monografia unidad v mezclas no reactivas

5/9/2018 Monografia Unidad v Mezclas No Reactivas - slidepdf.com

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RESUMENSiendo estudiantes de ingeniería es de suma importancia tener conocimiento de latermodinámica y sus aplicaciones en el ahorro de energía y en hacer más cómoda lavida cotidiana del ser humano.Para determinar las propiedades de una mezcla es necesario conocer la composición dela mezcla, así como las propiedades de los componentes individuales. Hay dos maneras

de describir la composición de una mezcla: ya sea mediante la especificación delnúmero de moles de cada componente, método que recibe el nombre de análisis molar,o mediante la especificación de la masa de cada componente, denominado análisisgravimétrico.

Un gas ideal se define como aquel cuyas moléculas se encuentran lo suficientementealejadas, de forma tal que el comportamiento de una molécula no resulta afectado porla presencia de otras – una situación hallada a densidades bajas-. También se mencionoque los gases reales se aproximan mucho a este comportamiento cuando se encuentrana baja presión o a altas temperaturas respecto de sus valores de punto crítico.

La predicción del comportamiento P-v-T de mezclas de gas suele basarse en dosmodelos:

La ley de Dalton de las presiones aditivas: la presión de una mezcla de gases es igual ala suma de las presiones que cada gas ejercería si existiera sólo a la temperatura yvolumen de la mezcla.

La ley de Amagat de volúmenes aditivos: El volumen de una mezcla de gases es igual ala suma de los volúmenes que cada gas ocuparía si existiera solo a la temperatura ypresión de la mezcla.

El aire es una mezcla de nitrógeno, oxigeno y pequeñas cantidades de otros gases.Normalmente, el aire en la atmosfera contiene cierta cantidad de vapor de agua (ohumedad) y se conoce como aire atmosférico. En contraste, el aire que no contienevapor de agua se denomina aire seco. Es conveniente tratar el aire como una mezclade vapor de agua y aire eco, porque la composición del aire seco permanecerelativamente constante, pero la cantidad de vapor de agua varia por la condensación yevaporación de los océanos, lagos. Ríos, regaderas e incluso del agua del cuerpohumano.

La cantidad de vapor de agua en el aire puede determinarse de varias maneras. Esprobable que la más lógica sea precisar directamente la masa de vapor de agua presente

en una unidad de masa de aire seco, a la que se denomina humedad absoluta oespecifica y que se representa por medio de ω.

La cantidad de humedad en el aire tiene un efecto definitivo en las condiciones decomodidad que ofrece un ambiente. Sin embargo, el nivel de comodidad depende másde la cantidad de humedad que el aire tiene (mv) respecto a la cantidad máxima dehumedad que el aire puede contener a la misma temperatura (mg). La relación entreestas dos cantidades se conoce como humedad relativa φ.

El exceso de humedad en el aire se condensa en las superficies frías y forma el roció.La temperatura de roció Tpr se define como la temperatura a la que se inicia la

condensación si el aire se enfría a presión constante. En otras palabras T pr es latemperatura de saturación del agua correspondiente a la presión de vapor.



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FRACCIONES MOLARES Y DE MASA

Para determinar las propiedades de una mezcla es necesario conocer la composición dela mezcla, así como las propiedades de los componentes individuales. Hay dos manerasde describir la composición de una mezcla: ya sea mediante la especificación delnúmero de moles de cada componente, método que recibe el nombre de análisis molar,o mediante la especificación de la masa de cada componente, denominado análisisgravimétrico.Considere una mezcla de gases compuesta de K componentes. La masa de la mezcla mm es la suma de las masas de los componentes individuales, y el número de moles de lamezcla Nm es la suma del número de moles de los componentes individuales, esto es:

La relación entre la masa de un componente y la masa de la mezcla se conoce comofracción de masa (o másica), y la relación entre el número de moles de un componente

y el número de moles de la mezcla se denomina fracción molar (o mol) y:

La masa de una sustancia puede expresarse en términos del numero de moles N y lamasa molar M de la sustancia como m= NM. Entonces, la masa molar aparente (opromedio) y la constante del gas de una mezcla se expresa como

