PSICROMETRA

INDICEContenidoINDICE1INTRODUCCIN2MARCO TERICO3PROPIEDADES DEL AIRE3DEFINICIONES4PROPIEDADES DEL AIRE SECO A LA PRESIN ATMOSFRICA6PROPIEDADES DE MEZCLAS DE AIRE SECO Y VAPOR SATURADO A PRESIN ATMOSFRICA7INSTRUMENTOS DE MEDICION DE HUMEDAD DEL AIRE8FORMULISMO PARA EL CLCULO DE LAS PROPIEDADES PSICROMTRICAS11HUMEDAD ABSOLUTA Y GRADO DE SATURACIN11CARTA PSICROMTRICA16USO DE LAS CARTAS PSICROMTRICAS20EFECTOS DE LA HUMEDAD27EFECTOS DE LA HUMEDAD EN LA SALUD28POR QU EL AIRE SECO REPRESENTA UN PROBLEMA?29LA HUMEDAD EN LA MINERA29CONCLUSIN31BIBLIOGRAFA32

INTRODUCCIN

El presente informe tiene como objetivo el estudio del aire hmedo, las propiedades principales del aire con vapor y cmo afecta la humedad a las personas. Se tratar temas como el punto o temperatura de roci, humedad relativa., humedad especfica, presin de vapor, etc.Estudiar el efecto de la humedad atmosfrica en los materiales y en el confort humano, es una herramienta muy importante ya que nos ayuda a prever problemas, anticipndonos a eventos desafortunados que a simple vista nos sera imposible notar slo con nuestra capacidad sensitiva.La cantidad de vapor de agua en el aire es extremadamente variable y es lo que constituye la humedad atmosfrica, que tiene gran importancia para el bienestar humano y para el desarrollo de un gran nmero de procesos industriales.Adems el conocimiento del comportamiento de tales sistemas es esencial para el anlisis y diseo de dispositivos de aire acondicionado, torres de refrigeracin y procesos industriales que exigen un fuerte control del contenido de vapor de H2O en el aire.

MARCO TERICO

PROPIEDADES DEL AIRE

El aire atmosfrico es una mezcla de oxgeno, nitrgeno, bixido de carbono, hidrgeno, vapor de agua, y un porcentaje muy pequeo de gases raros como argn, nen, ozono, etc. En la tabla 1, se muestran los porcentajes de estos gases, tanto en peso, como en volumen, para el aire seco (sin vapor de agua).

Tabla 1.

El aire, no es un vapor saturado que est cercano a temperaturas donde pueda ser condensado. Es siempre un gas altamente sobrecalentado, o ms precisamente, es una mezcla de gases altamente sobrecalentados. As, cuando calentamos o enfriamos aire seco, solamente estamos agregando o quitando calor sensible. Podemos enfriar o calentar el aire, limpiarlo y moverlo, pero esto no cambia significativamente sus propiedades; ya que, los relativamente pequeos cambios de temperatura que le hagamos, slo causan pequesimos cambios en el volumen y la densidad.Si el aire seco se calienta, se expande; y su densidad disminuye, cuando la presin permanece constante. Inversamente, si se enfra el aire seco, aumenta su densidad. An ms, las temperaturas, densidades, volmenes y presiones, todas varan proporcionalmente.En reas congestionadas o industriales, tambin puede haber gases con importantes contenidos de azufre, carbono, plomo y ciertos cidos.El aire tiene peso, densidad, temperatura, calor especfico y adems, cuando est en movimiento, tiene momento e inercia. Retiene sustancias en suspensin y en solucin.DEFINICIONES

Aire hmedo: El trmino aire hmedo se refiere a una mezcla de aire seco y vapor de agua en la cual el aire seco se trata como si fuera un componente puro. Mediante un anlisis de sus propiedades, la mezcla global y cada uno de sus componentes se comporta como un gas ideal en las condiciones que se van a considerar, consecuentemente se aplican los conceptos desarrollados previamente para mezclas de gases ideales.Psicrometra: Se define como la medicin del contenido de humedad del aire. Ampliando la definicin a trminos ms tcnicos, psicrometra es la ciencia que involucra las propiedades termodinmicas del aire hmedo, y el efecto de la humedad atmosfrica sobre los materiales y el confort humano, incluyendo el mtodo de controlar las propiedades trmicas del aire hmedo.Humedad relativa: La humedad relativa (Hr), es un trmino utilizado para expresar la cantidad de humedad en una muestra dada de aire, en comparacin con la cantidad de humedad que el aire tendra, estando totalmente saturado y a la misma temperatura de la muestra. La humedad relativa se expresa en porcentaje, tal como 50%, 75%, 30%, etc.De acuerdo a la ASHRAE (La Sociedad Americana de Aire Acondicionado, Refrigeracin y Calefaccin, por sus siglas en ingls), una definicin ms tcnica de la humedad relativa, sera la relacin de la fraccin mol del vapor de agua presente en el aire, con la fraccin mol del vapor de agua presente en el aire saturado, a la misma temperatura y presin.Humedad Absoluta: El trmino "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 cbico (o un pie cbico), pudiendo contener o no aire. La humedad relativa est basada en la humedad absoluta, bajo las condiciones establecidas; es decir, la humedad relativa es una comparacin con la humedad absoluta a la misma temperatura, si el vapor de agua est saturado.Humedad Especfica: La humedad especfica, o tambin llamada contenido de humedad, es el peso de vapor de agua en gramos por kilogramo de aire seco (o bien, gramos por libra). La humedad especfica, se refiere a la cantidad de humedad en peso, que se requiere para saturar un kilogramo de aire seco, a una temperatura de saturacin (punto de roco) determinada.

