carta psicometrica

Psicrometría
Por costumbre común, decimos que el aire contiene
humedad, y es conveniente hacerlo así, en el entendido
de que siempre recordemos que es meramente una
manera de hablar, y que en realidad, los dos son
independientes uno del otro, y que no responden de la
misma manera a los cambios de condiciones,
especialmente a los cambios de temperatura.
Las palabras "vapor" y "gas", comúnmente las empleamos
para referirnos a lo mismo; pero en realidad, un gas
es un vapor altamente sobrecalentado, muy lejos de su
temperatura de saturación, como el aire. Un vapor está en
sus condiciones de saturación o no muy lejos de ellas,
como el vapor de agua. Así pues, el vapor de agua o
"humedad" en un espacio, puede estar en una condición
de saturación o ligeramente arriba de ella. Si lo enfriamos
unos cuantos grados, hacemos que se condense, y si le
aplicamos calor, lo sobrecalentamos.
Como ya sabemos, dos terceras partes de la superficie de
la tierra están cubiertas por agua: océanos, lagos y ríos,
de las cuales se desprende el vapor de agua. Las nubes,
también producto de esta evaporación, contribuyen a la
humedad del ambiente al condensarse y precipitarse en
forma de lluvia o nieve.
Todo lo anterior es lo que sucede a la intemperie. Dentro
de una casa, edificio o fábrica, el vapor de agua puede
provenir de la cocina, baño, máquinas, personas, etc. Así
pues, la cantidad de humedad en el aire en un lugar y
tiempo determinados, puede variar considerablemente.
El vapor de agua es producido por el agua, a cualquier
temperatura (aún por el hielo). El agua no tiene que estar
en ebullición, aunque si lo está, el vapor de agua es
producido con mayor rapidez.
El vapor ejerce una presión definida encima del agua, la
cual es determinada solamente por la temperatura del
agua misma, independientemente de si el agua está o no
en ebullición o de si el espacio por encima del agua
contiene aire. Tampoco la presión del aire ejerce efecto
alguno sobre la presión del vapor.
Si el agua está a una temperatura de 4 o C, la presión del
vapor de agua sobre la misma es de 0.81 kPa ó 0.1179
psia, la cual es una presión menor que la atmosférica
(vacío). Si la temperatura del agua aumenta a 15 o C, la
presión del vapor de agua sobre la misma, aumenta más
del doble, es decir, a 1.70 kPa (0.2472 psia).
En la tabla 13.3, se muestran las propiedades del vapor
de agua saturado. Los valores de la primer columna, son
las temperaturas en grados centígrados.
Los valores de la segunda y tercer columna, son las
presiones del vapor sobre el agua, correspondientes a las
temperaturas de la primer columna; este vapor se conoce
como "saturado", porque es todo el vapor de agua que
puede contener ese espacio a esa temperatura. Tenga en
cuenta que no hay diferencia, si hay o no aire en ese
espacio; la presión del vapor de agua será la misma, ya
que ésta depende totalmente de la temperatura del agua.
Cuando comúnmente nos referimos a la presión atmosférica
o barométrica, estamos incluyendo la presión del
aire y la presión del vapor de agua que éste contiene.
La presión atmosférica "normal" a nivel del mar, es de
101.325 kPa o de 760 mm. de mercurio. Si la presión del
vapor de agua en el aire a 15 o C es 1.70 kPa, entonces, la
presión del aire seco sería 99.625 kPa (101.325 - 1.70);
ya que, de acuerdo a la ley de Dalton, la presión total es
la suma de las presiones parciales de los componentes:
la del aire seco y la del vapor de agua.
En la cuarta columna de la tabla, tenemos los valores de
volumen específico. Estos nos indican el volumen en m³,
que ocupa un kilogramo de agua en forma de vapor
saturado.
Si tenemos un cuarto de 8 x 5 x 2.5 metros (100 m³) lleno
de vapor de agua a 15 o C, dentro de éste habrá poco más
de un kilogramo de vapor saturado; esto es, 100 m³ ÷
77.97 m³/kg = 1.283 kg.
Otra manera de calcularlo es utilizando el valor de la
densidad. En la quinta columna tenemos los valores de la
densidad en kg/m³; así que, el peso de 100 m³ de vapor
saturado a 15 o C es de 1.283 kg (100 m³ x 0.01283 kg/m³).
Como ya sabemos, el volumen específico es la inversa de
la densidad, y viceversa.
En las sexta y séptima columnas, tenemos el peso del
vapor de agua en dos unidades: en gramos por metro
cúbico (g/m³) en el sistema internacional, y en "granos"
por pie cúbico (granos/pie³) en el sistema inglés. La
cantidad de vapor de agua que contiene el aire, es tan
pequeña, que para fines prácticos, se utilizan gramos en
lugar de kilogramos o "granos" en lugar de libras. El
"grano" (grain) es una unidad comúnmente utilizada para
cálculos psicrométricos en aire acondicionado. Es una
unidad tan pequeña, que se requieren 15,415 granos
para formar un kilogramo. Para fines prácticos, se considera
que una libra contiene 7,000 granos. Para visualizarlo
mejor, un grano es casi del tamaño de una "gotita" de
agua. Así que, en el espacio de 100 m³ del cuarto de
nuestro ejemplo, habrá 1,283 gramos de agua (100 m³ x
0.01283 kg/m³ x 1,000), lo que equivale a 12.83 gramos
por m³, tal como se indica en la tabla.
La densidad es igual a peso por volumen, así que,
podríamos decir que el vapor de agua tiene una densidad
12.83 g/m³ ó 0.01283 kg/m³.
Para que el vapor de agua dentro del cuarto se mantenga
saturado a 15 o C, como suponemos que lo hace, el espacio
completo de 100 m³ en el cuarto, tendría que permanecer
a 15 o C. Si hubiese aire en el cuarto como sería lo normal,
éste también tendría que estar a 15 o C.
Obviamente, hay 100 m³ de aire en el cuarto, igual que
hay 100 m³ de vapor de agua. Con una presión total de
101.3 kPa, encontramos que la presión del aire es solamente
99.6 kPa (101.3 - 1.70).
En la tabla 13.1, se tiene el volumen específico para el
aire seco, pero basado en una presión de 101.3 kPa;
mientras que el aire en el cuarto de nuestro ejemplo, está
a 99.6 kPa. Por lo tanto, el aire del cuarto está menos
167