La masa molar de una mezcla también se puede expresar como

Las fracciones de masa y malar de una mezcla están relacionadas por medio de

COMPORTAMIENTO P-V-T DE MEZCLASDE GASES IDEALES Y REALES

Un gas ideal se define como aquel cuyas moléculas se encuentran lo suficientementealejadas, de forma tal que el comportamiento de una molécula no resulta afectado porla presencia de otras – una situación hallada a densidades bajas-. También se mencionoque los gases reales se aproximan mucho a este comportamiento cuando se encuentrana baja presión o a altas temperaturas respecto de sus valores de punto crítico. Elcomportamiento P-v-T de un gas ideal se expresa por medio de la relación Pv=RT,que recibe el nombre de ecuación de estado de gas ideal. El comportamiento P-v-T degases reales se expresa con ecuaciones de estado más complejas o por medio dePv=ZRT, donde Z es el factor de compresibilidad.



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Cuando se mezclan dos o más gases ideales, el comportamiento de una molécula no esafectado por la presencia de otras moléculas similares o diferentes y, en consecuencia,una mezcla no reactiva de gases ideales se comporta también como un gas ideal. Elaire, por ejemplo, se trata convenientemente como un gas ideal en el intervalo donde elnitrógeno y el oxigeno se comportan como gases ideales. Sin embargo, cuando unamezcla de gases está compuesta por gases reales (no ideales), la predicción del

comportamiento P-v-T de la mezcla se vuelve bastante ardua.

La predicción del comportamiento P-v-T de mezclas de gas suele basarse en dosmodelos:

La ley de Dalton de las presiones aditivas: la presión de una mezcla de gases esigual a la suma de las presiones que cada gas ejercería si exixtiera sólo a latemperatura y volumen de la mezcla.

La ley de Amagat de volúmenes aditivos: El volumen de una mezcla de gases esigual a la suma de los volúmenes que cada gas ocuparía si existiera solo a latemperatura y presión de la mezcla.

Estas leyes se cumplen con exactitud en mezclas de gases ideales, pero solo comoaproximación en mezclas de gases reales. Esto se debe a las fuerzas intermoleculares

que pueden ser considerables en gases reales a densidades elevadas. En el caso de gasesideales, estas dos leyes son idénticas y proporcionan resultados idénticos.

En estas relaciones, Pi recibe el nombre de presión de componente, y Vi se denominavolumen de componente. Advierta que Vi es el volumen que un componente ocuparía siexistiera aislado a Tm y Pm, no el volumen real ocupado por el componente de lamezcla. Además, la relación Pi/Pm se conoce como fracción de presión, y la relaciónVi/Vm recibe el nombre de fracción de volumen del componente i.

Mezclas de gases ideales.Para gases ideales, Pi y Vi pueden relacionarse con yi mediante la relación de gas ideal,tanto para los componentes como para la mezcla de gases:



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Por ende,

Esta ecuación solo es válida para mezclas de gases ideales, dado que se derivo alconsiderar el comportamiento del gas ideal para la mezcla de gases y cada uno de suscomponentes. La cantidad YiPm se denomina presión parcial y la cantidad Y iVm sedenomina volumen parcial. Advierta que es una mezcla de gases ideales, resultanidénticas la fracción molar, la fracción de presión y la fracción de volumen de uncomponente.

Mezcla de gases realesLa ley de Dalton de las presiones aditivas y de Amargat de los volúmenes aditivospueden emplearse también en gases reales, a menudo con una precisión razonable. Sinembargo, en este caso las presiones de componentes o los volúmenes de componentesdeben evaluarse a partir de relaciones que consideran la desviación de cadacomponente del comportamiento de gas ideal. Una manera de hacerlo es utilizarecuaciones de estado más exactas en lugar de la ecuación de estado de gas ideal. Otramanera es empleando el factor de compresibilidad.

El factor de compresibilidad de la mezcla Zm puede expresarse en términos de losfactores de compresibilidad de los gases individuales Zi, al aplicar la ecuación anterioren ambos lados de la expresión de la ley de Dalton o de Amagat y simplificando. Seobtiene

Donde Zi se determina ya sea a Tm y Vm (Ley de Dalton) o a Tm y Pm (Ley de Amagat)para cada gas individual. En apariencia, al emplear cualquiera de las leyes se obtendráel mismo resultado, pero no sucede así.