Porcentaje de saturacin: El porcentaje de saturacin (o porcentaje de humedad), es un trmino que algunas veces se confunde con la humedad relativa. El porcentaje de saturacin, es 100 veces la relacin 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 ecuacin: (w1/ws)*100 donde: = humedad especfica en el punto de roco de la mezcla de aire seco y vapor de agua. = humedad especfica en el punto de saturacin.Deshumidificacin: Proceso a travs del cual resulta posible disminuir o eliminar la humedad del aire.Punto de Roco: El punto de roco se define como: la temperatura bajo la cual el vapor de agua en el aire, comienza a condensarse. Tambin es el punto de 100% de humedad. La humedad relativa de una muestra de aire, puede determinarse por su punto de roco. Existen varios mtodos para determinar la temperatura del punto de roco.Calor especfico del aire: Es la cantidad de calor que se requiere para aumentar la temperatura de un kilogramo de aire en un grado centgrado. El valor del calor especfico del aire seco, a nivel del mar, es 0.244 kcal/kg C.Entalpia: Es una magnitud termodinmica, simbolizada con la letra H mayscula, cuya variacin expresa una medida de la cantidad de energa absorbida o cedida por un sistema termodinmico, es decir, la cantidad de energa que un sistema intercambia con su entorno.Entalpa del aire hmedo: La entalpia total del aire hmedo es igual a la suma de la entalpia del aire seco, ms la entalpia del vapor de agua contenido en la mezcla.

PROPIEDADES DEL AIRE SECO A LA PRESIN ATMOSFRICA

PROPIEDADES DE MEZCLAS DE AIRE SECO Y VAPOR SATURADO A PRESIN ATMOSFRICA

INSTRUMENTOS DE MEDICION DE HUMEDAD DEL AIRE

Termmetro de bulbo seco: El termmetro seco sirve para medir la temperatura del aire en el momento de la observacin. Este tipo de termmetro funciona gracias a una propiedad de los lquidos: se dilatan al aumentar la temperatura y se contraen cuando disminuye. En concreto, contienen un pequeo depsito con el lquido, conectado a un tubo muy fino por el que se puede elevar la sustancia (normalmente un capilar). Cuando aumenta la temperatura, el lquido coloreado se dilata y sube por el interior del tubo. Termmetro de Bulbo Hmedo: El termmetro hmedo sirve para medir la temperatura del bulbo hmedo, pero en conjunto con el termmetro seco, puede utilizarse para calcular la humedad relativa del aire, la tensin de vapor de agua y la temperatura del punto roco. Su funcionamiento es muy sencillo, pues consiste en que el agua empapada por la muselina se evapora y en este proceso se substrae calor al termmetro hmedo, plasmndose en ste un descenso de la temperatura. A travs de la mecha, el agua evaporada es reemplazada continuamente, o lo que es lo mismo: al termmetro hmedo llega la misma cantidad de agua que se evapora. El mantenimiento de este instrumento es similar a lo expuesto en los termmetros normales o secos, con la diferencia que la muselina que cubre el bulbo deber cambiarse peridicamente por una nueva, cuando se note algn deterioro o acumulacin de impurezas en ella. El agua que se utiliza para humedecer la muselina debe ser limpia (agua destilada).

Psicrmetro: Es un instrumento para la medida de lahumedad relativadel aire (Hr) en la tensin de vapor y el punto de roco. Consiste en un termmetro seco y otro mojado, cuando se evapora el agua del depsito mojado, el termmetro se enfra.El psicrmetro se basa en el hecho que la evaporacin supone un descenso de la temperatura. La velocidad de evaporacin de agua de la muselina del termmetro hmedo es tanto mayor cuanto ms seco es el aire. El efecto de enfriamiento y, por lo tanto, la diferencia entre las indicaciones de los 2 termmetros es proporcional a esta velocidad de evaporacin. La diferencia de lectura entre los 2 termmetros se denominanDiferencias psicomtricas.

