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• Jhoana Porras Sánchez

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I.

INTRODUCCIÓN

En el siguiente informe de prácticas que lleva por título “Psicrometría”, que es una rama de la ciencia que estudia las propiedades termodinámicas del aire húmedo y del efecto de la humedad atmosférica sobre los materiales y sobre el confort humano, debemos saber que el aire húmedo, está constituido por aire seco y vapor de agua. El aire tiene la capacidad de retener una cantidad variable de vapor de agua en relación a la temperatura del aire. A menor temperatura, menor cantidad de vapor y a mayor temperatura mayor cantidad de vapor de agua: a presión atmosférica constante También se considera a la psicrometría como un método para controlar las propiedades termodinámicas del aire húmedo y se representa mediante el diagrama psicométrico. Además debemos saber que debemos estudiar la psicrometría ya que tiene mucha importancia porque el aire sea este atmosférico o acondicionado, no está completamente seco sino es una mescla con su fracción de vapor de agua. Por estar en contacto directo con los alimentos especialmente no protegidos (no empacados), le confiere, de acuerdo a la naturaleza de este un comportamiento determinado de sorcion de agua. Por esta y otras razones que mencionaremos en la revisión bibliografía nos trazamos los siguientes objetivos: 

Proporcionar los procedimientos y métodos pertenecientes para efectuar mediciones psicométricas del aire.

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Poner en práctica los conocimientos teóricos adquiridos para adecuar equipos de medición.



Efectuar las mediciones psicométricas del aire húmedo.

II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

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2.1 PSICROMETRÍA: Según GARCÍA (2007) psicrometría se define como la medición del contenido de humedad del aire. Ampliando la definición a términos más técnicos, psicrometría es la ciencia que involucra las propiedades termodinámicas del aire húmedo, y el efecto de la humedad atmosférica sobre los materiales y el confort humano. Ampliando aún más, incluiríamos el método de controlar las propiedades térmicas del aire húmedo. Lo anterior, se puede llevar a cabo a través del uso de tablas psicrométricas o de la carta psicrométrica. 2.2 PSICRÓMETRO: Según TRICOMI (1986) menciona que el dispositivo diseñado para girar un

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par de termómetros, uno de bulbo seco y otro de bulbo húmedo, se conoce como psicrómetro de onda. El instrumento consiste de dos termómetros, el de bulbo seco y el de bulbo húmedo. Para operarlo, la mecha se satura sobre el bulbo húmedo con agua limpia, o de preferencia, con agua destilada y se gira. Para tomar las lecturas con el psicrómetro de onda, se recomiendan los siguientes pasos: 1. Sumerja la mecha sobre el bulbo húmedo en el agua. Sólo una vez por cada determinación de la hr, pero nunca entre una lectura y otra. La evaporación progresiva de la humedad en la mecha, hasta que alcanza el equilibrio con la humedad en el aire, es el factor que determina la lectura de bulbo húmedo. 2. Gire el psicrómetro durante 30 segundos. Rápidamente tome las lecturas, primero en el termómetro de bulbo húmedo y luego en el de bulbo seco y anótelas. Gire de nuevo el psicrómetro, tomando lecturas a intervalos de 30 segundos durante cinco lecturas sucesivas, y anote las temperaturas en cada ocasión, o hasta que se haya obtenido la lectura más baja y que la última lectura revele una nivelación o curva de retorno. (Dos o más lecturas sucesivas casi idénticas). 3. Utilice las tablas o la carta psicrométrica para obtener la hr. Normalmente, los psicrómetros de onda vienen acompañados de una regla deslizable con las dos escalas de temperaturas (bulbo húmedo y bulbo seco) y su hr correspondiente

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2.3 TABLA PSICROMÉTRICA: Según GARCÍA (2007) una carta psicrométrica, es una gráfica de las propiedades del aire, tales como temperatura, hr, volumen, presión, etc. Las cartas psicrométricas se utilizan para determinar, cómo varían estas propiedades al cambiar la humedad en el aire. Aunque las tablas psicrométricas son más precisas, el uso de la carta psicrométrica puede ahorrarnos mucho tiempo y cálculos, en la mayoría de los casos donde no se requiere una extremada precisión. Como se mencionó al inicio de este párrafo, la carta psicrométrica es una gráfica que es trazada con los valores de las tablas psicrométricas; por lo tanto, la carta psicrométrica puede basarse en datos obtenidos a la presión atmosférica normal al nivel del

