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Psicometria 1

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PSICOMETRIA

OBJETIVOS

 Construir equipos de medición de: temperatura de bulbo húmedo,


temperatura de bulbo seco y un anemómetro.
 Conocer los conceptos generales para la elaboración de una carta
psicométrica como ser:

Temperatura de bulbo húmedo


Temperatura de bulbo seco
Altura
Presión atmosférica
 Desarrollar 3 cartas psicométricas a diferentes alturas (0, 2530 y 3000
m.s.n.m.)

FUNDAMENTO TEORICO

Psicrometría, que se define como la medición del contenido de humedad del


aire. Psicrometría es la ciencia que involucra las propiedades termo-dinámicas
del aire húmedo, y el efecto de la humedad atmosférica sobre los materiales y
el confort humano.
La carta psicométrica es un diagrama de doble entrada, en el que se relacionan
múltiples parámetros referentes a una mezcla de aire húmedo: temperatura,
humedad relativa, humedad absoluta, punto de rocío, entalpía específica o
calor total, calor sensible, calor latente y volumen específico del aire. Las tablas
psicométricas ofrecen una gran precisión, ya que sus valores son de hasta
cuatro decimales; sin embargo, en la mayoría de los casos, no se requiere
tanta precisión; y con el uso de la carta psicométrica, se puede ahorrar mucho
tiempo y cálculos. En seguida, se verán las propiedades del aire y de la
humedad conjuntamente con las tablas psicométricas, y posteriormente, se
verá la carta psicométrica.

% Humedad Relativa

La humedad relativa (hr), es un término utilizado para expresar la cantidad de


humedad en una muestra dada de aire, en comparación con la cantidad de
humedad que el aire tendría, estando totalmente saturado y a la misma
temperatura de la muestra. %Hr = (PvH2O/PvH2O)* 100
Humedad Absoluta

El término "humedad absoluta" (ha), se refiere al peso del vapor de agua por
unidad de volumen. 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.

y = WH2O / W Aire Seco

Aire y Humedad

Propiedades del aire:

– Mezcla de Gases Incolora, Inodora e Insípida

– Masa que cubre a la tierra: Atmósfera..645km


• Tropósfera: 15 km desde el nivel del mar.

• Estratósfera: de 15 a 50 km.

• Mesósfera: de 50 a 95 km

• Ionósfera: 95 a 400 km

– Tiene peso: 101.325 kPa (1.033 kg/cm²) al nivel del mar

– Es una mezcla de gases altamente sobrecalentado

El aire atmosférico es una mezcla de oxígeno, nitrógeno, bióxido de carbono,


hidrógeno, vapor de agua, y un porcentaje muy pequeño de gases raros como
argón, neón, ozono, etc

Cada uno de estos gases que componen el aire, se comporta de acuerdo a la


ley de Dalton. Brevemente, esta ley nos dice que una mezcla de dos o más
gases, pueden ocupar el mismo espacio al mismo tiempo, y que cada uno
actúa independientemente de los otros, como si los otros no estuvieran allí

Propiedades del Vapor de Agua (Humedad)

La humedad es un término utilizado para describir la presencia de vapor de


agua en el aire, ya sea a la intemperie, o dentro de un espacio. Nuevamente,
hacemos énfasis en que la humedad está "en el aire", solamente en el sentido
de que los dos, aire y vapor de agua, existen juntos en un espacio dado al
mismo tiempo.

Relación entre Humedad relativa y específica del Aire

Como ya se ha mencionado, la humedad representa la cantidad de vapor de


agua existente en el aire. Puede ser expresada en valores absolutos,
específicos o relativos dependiendo el caso.
Si sabemos la humedad relativa del aire y la densidad de vapor de agua,
además de la densidad del aire, la humedad específica puede ser expresada
en la formula a continuación descrita:

x = 0.622 φ ρws / (ρ - ρws) 100%

Donde:

 x = es la humedad específica de la mezcla de vapor de aire (kg/kg)


 φ = humedad relativa (%)
 ρws = densidad de vapor de agua (kg/m3)
 ρ = densidad del aire húmedo (kg/m3)

