LO QUE MATA ES LA HUMEDAD, VIO?

Y tiene razn doa Rosa, si para una misma temperatura aumentamos el porcentaje de humedad, percibimos una temperatura mayor que puede llegar a ser molesta. Veamos un ejemplo concreto, si estamos realizando una tarea sedentaria en un ambiente sin corrientes de aire, con ropa liviana de verano, la mayora de las personas (97%) se sentirn confortables con una temperatura de 26.5 C y el 50% de humedad relativa, si experimentalmente producimos un aumento de la humedad relativa sin variar la temperatura nuestra sensacin ser de mayor temperatura, as si la HR (humedad relativa) la llevamos al 60%, nos parecer que la temperatura ha subido a 28.5 C, y si la llevamos la HR al 70% nos parecer que la temperatura es de 30 C PSICROMETRA

En razn de que el aire del ambiente que rodea al cuerpo humano es el medio natural mediante el cul se efecta la transferencia de calor, se hace necesario conocer algunos conceptos bsicos sobre este medio y sus caractersticas, con el fin de utilizarlos posteriormente para el clculo de los equipos de acondicionamiento.

Decimos entonces que PSICROMETRA es la ciencia que estudia las

caractersticas fsicas del aire, en especial aquellas relativas a su

temperatura y al vapor de agua contenido en l.

El aire atmosfrico est constituido por una mezcla de Vapor de Agua y Aire Seco, y ste ltimo a su vez est conformado por Nitrgeno (77%), Oxigeno (22%) y una pequea proporcin de gases raros (1%).

BACO PSICROMTRICO La Psicrometra, como ciencia que estudia las caractersticas del aire atmosfrico y su humedad, es muy interesante en si misma, pero adquiere importancia para nosotros por la aplicacin directa en el acondicionamiento del aire, ya que mediante la modificacin de las caractersticas del mismo, actuaremos sobre los componentes ms importantes del bienestar trmico.

Los procesos bsicos de acondicionamiento de aire pueden ser mejor comprendidos sobre el baco Psicromtrico o Carta Psicromtrica.

Este es un grfico en el que se encuentran representados todos los

parmetros fsicos de una mezcla de aire hmedo.

A partir de dos cualesquiera de dichos parmetros, podremos precisar las

dems condiciones del aire que estamos analizando. Sobre este grfico

efectuaremos las operaciones que nos permitan resolver los problemas

que se nos presenten.

Para una ms fcil interpretacin del baco, describimos a continuacin la

forma en que es construido, sealando as tambin cada uno de los siete

parmetros que se encuentran representados en el mismo:

- Temperatura de Bulbo Seco ( Tbs ).

- Humedad Especfica ( he ).

- Humedad Relativa ( Hr ).

- Temperatura de Punto de Roco ( Tpr ).

- Temperatura de Bulbo Hmedo ( Tbh ).

- Entalpa (Ht ) .

- Volmen Especfico ( Ve ).

A esto debemos agregar tambin la escala de Factor de Calor Sensible.

Temperatura de Bulbo Seco ( Tbs ; C )

Es aquella que se mide mediante un termmetro comn de bulbo, y se

expresa en C (grados centgrados). Se representa en una escala graduada

sobre el eje horizontal (fig. 6).

Humedad Especfica ( he ; gr/Kg )

El aire atmosfrico no contiene siempre la misma cantidad de humedad (vapor de agua), dependiendo esta cantidad de las condiciones atmosfricas reinantes en el momento. Para una misma temperatura la masa de aire puede contener distintas cantidades de vapor de agua. Definimos entonces a la Humedad Especfica diciendo que: Es la cantidad absoluta de vapor de agua, expresada en gramos, que

contiene una masa de 1 Kg. de aire seco. Se representa en gr./Kg.,

mediante una escala graduada sobre el eje vertical (fig. 6).

Peso del vapor de agua ( gr ) he ( gr/Kg ) = ------------------------------------------- Peso del aire seco ( Kg. ) Humedad Relativa ( Hr ; % ); Temperatura de Punto de Roco La cantidad de vapor de agua que una masa de aire puede contener no es infinita, sino que reconoce valores mximos, que dependen de la temperatura ambiente.