De todas maneras, existen en el mercado aparatos manuales o de mesa, totalmente electrnicos, que pueden medir temperatura seca, humedad relativa ambiente (HRA), y en algunos casos la velocidad del aire, para reservar esos datos y luego poder volcarlos a una computadora a travs de una ficha RS-232 o por medio de un cable conectado al puerto USB.

En las siguientes figuras se pueden observar varios de esos equipos.

Psicrmetro de onda

Psicrmetro de pared que indica HRA y temperatura seca

Psicrmetros que indican y almacenan datos de temperatura hmeda, temperatura de roco y HRA

Psicrmetros que indican y almacenan datos de temperatura hmeda, temperatura de roco, HRA y velocidad del aire. El rango de determinacin del punto de roco puede variar entre -50C a 50C

FORMULISMO PARA EL CLCULO DE LAS PROPIEDADES PSICROMTRICAS

HUMEDAD ABSOLUTA Y GRADO DE SATURACIN

Para las siguientes formulas se considerar con un comportamiento de gases ideales, tanto los gases como los vapores. Si en un recipiente se tiene una mezcla de ng moles de un gas y nv moles de un vapor, a una temperatura determinada, su presin total (de acuerdo a la ley de Dalton) es la suma de las presiones parciales de cada componente: (1)Dnde: es presin total. es presin de gas. es presin de vapor.Teniendo en cuenta que nunca puede superar a la presin de saturacin () a una temperatura determinada.

Si la presin de vapor en ese sistema es igual a la presin de saturacin, se dice que el sistema est saturado. (Si al recipiente se le intenta agregar mayor cantidad de vapor, esto har que la presin de vapor intente aumentar, pero como ya es igual a la presin de saturacin, todo el vapor que se agregue, condensar).Humedad absoluta molar: son los moles de vapor que contiene el sistema por mol de gas (gas exento de vapor, por lo que se lo denomina gas seco). La humedad absoluta molar se denominar como y ser: (2)

Si se considera que tanto el vapor como el gas se comportan como ideales (llamando al volumen total del recipiente donde estn contenidos): y

Dividiendo cada expresin, queda:

Es decir: (3)

Despejando de (1) y reemplazando en (3):

(4)

Humedad absoluta (x): es a la masa de vapor de un sistema por masa de gas seco.Considerando: y

Y reemplazando en (4)

Ahora, despejando (humedad absoluta, x):

(5)

Este valor ser mximo, para una determinada temperatura, cuando el sistema est saturado, es decir cuando .

Grado de saturacin (): es la relacin de la humedad absoluta de un sistema (, a una temperatura determinada) y la que contendra si el sistema estuviera saturado (que se denominar ): (6)

Si se reemplaza en (6) los valores de la humedad absoluta dado por la (5) (y teniendo en cuenta que el valor de se tendr cuando ) se tiene que:

(7)

El termino multiplicado por 100 se denomina humedad relativa, que para los sistemas vapor de agua aire tiene especial importancia en las operaciones de secado. En este sistema, en especial, se denomina humedad relativa ambiente (HRA) (8)

Temperatura de roco: En una mezcla de un gas con un vapor, cada uno est a su presin parcial. Como se vio anteriormente, la presin de vapor siempre es menor (a lo sumo igual) que la presin de saturacin. Si se comienza a disminuir la temperatura del sistema, a presin constante, como la presin de saturacin disminuye con la temperatura, esta comienza a disminuir a medida que disminuye la temperatura, mientras que la presin de vapor se mantiene constante. A una determinada temperatura la presin de saturacin ( ) se iguala a la presin de vapor ( ), con lo cual el sistema se satura.

Si se disminuye ms la temperatura, la presin de saturacin no puede ser menor que la de vapor, por lo que la presin de vapor tiene que comenzar a disminuir y esto lo hace condensando vapor. La temperatura a la cual la se denomina temperatura de roco (ya que a esa temperatura comienza a condensar vapor). Sistema aire seco Vapor de agua: Para una mezcla conformada por vapor de agua y aire seco vale todas las frmulas realizadas anteriormente. En el caso de la humedad absoluta:

