2.1 TABLAS Y CARTA PSICOMETRICA

Una carta psicomtrica, es una grfica de las propiedades del aire, tales como temperatura, hr, volumen, presin, etc. Las cartas

psicomtricas se utilizan para determinar, cmo varan estas propiedades al cambiar la humedad en el aire.

Las propiedades psicomtricas del aire que se describen en las tablas han sido recopiladas a travs de incontables experimentos

de laboratorio y de clculos matemticos, y son la base para lo que conocemos como la Carta Psicomtrica.

Aunque las tablas psicomtricas son ms precisas, el uso de la carta psicomtrica puede ahorrarnos mucho tiempo y clculos,

en la mayora de los casos donde no se requiere una extremada precisin.

Como se mencion al inicio de este prrafo, la carta psicomtrica es una grfica que es trazada con los valores de las tablas

psicomtricas; por lo tanto, la carta psicomtrica puede basarse en datos obtenidos a la presin atmosfrica normal al nivel del

mar, o puede estar basada en presiones menores que la atmosfrica, o sea, para sitios a mayores alturas sobre el nivel del mar.

En una carta psicomtrica se encuentran todas las propiedades del aire, de las cuales las de mayor importancia son las siguientes:

1. Temperatura de bulbo seco (bs).

2. Temperatura de bulbo hmedo (bh).

3. Temperatura de punto de roco (pr)

4. Humedad relativa (hr).

5. Humedad absoluta (ha).

6. Entalpa (h).

7. Volumen especfico.

Conociendo dos de cualquiera de estas propiedades del aire, las otras pueden determinarse a partir de la carta.

1. Temperatura de Bulbo Seco.- Es la temperatura medida con un

termmetro ordinario. Esta escala es la horizontal (abcisa), en la

parte baja de la carta, segn se muestra en la figura 13.12. 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.

Figura 13.12 - Lneas de temperatura de bulbo seco oC.

2. Temperatura de Bulbo Hmedo.- Corresponde a la temperatura

medida con un termmetro de bulbo hmedo. Como ya se explic en la

seccin anterior, es la temperatura que resulta cuando se evapora el agua

de la mecha, que cubre el bulbo de un termmetro ordinario. La escala de

temperaturas de bulbo hmedo, es la que se encuentra del lado superior

izquierdo, en la parte curva de la carta psicomtrica, como se muestra

en la figura 13.13. Las lneas de temperatura de bulbo hmedo constantes

o l neas de bulbo h medo, corren diagonalmente de izquierda a

derecha y de arriba hacia abajo, en un ngulo de aproximadamente 30o

de la horizontal.

Figura 13.13 - Lneas de temperatura de bulbo hmedo oC

3. Temperatura de Punto de Roco.- 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, como se ilustra en la figura 13.14, no en forma diagonal como las de bulbo hmedo. Cualquier punto sobre una lnea

de punto de roco cons- tante, corresponde a la temperatura de punto de roco sobre la escala, en la lnea curva de la carta.

Figura 13.14 - Lneas de temperatura de punto de roco oC

4. Humedad Relativa.- En una carta psicromtrica com- pleta, las lneas

de humedad relativa constante, son las lneas curvas que se extienden

hacia arriba y hacia la derecha. Se expresan siempre en porciento, y este

valor se indica sobre cada lnea. 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, como se ilustra en la figura 13.15.

Figura 13.15 - Lneas de humedad relativa %.

5. Humedad Absoluta.- La humedad absoluta, es el peso real de vapor de

agua en el aire. Tambin se le conoce como humedad especfica. La escala

de la humedad absoluta, es la escala vertical (ordenada) que se encuentra

al lado derecho de la carta psicromtrica, como se indica en la figura 13.16.

Los valores de esta propiedad se expresan 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.

Figura 13.16 - Lneas de humedad absoluta en gramos/kg.

6. Entalpa.- Las lneas de entalpa constantes en una carta psicomtrica, son las que se muestran en la figura 13.18. 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.

Figura 13.18 - Lneas de entalpa en kJ/kg de aire seco.

7. Volumen Especfico.- En la figura 13.19, se muestran las lneas del volumen especfico constante en una carta psicomtrica.

Estas lneas estn en un ngulo aproximado de 60 con la horizontal, y van aumentando de valor de izquierda a derecha. Por lo

general, el espacio entre cada lnea, representa un cambio de volumen especfico de 0.05 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, 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).

Figura 13.19 - Lneas de volumen especfico en m/kg de aire seco.

PSICOMETRIA. Texto recuperado el 11 de Abril de 2015 de http://es.slideshare.net/joel_f/carta-psicometrica-13742917

2.2 PROCESO DE ENFRIAMIENTO SENSIBLE

El enfriamiento sensible consiste en enfriar aires, sin que se produzca condensacin del vapor de agua presente en el mismo. Para ello

es preciso que el enfriamiento llegue a una temperatura mayor que el punto de roco, es decir, antes de cortar la curva de saturacin

(ver figura 6). Obsrvese en la citada figura que la humedad permanece constante, y que el enfriamiento termina antes del punto de

roco. Para calcular el calor extrado al aire aplicaremos la ecuacin:

En la prctica el enfriamiento sensible se lleva a cabo haciendo pasar el aire a travs de una batera enfriadora

Manual de Calefaccin. Luis Jutglar, ngel Luis Miranda, Miguel Villarubia. Primera Ed. Abril 2011. Editorial Marcombo, S.A.