PROPIEDADES DE MEZCLAS DE GASES IDEALES Y REALES

Considérese una mezcla de gases que contiene 2 kg de N2 y 3 kg de CO2. La masa total(una propiedad extensiva) de esta mezcla de kg. Aquí solo se suma la masa de cadacomponente. Este ejemplo sugiere una manera simple de avaluar las propiedadesextensivas de una mezcla no reactiva de gases ideales o gases reales: únicamente sesuman las contribuciones de cada componente mezclado. Asi, la energía interna, laentalpia y la entropía totales de una mezcla de gases se expresan respectivamentecomo:



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Con una lógica similar, los cambios en la energía interna, la entalpia y la entropía deuna mezcla de gases durante un proceso se expresan, respectivamente como:

Reconsidera ahora la misma mezcla y supóngase que los componentes están a 25ºC. Latemperatura (una propiedad intensiva) de la mezcla es, como se supone, también de25ºC. Advierta que no se suman las temperaturas de los componentes para determinarla temperatura de la mezcla. En lugar de esto, se emplea algún tipo de esquema parapromediar un planteamiento característico al determinar las propiedades intensivas dela mezcla de gases. La energía interna, la entalpia y la entropía de la mezcla por unidadde masa o por unidad de mol de la mezcla, puede determinarse si se dividen lasecuaciones anteriores entre la masa o el número de moles de la mezcla (m m o Nm). Así

se obtiene:

De manera similar, los calores específicos de una mezcla de gases se expresan como

Advierta que las propiedades por unidad de masa se calculan por medio de lasfracciones molares (fmi), y las propiedades por unidad de mol se calculan por medio delas fracciones molares (Yi).Las relaciones que acaban de darse por lo general son exactas para mezclas de gasideal, y aproximadas para mezclas de gas real. La única gran dificultad asociada con

estas relaciones es la determinación de las propiedades de cada gas individual en lamezcla. Sin embargo, el análisis puede simplificarse considerablemente al tratar a los



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gases individuales como gases ideales, si al hacerlo no se introduce un errorsignificativo.

MEZCLAS DE GASES IDEALES Y VAPORES

Mezclas de gases idealesLos gases que componen una mezcla con frecuencia se encuentran a alta temperatura ybaja presión respecto a los valores del punto crítico de los gases individuales. En estoscasos, la mezcla de gases y sus componentes pueden tratarse como gases ideales conerror despreciable. Bajo la aproximación de gas ideal, las propiedades de un gas no sonafectadas por la presencia de otros gases, y cada componente de gas en la mezcla secomporta como si existiera aislado a la temperatura de la mezcla T m y al volumen de lamezcla Vm. este principio se conoce como Ley de Gibbs-Dalton, que es una extensiónde la ley de Dalton de las presiones aditivas. Además, las h,u,c y c p de un gas idealdependen solo de la temperatura y son independientes de la presión o el volumen de lamezcla de gases ideales. La presión parcial de un componente en una mezcla de gases

ideales es simplemente Pi = yiPm, donde Pm es la presión de la mezcla.

Dónde . Observe que la presión parcial Pi de cada componentese utiliza en la evaluación del cambio de entropía, no así la presión de la mezcla P m.

AIRE SECO Y AIRE ATMOSFÉRICO

El aire es una mezcla de nitrógeno, oxigeno y pequeñas cantidades de otros gases.Normalmente, el aire en la atmosfera contiene cierta cantidad de vapor de agua (ohumedad) y se conoce como aire atmosférico. En contraste, el aire que no contienevapor de agua se denomina aire seco. Es conveniente tratar el aire como una mezclade vapor de agua y aire eco, porque la composición del aire seco permanecerelativamente constante, pero la cantidad de vapor de agua varia por la condensación yevaporación de los océanos, lagos. Ríos, regaderas e incluso del agua del cuerpohumano. A pesar de que la cantidad de vapor de agua en el aire es pequeña, desempeñaun importante papel en la comodidad cotidiana del ser humano. En consecuencia, esimportante tomarlo en cuenta en las dispositivos de acondicionamiento de aire.

