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PROCESOS PSICROMETRICOS CALCULO BASICO DE PROCESOS

PSICROMETRIA  La psicrometría estudia las propiedades termodinámicas de mezclas de gas con vapor. En particular, la mayoría de las aplicaciones se refieren al aire húmedo, considerado como la mezcla de aire seco y vapor de agua.

El aire es un gas que envuelve la Tierra, está compuesto de una mezcla de varios gases, prácticamente siempre en la misma proporción

PROCESOS PSICROMETRICOS

PROCESOS PSICROMETRICOS  Un proceso psicométrico es aquel en el cual el aire que inicialmente se encuentra a unas determinadas condiciones, sufre unos cambios con los cuales obtiene nuevas condiciones.  Los

procesos

psicométricos

fundamentales

consisten

en

transferencias de energía en forma de calor y transferencias de masa en forma de agua. El signo de dichas transferencias dará lugar a una

multitud de posibilidades, tal y como se muestra en la siguiente tabla.

PROCESOS PSICROMETRICOS

PROCESOS PSICROMETRICOS

CRITERIOS DE APLICACION

CRITERIOS DE APLICACION  Condensación en superficies frías.  Enfriamiento evaporativo.  Sistemas de almacenamiento de productos.  Diseño de equipos de aire acondicionamiento.  Control de la temperatura.  Control de la humedad.  Filtración, limpieza y purificación del aire.  Circulación y movimiento del aire.  • Enfriamiento de agua con aire (torres de enfriamiento)  • Acondicionamiento de aire (humidificación/deshumidificación)  • Secado

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PROPIEDADES

PROPIEDADES DE PROCESOS PSICROMETRICOS  Temperatura de bulbo seco (Tbs),  Temperatura de bulbo húmedo (Tbh)  Temperatura de rocío (Tro)  Presión de vapor (Pv)  Humedad absoluta (Ha)  Humedad relativa (Hr)  Volumen específico (ve)  Entalpia (h).

TEMPERATURA DE BULBO HUMEDO ( TBH)  Es un termómetro ordinario de líquido de vidrio cuyo bulbo está rodeado por una muselina humedecida en agua. Cuando el termómetro de bulbo húmedo alcanza el equilibrio, el flujo de calor absorbido por el agua al vaporizarse ha de ser igual al flujo de calor que pasa por convección desde el ambiente hasta la camisa húmeda, por lo tanto, siendo “Tbh“ la temperatura del termómetro

TEMPERATURA DE BULBO SECO (TBS)  Es la temperatura medida por termómetros ordinarios en casa.

Hasta este punto, todas las temperaturas a que nos hemos referido han sido temperaturas de bulbo seco, tal como se leen en un termómetro ordinario.

TEMPERATURA DE ROCIO (TR)  Es la temperatura de saturación, a la cual tiene lugar la condensación del

vapor 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 temperatura de punto de rocío se define como la temperatura debajo de la cual el vapor de agua en el aire, comienza a condensarse. También es el punto de 100% de humedad. La humedad relativa de una muestra de aire puede determinarse por su punto de rocío.

PRESION DE VAPOR (PV)  Es la presión que ejercería la máxima cantidad de vapor de agua que puede contener una determinada muestra de aire (Pv). Esta tensión máxima depende solo de la temperatura del aire.

HUMEDAD ABSOLUTA  El término “humedad absoluta” (ha), se refiere a la relación entre la masa de vapor de agua y el volumen que ocupa la mezcla de aire seco y vapor de agua .  La masa de vapor de agua expresado en libras o granos por cada pie cúbico de espacio se llama “humedad absoluta”. Esta unidad de volumen, generalmente es un espacio de un metro cúbico (o un pie cúbico). En este

espacio, normalmente hay aire también, aunque no necesariamente.

HUMEDAD ABSOLUTA

Vaire seco + Vvap.H20 = Volumen Aire humedo

HUMEDAD RELATIVA (HR) La humedad relativa (hr), expresa la relación de la presión parcial del vapor en el aire con la presión de saturación del vapor correspondiente a la temperatura existente dela muestra. O bien, es la relación de la densidad del vapor de agua en el aire con la densidad de saturación a la temperatura correspondiente, expresada como un porcentaje (%).

VOLUMEN ESPECIFICO (VE) Volumen de una masa de aire húmedo por kg de aire seco. Propiedad que

permite determinar los flujos volumétricos

ENTALPIA (H) El contenido de calor total de la mezcla de aire y vapor de agua. Es la suma de los valores de calor sensible y latente.

