john r. agudelo

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John R. AgudeloProfesor del Departamento de Ingeniera Mecnica

Conceptos bsicos Carta psicromtrica

Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

Conceptos bsicos Carta psicromtrica

Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

Psicrometra: ciencia que estudia las propiedades termodinmicas del aire hmedo y el efecto de la humedad atmosfrica sobre los materiales y el confort humano, as como los mtodos para controlar las caractersticas trmicas del aire hmedo.

Conceptos bsicos Carta psicromtrica

Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

Composicin estndar del aire seco

Conceptos bsicos Carta psicromtrica

Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

Humedad relativa Es la relacin del vapor de agua real en el aire, comparado a la mxima cantidad que estara presente a la misma temperatura, expresada como un porcentaje (%).mv mg Pv Pg Rv T Rv T Pv Pg

pv pg

Conceptos bsicos Carta psicromtrica

Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

Humedad especfica

Representada con el smbolo w, se define como el cociente entre la masa de vapor contenida en el aire y la masa de aire seco.w mv ma kg de vapor de agua kg de aire secow 0,622 pv papv pg

p

pa

pvpg p pg

w

pv 0,622 p pv

w

0,622

Conceptos bsicos Carta psicromtrica

Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

El aire hmedoEl aire hmedo se supone que est constituido por una mezcla de aire seco y vapor de agua. Si llamamos ma a la fraccin de aire seco y mw a la fraccin de vapor de agua, se cumplir:mHm Ha

mvHv

mamaha mv hv

hm

ha

whv

En kJ/kg de aire seco

Conceptos bsicos Carta psicromtrica

Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

hmha hv c pa T hg ,ref Tref c pv T

ha

whv

ha ,ref Trefha, ref = 0 para Tref = 0 C para el aire y hg, ref = 2501.7 kJ/kg para T Tref = 0 C para el agua

Asumiendo como referencia:

ha hv

1.005 T

C C

2501.7 1.82 T

hm

1.005 T

C

w 2501.7 1.82 T

C

Conceptos bsicos Carta psicromtrica

Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

Volumen especfico del aire hmedo: Referido a masa de aire secov V mas VR aT p aVa R aT pa R aT p pv

Temperatura de bulbo seco Es la temperatura medida con un termmetro ordinario. Temperatura de bulbo hmedo Es la temperatura que resulta de la evaporacin del agua, en una gasa hmeda, colocada sobre un termmetro comn.

Conceptos bsicos Carta psicromtrica

Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

T Bulbo seco

T Bulbo hmedo

Conceptos bsicos Carta psicromtrica

Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

Temperatura de roco Temperatura del aire tras enfriarse hasta alcanzar saturacin a w = cte Sin cambio en la presin de vapor a p = cte Es la temperatura de saturacin, a la cual tiene lugar la condensacin del vapor de agua Procedimiento de clculo Presin de vapor:pv p w 0.622 w

Temperatura de saturacin a pv Tablas del agua Clculo: Tr K35.85 log pv 2148.56 log pv 10.2858

Conceptos bsicos Carta psicromtrica

Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

Saturador adiabtico ma ,1 hm ,1 w1 ma , 2 hm , 2 wsat , 2

ml ,3 h3

w 0.622hm 1.005 T

p pa

p

pv pg

Tv

C

2501.7 1.8 T

C

v

Conceptos bsicos Carta psicromtrica

Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

Balances ma ,1 mv, 2 ml ,3 ma, 2 ma ma ,1 hm ,1 w1 ma , 2 hm , 2 wsat , 2

mv,1 ml ,3 ma w2 w1whv1

ml ,3

0 ma,1 ha 0

ml ,3h3 ma, 2 ha w2 w1 hl ,3 ha, 2

whv

2

h3

ha,1 w1hv,1ha , 2 ha ,1

w2 hv, 2w2 hg , 2 hl ,3 c p ,a Tbh, 2 Tbs ,1 hg ,1 wsat , 2 0.622 Tbs ,1 pg ,2 p pg ,2 wsat , 2 h fg , 2 h f ,2 Tbh Tbh Tbh, 2 Tbh, 2

w1

w2 hv , 2 hl ,3

c p ,a T2 T1

hv ,1 hl ,3

hg ,1 hl ,3

Conceptos bsicos Carta psicromtrica

Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

Dichas propiedades esenciales del aire son: Temperatura de bulbo seco. Temperatura de bulbo hmedo Temperatura del punto de roco Humedad relativa Humedad especfica Contenido de humedad y volumen especfico Entalpa de saturacin. La carta psicromtrica, es probablemente el mejor modo de mostrar lo que sucede al aire y al vapor de agua, cuando cambian estas propiedades.