La temperatura del aire en aplicaciones de acondicionamiento de aire varía de -10 acerca de 50ºC. En este intervalo, el aire seco puede tratarse como un gas ideal convalor C p constante de 1.005 kJ/kg*K con un error insignificante (menor a 0.2%). Si setoma como temperatura de referencia los 0ºC, la entalpia y el cambio de la entalpia deaire seco se determinan por



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Donde T es la temperatura del aire en ºC y ϪT es el cambio en la temperatura. Porsupuesto sería conveniente tratar el vapor de agua en el aire como un gas ideal; yprobablemente usted esté dispuesto a sacrificar un poco de exactitud por tal ventaja.A 50ºC, la presión de saturación del agua es 12.3 KPa. A presiones por debajo de estevalor, el vapor de agua puede tratarse como un gas ideal con un error insignificante(menor a 0.2%), incluso cuando es un vapor saturado. Por lo tanto, el vapor de agua enel aire se comporta como si existiera solo y obedece la relación de gas ideal PV = RT.En este caso, el aire atmosférico se trata como una mezcla de gases ideales cuya presiónes la suma de la presión parcial del aire seco Pu y la del vapor de agua Pv:

P = Pu + PV

A la presión parcial del vapor de agua se le conoce como presión de vapor. Es laexpresión que el vapor de agua ejercería si existiera solo a la temperatura y volumendel aire atmosférico.Dado que el vapor de agua es un gas ideal, la entalpia del vapor de agua es una funciónexclusiva de la temperatura, es decir, h = h(T). por lo tanto la entalpia de vapor de agua

en el aire puede considerarse igual a la entalpia del vapor saturado a la mismatemperatura. Es decir,

La entalpia del vapor de agua a 0ºC es 2500.9 KJ/Kg. El valor C p promedio del vaporde agua en el intervalo de temperatura de -10 a 50ºC puede considerarse igual a 1.82KJ/Kg*ºC. Por lo tanto, la entalpia del vapor de agua se determina aproximadamente apartir de

HUMEDAD ESPECÍFICA Y RELATIVA

La cantidad de vapor de agua en el aire puede determinarse de varias maneras. Esprobable que la más lógica sea precisar directamente la masa de vapor de agua presenteen una unidad de masa de aire seco, a la que se denomina humedad absoluta oespecifica (conocida también como relación de humedad) y que se representa pormedio de ω:

La humedad especifica también se expresa como

Considere 1 kg de aire seco. Por definición, el aire seco no contiene vapor de agua y ,

por ende, su humedad especifica aumentara. Ahora añada algo de vapor de agua a esteaire seco. La humedad específica aumentara. A medida que se añada mas vapor ohumedad, la humedad especifica crecerá hasta que el aire ya no pueda contener mas



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humedad. En este punto se dice que el aire estará saturado por humedad, y se ledenominara aire saturado. Cualquier humedad agregada al aire saturado secondensara. La cantidad de vapor de agua en el aire saturado a una temperatura ypresión especificadas puede determinarse a partir de la ecuación anterior si se sustituyePv por Pg, la presión de saturación del agua a esa temperatura.

La cantidad de humedad en el aire tiene un efecto definitivo en las condiciones decomodidad que ofrece un ambiente. Sin embargo, el nivel de comodidad depende másde la cantidad de humedad que el aire tiene (mv) respecto a la cantidad máxima dehumedad que el aire puede contener a la misma temperatura (mg). La relación entreestas dos cantidades se conoce como humedad relativa φ.

Donde

Si se combinan las ecuaciones anteriores, también se puede expresar la humedadrelativa como

La humedad relativa varía de 0 para aire seco a 1 para aire saturado. Advierta que lacantidad de humedad que el aire puede contener depende de su temperatura aunque suhumedad específica permanezca constante.

