PSICROMETRA1

PsicrometraCruz Ortega Omar - Rodrguez Jacinto AlexanderFacultad de Ingeniera - Ingeniera en EnergaUniversidad Nacional del Santa

Chimbote, Santa.omar_90_16@hotmail.com & Velasquez Diaz Neil

PSICROMETRIAOBJETIVO:OBJETIVOS GENERALES:Reconocer los aspectos fundamentales del estudio de las propiedades termodinmicas de psicometra, presencia de humedad en el aire u otros gases.OBJETIVOS ESPECIFICOS:Determinar la humedad relativa presente en una mezcla, en la atmsfera, a condiciones normales mediante un psicrmetro de bulbo seco y bulbo hmedo.Reconocer valores de estado como punto de roco, punto de escarcha, humedad relativa, humedad absoluta y presiones parciales.Leer correctamente Diagramas psicomtricos.FUNDAMENTO TEORICO:PUNTO DE ROCIO:Es la temperatura a la cual una muestra de aire hmedo se satura. Si la muestra s enfra por debajo del punto de roco el vapor de agua se condensa. Este fenmeno es la base de los sensores pticos de condensacin.PUNTO DE ESCARCHA:Si la medicin de la temperatura esta debajo del punto de congelacin del agua , esto es el punto de roco esta debajo del punto de congelacin del agua , entonces el equilibrio es entre la presin de vapor de hielo , que es algo menor que la del agua , esto es el punto de escarcha, es un poco superior que el punto de roco.Si se conocen la Humedad relativa y la Temperatura de Bulbo seco se puede calcular el punto de roco calculando primero la presin de saturacin del vapor a la temperatura del bulbo seco y despus multiplicando por la humedad relativa para obtener la presin parcial de vapor PwsPara puntos de roco en el rango desde 0C y 100C se aplica la siguiente frmula:Td = 110.45 +( 2.32 * ) + ( 1.21 * 2 ) +( 33.19* 3 ) +( 0.17 *Pw0.184 )Para Puntos de roco por debajo de los 100C:Td = 90.12 + (26.412 * ) + (0.8927 * 2)Donde para ambas expresiones Td = punto de roco en F = Ln ( Pw) , donde Pw en psia.RELACION DE VOLUMEN (PPMv):Es la relacin entre el volumen de agua y el volumen de aire seco ( Vw/Vd) , como la relacin de volmenes de una mezcla de gases es igual a la relacin entre las presiones parciales , la relacin de volumen puede expresarse como:VR = Pw / Pd , P = Pw + PdComo la presin total es la suma de las presiones parciales , la presin del aire seco puede calcularse conociendo la presin de vapor y la presin ambiente que suponemos es 1 atm. Se obtiene la magnitud PPMv multiplicando la relacin entre estos valores por 1 milln.RELACION DE HUMEDAD (PPMw):Es la relacion entre la masa de vapor de agua y el aire seco . Para calcular este valor se multiplica la relacion de volumen por los pesos moleculares.W = ( Mw/ Md) = ( 18.01*Pw )/ ( 28.96* Pd )Por ejemplo se podr combinar la relacion de volumen con la lectura de un caudalimetro para calcular la masa de vapor de agua que fluye por un conducto por unidad de tiempo.PSICROMETRIA:Es el estudio de las propiedades termodinmicas de los gases hmedos mientras que humedad se refiere simplemente a la presencia de vapor de agua en el aire u otros gases. Mucho del estudio de la mezcla de vapor con el aire seco se aplica tambin a otros gases ya que las propiedades termodinmicas del vapor de agua son aproximadamente independientes del gas de transporte. Adems como la composicin del aire atmosfrico es relativamente constante el aire seco como una masa homognea con peso molecular 28.96, el peso molecular del agua es 18.01.Anlisis de la composicin del aire a nivel del mar.PRESION PARCIAL:Las leyes de los gases dicen que la presin total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de los gases constituyentes. Tambin, la relacin de los volmenes son iguales a las relaciones de sus Presiones parciales. Por ejemplo: la presin atmosfrica es la suma de las presiones parciales del aire seco y el vapor de agua.PAtm. = P = Paire + P agua

