reporte 4- psicrométria

7/21/2019 Reporte 4- Psicromtria

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Definimos Psicrometra como una rama de la ciencia que trata de las propiedades termodinmicas delaire hmedo y del efecto de la humedad atmosfrica sobre los materiales y sobre el confort humano. Este

aire, conocido como aire hmedo est constituido por una mezcla de aire seco y vapor de aua, donde elaire seco esta compuesto por !itr"eno, #$eno y Di"$ido de carbono, como se sabe, el aire tiene lacapacidad de retener una cantidad variable de vapor de aua en relaci"n a la temperatura del aire, amenor temperatura, menor cantidad de vapor y a mayor temperatura, mayor cantidad de vapor de aua% apresi"n atmosfrica constante.

&os procesos de calefacci"n, refrieraci"n, humidificaci"n y deshumidificaci"n que tienen luar en elacondicionamiento del aire modifican la condici"n del aire desde la representada por el punto de estado

inicial en el baco hasta una condici"n diferente, representada por un seundo punto en el baco.

E$isten cinco procesos posibles'(. Procesos de calor sensible constante )indicados por una temperatura de bulbo seco constante*.+. Procesos de calor latente constante )indicados por un contenido de humedad constante y una

temperatura de punto de roco constante*.. Procesos de entalpa constante o adiabticos )indicados por una temperatura de bulbo hmedo

constante*.-. Procesos de humedad relativa constante )todos los dems factores varan*.. #, finalmente, una modificaci"n que representa una combinaci"n cualquiera de los anteriores y

que no procede a lo laro de ninuna de las lneas de procesos anteriores.

Para esto debe observarse nuevamente'

&as lneas de bulbo seco son lneas de calor sensible constante.

&as lneas de punto de roco son lneas de calor latente constante.

&as lneas de bulbo hmedo son lneas de calor total constante )entalpa constante*.

/ambin es considerado un mtodo para controlar las propiedades trmicas del aire hmedo y set di t t P i t i l l l b0 ti d t t b 0


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que estn determinados por las condiciones de humedad y temperatura ambiental. 5uanto menor sea lahumedad relativa, la velocidad de evaporaci"n ser menor.

En muchas de las operaciones de 1neniera 2umica, el control de las propiedades de las mezclas aire3vapor son determinadas para lorar un funcionamiento satisfactorio del equipo. En el caso de las torresde enfriamiento, por e0emplo, las propiedades ambientales de la temperatura y humedad determinan eldise4o y operaci"n del equipo. En otras aplicaciones las condiciones del aire se deben modificar para suutilizaci"n, por e0emplo, en el secado de s"lidos, el aire se calienta para aumentar la velocidad detransferencia de calor hacia el s"lido y me0orar la velocidad de evaporaci"n o velocidad de secado. Encualquier caso es necesario conocer las propiedades del aire.

O/0et&1o' 5omprender el sinificado de la temperatura de bulbo hmedo y las condiciones necesarias para

su medici"n. 6amiliarizarse con las propiedades ms importantes de las mezclas aire3vapor deaua y el uso de la carta psicromtrica.

5omprender la importancia de la temperatura de bulbo hmedo para una torre de enfriamiento.

Proce,&+&e#to e2per&+e#tal(. 7e supusieron las mediciones de temperatura de bulbo seco y temperatura de bulbo hmedo.+. 8na vez obtenido las temperaturas de bulbo seco y de bulbo hmedo se llevaron a cabo los

clculos correspondientes para la elaboraci"n de la carta de humedad aire3vapor de aua a lapresi"n e$istente en 5uautitln )P9:mm;, intervalo de temperaturas de


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Te+perat!ra .e 3!l/o Seco45C6

Te+perat!ra .e 3!l/o 7+e,o45C6

Ma7ana Tar(e Ma7ana Tar(e)86.9 ,)699 )*6: )86:

Meto,olo"a Para la co#'tr!cc ,e la CartaP'&cro+8tr&ca

Para elaborar la carta de humedad de saturaci"n contra temperatura, para el sistema aire3aua a una

presi"n de :mm; a una temperatura de referencia de < =5 se llev" acabo el siuiente procedimiento.7e realizaron los clculos correspondientes para'