El aire atmosférico es una mezcla de aire seco y vapor de agua, por ello la entalpia delaire se expresa en términos de las entalpias del aire seco y del vapor de agua. En lamayor parte de las aplicaciones prácticas, la cantidad de aire seco en la mezcla de aire-vapor de agua permanece constante, pero la cantidad de vapor de agua cambia. Enconsecuencia, la entalpia del aire atmosférico se expresa por unidad de masa del aireseco, y no por unidad de masa de la mezcla de aire-vapor de agua.

La entalpia total (una propiedad extensiva) del aire atmosférico es la suma de lasentalpias del aire seco y el vapor de agua:

Al dividir por ma se obtiene

O

Puesto queObserve también que la temperatura ordinaria del aire atmosférico se conoce como la

temperatura de bulbo seco para diferenciarla de otras formas de temperatura que debenestudiarse.



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PUNTO DE ROCIOEl exceso de humedad en el aire se condensa en las superficies frías y forma el roció.La temperatura de roció Tpr se define como la temperatura a la que se inicia lacondensación si el aire se enfría a presión constante. En otras palabras T pr es latemperatura de saturación del agua correspondiente a la presión de vapor:

TEMPERATURAS USADAS EN PSICROMETRÍA

Una forma de determinar la humedad relativa consiste en encontrar la temperatura depunto de roció del aire. Al conocer esta temperatura del punto de rocío es posibledeterminar la presión de vapor Pv y con ello, la humedad relativa.Otra manera de determinar la humedad absoluta o relativa se relaciona con un procesode saturación adiabática. El sistema se compone de un canal largo aislado que contieneuna pila de agua.

La medida de la humedad absoluta con los dos métodos anteriores (punto de rocío ytemperatura de saturación adiabática) es poco práctica:

· para medir el punto de rocío se necesita disponer de un sistema de refrigeración, quesea capaz de enfriar el aire de modo controlado;

· y la medida de la temperatura de saturación adiabática nos obliga a añadir aguaexactamente a la temperatura que se pretende medir, lo cual sólo es posible por pruebay error.

Un método mucho más práctico para medir la humedad absoluta es el empleo de dostermómetros, uno de bulbo seco y el otro de bulbo húmedo,

El termómetro de bulbo seco mide la temperatura del aire. El de bulbo húmedo serodea de un paño empapado en agua. El agua se evapora del paño hacia el aire, lo queprovoca una disminución de la temperatura del agua en el paño. La temperatura finalque alcanza depende de la humedad del aire: cuanto más baja sea la humedad (aire másseco), mayor será el descenso de la temperatura en el termómetro de bulbo húmedo.

La temperatura de bulbo húmedo depende de la velocidad de transferencia de calor (seestablece un flujo de calor entre el agua del paño y el aire del entorno, más caliente) yde la velocidad de transferencia de materia (flujo de agua desde el paño al aire). Elparámetro que mide el cociente entre estos dos procesos es el número de Lewis, Le:

cociente entre la difusividad térmica, a , y la difusividad másica, D :

Le = a /D

Para el aire, el número de Lewis es muy próximo a la unidad. Por este motivo, latemperatura de bulbo húmedo es prácticamente igual a la temperatura de saturaciónadiabática. De este modo, midiendo simultáneamente la temperatura de bulbo seco T 1y la de bulbo húmedo T 2, mediante la ecuación anterior se puede calcular la humedadabsoluta.

En general, la temperatura de saturación adiabática y la temperatura de bulbo húmedo

no son iguales. Pero para mezcla de aire-vapor de agua a presión atmosférica, latemperatura de bulbo húmedo es aproximadamente igual a la temperatura de



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saturación adiabática. Así, la temperatura de bulbo húmedo puede emplearse en lugarde T2 para determinar la humedad específica del aire.

