APUNTES PSICROMETRIA 2013

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONALFACULTAD REGIONAL TUCUMÁN

CATEDRA : INSTALACIONES TERMOMECANICAS AÑO: 2014 Prof : Esp. Ing. RAMON H F AGUIRRE Dpto : CIVIL

INTRODUCCIÓN

El aire acondicionado tiene por objeto mantener en un recinto unas condiciones de temperatura, humedad y calidad del aire que proporcionen una sensación de confort y bienestar a sus ocupantes.

Así pues, el aire acondicionado trabaja sobre el interior y exterior del local. Es importante que conozcamos previamente las propiedades y características del aire.

Ecuación de un estado de un gas.

Un gas es un fluido que se caracteriza por la poca cohesión que existe entre sus moléculas, motivo por el cual debe estar contenido en un recipiente.

Para que un gas sea considerado como ideal cuando cumplan los siguientes requisitos :

1) Una presión baja.2) Que el gas sea lo mas inerte posible3) Que estemos mejor de las condiciones de condensación.

Cuando estas condiciones se cumplen podemos aplicar la ecuación :

p . V = m R T en donde los valores serán : V= volumen.M = masaT= temperatura absolutaR= constante del gas . Estos valores valen para el aire seco Ra = 287,1 Nm/kg K y para el vapor de agua RW = 461,4 Nm /kg K.

El aire húmedo

Esta constituido por una mezcla de aire seco y vapor de agua. Consideremos un recipiente que contiene una masa m de aire húmedo a la

temperatura t y la presión p . El recipiente tiene un volumen V.Llamamos ma a la fracción de aire seco y mw a la fracción de vapor de agua,

con lo que se cumplirá que :

M = ma + mw

Supongamos que podemos separar el aire seco y el vapor de agua colocándolos en recipientes idénticos del mismo volumen y a la misma temperatura. Lo único que no será igual es la presión.

Así tendremos a una parte como presión parcial del aire seco pa y la indicada en el de vapor de agua la llamaremos presión parcial del vapor de agua pw.

Así tendremos que la presión total es la suma de las presiones parciales .



P = pa + pw Para el aire seco tendremos que pa V = ma Ra TPara el vapor de agua tendremos que pw V = mw Rw T

Dividiendo miembro a miembro tendremos que mw / ma = Ra pw / Rw pa

PARAMETROS CARACTERISTICOS

Los parámetros característicos relacionados con la humedad del aire son :

a)Temperatura de bulbo seco .b)Temperatura de bulbo húmedo.c)Volumen especifico.d)La humedad absolutae)La humedad relativa.f) El punto de rocío.

Temperatura de bulbo seco : es la temperatura a que se encuentra la mezcla de aire medida en un termómetro común. Se la ubica en el eje de las abscisas del diagrama psicrometrico en °C.

Temperatura de bulbo húmedo : es la temperatura a la cual se produce la vaporización de vapor de agua en el aire. Es la lectura leída en un termómetro , cuyo bulbo esta recubierto con un lienzo empapado en agua y que se revolea en el aire.

Se representan en el diagrama psicrometrico , por rectas que nacen en la línea de saturación ( allí Tbs = Tbh ) y caen hacia abajo y a la derecha en °C

Volumen especifico = es la inversa del peso especifico. Se originan en el eje de Tbs y tiene una ligera inclinación hacia la izquierda del diagrama psicrometrico.

Humedad absoluta : se define con el cociente entra la masa de vapor contenida en el aire y la masa del aire seco y se la expresa en kg vapor de agua / kg aire seco. En el diagrama psicrometrico se la representan en el eje de las ordenadas.

W = mw/ma

Humedad relativa : antes de hablar de la HR es necesaria que expliquemos un concepto importante : el estado de saturación.

El vapor de agua contenida en el aire se supone que esta disuelto en el aire. La capacidad de disolución no es muy grande.

Si aumentamos la cantidad de vapor llegaría un momento en que este condensaría, para transformarse en agua liquida.

Cuando llegamos a esta situación, decimos que se ha alcanzado el estado de saturación.

Cuando se llega al estado de saturación la presión parcial del vapor de agua se llama presión de saturación. Este valor depende de la temperatura.



La presión de vapor de saturación será :

Pws = e 14,2928 – 5291/T

Denominamos la humedad relativa como el cociente entre la presión parcial del vapor de agua en el aire y la presión de saturación.

Son líneas que comienzan abajo a la izquierda y se curvan hacia la derecha del diagrama psicrometrico y se la expresa en %.

= pw / pws

La HR indica lo cerca o lejos que estamos del estado de saturación.

Punto de rocío : se denomina así o temperatura de rocío del aire a la temperatura a la cual empieza a producirse la condensación del vapor de agua.

Imaginemos el aire húmedo en una habitación en un estado de HR inferior al 100% , es decir en estado no saturado.

Este aire contendrá vapor de agua disuelto. Si enfriásemos el aire de la habitación , disminuirá la capacidad de disolución del aire y llegaría un momento en que el vapor de agua se condensaría.

La temperatura a la cual se produce este fenómeno se llama punto de rocío.

Relación entre humedad absoluta y humedad relativa.

mw / ma = Ra pw / Rw pa

Ra / Rw = 287,1 / 461,4 = 0,622

W = mw / ma = 0,622 pw / pa

Además se cumplirá que p = pa + pw

Si p es la presión atmosférica , tendremos que pa = p – pw con lo que la ecuación de la humedad será :

W = 0,622 pw / p – pw

Tengamos presente que:

= pw / pws pws = pw

Por lo tanto la expresión anterior quedara :

W = 0,622 pws / p – pws

Entalpia del aire húmedo

H = Cpa t + W ( Lo + Cpw t )



En donde :

Cpa = calor especifico del aire secoLo = calor latente de vaporización del agua a 0°CCpw = calor especifico del vapor de agua. T = temperatura del aire.W = humedad absoluta

Cpa 1,004 kj/kg K 0,24 kcal/kg KCpw 1,68 kj/kg K 0,40 kcal/kg KLo 2500,60 kj/kg K 600,1 kcal/kg K

Así la formula quedara expresada de la siguiente manera:

H = 1,004 t + W ( 2500,60 + 1,68 t ) ----- H = kj / kg

H = 0,24 t + W ( 600,1 + 0,40 t ) ----- H = kcal/kg

La entalpia o calor total se indica en una escala especial arriba de la línea de saturación y se lee prolongando las líneas de bulbo húmedo.

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