PRESION DE VAPOR DE AGUA:Cuando la mezcla de aire y vapor de agua est en equilibrio con el agua lquida o el hielo se considera que est saturada (100% de humedad) El valor de la presin en ese caso es la presin de vapor de agua. La presin de vapor de agua sobre el hielo para el rango de temperaturas que va desde 0C hasta 100C( en grados Fahreint).Ln(P ws) = ( C1 /T) + C2 + C3 + (C4 * T2 ) +( C5 * T3 ) + ( C6 *T4 )+ ( C7 * Ln(T)Donde las constantes toman los siguientes valores :C1-1.0214165 E +04C53.5575832 E-10

C2-4.8932428 E+00C6-9.0344688 E-14

C3-5.3765794 E 03C74.1635019 E+00

C41.9202377 E-07

La presin de saturacin sobre el agua lquida para el rango de temperaturas desde 0C hasta 200C (en grados Fahrenheit) est dado por:Ln (Pws) ( C8 / T) + C9 +(C10 *T ) + (C11* T2) + ( C12 * T3) +( C13 *Ln(T))Donde las constantes toman los siguientes valores:C8-1.0440397 E +04C111.2890360 E-05

C9-1.1294850 E+01C12-2.4780681 E-09

C10-2.70223555 E 02C136.5459673 E+00

HUMEDAD RELATIVA:Es la relacin entre la presin parcial de vapor sobre la presin de saturacin del vapor a la temperatura de bulbo seco.RH = Pws (Tseco) / Pws( T)Donde el numerador Pws (Tseco) es la presin de saturacin e en el punto de roco y el denominador Pws( T) es la presin de saturacin a la temperatura de bulbo seco . La humedad relativa es dependiente de la temperatura y el contenido de agua pero independiente de la presin total.La medicin de la humedad relativa consiste en la relacin entre la presin parcial del vapor de agua en el gas de que se trate y la presin de saturacin del vapor, a una temperatura dada. Por lo tanto la humedad relativa es funcin de la temperatura. La medicin es expresada como un porcentaje. La humedad relativa es un parmetro utilizado principalmente en aplicaciones de acondicionamiento de aire o mediciones meteorolgicas ya que afectan al confort humano .La medicin de la Humedad relativa puede hacerse con sensores basados en: psicometra, desplazamiento, resistivos, capacitivos, etc.TEMPERATURA DE BULBO SECO: Es la indicada por un termmetro ordinario introducido en una mezcla (aire).TEMPERATURA DE BULBO HUMEDO:Es la que indica un termmetro cubierto con un material saturado de lquido despus de haber alcanzado el conjunto una evaporacin en equilibrio con la mezcla.Se dice que una mezcla gas-vapor est saturada cuando una reduccin en la temperatura hace que se condense parte del vapor. Por consiguiente existe una mezcla saturada en el punto de roco y la presin parcial del vapor en tal mezcla es la presin de saturacin a la temperatura de la mezcla.HUMEDAD ESPECFICA (w):Es la relacion entre la masa de vapor a la del gas no condensable. Para las mezclas aire-agua-vapor se tiene:(w) = 0.622 Pws (Tseco)/ PaireHUMEDAD ABSOLUTA (Y):Es la relacin entre la masa de vapor / masa del gas. Si la cantidad esta en moles, la relacion es conocida como Humedad absoluta molar Y.VOLUMEN ESPECFICO (V):Es el volumen en pie cubico de 1 Lb de gas seco y el vapor que lo acompaa a la t y P reinantes. Para una mezcla de humedad absoluta Y, tenemos:V = ( 1/29) + (( Y / 18) * ( 0.082 * T /P)) m3/ Kg de aireDnde: P en atmosferasT en KY es humedad absoluta en Kg de agua/Kg de aire secoCALOR ESPECIFICO (C):Se calcula mediante la frmula:C = 0.24 + (0.46*Y) Kcal/ kg C