Presi"n De Aapor Del Bua

;umedad Bbsoluta De 7aturaci"n Porcentual Cs )(


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+ .??@


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1#ren2a


7/24

La $iguien2e 2a0"a mue$2ra "a$ 4ume(a(e$ a0$#"u2a$ (e $a2urai;n a 1ar2ir (e "a$ 1re$i#ne$ 1#ren2ua"e$ #02eni(a$en "a 2a0"a an2eri#r6

T Y'

C 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%

0 0.0044 0.0039 0.0034 0.0029 0.0024 0.0020 0.0015 0.00098 0.00049

1 0.0047 0.0042 0.0037 0.0032 0.0026 0.0021 0.0016 0.00105 0.00053

2 0.0051 0.0045 0.0040 0.0034 0.0028 0.0023 0.0017 0.00113 0.000573 0.0055 0.0049 0.0043 0.0036 0.0030 0.0024 0.0018 0.00121 0.00061

4 0.0059 0.0052 0.0046 0.0039 0.0033 0.0026 0.0020 0.00130 0.00065

5 0.0063 0.0056 0.0049 0.0042 0.0035 0.0028 0.0021 0.00140 0.00070

6 0.0068 0.0060 0.0053 0.0045 0.0038 0.0030 0.0023 0.00150 0.00075

7 0.0073 0.0064 0.0056 0.0048 0.0040 0.0032 0.0024 0.00161 0.00081

8 0.0078 0.0069 0.0060 0.0052 0.0043 0.0035 0.0026 0.00173 0.00086

9 0.0083 0.0074 0.0065 0.0056 0.0046 0.0037 0.0028 0.00185 0.00093

10 0.0089 0.0079 0.0069 0.0059 0.0050 0.0040 0.0030 0.00198 0.00099

11 0.0095 0.0085 0.0074 0.0064 0.0053 0.0042 0.0032 0.00212 0.00106

12 0.0102 0.0091 0.0079 0.0068 0.0057 0.0045 0.0034 0.00227 0.00114

13 0.0109 0.0097 0.0085 0.0073 0.0061 0.0049 0.0036 0.00243 0.00121

14 0.0117 0.0104 0.0091 0.0078 0.0065 0.0052 0.0039 0.00259 0.00130

15 0.0125 0.0111 0.0097 0.0083 0.0069 0.0055 0.0042 0.00277 0.00139

16 0.0133 0.0118 0.0104 0.0089 0.0074 0.0059 0.0044 0.00296 0.00148

17 0.0142 0.0126 0.0111 0.0095 0.0079 0.0063 0.0047 0.00316 0.0015818 0.0152 0.0135 0.0118 0.0101 0.0084 0.0067 0.0051 0.00337 0.00169

