRE HUMEDO Se tiene la siguiente fórmula para la placa orificio

Donde C: coeficiente de descarga de la placa orificio (C=0.64) A0: Área interna del orificio (=0.0182 m2) ρw: Densidad del agua a la temperatura del ambiente (a 23°C, ) Δh: Diferencia de presiones en la placa, en mmH2O. VaE: Volumen especifico del aire seco en la sección E, = 0.8772 m3ah/kgas XE: Humedad especifica del aire en la sección E, =0.015 kgva/kgas

= 0.0625 m3/s

En términos de masa: Hallamos la presión del vapor de agua con la humedad relative con los datos en A:

Siendo apor de agua:

, hallamos la presión del aire seco restando la presión de v

Finalmente hallamos el flujo de masa de aire seco con la siguiente fórmula:

5

6.2 ANÁLISIS ENERGÉTICO EN EL TRAMO A-B

ESQUEMA TÉCNICO

En este tramo podemos encontrar tanto el trabajo realizado por dos resistencias eléctricas como el calor disipado por el proceso. Para el análisis energético de tramo A-B se utilizaron los siguientes datos:

Punto Tbs (C°) Tbh (C°) Punto de tran sferencia Enérgica A-B

A 23 18.5

B 29 21

Voltaje (V)

Amperaje (A)

224.2

4.35

Flujo másico de aire seco( Kg/s) 0.0733

Mediante la aplicación de la primera ley de la termodinámica para un FEES tene mos:

6

Donde



6.3 ANÁLISIS ENERGÉTICO DEL TRAMO C-D

ESQUEMA TÉCNICO

Mediante la aplicación de la primera ley de la termodinámica para un FEES t enemos:

7

Para hallar las entalpias de entrada y salida del refrigerante:

Diagrama P-h del Ciclo de refrigeración R-12

Para el punto 1: = 20.4 = 4.2

Para el punto 4: Necesitamos los datos del punto 3: 𝑇 (°C) = 60.4 =12

6.4 CÁLCULO DEL CAUDAL CONDENSADO

Para la masa de condensado: Flujo volumétrico de condensado medido:

 Flujo másico de condensado teórico:

8

La temperatura del condesado: 103,2156

7. CONCLUSIONES

Al comparar la representación experimental en la carta psicrométrica para un Calentamiento sensible sección A-B y D-E con una representación teórica, se observó que la gráfica real n o cumple con lo supuesto en la teoría de ser una línea horizontal creciente paralelas al eje d e la temperatura de bulbo seco, por lo contrario son líneas ligeramente inclinadas. Por lo qu e puede concluirse que existen pérdidas de fricción y ligeros cambios de estado que suced en al pasar el fluido por las secciones indicadas, pues pueden al elevar su temperatura de b ulbo seco aumentar ligeramente su volumen específico lo que nos indica que a aumentado un poco la masa de vapor dentro del fluido de masa de aire. NELSON PORLLES HURTADO 20095044

En el tramo AB se aprecia que la potencia suministrada por la resistencia es de 1.95 kW y una pérdida de calor de 1.34 kW, por tanto esto representa una pérdida del 68,7% de la energía suministrada. Esto se explica debido a dos motivos: la masa de aire húmedo se encuentra en movimiento, por lo que no todas las partículas de esta entran en contacto con la resistencia; por otro lado algunas partículas entran en contacto pero no lo suficiente para una transferencia eficiente de energía.

SERGIO MUNGUIA RIVERA 20121955

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