psicometria

PSICOMETRIA
La psicometría se encarga de analizar las propiedades termodinámicas del aire, el uso de esas propiedades y condiciones para la transferencia del calor del mismo. Hyland and Wexler (1983a, 1983b) desarrollaron las formulas que describen las condiciones del aire y vapor de agua.
Este capitulo describe las relaciones del gas perfecto para el uso en común con el aire acondicionado.Composición del aire seco y húmedo
El aire atmosférico contiene componentes gaseosos como el vapor de agua y otros contaminantes como (humo, polen, polvo, etc.)
El aire seco existe cuando todo el vapor de agua y contaminantes han sido removidos des aire atmosférico, la composición del aire es relativamente constante, pero existen pequeñas variaciones del mismo según el día, localizacióngeográfica y altitud. Harrison (1965) proporciona una lista en aproximados porcentajes de la composición de aire seco por volumen:
Nitrógeno, 78.084;
Oxigeno, 20.9476;
Argón, 0.934;
Dióxido de carbono, 0.0314;
Neón, 0.001818;
Helio, 0.000524;
Metano, 0.00015;
Dióxido de azufre, 0 a 0.0001;
Hidrogeno, 0.00005;
menores componentes como kriptón, xenón y ozono, 0.0002.
La masa molecularaparente o peso molecular promedio de todos los componentes del aire seco es de 28.9645, basado en la escala de carbono-12 (Harrison 1965).
La constante del aire seco es:
R = 1545.32/28.9645 = 53.352 ft·lb /lb ·°R (1)
El aire húmedo es un binario de la mezcla de aire seco y vapor de agua, la cantidad de vapor de agua varia de 0 a un máximo que depende de la presión y temperatura.
Esta ultimacondición es llamada como saturación que es una estado neutral de equilibrio entre la fase liquido o gaseoso.
El peso molecular del agua es 18.01528 en la escala del carbono 12, por lo que la constante del vapor de agua es:
R = 1545.32/18.01528 = 85.778 ft·lb /lb ·°R (2)
Presión barométrica
La temperatura y la presión barométrica del aire varia considerablemente con la altitud ycondiciones geográficas locales, el estándar se obtiene estimando propiedades a varias altitudes. A nivel del mar y a 59 ºF la presión barométrica es 29.921 in. Hg. Considerando que en promedio la gravedad es 32.1740 ft2/s. Se puede calcular la presión barométrica según la siguiente ecuación.
p = 29.92 (1 - 6.8753 x 10-6 Z)5.2559 (3)
La ecuación de la temperatura esta en función de la altitudsegún la ecuación: :
t = 59 0.00356616 – Z (4)
Donde
Z = altitud, ft
p = presión barométrica, in. Hg.
t = temperatura, °F
Estas ecuaciones se aplican a altitudes de –16500 a 36000Ft.

Para él calculo de las relaciones de mezcla entre el aire seco y el vapor de agua, primero se asume que ambos por separado cumplen la relación perfecta de los gases por separado.
pa V = na R T aire seco(5)
pw V = nw R T vapor de agua (6)
y dado que la mezcla también obedece a la ecuación de los gases perfectos:
( pw +pa ) V = (nw+ na) R T , (7)
donde pw +pa es la presión total y nw+ na es el numero total de moles en la mezcla, entonces:
Xa = pa / (pw +pa ) = pa / p (8)
Xw = pw / (pw +pa ) = pw / p (9)
Definiéndose ratio de humedad W, como la masa de vapor de aguapresente en una masa de aire:
W = Mw /Ma (10)
Donde W = 18.01528 Xw / 28.9645 Xa, entonces:
W = 0.62198 Xw / Xa (11)

Combinando las ecuaciones 9, 10,11

W = 0.62198 p w (12)
p - p w
En el punto de saturación el grado de saturación está expresado por  donde:
 = W / Ws | t,p (13)
por lo tanto paraexpresar el ratio de humedad en el punto de saturación, tenemos:
Ws = 0.62198 p ws (14)
p - p ws
El termino p ws representa la presión de saturación del vapor de agua en ausencia del aire a la temperatura dada y solo difiere ligeramente de la presión de vapor del aire húmedo saturado y se lo puede calcular...