Si se reemplaza el peso molecular del vapor por 18 y el del aire por 29 (peso molecular promedio), la frmula queda: (9)Entalpa del aire hmedo: Uno de los parmetros ms importantes para el clculo de secaderos, aire acondicionado, etc., es la entalpa del aire hmedo (es decir la entalpa de una masa unitaria de aire seco ms la masa x de vapor de agua contenida)Si se ha de trabajar en un sistema con entalpas, lo primero que se debe definir son sus estados estndar (es decir definir en qu estado los componentes del sistema se considerarn que tienen entalpa cero).Para el vapor de agua, se toma como estado estndar el agua lquida a 0 C (Para que coincida con el estado estndar del agua en las tablas de vapor de agua); el estado estndar para el aire es 0 C. Para definir la frmula de la entalpa del aire hmedo se tomar una temperatura genrica T. Primero se determinar la entalpa del vapor de agua, luego la del aire, sumndose posteriormente las dos.Para determinar la entalpa del vapor de agua, se debe partir del agua lquida a 0 C y llevarla a agua vapor a la temperatura T, por lo que debe ser vaporizada y luego elevar su temperatura hasta T. Como la entalpa es una funcin de punto (es decir no importa el camino recorrido, sino los estados finales e iniciales), primero se vaporizar el agua a 0 C y luego se la calentar hasta la temperatura T. El calor latente de vaporizacin del agua a 0 C es de 595 kcal/kg y el calor especfico promedio del vapor de agua es de 0,46 kcal/kg.C. Si se toma como unidad de masa del aire seco 1 kg, este contendr x kg de vapor de agua, por lo que la entalpa del vapor de agua ser:

Para el aire seco, el calor especifico promedio es de 0,24 kcal/kg C, por lo que su entalpia para una temperatura T ser:

Por lo tanto, la entalpia del aire hmedo ser la suma de las dos ecuaciones anteriores: (10)

Temperatura de saturacin adiabtica: Si se quisiera condensar el vapor de agua de un sistema aire vapor de agua, se podra realizar de varias formas: Enfriando el sistema hasta su temperatura de roco. Comprimiendo isotrmicamente hasta la presin de saturacin. Comprimiendo y enfriando simultneamente. Agregndole vapor de agua hasta que la aumente hasta .Considerando una sencilla experiencia se puede entender mejor:Un aire hmedo se le hace pasar por un tnel que contiene una superficie de agua lo suficientemente grande como para que el aire salga saturado por el otro extremo de este (debido a que el paso del aire por la superficie del agua fuerza a esta a evaporarse), como se observa en la figura:

Suponiendo que el tnel est aislado trmicamente, la transformacin se realizar en forma adiabtica. Se considerar que el aire de entrada tendr una humedad absoluta determinada (), una entalpa de entrada () y una temperatura de entrada (). Una vez que el aire pase por el tnel, saldr con una humedad absoluta de salida (), una entalpa de salida () y una temperatura de salida ().Como el proceso es adiabtico, la entalpia del aire de entrada y de salida deben ser iguales.

Por lo tanto, se tiene que: (11)

El aire, al pasar por el tnel incorpora agua, necesariamente se tiene que cumplir que . La humedad absoluta de entrada al ser mayor que la de salida, mantiene la igualdad de la ecuacin (11), disminuyendo la temperatura de salida, por lo que se tiene que cumplir que, es decir, que en este proceso la temperatura del aire, a medida que va incorporando agua, va disminuyendo. Esto se debe a que al forzar a pasar de agua lquida a agua vapor se le tiene que entregar el calor latente de evaporacin correspondiente, al ser el tnel adiabtico, del nico lugar que puede obtener ese calor es del mismo sistema, por lo que su temperatura disminuye. Este efecto es muy fcil de comprobar, si se coloca en una mano un lquido voltil (preferentemente agua, por su alto calor latente de evaporacin) y se le sopla (por lo que se le obliga pasar al estado vapor), notar que la mano se enfra.En este proceso, la temperatura mnima que se puede obtener es cuando el aire de salida sale saturado; en ese caso esa temperatura mnima se denomina temperatura de saturacin adiabtica ().

CARTA PSICROMTRICA

El estado del aire atmosfrico a una presin especfica se establece por completo mediante 2 propiedades intensivas independientes. El resto de las propiedades se calcula a partir de las relaciones anteriores. El dimensionamiento de un sistema de acondicionamiento de aire implica un gran nmero de clculos.

Por lo que se emplean, sin introducir demasiado error, diagramas psicomtricos que presentan los datos en grficas que son prcticas parar leer e interpretar.: Abscisas y : Ordenadas : Curvas : Lneas que cruzan de forma descendente hacia la derechav: Lneas de > (+ inclinadas) que las de h: Lneas de saturacin adiabtica = lneas de entalpa ( ): () hasta lnea de saturacin ( y )

Diagrama psicromtrico: este diagrama es muy til para realizar clculos rpidos y sencillos sobre transformaciones de un sistema vapor de agua aire. Se construye a presin constante (normalmente a 760 mm de Hg) y relaciona la humedad absoluta en funcin de la temperatura del aire y su humedad relativa ambiente.Las coordenadas de este diagrama son: temperatura de bulbo seco (oC) y humedad absoluta (gr de vapor de agua/kg de aire seco). Tambin se presentan las curvas de HRA (de 10 en 10) y las lneas de entalpa constante (que son todas las distintas mezclas de vapor de agua aire, a distintas temperaturas y humedades relativas ambientes que tienen la misma entalpa).