19 0.0162 0.0144 0.0126 0.0108 0.0090 0.0072 0.0054 0.00360 0.00180

20 0.0173 0.0153 0.0134 0.0115 0.0096 0.0077 0.0058 0.00383 0.00192

21 0.0184 0.0163 0.0143 0.0123 0.0102 0.0082 0.0061 0.00409 0.00204

22 0.0196 0.0174 0.0152 0.0131 0.0109 0.0087 0.0065 0.00435 0.00218

23 0.0209 0.0185 0.0162 0.0139 0.0116 0.0093 0.0070 0.00464 0.00232

24 0.0222 0.0197 0.0173 0.0148 0.0123 0.0099 0.0074 0.00494 0.00247

25 0.0236 0.0210 0.0184 0.0158 0.0131 0.0105 0.0079 0.00525 0.00263

26 0.0252 0.0224 0.0196 0.0168 0.0140 0.0112 0.0084 0.00559 0.00280

27 0.0268 0.0238 0.0208 0.0178 0.0149 0.0119 0.0089 0.00595 0.00297

28 0.0285 0.0253 0.0221 0.0190 0.0158 0.0126 0.0095 0.00632 0.00316

29 0.0302 0.0269 0.0235 0.0202 0.0168 0.0134 0.0101 0.00672 0.00336

30 0.0321 0.0286 0.0250 0.0214 0.0179 0.0143 0.0107 0.00714 0.00357

31 0.0341 0.0304 0.0266 0.0228 0.0190 0.0152 0.0114 0.00759 0.00379

32 0.0363 0.0322 0.0282 0.0242 0.0202 0.0161 0.0121 0.00806 0.00403

33 0.0385 0.0342 0.0300 0.0257 0.0214 0.0171 0.0128 0.00856 0.00428

34 0.0409 0.0363 0.0318 0.0273 0.0227 0.0182 0.0136 0.00909 0.00454

35 0.0434 0.0386 0.0338 0.0289 0.0241 0.0193 0.0145 0.00965 0.00482

36 0.0461 0.0410 0.0358 0.0307 0.0256 0.0205 0.0154 0.01024 0.00512

37 0.0489 0.0435 0.0380 0.0326 0.0272 0.0217 0.0163 0.01086 0.00543

38 0.0519 0.0461 0.0403 0.0346 0.0288 0.0231 0.0173 0.01153 0.00576

39 0.0550 0.0489 0.0428 0.0367 0.0306 0.0245 0.0183 0.01223 0.00611

40 0.0584 0.0519 0.0454 0.0389 0.0324 0.0259 0.0195 0.01297 0.00648

41 0.0619 0.0550 0.0481 0.0413 0.0344 0.0275 0.0206 0.01375 0.00688


8/24

42 0.0656 0.0583 0.0510 0.0438 0.0365 0.0292 0.0219 0.01459 0.00729

43 0.0696 0.0619 0.0541 0.0464 0.0387 0.0309 0.0232 0.01547 0.00773

44 0.0738 0.0656 0.0574 0.0492 0.0410 0.0328 0.0246 0.01640 0.00820

45 0.0783 0.0696 0.0609 0.0522 0.0435 0.0348 0.0261 0.01739 0.00870

46 0.0830 0.0738 0.0645 0.0553 0.0461 0.0369 0.0277 0.01844 0.00922

47 0.0880 0.0782 0.0684 0.0587 0.0489 0.0391 0.0293 0.01955 0.00978

48 0.0933 0.0829 0.0726 0.0622 0.0518 0.0415 0.0311 0.02074 0.01037

49 0.0990 0.0880 0.0770 0.0660 0.0550 0.0440 0.0330 0.02199 0.01100

50 0.1050 0.0933 0.0816 0.0700 0.0583 0.0467 0.0350 0.02333 0.01166

51 0.1113 0.0990 0.0866 0.0742 0.0619 0.0495 0.0371 0.02474 0.0123752 0.1181 0.1050 0.0919 0.0788 0.0656 0.0525 0.0394 0.02625 0.01313

53 0.1254 0.1114 0.0975 0.0836 0.0696 0.0557 0.0418 0.02786 0.01393

54 0.1331 0.1183 0.1035 0.0887 0.0739 0.0591 0.0444 0.02957 0.01478

55 0.1413 0.1256 0.1099 0.0942 0.0785 0.0628 0.0471 0.03139 0.01570

56 0.1500 0.1334 0.1167 0.1000 0.0834 0.0667 0.0500 0.03334 0.01667

57 0.1594 0.1417 0.1240 0.1063 0.0886 0.0708 0.0531 0.03542 0.01771

58 0.1694 0.1506 0.1318 0.1130 0.0941 0.0753 0.0565 0.03765 0.01883

59 0.1802 0.1601 0.1401 0.1201 0.1001 0.0801 0.0601 0.04004 0.02002

60 0.1917 0.1704 0.1491 0.1278 0.1065 0.0852 0.0639 0.04259 0.02130

61 0.2040 0.1813 0.1587 0.1360 0.1133 0.0907 0.0680 0.04533 0.02267

62 0.2173 0.1931 0.1690 0.1448 0.1207 0.0966 0.0724 0.04828 0.02414

63 0.2316 0.2059 0.1801 0.1544 0.1287 0.1029 0.0772 0.05146 0.02573

64 0.2470 0.2196 0.1921 0.1647 0.1372 0.1098 0.0823 0.05490 0.02745

65 0.2637 0.2344 0.2051 0.1758 0.1465 0.1172 0.0879 0.05861 0.02930

66 0.2818 0.2505 0.2192 0.1879 0.1566 0.1253 0.0939 0.06263 0.0313167 0.3015 0.2680 0.2345 0.2010 0.1675 0.1340 0.1005 0.06699 0.03350