LA CARTA PSICOMÉTRICA

El estado del aire atmosférico a una presión especificada se establece por completo

mediante dos propiedades intensivas independientes. El resto de las propiedades secalcula fácilmente a partir de las relaciones anteriores. El dimensionamiento de unsistema común de aire acondicionado implica un gran número de esos cálculos, lo quecon el tiempo afecta los nervios del más paciente de los ingenieros. Por lo tanto, hayuna clara motivación para efectuar esos cálculos una vez y presentar los datosgráficamente que sea fácil de leer.Dichas graficas reciben el nombre de cartas psicométricas, y se utilizan enaplicaciones de acondicionamiento de aire.Las características más importantes de la carta psicométrica se presentan en lasiguiente figura:

Las temperaturas de bulbo seco se muestran sobre el eje horizontal y la humedadespecífica sobre el eje vertical. En el extremo izquierdo de la carta se observa una curva(llamada línea de saturación) en lugar de una línea recta. Todos los estados de airesaturado se localizan en esta curva. Por lo tanto, es también la curva de un 100% dehumedad relativa.Las líneas de temperatura de bulbo húmedo constante tienen una aparienciadescendente hacia la derecha. Las líneas de volumen específico constante (en m3/Kg de

aire seco) parecen similares salvo que son más inclinadas. Las líneas de entalpiaconstante (en KJ/Kg de aire seco) están casi paralelas a las líneas de temperatura debulbo húmedo constante.Para aire saturado, las temperaturas de bulbo seco, de bulbo húmedo y de punto derocío son idénticas. Por ende, la temperatura de punto de rocío del aire atmosférico ω en cualquier punto sobre la grafica se determina al dibujar una línea horizontal desde elpunto hasta la curva saturada. El valor de la temperatura en el punto de intersección esla temperatura de punto de rocío.La carta psicométrica también es una valiosa ayuda en la visualización de los procesosde acondicionamiento de aire. Un proceso de calentamiento o enfriamiento ordinario,por ejemplo, aparecerá como una línea horizontal en esta carta si no se incluye

humidificación (es decir ω = constante). Cualquier desviación de la línea horizontalindicada que durante el proceso se añade o se extrae humedad al o del aire.



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PROCESOS DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRELos seres humanos tienen una debilidad inherente: necesitan sentirse cómodos.Quieren vivir en un ambiente que no sea ni caliente ni frio, ni muy húmedo ni muyseco. Para alcanzar la comodidad es necesario luchar constantemente contra losfactores que causan descontento, como temperaturas mayores o menores y humedadesaltas o bajas. La tarea del ingeniero es ayudar a la gente a sentirse cómoda.Los sistemas de acondicionamiento de aire están diseñados para satisfacer lasnecesidades del cuerpo humano; en consecuencia, es fundamental comprender losaspectos termodinámicos del cuerpo.

Para mantener una vivienda o una construcción industrial a la temperatura y humedaddeseadas son necesarios algunos procesos definidos como “acondicionamiento de aire”.Estos procesos incluyen el calentamiento simple, el enfriamiento simple, lahumificación (agregar humedad) y la deshumificación (eliminar humedad).

Se consideran aquí diversos procesos de transferencia de calor y masa en los queinterviene una corriente de aire húmedo. La humidificación tiene por objeto aumentarel contenido de vapor de agua de una masa de aire, y se consigue añadiendo vapor (eslo mejor) o añadiendo agua pulverizada (o pasando aire a través de materialeshúmedos).

CALENTAMIENTOEl calentamiento isobaro (Figura 10.8) no modifica la presión parcial del vapor, ni portanto su humedad absoluta. Pero sí disminuye la humedad relativa.La cantidad de calor necesaria viene dada por el balance de energía:

Q 12 = ma (h 2 – h 1) = ma (cpa +w cpv )(T 2 – T 1)



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ENFRIAMIENTOEl enfriamiento isobaro (Figura 10.9), si se realiza hasta temperaturas por debajo delpunto de rocío (Tr ), produce condensación parcial de la humedad. El aire sale saturado(2), pero con menor humedad absoluta; el agua condensada (3) es un líquido saturado, ala misma temperatura de salida que el aire. Este proceso es la manera más sencilla dereducir la humedad absoluta del aire.

Del balance de materia de agua se deduce la cantidad retirada:

La cantidad de calor necesaria se deduce del balance de energía:

En muchas aplicaciones prácticas se busca reducir sólo la humedad, sin cambiar latemperatura.

Para esto, después del enfriamiento habría que volver a calentar el aire. En la Figura semuestra el esquema de un climatizador de aire (incluye también la posibilidad dehumidificar.