Diagrama PsicromtricoEste diagrama se construye siguiendo los siguientes pasos: Primero se traza (por puntos) la curva de humedad absoluta en funcin de la temperatura para una humedad relativa ambiente del 100 %, de la siguiente manera: se elige una temperatura de inicio (que se denominar ). Para esa temperatura se determina su presin de saturacin (). Con esos datos se determina la humedad absoluta de saturacin (), para colocar el punto de coordenadas (, ) en el diagrama. Este procedimiento se repite para las distintas temperaturas en que se quiera graficar el diagrama. Uniendo todos esos puntos se obtendr la curva de humedad absoluta correspondiente al 100 % de humedad relativa ambiente.Para otra HRA cualquiera (supngase 50 %) se repite el procedimiento, pero en la frmula con la que se obtiene la humedad absoluta, en vez de colocar , tendr que colocarse , ya que la humedad relativa ambiente se define como . Con ese valor de la PV se contina el procedimiento como se ha visto anteriormente. De esta manera se van construyendo todas las curvas de humedad relativa.Otro de los datos importantes que se presentan en este diagrama son las rectas de entalpa constante. Se ha definido a la entalpa del aire hmedo como:

Pero como la grfica tiene como coordenadas a y , se tendr que reacomodar esta ecuacin para presentarla con en funcin de .Primero se elige un valor de entalpa, el cual se mantendr constante y se lo designar como , para luego despejar el valor de :

Como se puede observar en la ecuacin, el denominador vara con la temperatura, pero al evaluarlo en un rango amplio de esta, como por ejemplo: de -5 C hasta 50 C, el valor del denominador no tendr gran variacin: Para -5C Para 50C En efecto la variacin del denominador en todo el rango de temperaturas del ejemplo, que a su vez, es todo el rango de temperaturas de la grfica de este diagrama, no es mayor al 4 %, por lo que se puede considerar el denominador como una constante (). De esta manera, la ecuacin anterior quedar como:

Si al cociente de las constantes se le denomina y al cuociente de como , la ecuacin quedar as:

Siendo la ecuacin de una recta de pendiente negativa, por lo que, en la grfica, las rectas de entalpas constantes aparecen inclinadas hacia la izquierda.De todas maneras, para no incurrir en errores por la variacin del denominador de la ecuacin, el cuadriculado de la grfica se deforma ligeramente para que de esta manera las lneas de entalpa constantes sean rectas.

USO DE LAS CARTAS PSICROMTRICAS

Temperatura de Bulbo Seco: En primer trmino, tenemos la temperatura de bulbo seco. Como ya sabemos, es la temperatura medida con un termmetro ordinario. Esta escala es la horizontal (abscisa), en la parte baja de la carta, segn se muestra en la figura adjunta, las lneas que se extienden verticalmente, desde la parte baja hasta la parte alta de la carta, se llaman lneas de temperatura de bulbo seco constantes, o simplemente lneas de bulbo seco. 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. Por ejemplo, en la lnea de 40oC, cualquier punto a lo largo de la misma, corresponde a la temperatura de bulbo seco de 40oC.

Temperatura de Bulbo Hmedo: La escala de temperaturas de bulbo hmedo, es la que se encuentra del lado superior izquierdo, en la curva de la carta psicromtrica, como se muestra en la figura, Las lneas de temperatura de bulbo hmedo constantes o l neas de bulbo hmedo, corren diagonalmente de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo, en un ngulo de aproximadamente 30o 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.

Temperatura de Punto de Roco: Es otra propiedad de aire incluida en una carta psicromtrica. Esta es la temperatura a la cual se condensar la humedad sobre una superficie. La 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.

Cualquier punto sobre una lnea de punto de roco constante, corresponde a la temperatura de punto de roco sobre la escala, en la lnea curva de la carta.

Humedad Relativa: Como ya hicimos notar previamente, la temperatura de bulbo hmedo y la temperatura de punto de roco, comparten la misma escala en la lnea curva a la izquierda de la carta. Puesto que la nica condicin donde la temperatura de bulbo hmedo y el punto de roco, son la misma, es en condiciones de saturacin; esta lnea curva exterior, representa una condicin de saturacin o del 100% de humedad relativa. Por lo tanto, la lnea de 100% de Hr, es la misma que la escala de temperaturas de bulbo hmedo y de punto de roco.

Las lneas de Hr constante, disminuyen en valor al alejarse de la lnea de saturacin hacia abajo y hacia la derecha.