0

Temperatura de Bulbo Seco ( Tbs ) C

Hum

edad E

specfic

a (

he )

gr.

/Kg.

5

10

15

20

25

5 10 15 20 25 30 35 40 45-5

Figura 6

Esto significa que para cada valor de temperatura, la mxima cantidad de vapor que el aire puede contener en forma de vapor ser un valor constante, expresado en gr/Kg. de he, superado dicho valor, si aumentamos la cantidad de humedad, la masa de aire ya no la puede contener y el vapor excedente comenzar a condensarse, convirtindose en agua. Hemos llegado entonces al denominado Punto de Condensacin, de Saturacin o de Roco. Experimentalmente se han determinado esos valores y si en nuestro baco marcamos los puntos de mxima he posible para cada temperatura, uniendo duchos puntos trazaremos una curva que llamaremos Lnea de Saturacin, de Punto de Roco o del 100 % de Humedad Relativa (fig. 7). Por lgica, si la cantidad de vapor de agua que el aire contiene es variable, podremos entonces trazar en el baco una curva que nos represente una masa de aire que contiene solamente la mitad del mximo permitido para cada temperatura. A esta nueva curva la denominamos Lnea del 50 % de Humedad Relativa, porque nos est indicando justamente la cantidad de vapor de agua que contiene con relacin al mximo posible y de la misma manera podremos encontrar lneas intermedias entre los valores mximo y mnimo (fig. 7).

25

Tbs C

-5 100 5 15 20

he

gr.

/Kg.

4030 35 45

5

10

15

20

25

Figura 7

lnea

desa

tura

cin

o de

l10

0 %

de H

r

lnea

del 50

%

de H

r

Definimos entonces a la Humedad Relativa como: La cantidad de vapor de agua que una masa de aire contiene, a una cierta temperatura, con relacin al mximo que puede contener a esa misma temperatura, expresado como porcentaje ( % ). Decimos tambin que la Temperatura de Punto de Roco ( Tpr ), es la temperatura a la que hay que enfriar el aire, para que comience la condensacin del vapor de agua contenido en su masa, expresado en C. Temperatura de Bulbo Hmedo ( Tbh ; C ) Si tomamos un termmetro comn y envolvemos su bulbo con una tela muy fina (muselina) o una gasa, a la que mantenemos hmeda permanentemente, cuando procedamos a leer la temperatura que nos indica este denominado termmetro de Bulbo Hmedo, podremos observar que casi siempre que dicho valor resultar menor que el ledo en un termmetro comn (de bulbo seco). Esto se produce por cuanto el agua contenida en la muselina, para evaporarse (cambiar de estado), toma calor del bulbo del termmetro, y ste indicar por consecuencia, una menor temperatura. Este fenmeno ser ms acentuado cuanto menor sea la humedad relativa del aire, y por el contrario, cuando el aire est saturado de vapor de agua, no admitir la evaporacin del agua de la muselina, y por lo tanto la temperatura leda ser entonces igual en ambos termmetros. Para realizar esta medicin se utiliza, un dispositivo llamado Psicrmetro, que dispone de dos termmetros iguales, montados sobre una base, que puede hacerse girar mediante una manivela (fig. 8), uno de ellos tiene el bulbo envuelto en una gasa hmeda. Al girar el Psicrmetro, el movimiento provoca la evaporacin del agua que contiene la gasa, lo que depender de la proporcin de vapor de agua que contenga el aire que se est midiendo. Si el aire del ambiente no estuviera saturado, tender a absorber el agua de la gasa que rodea al bulbo, que para evaporarse deber tomar calor del

mercurio contenido en ste bulbo. En consecuencia este termmetro marcar una temperatura menor que la del otro con el bulbo seco. Si el aire en cambio estuviera saturado, no absorber vapor de agua de la gas, marcando en este caso los dos termmetros la misma temperatura. Por lo tanto, la diferencia entre las lecturas de ambos termmetros nos permite establecer el Porcentaje de Humedad Relativa ( hr ) del aire del ambiente. Decimos entonces que Temperatura de Bulbo Hmedo ( Tbh ), expresado en C, es aquella que se obtiene de un termmetro cuyo bulbo se encuentra humedecido (fig. 9).