ENTALPIA ESPECFICA (He):Es la suma de calor sensible de 1 Kg. De gas y el calor latente de vaporizacin del vapor que contiene a la temperatura que se refieran las entalpias:He = C (t t0) + YPara el caso del aire hmedo:He = (0.24 + 0.046 Y) t + (597.2 * Y) Kcal/KgPSICROMETRIA DE BULBO HUMEDO/BULBO SECO:La psicometra desde hace un tiempo es uno de los mtodos ms populares para el monitoreo de la humedad. Un psicrmetro consta de un par de termmetros acoplados, uno de los cuales opera en estado hmedo. Cuando el dispositivo funciona la evaporacin del agua enfria el termmetro humedecido, resultando un diferencia medidle con la temperatura ambiente o la temperatura de bulbo seco. Cuando el bulbo hmedo alcanza su mxima cada de temperatura la humedad puede determinarse comparando la temperatura de los dos termmetros en un Diagrama Psicromtrica.EQUIPOS Y MATERIALES: 01 psicrmetro (Ver bosquejo del psicrmetro)02 Termistores, uno para TBH y otra para TBS.01 Batera de 12 V.01 Diagrama Psicromtrico.01 Malla o Porcin de Yute01 Multimetro

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y DATOS POR CONSIGNAR:Se realizara 07 tipos de ensayos distintos con el psicrmetro, para esto en el ducto de entrada se debe colocar el yute, bajo distintas condiciones, esto es :-Yute a condiciones normales.-Yute semihumedecido con agua a condiciones normales-Yute humedecido con agua a condiciones normales.-Yute seco empapado con hielo.-Yute humedecido con agua helada.-Yute seco calentado con una cocina-Yute humedecido con agua calienteCon la finalidad de poder simular distintas condiciones ambientales.El procedimiento ser el siguiente para cada uno de los 07 ensayos.1.Verificar el estado de los termistores, y mojar una pequea porcin de algodn y cubrir uno de los termistores2.Conectar los bornes del motor del ventilador del psicrmetro a la batera de 12 V.3.Instalar el yute en el ducto de entrada del psicrmetro.4.Dejar que se estabilice el rgimen de trabajo del ventilador del psicrmetro un promedio de 5 minutos.5.Tomar los valores de las resistencias que consigna cada termistor y compararlos con las curvas patrones del psicrmetro.6.Tomar tres valores y sacar un promedio.7.Realizar los 05 Ensayos y llenar el siguiente cuadro:VALORESTBS(C)TBH(C)

Ensayo 1 181818171716

Ensayo 21918191717.517

Ensayo 3181818171616

Ensayo 4171718171616

Ensayo 5191919171717

Ensayo 6191818171717

CUESTIONARIO:1.Para cada uno de los ensayos, con ayuda de una carta psicomtrica determinarEnsayo 1 (yute condiciones normales)PARAMETROSVALORES DETERMINADOSVALORES TERICOHumedad relativaHumedad absolutaTemperatura de rociHumedad de saturacin por enfriamiento adiabticoHumedad de la saturacin a la temperatura que se encuentraCalor especficoVolumen especficoEntalpia especficoEnsayo 2 (yute humedecido con agua a condiciones normales)PARAMETROSVALORES DETERMINADOSVALORES TERICOHumedad relativaHumedad absolutaTemperatura de rociHumedad de saturacin por enfriamiento adiabticoHumedad de la saturacin a la temperatura que se encuentraCalor especficoVolumen especficoEntalpia especficoEnsayo 3 (yute seco empapado con hielo)