Humedad Absoluta: Los valores de esta propiedad se expresan, como ya sabemos, en gramos de humedad por kilogramo de aire seco (g/kg), en el sistema internacional, y en gramos por libra (gr/lb), en el sistema ingls.Las lneas de humedad absoluta, corren horizontalmente de derecha a izquierda, y son paralelas a las lneas de punto de roco y coinciden con stas. As pues, podemos ver que la cantidad de humedad en el aire, depende del punto de roco del aire.

Entalpa: Las lneas de entalpa constantes en una carta psicromtrica, son las que se muestran en la figura adyacente. Debe notarse que estas lneas, son meramente extensiones de las lneas de bulbo hmedo; puesto que el calor total del aire, depende de la temperatura de bulbo hmedo. La escala del lado izquierdo lejana a la lnea curva, da el calor total del aire en KJ/kg (Kilojoules por Kilogramo) de aire seco, en el sistema internacional o en btu/lb de aire seco, en el sistema ingls. Esta escala aumenta de -6KJ/kg a la temperatura de -10oC de bulbo hmedo, hasta aproximadamente 115KJ/kg a 33oC de bulbo hmedo.

Volumen Especfico: En la figura adjunta, se muestran las lneas del volumen especfico constante en una carta psicromtrica. Estas lneas estn en un ngulo aproximado de 60o 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 m/kg. Cualquier punto que caiga entre dos de estas lneas, naturalmente debe ser un valor estimado. Si se desea saber la densidad del aire a cualquier condicin, como ya sabemos, se debe dividir uno entre el volumen especfico, puesto que la densidad es la inversa del volumen especfico y viceversa. Debido a que la mayora de los clculos en trabajos de aire acondicionado, se basan en el peso del aire en lugar del volumen de aire, se recomienda el uso del volumen especfico (m/kg de aire) en vez de la densidad (kg/m de aire).En este diagrama se pueden observar las curvas anteriormente sealadas:

En resumen, con el diagrama psicromtrico es posible realizar diversos clculos como lo son:

El calentamiento a humedad constante: si se debe calentar un aire a una temperatura determinada, por ejemplo, para ser utilizado en un secadero o para acondicionamiento de este, el dato ms importante que se puede obtener de este diagrama, es la cantidad de calor a agregar a cada unidad de masa de aire. Supngase que el aire se debe calentar desde la temperatura (con una HRA ) hasta (manteniendo la humedad absoluta constante, es decir sin agregar ni extraer vapor de agua al aire), la cantidad de calor a agregar por unidad de masa de aire es la diferencia de entalpas (). Como se observa en la Figura 1, a medida que el aire se calienta (a humedad constante) la HRA disminuye (hasta ) por lo que su capacidad para absorber vapor de agua aumenta, por eso, en los secaderos se utiliza aire caliente.

Figura 1.

El enfriamiento a humedad constante: esta transformacin es la inversa de la anterior y se la puede utilizar en los procesos de enfriamiento para acondicionadores de aire. En la medida que el aire se enfra, su HRA comienza a aumentar. Si sigue bajando la temperatura, la humedad relativa ambiente puede llegar al 100 % (con lo cual comenzara a condensar agua) y esa sera la temperatura de roco (). Como se observa en la Figura 2 si se sigue disminuyendo la temperatura el vapor de agua condensa (para mantener la humedad relativa ambiente en el 100 %), por lo cual la humedad absoluta disminuye, (por eso un aparato de aire acondicionado gotea agua desde el enfriador). Supngase que se parte de un aire con temperatura , entalpa y HRA , al enfriarlo hasta saturacin se llega a la temperatura de roco () y si se sigue enfriando hasta la temperatura , condensa agua. La cantidad de agua condensada por unidad de masa de aire es () y la cantidad de calor a extraer para llevarlo a esas condiciones es ().

Figura 2. El enfriamiento a entalpa constante: Las paredes de un secadero industrial normalmente estn aisladas para evitar la prdida de calor a travs de ellas, debido a esto el aire que se utiliza para secar un determinado material dentro del secadero, realiza una transformacin de saturacin a entalpa constante, pudiendo llegar a su temperatura mnima posible, que es la temperatura de saturacin adiabtica. En la Figura 3 se pude observar que el aire inicial (con una temperatura inicial y una humedad relativa ambiente ) evoluciona sobre la lnea de entalpa constante hasta llegar a la curva de humedad relativa ambiente del 100 %. En ese momento la temperatura del aire ser la de saturacin adiabtica. De todas maneras, en un secadero real nunca llaga a esa temperatura, ya que la capacidad del secadero para eliminar agua del material es inversamente proporcional a la HRA; cuando mayor es la HRA menor capacidad de secar tiene el secadero.

Figura 3.