Conceptos bsicos Carta psicromtrica

Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

La carta es publicada por ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air conditioning Engineers), y es la ms comnmente usada en la industria. Para determinar todas las propiedades del aire hmedo, slo se necesita conocer dos de las anteriores propiedades y el resto de ellas se pueden encontrar con facilidad

Conceptos bsicos Carta psicromtrica

Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

Conceptos bsicos Carta psicromtrica

Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

Composicin diagrama psicromtrico

Lneas de humedad absoluta o especficaLa escala de la humedad absoluta es la escala vertical (ordenada) que se encuentra al lado derecho de la carta psicromtrica.

Las lneas de humedad absoluta Corren horizontalmente de derecha a Izquierda. Se puede ver que la cantidad de humedad en el aire depende del punto de roco del aire.

Lneas de humedad absoluta en gramos/Kg

Conceptos bsicos Carta psicromtrica

Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

Lneas de humedad relativaLas lneas de humedad relativa constante, son las lneas curvas que se extienden hacia arriba y hacia la derecha. Se expresan siempre en tantos por ciento, y este valor se indica sobre cada lnea.

Lneas de humedad relativa %

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Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

Lneas de temperatura del bulbo seco constanteEsta escala es la horizontal (abscisa), en la parte baja de la carta, segn se muestra en la figura. Las lneas que se extienden verticalmente, desde la parte baja hasta la parte alta de la carta.Son constantes porque cualquier punto a lo largo de una de estas lneas corresponde a la misma temperatura de bulbo seco indicada en la escala de la parte baja.

Lneas de temperatura de bulbo seco C

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Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

lneas de temperatura de bulbo hmedo constantesCorren diagonalmente de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo, en un ngulo de aproximadamente 30 de la horizontal. Tambin se les dice constantes, porque todos los puntos a lo largo de una de estas lneas, estn a la misma temperatura de bulbo hmedo.Lneas de temperatura de bulbo hmedo C

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Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

Lneas de volumen especfico constanteEstas lneas estn en un ngulo aproximado de 60 con la horizontal, y van aumentando de valor de izquierda a derecha.Por lo general, el espacio entre cada lnea, representa un cambio de volumen especfico de 0.05 m3/kg. Cualquier punto que caiga entre dos de estas lneas, naturalmente debe ser un valor estimado.

Lneas de volumen especfico en m/kg de aire seco

Conceptos bsicos Carta psicromtrica

Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

Lneas de temperatura punto de rocoLa escala para las temperaturas de punto de roco es idntica que la escala para las temperaturas de Bulbo hmedo; es decir, es la misma escala para ambas propiedades. Sin embargo, las lneas de la temperatura de punto de roco corren horizontalmente de izquierda a derecha.

Lneas de temperatura de punto de roco C

Conceptos bsicos Carta psicromtrica

Transformacin psicromtricas

Mezclas de aire

Lneas de entalpaEstas lneas, son meramente extensiones de las lneas de bulbo hmedo; puesto que el calor total del aire depende de la temperatura de bulbo hmedo.

Lneas de entalpa en kJ/kg de aire seco

Conceptos bsicos

Carta psicromtrica

Transformaciones psicromtricas

Mezclas de aire

Modificacin de Temperatura y humedad en una corriente Mezcla de varias corrientes

Ecuaciones Balance de masa de aire seco:

Balance de masa de vapor de agua:

Balance entlpico:

Conceptos bsicos

Carta psicromtrica

Transformaciones psicromtricas

Mezclas de aire

Recta de Maniobra (RM):

Posibles Transf. Psicrom. de una corriente de aire hmedo

Clasificacin de la RM: 1. 2. 3. 4. 5. Calentamiento: RM = + Enfriamiento: RM = - Humidificacin adiabtica: RM = 0 Deshumidificacin adiabtica: RM = 0 Aportacin de calor y humidificacin: RM > 0 a. Con T b. Con T 6. Sustraccin de Q y humidificacin: RM < 0 7. Aportacin de Q y deshumidificacin: RM < 0 8. Sustraccin de calor y deshumidificacin : RM > 0 a. Con T b. Con T

Conceptos bsicos

Carta psicromtrica

Transformaciones psicromtricas

Mezclas de aire

RM : calentamiento y enfriamiento con w = cte 0 Q ma ,1ha ,1 mv ,1hv ,1 ma , 2 ha , 2 mv , 2 hv , 2 Q ma C p ,aT2 w2 hg , 2 ma C p ,aT1 w1hg ,1 w1 w2

RM = 0 Humidificacin para zonas secas y fras Deshumidificacin para zonas hmedas y clidas

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Carta psicromtrica

Transformaciones psicromtricas

Mezclas de aire

RM = 0 Humidificacin para zonas secas y fras Deshumidificacin para zonas hmedas