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mar, o puede estar basada en presiones menores que la atmosférica, o sea, para sitios a mayores alturas sobre el nivel del mar. Existen muchos tipos de cartas psicrométricas, cada una con sus propias ventajas. Algunas se hacen para el rango de bajas temperaturas, algunas para el rango de media temperatura y otras para el rango de alta temperatura. A algunas de las cartas psicrométricas se les amplía su longitud y se recorta su altura; mientras que otras son más altas que anchas y otras tienen forma de triángulo. Todas tienen básicamente la misma función; y la carta a usar, deberá seleccionarse para el rango de temperaturas y el tipo de aplicación. En una carta psicrométrica se encuentran todas las propiedades del aire, de las cuales las de mayor importancia son las siguientes: 1. Temperatura de bulbo seco (bs). 2. Temperatura de bulbo húmedo (bh). 3. Temperatura de punto de rocío (pr) 4. Humedad relativa (hr). 5. Humedad absoluta (ha). 6. Entalpía (h). 7. Volumen específico. Conociendo dos de cualquiera de estas propiedades del aire, las otras pueden determinarse a partir de la carta.

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2.4 PROPIEDADES TERMODINÁMICAS DEL AIRE: 2.4.1 Temperatura de Bulbo Seco.- En primer término, tenemos la temperatura de bulbo seco. Como ya sabemos, es la temperatura medida con un termómetro ordinario. Esta escala es la horizontal (abcisa), en la parte baja de la carta, según se muestra en la figura 1. (LÓPEZ, 1976)

FAIIA Figura 1. - Líneas de temperatura de bulbo seco ºC. 2.4.2 Temperatura de Bulbo Húmedo.- Es la segunda propiedad del aire de nuestra carta psicrométrica. Corresponde a la temperatura medida con un termómetro de bulbo húmedo. Como ya se explicó en la sección anterior, es la temperatura que resulta cuando se evapora el agua de la mecha, que cubre el bulbo de un termómetro ordinario. La escala de temperaturas de bulbo húmedo, es la que se encuentra del lado superior izquierdo, en la parte curva de la carta psicrométrica, como se muestra en la figura 2. (LÓPEZ, 1976)

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Figura 2.- Líneas de temperatura de bulbo húmedo ºC. 2.4.3 Temperatura de Punto de Rocío.- Es otra propiedad de aire incluida en

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una carta psicrométrica. Esta es la temperatura a la cual se condensará la humedad sobre una superficie. La escala para las temperaturas de punto de rocío es idéntica que la escala para las temperaturas de bulbo húmedo; es decir, es la misma escala para ambas propiedades. Sin embargo, las líneas de la temperatura de punto de rocío, corren horizontalmente de izquierda a derecha, como se ilustra en la figura 3. (LÓPEZ, 1976)

Figura 3.- Líneas de temperatura de punto de rocío ºC. 2.4.4 Humedad Relativa.- En una carta psicrométrica completa, las líneas de humedad relativa constante, son las líneas curvas que se extienden hacia arriba y hacia la derecha. Se expresan siempre en porciento, y este valor se indica sobre cada línea. Como ya hicimos notar previamente, la temperatura de bulbo húmedo y la temperatura de punto de rocío, comparten la misma escala en la línea curva a la izquierda de la carta. Puesto que la única condición donde

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la temperatura de bulbo húmedo y el punto de rocío, son la misma, es en condiciones de saturación; esta línea curva exterior, representa una condición de saturación o del 100% de humedad relativa. Por lo tanto, la línea de 100% de hr, es la misma que la escala de temperaturas de bulbo húmedo y de punto de rocío. Las líneas de hr constante, disminuyen en valor al alejarse de la línea de saturación hacia abajo y hacia la derecha, como se ilustra en la figura 4. (LÓPEZ, 1976)