La determinacin de la HRA utilizando la temperatura de bulbo hmedo y la de bulbo seco: Una de las aplicaciones ms importantes del diagrama psicromtrico es la determinacin de la HRA mediante la utilizacin del psicrmetro. Con este equipo se determina la temperatura de bulbo hmedo y de bulbo seco de un aire. Como ya se ha comentado, para solamente un sistema aire vapor de agua, la temperatura de bulbo hmedo coincide sensiblemente con la temperatura de saturacin adiabtica. Por lo tanto, teniendo esos dos datos, el proceso para hallar la HRA es la inversa del mtodo anterior. Ver la Figura 4..Figura 4.

EFECTOS DE LA HUMEDAD

Indicativos de Baja Humedad: El principal indicativo de la baja humedad atmosfrica, es el incremento en la cantidad de energa electrosttica notable. Cuando uno anda en movimiento de aqu para all, y toca a otra persona o algn objeto metlico aterrizado, salta una chispa de la mano o los dedos hacia la persona u objeto. Otros indicativos, son que el cabello humano tiende a ser menos manejable; las uniones de los muebles se contraen y se aflojan; los trabajos de madera como puertas, pisos, etc., se agrietan; la superficie de la piel se reseca y las membranas de la nariz tienden a resecarse tambin. Para sentirse ms confortables, generalmente es necesario elevar la temperatura ambiente arriba de la normal.

Controles de Humedad: Los controles de humedad, se utilizan para mantener la Hr de los cuartos con aire acondicionado, en un nivel satisfactorio. Estos controles determinan el estado higromtrico del aire, por lo que tambin se les llama higrmetros.Los controles de humedad operan durante la temporada de calefaccin en invierno, agregando humedad al aire, para mantener la humedad aproximadamente constante.Estos controles operan en el verano para remover humedad del aire. Para esto, el control de humedad, generalmente opera un desviador (bypass) de aire para variar el flujo de ste sobre los evaporadores.

Efectos de Baja Humedad. Esto afecta, principalmente, a la construccin de muebles; las gomas se resecan, las uniones se separan, los escalones se caen, aparecen grietas, etc. Los emplastes y los entrepaos de madera se separan y se agrietan, al igual que los pisos. Los pianos, rganos y otros instrumentos musicales, pierden su afinacin. Obras de arte, libros y documentos se resecan, se rompen o se agrietan. Las alfombras y tapetes se desgastan rpidamente, simplemente porque una fibra seca se rompe y una hmeda se dobla.

Efectos por Exceso de Humedad. Todos hemos visto ventanas empaadas durante el invierno; esto es indicativo de una humedad relativa interior muy alta. Esta condensacin se debe al efecto de la presin de vapor. Generalmente, la condensacin por dentro de las ventanas, es un tipo de medida de la Hr permisible dentro de la casa. Puede asumirse que, si esta condensacin se est llevando a cabo sobre la ventana, tambin puede estar ocurriendo dentro de los muros, si no hubiera una barrera de vapor. Una barrera de vapor, como el nombre implica, es un material que restringe el movimiento de las molculas de vapor de agua. Ejemplos de una barrera de vapor tpica, son papel de aluminio, pelcula de polietileno, cubiertas de plstico, azulejo de plstico y algunos tipos de pinturas o barnices.

EFECTOS DE LA HUMEDAD EN LA SALUDEn la compleja sociedad moderna el bienestar y la comodidad asumen una importancia crucial. Una correctahumidificacin, adems de reducir el polvo en suspensin, permite a quienes se encuentran en ambientes cerrados respirar bien sin los problemas que derivan de la sequedad de las principales vas respiratorias. Adems, la reduccin de la evaporacin cutnea que resulta de una correcta humidificacin, altera la sensacin de fro y permite como consecuencia bajar la temperatura de los locales, permitiendo de esta forma un ahorro en los gastos de calefaccin y limitando la dispersin del calor entre el ambiente interno y el externo.

POR QU EL AIRE SECO REPRESENTA UN PROBLEMA?Cuando la temperatura externa baja a un valor menor que la interna, el aire fro y hmedo que entra en un edificio calentado se convierte en aire caliente y seco.Eso ocurre porque se desarrolla un fenmeno de reequilibrio de la humedad entre los objetos que se encuentran en el interior del ambiente y el aire con que entran en contacto. La reduccin de la humedad del aire es responsable de problemas muy conocidos, como: sequedad de las principales vas respiratorias; fisurado de las estructuras de madera; descargas electroestticas.La nica forma de evitar estos problemas es estabilizando el ambiente o controlando la humedad relativa. Esta es una de las razones por las cuales el control de la humedad relativa se est convirtiendo en una parte muy importante de la calidad del aire interior. Esto quiere decir deshumidificar cuando el aire es muy hmedo y humidificar cuando se seca demasiado.