PARAMETROSVALORES DETERMINADOSVALORES TERICOHumedad relativaHumedad absolutaTemperatura de rociHumedad de saturacin por enfriamiento adiabticoHumedad de la saturacin a la temperatura que se encuentraCalor especficoVolumen especficoEntalpia especficoEnsayo 4 (yute humedecido con agua helada)PARAMETROSVALORES DETERMINADOSVALORES TERICOHumedad relativaHumedad absolutaTemperatura de rociHumedad de saturacin por enfriamiento adiabticoHumedad de la saturacin a la temperatura que se encuentraCalor especficoVolumen especficoEntalpia especficoEnsayo 5 (yute seco calentado con una cocina)PARAMETROSVALORES DETERMINADOSVALORES TERICOHumedad relativaHumedad absolutaTemperatura de rociHumedad de saturacin por enfriamiento adiabticoHumedad de la saturacin a la temperatura que se encuentraCalor especficoVolumen especficoEntalpia especficoEnsayo 6 (yute humedecido con agua caliente)PARAMETROSVALORES DETERMINADOSVALORES TERICOHumedad relativaHumedad absolutaTemperatura de rociHumedad de saturacin por enfriamiento adiabticoHumedad de la saturacin a la temperatura que se encuentraCalor especficoVolumen especficoEntalpia especfico2.En funcin a los resultados obtenidos, Cmo varan el TBS y TBH en funcin a las condiciones ambientales simuladas?Con respecto a cada una de las condiciones ambientales simuladas, nos fijamos que la diferencia entre la TBS y la TBH se mantiene casi constante con una variacin (1C-2C). 3.Por qu desciende la temperatura en el termmetro de Bulbo hmedo?La temperatura de bulbo hmedo termodinmico es la temperatura mnima que se puede conseguir por enfriamiento evaporativo puramente de una superficie de contacto con el fluido ventilado aire adems La en el TBH desciende por efecto del aire saturado con agua que rodea el bulbo del TBH.4.Cules son los factores que intervienen o influyen en el incremento o disminucin del TBS y el TBH?Los factores que influyen en el incremento o disminucin del TBS y el TBH son: la humedad relativa y la presin.5.Qu significado tienen las HR obtenidas en funcin a las condiciones simuladas?La relacin de volmenes es un indicador que da la relacin volumtrica o molar entre el agua que contiene el aire de un ambiente, y la cantidad de aire seco que contiene. Esta es una relacin similar a la humedad relativa, la cual tambin indica una proporcin de agua en el aire de un determinado ambiente.6.Cul es la diferencia entre punto de roco y TBH?La diferencia entre punto de roco y TBH es que el punto de roco es la temperatura a la cual empieza a condensar el agua que contiene el aire a una determinada temperatura ambiental, en cambio, TBH es la temperatura indicada a un nivel de saturacin de 100% de humedad en el aire.7.Podra Ud. suponer a qu condiciones ambientales o climticas del Per corresponden cada uno de los valores obtenidos en los distintos ensayos?VALORESCONDICIONES AMBIENTALES O CLIMTICAS DEL PER

Ensayo 1

Ensayo 2

Ensayo 3

Ensayo 4

Ensayo 5

Ensayo 6

8.Por qu en la costa hay mayor porcentaje de vapor de agua que en la sierra?La altura hace disminuir las temperaturas, aprox.0, 6C por cada 100 metros. (Gradiente trmico). Por lo tanto en la sierra hay menos humedad que en la costa.9.Investigar acerca de la Curva de saturacin adiabticaLa curva de saturacin adiabtica es una grfica de las propiedades del aire, tales como temperatura, humedad relativa, volumen, presin etc. Estas grficas se utilizan para determinar cmo varan estas propiedades al cambiar la humedad en el aire, aunque las tablas psicomtricas son ms precisas, el uso de la curva adiabtica puede ahorrarnos mucho tiempo y clculos, en la mayora de los casos donde no se requiere una extremada precisin.10.Bajo qu condiciones las HR y HA son iguales. Detallar su respuesta racionalmentePara que las HR y HA sean iguales, tiene que haber un 100 % de saturacin de agua en el aire, es decir, la presin de vapor de agua en el aire alcanza el valor de presin de vapor saturado que aparece en las tablas.11.Definir:-Humedad RelativaLa humedad del aire se debe al vapor de agua que se encuentra presente en la atmsfera-Humedad AbsolutaSe llama Humedad absoluta a la cantidad de vapor de agua (generalmente medida en gramos) por unidad de volumen de aire ambiente (medido en metros cbicos).-Temperatura de rocoEl punto de roco o temperatura de roco es la temperatura a la que empieza a condensarse el vapor de agua contenido en el aire, produciendo roco, neblina o, en caso de que la temperatura sea lo suficientemente baja, escarcha.-Calor especificoEl calor especfico es una magnitud fsica que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinmico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius).-Volumen especificoEl volumen especfico (v) es el volumen ocupado por unidad de masa de un material. Es la inversa de la densidad, por lo cual no dependen de la cantidad de materia.-Entalpa especificaEs 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.BIBLIOGRAFA:-UNI .Laboratorio del Ingeniero Mecnico II.-PUCP.Laboratorio de Termodinmica.-Robert Guevara.Apuntes del Curso de Laboratorio de Energa I. -Daniel Herencia: Refrigeracin y Aire acondicionado-Caldern Torres. Apuntes del Curso de Termodinmica II.-Giovanni Zucchi. Apuntes del Curso de Termodinmica.