Barcelona, Espaa.

2.3 PROCESO DE CALENTAMIENTO SENSIBLE

Se trata de una operacin muy sencilla que consiste en calentar el aire hasta alcanzar la temperatura que se desee, sin modificar el

contenido de humedad, es decir, sin quitar ni aadir agua. La forma ms generalizada de calentar el aire es mediante resistencias

elctricas, o bien mediante un quemador de gas. En esta operacin slo nos interesa saber cunto calor se necesita para calentar el aire

desde unas condiciones hasta otras.

Donde: Q=Calor Aportado (kW)

ma=Caudal msico del aire (kga/s)

h1=Entalpia de aire en la entrada (kJ/kga)

h2=Entalpia del aire a la salida (kJ/kga)

En la figura se ha representado un esquema del proceso. Obsrvese que, por no variar la humedad, W1 = W2. Para calcular el calor

necesario, se aplica la ecuacin:

Diagrama de Carrier. Eje de temperatura seca y humedad

w= Humedad Especifica t=Temperatura

En estos procesos no hay vaporizacin ni condensacin del agua por lo tanto, el contenido de humedad del aire permanece constante.

Caractersticas: No cambia la humedad absoluta, slo aumentan la temperatura.

Manual de Calefaccin. Luis Jutglar, ngel Luis Miranda, Miguel Villarubia. Primera Ed. Abril 2011. Editorial Marcombo, S.A.

Barcelona, Espaa.

2.4 PROCESO DE ENFRIAMIENTO-DESHUMIDIFICACION

Hernndez Goribar, Eduardo. Fundamentos de aire

acondicionado y refrigeracin I. Mxico. Limusa, 2006.

2.5 PROCESO DE ENFRIAMIENTO HUMIDIFICACION

Hernndez Goribar, Eduardo. Fundamentos de aire acondicionado y

refrigeracin I. Mxico. Limusa, 2006.

2.6 PROCESO DE CALENTAMIENTO DESHUMIDIFICACION

Hernndez Goribar, Eduardo. Fundamentos de aire

acondicionado y refrigeracin I. Mxico. Limusa, 2006.

2.7 PROCESO DE CALENTAMIENTO HUMIDIFICACION

Hernndez Goribar, Eduardo. Fundamentos de aire

acondicionado y refrigeracin I. Mxico. Limusa, 2006.

2.8 USO DE EQUIPO AUXILIAR (Calderas, Torres de enfriamiento, serpentines de calentamiento, enfriamiento y recalentamiento)

CALDERAS

La caldera es una mquina o dispositivo de ingeniera diseado para generar vapor. Este vapor se genera a travs de una transferencia

de calor a presin constante, en la cual el fluido, originalmente en estado lquido, se calienta y cambia su fase.

La caldera es un caso particular en el que se eleva a altas temperaturas un set de

intercambiadores de calor, en la cual se produce un cambio de fase. Adems, es recipiente

de presin, por lo cual es construida en parte con acero laminado a semejanza de muchos

contenedores de gas.

Debido a las amplias aplicaciones que tiene el vapor, principalmente de agua, la caldera es

muy utilizada en la industria, a fin de generarlo para aplicaciones como:

Esterilizacin (tindarizacin): era comn encontrar calderas en los hospitales, las cuales generaban vapor para "esterilizar" el instrumental mdico

Para calentar otros fluidos, como por ejemplo, en la industria petrolera, donde el vapor es muy utilizado para calentar petroleos pesados y mejorar su fluidez.

Generar electricidad a travs de un ciclo Rankine. La caldera es parte fundamental de las centrales termoelctricas.

TORRES DE ENFRIAMIENTO

Las torres de enfriamiento es una instalacin que extrae calor del agua mediante evaporacin o conduccin. Tienen como finalidad

enfriar una corriente de agua por vaporizacin parcial de esta con el consiguiente intercambio de calor sensible de una corriente de

aire seco y fro que circula por el mismo aparato.

FUNCIONAMIENTO DE LA TORRE DE ENFRIAMIENTO

En las torres de enfriamiento se consigue disminuir la temperatura del agua caliente que proviene de un circuito de refrigeracin

mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre. El agua entra en la torre por la parte superior

y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores. De esta forma, se consigue un contacto ptimo entre el agua

y el aire atmosfrico.

DIAGRAMA DE UNA TORRE DE ENFRIAMIENTO

Se clasifican de acuerdo a:

Movimiento del aire:

Torres de circulacin natural o Atmosfrica o Tiro natural

Torres de tiro mecnico o Tiro inducido o Tiro forzado

Tiro De Flujo Cruzado Mecanismo usado para la transferencia de calor

SERPENTIN

Se denomina serpentn o serpentina a un tubo de forma frecuentemente espiral, utilizado comnmente para enfriar vapores

provenientes de la destilacin en un caldern y as condensarlos en forma lquida. Suele ser de vidrio, cobre u otro material que

conduzca el calor fcilmente. Este aparato se utiliza de diversas formas pero ms comnmente en el laboratorio de qumica.

Uso de equipo auxiliar. Texto recuperado el 11 de abril de 2015 de http://es.slideshare.net/CarlosAlbertoZiga/uso-de-equipo-auxiliar-

calderas-torres-de-enfriamiento-serpentines-de-calentamiento-enfriamiento-y-recalentamiento