H  H a  H v  ma ha  mv hv

Al dividir por

mv H h  ha  hv  ha  hv ma ma

h  ha  hg

( kJ / kg aire)

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CARTA PSICROMETRICA

CARTA PSICROMETRICA Una carta psicrométrica es la representación gráfica de las propiedades termodinámicas del aire húmedo, es decir, de la mezcla de aire más vapor de agua. Con ella se pueden analizar gráficamente las propiedades esenciales del aire lo cual facilita además la solución de diferentes problemas termodinámicos.

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CALENTAMIENTO O ENFRIAMIENTO

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HUMIDIFICACION CON CALENTAMIENTO O ENFRIAMIENTO

HUMIDIFICACIÓN CON CALENTAMIENTO O ENFRIAMIENT O  La temperatura puede aumentar, disminuir o permanecer constante. La humedad relativa puede aumentar o disminuir. La evolución del aire en el diagrama psicrométrico no sigue ninguna línea determinada, pero el proceso puede descomponerse, por ejemplo, en un calentamiento sensible seguido de una humidificación adiabática. Este proceso es el que sufre el aire acondicionado en verano una vez que entra en un local, donde absorbe calor y humedad al mismo tiempo. También ocurre cuando en invierno el aire exterior frío debe ser calentado y humidificado antes de ser introducido en un local climatizado.

HUMIDIFICACIÓN CON CALENTAMIENTO O ENFRIAMIENT O  Permite eliminar los problemas asociados a una humedad relativa baja  El aire pasa por una sección de calentamiento (proceso 1-2) y después por una sección de humidificación (proceso 2-3)  Humidificación con vapor de agua produce calentamiento adicional (T3>T2)  Humidificación por rociado de agua provoca enfriamiento de la corriente calentada (T3
Necesario calentar a T más alta en la sección de calentamiento para compensar el enfriamiento durante la humidificación

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HUMIDIFICACION ADIABATICA

HUMIDIFICACION ADIABATICA  Aumenta la humedad, disminuye T, sin aportación de energía. La humidificación puede conseguirse pulverizando agua líquida en el aire o bien haciendo que el aire pase a través de un tejido que se mantiene constantemente mojado con agua. Este proceso se suele denominar “enfriamiento evaporativo.” Se supone que se

evapora todo el agua inyectada y que el calor necesario para ello lo extrae del aire inicial, disminuyendo su temperatura. La entalpía del aire aumentará un poco, debido a este aporte de agua, pero en la práctica puede considerarse que tanto la entalpía como la temperatura de termómetro húmedo permanecen constantes durante el proceso.

ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO  ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO Aire caliente y seco entra en el enfriador evaporativo (estado 1) donde se rocía con agua líquida. Parte del agua se evapora durante este proceso al absorber q de la corriente de aire. • La temperatura del aire disminuye y su humedad aumenta (estado 2) • En el caso límite el aire saldrá saturado (temperatura más baja que puede alcanzarse con este proceso) (estado 2’). • Enfriamiento evaporativo similar al proceso de

saturación adiabático. • El proceso de enfriamiento sigue una línea de saturación adiabática.

HUMIDIFICACION ADIABATICA

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DESHUMECTACION CON CALENTAMIENTO O ENFRIAMIENTO

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DESHUMECTACION ADIABATICA

DESHUMECTACION ADIABATICA  Proceso por el cual los materiales, productos y sistemas, son sometidos a la acción de procesos de desecación, o deshidratación, a temperatura constante y sin transferencia de energía, con el objetivo de que estas, o bien reduzcan su contenido en humedad, o bien nos den información de su resistencia a dichas condiciones extremas. La deshumidificación se realiza comunmente en recintos cerrados controlados psicrometricamente, o

cámaras de prueba. Dicho así, podemos definir como cámara de clima controlado a un sistema cerrado capaz de reproducir a voluntad, y en condiciones estables, cualquier valor de humedad compatible térmicamente con el diagrama psicrométrico. Las cámaras de humedad controlada también son comúnmente conocidas como cámaras climáticas o cámaras de ensayos climáticos.

DESHUMECTACION ADIABATICA  Campo de aplicación: Simulación ambiental. Envejecimiento acelerado. Control de calidad. Investigación de materiales y sistemas. Estabilidad de productos.

Acondicionamiento en húmedo.

DESHUMECTACION ADIABATICA

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MEZCLA ADIABATICA

MEZCLA ADIABATICA  En algunos casos prácticos se produce la mezcla de aires con diferentes propiedades psicrométricas, sin que se realice ningún aporte externo de calor (adiabáticamente). Ejemplo típico es el que se produce cuando el aire de retorno en un sistema de aire acondicionado se mezcla con una parte de aire procedente del exterior.

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PROBLEMAS PROPUESTOS

PROBLEMA 01