LA HUMEDAD EN LA MINERA

El control de la atmsfera en una mina es el aspecto ms vital de la operacin ya que influye en la: Salud de las personas Productividad por condiciones atmosfricas ms confortables para el trabajo humanoEn cuanto a la salud de los trabajadores en una mina subterrnea, su principal problema es la concentracin de material particulado, pero cuanto mayor es la humedad relativa en el ambiente de trabajo menor es la concentracin de partculas, debido a que el agua contenida en el aire ocupa el espacio fsico que el material particulado pueda tener.Por otro lado, la temperatura debe ser tal que produzca una sensacin trmica confortable, lo cual depende tambin de la humedad y velocidad del aire o brisa.Dependiendo de la condicin geogrfica y/o estacional se puede requerir calentar o enfriar el aire de ventilacin, para mantener una temperatura constante al interior de la mina.

El aire de las galeras es con frecuencia muy hmedo, y a temperaturas elevadas el estado de humedad tiene una importancia considerable para la respiracin. Se debe, por consiguiente, bajar el grado de humedad cuando sobrepasa las condiciones lmites. Los parmetros permitidos por la Legislacin chilena son los siguientes:

Temperatura mxima: 32C si jornada < 6 horas. Temperatura mxima: 30C si jornada < 8 horas. Velocidad mxima del aire: 150 m/min =2,5m/sEl rendimiento aumenta con la velocidad del aire ya que un trabajador puede eliminar de mejor forma el calor al medio externo, debido a que al aumentar la velocidad del aire, aumenta la renovacin del mismo.Esta atmsfera, a la vez caliente y hmeda, provoca la rpida corrosin de algunos metales, por lo que estas circunstancias obligan a fabricar los aparatos con materiales no atacables, recubiertos con barnices especiales, y adems, tanto las antiparras como el resto del aparato han de ir hermticamente cerrados, con el objetivo de evitar que se empaen los lentes o los limbos por penetrar humedad en su interior, y tambin para protegerlos del polvo, que es imposible de eliminar en el interior de las minas y que fcilmente se infiltra en el interior de los aparatos a travs de la menor rendija.

CONCLUSIN

La calidad de aire en interiores afecta a la salud y bienestar de las personas que se encuentren dentro de una instalacin, habitacin o dentro de una mina. Para el caso de la minera subterrnea, el ser humano suele ser el ms afectado por la interaccin entre la actividad minera y el medio ambiente, por lo que se le debe dar vital importancia a lo relacionado con la seguridad y la salud de los mineros.La calidad del aire dentro de una mina subterrnea es importante ya que esta crea espacios bajo tierra en los cuales trabajan seres humanos. Las condiciones de trabajo incluyen la humedad ambiental, la temperatura del aire, la presencia de radiaciones nocivas o de gases explosivos, la presencia de agua, la formacin de polvo y la emisin de ruido que dependen tanto del mineral como de la roca encajadora, de la profundidad de la mina y del uso de maquinaria. Por este motivo un sistema de ventilacin adecuado debe ser una de la prioridades en un ciclo normal de minera subterrnea, el cual debe permitir la presencia de aire fresco que ingresa a la mina por factores de presin y temperatura en el aspecto natural; y por influencia directa de la fuerza de ventiladores aspirantes o impelentes que introducen aire fresco al interior de las minas subterrneas a travs de mangas.A su vez, es necesaria una constante medicin de los parmetros del aire dentro de una mina, no slo para detectar sustancias nocivas, sino tambin para regular la humedad. A sabiendas de que a mayor humedad las condiciones de respiracin son mejores, se deben respetar los parmetros establecidos por la legislacin chilena, para que esta no termine perjudicando a los trabajadores.Para facilitar la medicin de la humedad, en la actualidad, existen diversos equipos electrnicos que miden este parmetro junto a otros como la temperatura hmeda, temperatura de roco y velocidad del aire, pudiendo almacenarlos y analizarlos para determinar posibles cambios en la temperatura o cualquier modificacin en algn otro parmetro importante dentro del laboreo.

BIBLIOGRAFA

http://avdiaz.files.wordpress.com/2009/01/i-unidad3.pdf http://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/quimica/3_anio/integracion3/Psicrometria.pdf http://www.sernageomin.cl/pdf/mineria/seguridad/200812GuiaVentilacionMinas.pdf http://www.supercontrols.com.ar/humidificacion/ Psicrometra Acondicionamiento de aire Depto. Ciencia y Tecnologa Universidad de Quilmes- Ing. Alimentos - Termodinmica - Unidad VII - Versin 2008 . http://webserver.dmt.upm.es/~isidoro/bk3/c08/Termodinamica%20del%20aire%20humedo.pdf