Entalpa ( Ht ; Kcal/Kg) La cantidad de calor contenida en una masa de aire se llama Calor Total o Entalpa, se expresa en Kcal. por Kg. de aire seco ( Kcal/Kg. ), siendo la misma la suma del calor Sensible del aire seco, ms el calor Sensible del agua contenida como vapor, ms el calor Latente de vaporizacin de dicha agua.

Ahora bin, si pretendemos trazar lneas de Entalpa constante o Calor Total constante, a partir de las condiciones de saturacin, resulta lgico pensar que si tomamos otra condicin de saturacin, pero a una mayor temperatura, como la cantidad de calor sensible del aire debi aumentarse, para mantener constante la cantidad de calor total de su masa, deber disminuir la cantidad de calor sensible y latente del agua

movimiento derotacin

Tbs

Tbh

Figura 8

PSICROMETRO

contenida en ella, o sea, resulta necesario una disminucin de la he. Por lo tanto concluimos que : Para igual Entalpa, a mayor temperatura, menor humedad especfica.

Si repetimos la operacin varias veces obtendremos esas lneas inclinadas de igual Entalpa y que por conveniencia se representan a partir de la lnea de saturacin, prolongando las lneas de Tbh. Por claridad y para no confundir, la escala de Entalpa se dibuja por fuera de la lnea de saturacin (fig. 9).

Volmen Especfico (Ve ; m3/Kg. ) Hasta aqu hemos descripto 5 familias de lneas, que permiten representar 6 condiciones del aire. Veamos la sexta familia de lneas que coexisten en el baco, siendo ellas las que representan el Volmen Especfico ( Ve ), que se expresa en m3 por Kg. de aire, es decir, el volumen que ocupa un Kilogramo de aire a una temperatura dada, por cuanto sabemos que a medida que aumenta la temperatura de los gases, aumenta su volumen.

he

g

r./K

g.

25

Tbs C

Figura 9

-5 0 15105 20

5

30 35 40 45

15

10

25

20

lnea d

e E

nta

lpa

en s

atu

raci

n ( H

t )

lnea de Tbh o de Entalpa constante

0

6

12

15

18

21

Pero adems, como el volumen que ocupa el aire seco es distinto que el del vapor de agua, las lneas resultan ligeramente inclinadas, segn

que, a mayor cantidad de vapor de agua, mayor volumen para una misma temperatura (fig. 10). Volumen del aire ( m3 ) Ve ( m3/Kg. ) = --------------------------------------- Peso del aire ( Kg.) Podemos decir que Volumen Especfico del Aire es el volumen que ocupa un Kilogramo de aire a una temperatura dada, expresado en m3/Kg.

Factor de Calor Sensible ( FCS ). Ubicacin de la escala en el baco Por ltimo, sobre el lateral derecho del baco, paralelo a la escala de he, se agreg una escala, denominada Factor de Calor Sensible, ( F.C.S., Fig. 10), correspondiente a una grilla (no trazada para no complicar an ms el grfico), cuyo centro est marcado por el punto PA, ubicado sobre la curva del 50 % de Hr, aproximadamente a los 26,5 C Tbs, y cuya utilidad ser vista ms adelante, al tratar el tema Estimacin de las Cargas Trmicas. En la pgina siguiente tenemos representado el baco Psicromtrico completo, con todos sus parmetros, tal como lo utilizaremos en nuestras futuras aplicaciones.

10

he

gr.

/Kg.

Figura 10

Tbs C

25201550 10-5 453530 40

5

20

15

25

lnea d

e V

olu

men E

specfico

1,00

0,50

0,40

0,35

Escala

de

F

acto

r de

Ca

lor

Sensib

le (

F.C

.S.)

P. A.

0,8

5 m

3 / K

g.

0,9

0 m

3 / K

g.

0,8

0 m

3 / K

g.