Humedad Específica

La humedad específica, o también llamada contenido de humedad, es el peso


de vapor de agua en gramos por kilogramo de aire seco (o bien, granos por
libra)

La humedad específica, se refiere a la cantidad de humedad en peso, que se


requiere para saturar un kilogramo de aire seco, a una temperatura de
saturación (punto de rocío)
18 , 02 p A kg . agua
H= =
Porcentaje de Saturación 28 , 97 P− p A kg . aire . sec o

El porcentaje de saturación (o porcentaje de humedad), es un término que


algunas veces se confunde con la humedad relativa. El porcentaje de
saturación, es 100 veces la relación del peso de vapor de agua con el peso del
vapor de agua necesario para saturar un kilogramo de aire seco a la
temperatura del bulbo seco. Esto se puede expresar en una ecuación:

Volumen específico: es el número de pies cúbicos -ft3- ocupados por una libra
de la mezcla de aire y vapor de agua.

Calor sensible: es la cantidad de calor seco, expresado en BTU por libra de


aire, se refleja por la temperatura de bulbo seco.

Calor latente: es el calor requerido para evaporar la humedad que contiene una
cantidad específica de aire. Esta evaporación ocurre a la temperatura de bulbo
húmedo, se expresa en BTU/Lb de aire.

Calor total (Entalpía): es el contenido de calor total de la mezcla de aire y vapor


de agua, es decir la suma de calor sensible y calor latente expresado en
BTU/Lb de aire.

Entalpía (H) [kJ/kg]

La Entalpía es la cantidad de energía de un sistema termodinámico que éste


puede intercambiar con su entorno. la entalpía de la mezcla de aire seco y
vapor de agua, es la energía del aire húmedo por unidad de masa de aire seco,
por encima de una temperatura de referencia; dado que en ingeniería sólo las
diferencias de entalpía tienen interés práctico, el valor que se escoja para la
temperatura de referencia carece de importancia.

Temperatura seca (Temperatura de bulbo seco) [ºC]

La temperatura de bulbo seco, es la verdadera temperatura del aire húmedo y


con frecuencia se la denomina sólo temperatura del aire; es la temperatura del
aire que marca un termómetro común. Se llama temperatura seca del aire de
un entorno, o más sencillamente, temperatura seca, a la temperatura del aire,
prescindiendo de la radiación calorífica de los objetos que rodean ese ambiente
concreto y de los efectos de la humedad relativa y de los movimientos de aire.
Se puede obtener con el termómetro de mercurio, respecto a cuyo bulbo,
reflectante y de color blanco brillante, se puede suponer razonablemente que
no absorbe radiación

Temperatura húmeda (Temperatura


del bulbo húmedo) [ºC]
La temperatura termodinámica de
bulbo húmedo, es la temperatura de
equilibrio que se alcanza cuando la
mezcla de aire seco y vapor de agua
pasa por un proceso de enfriamiento
adiabático hasta llegar a la saturación.
Temperatura húmeda es la de una muestra de aire después de pasar a través
de un proceso ideal, a presión constante de saturación adiabática, esto es,
después de que el aire haya pasado a lo largo de una superficie grande de
agua líquida en un canal aislado.
La temperatura húmeda (o de bulbo húmedo) es igual a la temperatura seca (o
de bulbo seco) cuando la muestra de aire está saturada de agua. La inclinación
de la línea de temperatura húmeda constante refleja el calor de vaporización
(evaporación) del agua requerido para saturar una cantidad de aire a una
humedad relativa dada.

Temperatura o punto de rocío


Temperatura de rocío es la temperatura a la que una muestra de aire húmedo
en las mismas condiciones de presión alcanza la saturación de vapor de agua.
En este punto de saturación, el vapor de agua comenzaría a condensarse en
agua líquida o (si estuviera por debajo del punto de congelación) en escarcha,
al continuar quitando calor.
El punto de rocío se mide con facilidad y aporta información de utilidad, pero
normalmente no se considera como una propiedad independiente.
DIAGRAMA PSICROMÉTRICO: Representación gráfica de dichas
propiedades

Los datos esenciales de la carta psicométricas son los siguientes:


Temperatura de bulbo seco (Tbs) sobre la abscisa de la carta (línea horizontal
inferior).