FAIIA Figura 4. - Líneas de humedad relativa % 2.4.5 Humedad Absoluta.- La humedad absoluta, es el peso real de vapor de agua en el aire. También se le conoce como humedad específica. La escala de la humedad absoluta, es la escala vertical (ordenada) que se encuentra al lado derecho de la carta psicrométrica, como se indica en la figura 5. (LÓPEZ, 1976)

Figura 5.- Líneas de humedad absoluta en gramos/kg 2.4.6 Entalpía.- Las líneas de entalpía constantes en una carta psicrométrica, son las que se muestran en la figura 6. Debe notarse que estas líneas, son

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meramente extensiones de las líneas de bulbo húmedo; puesto que el calor total del aire, depende de la temperatura de bulbo húmedo. (LÓPEZ, 1976)

Figura 6. - Líneas de entalpía en kJ/kg de aire seco.

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2.4.7 Volumen Específico.- En la figura 7, se muestran las líneas del volumen específico constante en una carta psicrométrica. Estas líneas están en un ángulo aproximado de 60o con la horizontal, y van aumentando de valor de izquierda a derecha. Por lo general, el espacio entre cada línea, representa un cambio de volumen específico de 0.05 m³/kg. Cualquier punto que caiga entre dos de estas líneas, naturalmente debe ser un valor estimado. (LÓPEZ, 1976)

Figura 13.19 - Líneas de volumen específico en m³/kg de aire seco.

III. MATERIALES Y MÉTODOS

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3.1 Materiales

TERMÓMETRO DE BULBO HUMEDO

DOS TAPONES DE JEBE

TUBOS DE PVC ACONDICIONADO PARA LA PRACTICA

FAIIA TERMÓMETRO DE BULBO SECO

MATERIALES

VENTILADOR

PISETA

3.1 MÉTODOS:

GASA

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Poner en funcionamiento el ventilador que forzara la circulacion del aire sobre el bulbo de los termometros a una velocidad de constante.

Al cabo de 5 minutos se tomaron las lecturas de las temperaturas de los bulbos de los termometros (seco/humedo).

Una vez obtenidos las temperaturas de los bulbos de los termometros pasamos a conocer las demas propiedades termodinamicas del aire por medio del tabla psicrometrica.

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IV. RESULTADOS Y DISCUSIONES

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Datos obtenidos en la práctica: T BS=20°C, TBH=11°C, a partir de estas dos propiedades se obtuvo las propiedades restantes. Carta psicométrica: Presión = 101,325 KPa

Propiedades

Cantidades (S.I)

del aire TR

2 °C

H

0.0045 kg v.a/kg a.s

HR

32%

PV

0.57 KPa

Vesp

0.836 m3/kg de a.s

h

31.5 KJ/kg de a.s

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V. CONCLUSIONES Mediante la adaptación de un equipo psicométrico en el laboratorio se

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determino la TBS = 20ºC y TBH= 11ºC. A partir de las dos propiedades TBS Y TBH, con ayuda de la carta

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psicométrica se pueden calcular las demás propiedades del aire.

VI. RECOMENDACIONES 

Tener cuidado a la hora de calibrar el termómetro, pues esto puede

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influir en las lectura de los valores finales Realizar los controles de forma adecuada para obtener datos exactos y precisos.

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VII. BIBLIOGRAFÍA

1. GARCÍA, A. D. 2007. “Instalaciones en Aire Acondicionado”. Editorial Marcombo. Primera Edición. Barcelona. España. 2. LÓPEZ, M. R. 1976. “Fundamentos de

Aire

Acondicionado:

Psicrometría”. Universidad Politécnica. 3. TRICOMI, E. 1986. “ABC del Aire Acondicionado”. Editorial Marcombo. España. 4. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL /FACULTAD REGIONAL ROSARIO /CATEDRA DE INTEGRACION II/ HIGROMETRIA. Disponible en: 5. http://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/quimica/3_anio/integracion 3/Psicrometria.pdf 6. http://es.scribd.com/doc/240768554/informe2cuestionario#scribd

VIII.CUESTIONARIO 1. En función a los resultados obtenidos, ¿Cómo varían la TBS y TBH en función a las condiciones ambientales simuladas? Teniendo en cuenta nuestros datos. (TBS= 20°C; TBH= 11°C).

