Psicrometría enfriamiento de aire

TERMODINAMICA
Departamento de Física - UNS
Carreras: Ing. Industrial y Mecánica

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PSICROMETRÍA
Se estudiarán aquí sistemas que contienen mezclas de aire seco y vapor de agua. También
puede estar presente una fase condensada de agua. El conocimiento del comportamiento de tales
sistemas es esencial para el análisis ydiseño de dispositivos de aire acondicionado, torres de
refrigeración y procesos industriales que exijan un fuerte control del contenido en vapor de agua del
aire.

Aire húmedo
El término aire húmedo 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 análisis de sus propiedades, la mezcla
global y cada uno de suscomponentes 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.
T

 P = Pa + Pv
ma
mv

na, ma : aire seco
nv, mv: vapor de agua
n, m : mezcla

V

 R T  ma ( R / M a )T
Pa  n a 
 V 

V


 R T  mv ( R / M v )T
Pv  n v 
 V 

V

[1]
[2]

Humedad absoluta
x

x

mv
ma

 kg v 


 kg a 

[3]

M v Pv (V / R T ) M v Pv

M a Pa (V / R T ) M a Pa

sustituyendo Pa = P - Pv y teniendo en cuenta que la relación entre las masas moleculares del agua
y del aire seco vale aprox. 0.622:
P
[4]
x  0.622 v
P  Pv
expresión solo válida en el caso de que la mezcla sea homogénea, o sea que toda el aguacontenida
sea vapor.

2
Si consideramos el vapor de agua contenido en una masa de aire húmedo, podemos representar
su estado en un diagrama entrópico de vapor de agua. El estado del vapor será generalmente
sobrecalentado, por ej. el punto (1) de la Fig. Si al aire se le agrega una masa adicional de vapor de
agua, manteniendo la mezcla a la misma temperatura y presión total, deberá aumentar lapresión
parcial de vapor y disminuir la presión parcial de aire seco. Si se sigue incorporando una mayor
masa de vapor, manteniendo siempre la misma T y presión total de la mezcla, el estado del vapor se
seguirá desplazando hacia la izquierda hasta que se habrá trasformado en vapor saturado, dejando
de ser sobrecalentado. Si se pretendiera incorporar una masa adicional de vapor de agua, éstase
condensará y se generará una niebla, pues el exceso de vapor quedará como gotas de líquido en
suspensión en el aire húmedo, dado que a dicha T el vapor no puede tener una presión mayor que la
de vapor saturado, o sea en condiciones de equilibrio con su líquido.
T

Pv,sat (T)

Temperatura
de la mezcla



Estado del vapor
de agua en una
mezcla saturada



Pv

(1)
Estadotípico de
vapor de agua en
aire húmedo

s

En consecuencia, para una determinada presión total, para cada T habrá un cierto estado del aire
húmedo en que el vapor contenido es vapor saturado y en esas condiciones se dice que el aire está
saturado de humedad. La humedad absoluta de saturación estará dada por:

x sat  0.622

Pv , sat

[5]

P  Pv , sat

fijada la presión total, paracada T corresponderá un valor de Pv,sat y por lo tanto una humedad
absoluta de saturación xsat.
Este valor es la máxima cantidad de vapor de agua que puede estar mezclada con la unidad de
masa de aire seco. Fijada la presión total, por ejemplo la presión atmosférica normal 760 mmHg,
puede construirse un diagrama en el que se grafique xsat = f(T).
x
Zona de niebla

xsat,1



Diagramapsicrométrico
x1



(1)

Zona de aire no saturado

T1
Humedad relativa
La relación entre la cantidad de humedad que el aire contiene en un determinado estado (x) y la
máxima cantidad de humedad que el aire puede contener a la misma temperatura T, esto es xsat, se
conoce como humedad relativa:

3

 x
 
x
 sat




T

[6]

Algunos autores definen humedad...