Ing Quimica

HIGROMETRÍA es la ciencia que estudia las relaciones entre vapores y gases. DEFINICIONES HUMEDAD ABSOLUTA Y GRADO DE SATURACIÓN: si bien estos términos inicialmente se utilizaron para determinar las relaciones entre el vapor de agua y el aire, las fórmulas que se deducirán en este apunte se pueden utilizar para cualquier mezcla de gases y vapores. Tanto los gases como los vapores se consideraráncomo si se comportaran como gases ideales. 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 presión total (de acuerdo a la ley de Dalton) es la suma de las presiones parciales de cada componente: PT = PG + PV (1)

Siempre hay que tener en cuenta que la presión de vapor (PV) nunca puede superar a la presión de saturación (PS)a esa temperatura. PV ≤ PS Si la presión de vapor en ese sistema es igual a la presión de saturación, se dice que el sistema está saturado. (Si al recipiente se le intenta agregar mayor cantidad de vapor, esto hará que la presión de vapor intente aumentar, pero como ya es igual a la presión de saturación, todo el vapor que se agregue, condensará). Se define como humedad absoluta molar de unsistema a 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 denominará como xm y será:
xm = nV nG

(2)

Si se considera que tanto el vapor como el gas se comportan como ideales (llamando VT al volumen total del recipiente donde están contenidos): PV ⋅ VT = n V ⋅ R ⋅ T Dividiendo miembro a miembro:
PV ⋅VT n V ⋅ R ⋅ T P n = ó V = V PG ⋅ VT n G ⋅ R ⋅ T PG n G

y

PG ⋅ VT = n G ⋅ R ⋅ T

(3)

Normalmente la PG se coloca en función de la PT. Despejando de (1) y reemplazando en (3):
PG = PT − PV PV n V PV = = = xm PG n G PT − PV
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(4)

CATEDRA DE INTEGRACIÓN III

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Se define como humedad absoluta (x) a la masa de vapor de un sistemapor masa mG mV de gas seco. Como n V = y nG = , reemplazando en (4): PM V PM G mV nV PV PM V m V ⋅ PM G = = = mG n G PT − PV m G ⋅ PM V PM G Despejando
mV (que por definición es la humedad absoluta x): mG m V PM V PV = ⋅ =x (5) m G PM G PT − PV

Este valor será máximo, para una determinada temperatura, cuando el sistema está saturado, es decir cuando PV = PS . También se definirá el grado desaturación ( ϕ ) a la relación de la humedad absoluta de un sistema (x, a una temperatura determinada) y la que contendría si el sistema estuviera saturado (que se denominará xS):

ϕ=

x xS

(6)

Si se reemplaza en la Ecuación 6 los valores de la humedad absoluta dado por la Ecuación 5 (y tendiendo en cuenta que el valor de xS se tendrá cuando PV = PS )

PM V PM G x ϕ= = x S PM V PM G
Eltérmino

⋅

PV PT − PV PV PT − PS = ⋅ PS PS PT − PV ⋅ PT − PS

(7)

PV multiplicado por 100 se denomina humedad relativa, que para los PS sistemas vapor de agua – aire tiene especial importancia en las operaciones de secado. En este sistema en especial se denomina humedad relativa ambiente (de aquí en adelante se la denominará HRA) ϕ′ = PV ⋅ 100 PS

(8)

Por lo que el grado desaturación se relaciona con la humedad relativa de acuerdo a la siguiente ecuación:
ϕ= ϕ ′ PT − PS ⋅ 100 PT − PV
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La presión de saturación de un vapor se puede obtener por medio de los métodos que se vio en el apunte de Gases y Vapores. TEMPERATURA DE ROCIO: en una mezcla de un vapor con un gas cada uno está a supresión parcial. Como se vio anteriormente, la presión de vapor siempre es menor (a lo sumo igual) que la presión de saturación. Si se comienza a disminuir la temperatura del sistema, a presión constante, como la presión de saturación disminuye con la temperatura, esta comienza a disminuir a medida que disminuye la temperatura, mientras que la presión de vapor se mantiene constante. A una determinada...