68 0.3229 0.2870 0.2511 0.2152 0.1794 0.1435 0.1076 0.07175 0.03587

69 0.3462 0.3078 0.2693 0.2308 0.1923 0.1539 0.1154 0.07694 0.03847

70 0.3718 0.3305 0.2892 0.2479 0.2066 0.1652 0.1239 0.08262 0.04131

71 0.3999 0.3555 0.3110 0.2666 0.2222 0.1777 0.1333 0.08887 0.04443

72 0.4309 0.3830 0.3351 0.2873 0.2394 0.1915 0.1436 0.09576 0.04788

73 0.4652 0.4135 0.3618 0.3101 0.2585 0.2068 0.1551 0.10338 0.05169

74 0.5034 0.4475 0.3915 0.3356 0.2797 0.2237 0.1678 0.11187 0.05593

75 0.5461 0.4854 0.4247 0.3641 0.3034 0.2427 0.1820 0.12135 0.06068

76 0.5941 0.5281 0.4620 0.3960 0.3300 0.2640 0.1980 0.13201 0.06601

77 0.6484 0.5763 0.5043 0.4322 0.3602 0.2882 0.2161 0.14408 0.07204

78 0.7102 0.6313 0.5524 0.4735 0.3946 0.3157 0.2367 0.15783 0.0789179 0.7813 0.6945 0.6077 0.5209 0.4341 0.3473 0.2604 0.17363 0.08681

80 0.8638 0.7678 0.6719 0.5759 0.4799 0.3839 0.2879 0.19196 0.09598


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8na vez que se obtuvieron las humedades se saturaci"n a diferentes porcenta0es de humedad en unintervalo (


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* .:)6))H8 )++*6+9+

)++*6+.*

*

H,,*,6..

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)++:6*.*.

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*

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)6)9+, )+,+6*H*

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)+..6*8H9

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)6,+.+ )+.8699H.

)+.8699H

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H + :)6H:H ))*:6+)H

:

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H

8)8H,6.

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)699H ),8+6*9+,

),8+6*.*9

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)69*+H ))+68++8

))+6:8H,

9)H8,6+*,

)69:H ),69*H

),69*++

9.:9+6H8H

)6*)99 )996H*9+

)996H*)

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)6*.9* ):+6*.*9

):+6*.,:

*)9H86H:.


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, 9 **,69+H ,).*6:,.

,

,).*6:,+

*

)*H8,::6

:,6*.:) ,,9+6999+

,,9+699)

):,,H,*69H

,6H:+* ,*H68,.

,*H68,+H

)8:.8*,69)

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,)*8H8H6,*

6)+. ,*996.++

H

,*9968H

+

,:,)+6

H6+.9 ,:6H,)9

,:6H)H:

,*,:::69


13/24

&neas De 7aturaci"n Bdiabticas

Para las lneas de saturaci"n se realizaron los siuientes clculos para las temperaturas de (


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Para elaborar la carta de humedad de saturaci"n contra temperatura, para el sistema aire3aua a una presi"nde :mm; a una temperatura de referencia de < =5 se llev" acabo el siuiente procedimiento.

Presi"n De Aapor Del BuaPara el clculo de la presi"n de vapor del aua se hizo uso de la ecuaci"n de Bntoine que se muestra acontinuaci"n'

ECUACION DE ANTOINE

PVAP=10(A BC+T) [ ] mmHg

Constantesde Antoine Para el caso del agua:

A=8.10765

B=1750.286

C=235

lnPAsat=A

B

T+C

D"nde'

PAsat=Presi n del componente A

A , B y C=Constantes paracada sustancia

T=Temperatura! C

D l f" l d B t i bti l i" d d l t i t l d t t


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"#

s=( PVAPPTPVAP )$%

$A[ ]