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La TBS no varía en las condiciones ambientales simuladas, mientras que la TBH si varia debido a que el agua se evapora por la corriente del aire caliente suministrada por el ventilador. 2. ¿Por qué desciende la temperatura en el termómetro de Bulbo húmedo? La temperatura llega a descender simplemente porque el algodón que está sobre el termómetro contiene agua, la cual está a condiciones ambientales. La temperatura del bulbo húmedo es la temperatura más baja que se puede alcanzar en condiciones ambientales actuales por la evaporación de sólo agua, sino que es la temperatura cuando la piel está húmeda y expuesto a corrientes de aire. La temperatura de bulbo húmedo se determina cubriendo el bulbo húmedo

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de un termómetro con franela o con un trapo húmedo y haciendo pasar aire rápidamente; en esta forma la humedad comienza a evaporarse. La temperatura del agua y el aire circundante baja proporcionalmente a la evaporación ocurrida. Si está seco el aire que rodea el termómetro la evaporación es rápida y el descenso de temperatura es grande, por si el contrario si el aire está húmedo la evaporación es lenta y por lo tanto la diferencia de temperatura entre el bulbo seco y húmedo es pequeña. Si el aire está saturado no habrá evaporación no bajará la temperatura. En el bulbo húmedo del psicrómetro, se establecen dos flujos de calor, uno que entra, que corresponde al calor sensible debido al contacto con el aire y otro latente hacia el exterior provocado por la evaporación del líquido presente en la gas. En un proceso continuo, todo el calor transferido hacia la gasa se utiliza para vaporizar la masa del líquido. 3. ¿Cuáles son los factores que intervienen o influyen en el incremento o disminución del TBS y TBH? La temperatura del bulbo seco es la medida del calor sensible del aire y la temperatura de bulbo húmedo es la cantidad de calor total contenido en el ire, por tanto los factores que ingluyen el incremento y disminución de la temperatura es el calor sensible y latente. Calor sensible: Es la cantidad de calor que hace falta aportar a un fluido para modificar su temperatura, sin cambiar de fase.

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Calor latente: es la cantidad de calor que hace falta aportar a un fluido para hacerlo

cambiar de fase(Por ejemplo la vaporización o la

condensación.) 4. ¿Qué significado tienen las HR obtenidas en función a las condiciones simuladas? Las HR obtenidas en las condiciones que se ha simulado en el Laboratorio de Ingeniería significa que cuando el aire es más caliente, mayor cantidad de agua puede sostener. El punto de condensación es la medida de cuanto vapor de agua hay realmente en el aire. 5. cuándo el aire se enfría adiabáticamente, cual es la temperatura mínima que puede alcanzar?

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El aire se ENFRIA ADIABÁTICO cunado variación térmica debida al descenso de la presión atmosférica conforme se asciende en altitud. Al ascender el aire, desciende la presión atmosférica y por tanto los movientos y fricciones moleculares de manera que se produce un enfriamiento del aire. Se considera un descenso medio de unos 0´65º C por cada 100 m de altitud, o lo que es lo mismo, 6´5º C cada kilómetro. Si el aire es seco, ese descenso es superior, en torno a 1º C cada 100 m de altitud, pero si el aire está saturado, el enfriamiento es del orden de 0´5º C cada 100 m. Enfriamiento a entalpía constante: Las paredes de un secadero industrial normalmente están aisladas para evitar la pérdida de calor a través de ellas, debido a esto el aire que se utiliza para secar un determinado material dentro del secadero, realiza una transformación de saturación a entalpía constante, pudiendo llegar a su temperatura mínima posible, que es la temperatura de saturación adiabática. El la Figura se pude observar que el aire inicial (con una temperatura inicial

t0

y una humedad relativa ambiente

∅0

evoluciona

sobre la línea de entalpía constante, hasta llegar a la curva de humedad relativa ambiente del 100 %. En ese momento la temperatura del aire será la de saturación adiabática. De todas maneras, en un secadero real nunca llaga a esa temperatura, ya que la capacidad del secadero para eliminar agua del material es inversamente proporcional a la HRA; cuando mayor es la HRA menor capacidad de secar tiene el secadero.

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