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CALENTAMIENTO POR HUMIFICACIÓN

Se puede incrementar la humedad absoluta del aire añadiendo vapor o agua líquidapulverizada. Si se añade líquido, el aire se enfría a la vez que se humidifica. Por eso,este proceso sirve también como método de enfriamiento de agua por evaporación.

El balance de materia de agua requiere

y el de energía (despreciando el cambio de temperatura del exceso de agua)

Combinando

La diferencia de este proceso respecto de la saturación es que en la saturaciónadiabática el agua debe entrar a la temperatura de salida del aire T 2, mientras que en lahumidificación la temperatura del agua líquida que entra admite cualquier valorrazonable. Esta diferencia en la temperatura del agua que entra es relativamenteirrelevante para el análisis. Por tanto, el camino que sigue el proceso es muy semejantea una línea de bulbo húmedo constante en el diagrama psicométrico.

La energía de la corriente de agua líquida inyectada es mucho menor que la energía delas corrientes de aire húmedo: h 2 h 1, y un proceso de enfriamiento por evaporaciónse aproxima a una isoentálpica, lo mismo que la línea de bulbo húmedo.Hay un límite en la temperatura mínima (y en la humedad máxima) que puedealcanzarse en este proceso, que es el estado de aire saturado indicado como 2’. La climatización de aire que requiere aumento de la humedad del aire incluye,además de la humidificación, dos procesos de calentamiento, antes y después de lahumidificación. (En la Figura se muestra el esquema de un climatizador de aire, capazde regular tanto la temperatura como la humedad del aire.

La humidificación puede realizarse añadiendo vapor de agua en vez de agua líquida; enese caso, aumenta la humedad del aire, pero no se produce el efecto de enfriamiento.

MEZCLADO ADIABÁTICO DE FLUJOS DE AIRE



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En muchas aplicaciones del acondicionamiento de aire es necesario el mezclado de dosfluidos de aire. Esto es particularmente cierto en los grandes edificios, la mayor partede las plantas de producción y procesamiento y los hospitales, donde es preciso que elaire acondicionado se mezcle con una fracción de aire fresco exterior antes de enviarsea los espacios habitación.

El intercambio de calor con los alrededores suele ser pequeño y, por lo tanto, puedesuponerse que el proceso de mezclado es adiabático. En general, los procesos demezclado no implican interacciones de trabajo, y los cambios en las energias cinetica ypotencial, si lo hay, son despreciables. En este caso, los balances de masa y de energíapara el mezclado adiabático de dos flujos de aire se reducen a

Si se elimina mas de las relaciones anteriores, se obtiene

De las ecuaciones se deduce que la humedad y entalpía final es una media ponderada delas de las corrientes que se mezclan; por tanto, es un punto intermedio de la recta queune los estados en un diagrama w – h . En un diagrama w – T (psicrométrico) la línea demezclas no es exactamente una recta, pero se puede aproximar.

CONCLUSIONES



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Una vez analizado todos los puntos referentes a esta unidad, podemos darnos cuentaque el hombre siempre va a buscar la comodidad, un ambiente en el cual se sientacómodo al realizar sus actividades o simplemente para un descanso, para esto esindispensable tener los conocimientos detallados en esta unidad en la cual se explicaslos conceptos básicos para el acondicionamiento del aire y algunos procesos mediantelos cuales se puede hacer el ambiente más confortable al disminuir la temperatura.

Otro de los factores clave que se dieron a conocer en este trabajo fue de cómo calcularalgunas de las propiedades de algunos de los gases reales, primeramenteconsiderándose ideales al estar a una presión menor y a una temperatura mayor a la desaturación de cada gas, lo cual nos facilitaba calcular el comportamiento del gas altratarlo como un gas ideal tan solo con un margen de error insignificante.

Siendo este el último trabajo respecto a esta materia se podría decir que ya tenemos lasbases bien fundamentadas acerca de la termodinámica para las futuras materiasrelacionadas con esta disciplina, que en si se relaciona con casi todo a nuestroalrededor.

BIBLIOGRAFÍA

Libro: TERMODINÁMICA, autores: Yunus A. Çengel y Michael A. Boles,editorial Mc Graw Hill, sexta edición, capítulos 12 y 13, paginas 664 – 755

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