&g ' apor H2

O

&g aire seco

" #s=( PAPTPA )18.02

28.97 D"nde'

" #s=(umedad a)soluta

$%=masa molar del agua &g

& mol

$A=masamolar del aire &g

& mol

PVAP=presiondel 'apor del aguaa tra)a*o

PT=Patm=585mmHg

Por tanto para calcular la humedad absoluta de saturaci"n Cs al )(


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8na vez que se obtuvieron las humedades se saturaci"n a diferentes porcenta0es de humedad en un intervalo(


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Cs=Cpgas+Cp'apor(")

Cs=966.29+1945.66 (0.0263 + g deagua+gde aire seco )

Cs=1017.4076

Jealizando un a0uste de unidades se tiene que el calor hmedo para una temperatura de + =5 correspondea

1017.4076( 1273.15 )=1017.4040 /&g aire seco! C

Entalpia (H 0)

5on los datos obtenidos del calor hmedo para cada temperatura respectivamente se realizaron los clculospara obtener la entalpia de acuerdo a la ecuaci"n mostrada a continuaci"n

H 0=Cs(TT0 )+10 "

D" d T d 3 i (0! C )


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Para el clculo de las lneas de saturaci"n se realizaron los siuientes clculos para las temperaturas de (


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(tast)=(" #as" #)1 as

Cs

Despe0ando'

"#=

Cs

1as(tast)+"as

0


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D"nde't=Te mperatura del aire

tas=Temperatura desaturaci n(a una" - asdada)

" #as=Humedad de saturaci n

" #=Humedad a taire

Cs1=Calor (2 medoa " -

1as=Calorlatente de 'apori5aci n

(ennuestro caso 1as=2442500 /

&g, para una P=797.43Pa)

Donde al sustituir obtenemos que C

"#=

1050.6696

2442500(2525 )+0.0263

"#=0.0263

d l l d l i i bl


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Para conocer el valor correspondiente de la entalpia de aire seco a la misma temperatura se realiz" la

siuiente operaci"n'H 0aire seco=

100525 ! C1000

H 0aire seco=25.125

Bs mismo y siuiendo el mismo procedimiento se calcul" el volumen hmedo, el volumen de aire seco, elcalor hmedo para la misma temperatura )+=5*.5onsiderando que la presi"n es de @@>>.? en Pa y la temperatura en =G de +>:.( tenemos que alsustituir los datos correspondientes en cada ecuaci"n correspondiente se obtendr el valor deseado.

Para el volumen hmedo del aire saturado.

VH=( 129+ "18 ),TPT

VH=( 129+ 0.026318 )8314(298.15 )

77993.6

V =1.1423 m

3


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"#=

1017.8383

2476722.58(100 )+0.0099

"#=0.0140

Co#cl!':

&a Psicrometra, la cual puede considerarse una ciencia, interviene de manera importante en los procesosindustriales, ya que por medio de sta y con ayuda de la carta psicromtrica puede ayudarnos a decidir si

montar o no una torre de enfriamiento, reular la calefacci"n o el tipo de aire acondicionado en un edificio.

!os pareci" un tanto laboriosa esta prctica aun a pesar de que no se tomaron los datos mustrales,puesto que los clculos para obtener una buena rafica realmente son muchos lo cual crea una confusi"ny teniendo en cuenta que los proramas mane0ados no ofrecen las funciones necesarias para podercorrelacionar y e0ecutar una rfica como el diarama de Kolliere.

/omando en cuenta que los valores fueron aleatorios pero muy apro$imados podramos concluir que en elmunicipio de 5uautitln 1zcalli, bien se puede instalar una torre de enfriamiento utilizando el aire comorefrierante, ya que las condiciones ambientales son las "ptimas.

3&/l&o"raa: Perry J. ;., y col., Kanual del 1neniero 2umico, aedici"n, Editorial 8teha, K$ico (>>@.

7mith, Aan !ess y Bbbott, 1ntroducci"n a la /ermodinmica en 1neniera 2umica, ?a edici"n,

Editorial KcLraM3;ill, K$ico +


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reporte 4- psicrométria

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