 Contenido de agua en el aire, sobre las ordenadas, al lado derecho de la


carta
 Humedad Absoluta las líneas de humedad absoluta, corren
horizontalmente de derecha a izquierda, y son paralelas a las líneas de punto
de rocío y coinciden con éstas

Curva de saturación. Curva cóncava hacia arriba en el extremo izquierdo del


diagrama.

* Curvas o isolíneas de humedad relativa (hr), curvas cóncavas hacia arriba en


el interior del diagrama. Las curvas localizadas entre el eje de las abscisas y la
curva de saturación corresponden a las isolíneas de humedad relativa cuyo
valor disminuye a medida que se alejan de la curva de saturación. La siguiente
figura representa las líneas de humedad relativa.
 Líneas auxiliares. Además de las isolíneas anteriores existen gráficas
auxiliares que permiten la determinación de otras propiedades, tales como: el
calor húmedo, volumen saturado y volumen seco, así como la entalpía de
saturación. La localización de estas gráficas sobre el diagrama psicométrico es
muy variable.
Como se puede observar en la mayoría de los diagramas psicométricos su
construcción está basada para una presión de 1 atm, sin embargo, puede
emplearse para otras presiones, por medio de un factor de corrección, que
consiste en multiplicar los valores obtenidos de las humedades relativas en el
diagrama por la relación entre la presión de operación y la presión a que se ha
construido el diagrama.
 Temperaturas de bulbo húmedo (Tbh). Rectas de pendiente negativa
que comienzan en la curva de saturación y descienden en la medida que Tbs
aumenta. Estas rectas se denominan también “líneas de saturación
adiabáticas” debido a que a Tbh constante no existe transferencia neta de calor
entre el bulbo húmedo y sus alrededores.

Además de los datos esenciales de la carta psicométrica, a menudo existen


otros datos auxiliares que pueden ser de gran utilidad:

 Entalpía o calor total en el punto de saturación. Es una escala


proyectada al lado izquierdo del diagrama.
 Líneas de volumen especifico. Son rectas de pendiente negativa mucho
más inclinadas que las líneas de saturación adiabáticas o líneas de T bh.

EXPERIENCIA

MATERIALES

 2 Termómetros
 Cronometro
 Vaso de cristal
 Algodón
 Caja de cartón
 Anemómetro
 ventilador
PROCEDIMIENTO DEL EXPERIMENTO

 Se realizó la construcción y armado del equipo de bulbo húmedo y bulbo


seco.
 Se inició con la toma de datos, anotamos la diferencia de temperatura
del bulbo húmedo y la del bulbo seco. Se realizó esto para cada cambio
de temperatura ya sea del bulbo húmedo o del bulbo seco, o ambos.
 Para crear distintas humedades utilizamos el atomizador.

EQUIPO ARMADO
ELABORACION DE LA CARTA PSICOMETRICA

ECUACIONES UTILIZADAS:

CARTAS PSICOMETRICAS

Carta a la altura 2550 m.s.n.m

HUMEDAD DE SATURACION VS. TEMPERATURA


0.06

0.05

0.04

0.03
YS

0.02

0.01

0
5 10 15 20 25 30 35 40
TºC

Carta a 0 m.s.n.m.
HUMEDAD DE SATURACION VS. TEMPERATURA
0.04

0.04

0.03

0.03

0.02
YS

0.02

0.01

0.01

0
5 10 15 20 25 30 35 40
TºC

Carta a 3000 m.s..m

HUMEDAD DE SATURACION VS. TEMPERATURA


0.06

0.05

0.04

0.03
YS

0.02

0.01

0
5 10 15 20 25 30 35 40
TºC

CONCLUSION
Se realizó el armado del equipo, se anotó la diferencia entre la temperatura del
bulbo húmedo y la del bulbo seco a diferentes humedades, con esto realizamos
los cálculos necesarios para tener las cartas psicométricas a las alturas de 0,
2530 y 3000 m.s.n.m. Podemos concluir que la experiencia en general
cumplió con los objetivos planteados al inicio del experimento.

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