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Higrometría

calcula x. esta ecuación se deriva de la relación de lewis: de trazar en el diagrama psicrométrico. Si la temperatura del aire es 29
ºC y la del bulbo húmedo 20 ºC, el estado inicial está representado por
h / k' g = c s el punto 1 en el diagrama, la humedad relativa es del 44 % y la hume-
dad absoluta 0,012. Si el aire sale con una humedad relativa del 86 %,
que relaciona el coeficiente de transferencia calórica h (kW/m K), el el contenido de agua es 0,014, lo que quiere decir que se evaporaron
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coeficiente de transferencia de masa k' g (kg/s m ) y el calor especí- 0,002 kg de agua por kg de aire seco. Si w a es el caudal másico de aire
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fico del aire húmedo. Como el calor específico lo expresamos en kJ/ seco, el agua evaporada e en kg/h es:
kgK, h hay que expresarlo en kW/m K.
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e = w a (x 2 – x 1 )
Por ejemplo: si el termómetro seco mide 30 ºC y el húmedo 20 ºC, a
20 ºC, la tensión de saturación del vapor es 23,4 hPa. Resulta una Si w a es 5000 kg/h e = 5000 × 0,002 = 10 kg/h
presión parcial del vapor en el aire:
en el diagrama se pueden seguir los puntos figurativos intermedios,
p v = 23,4 - 0,666 (30-20) = 16,7 hPa como el 2 a , cuando la temperatura del aire baja a 25 ºC. la ecuación
anterior es la utilizada para los secaderos adiabáticos. en ellos e es
la presión de saturación a 30 ºC es 42,2 hPa y un dato, que es la cantidad de agua que debe perder el producto que
se seca, la temperatura inicial es otro, de donde surge x 1 . la humedad
φ = 16,7/42,2 = 0,4 (porcentualmente 40 %) relativa del aire a la salida, se toma cerca a la saturación, por ejem-
plo, 90 %. el estado en 2 es el punto donde se cruza la línea de ental-
0,4 × 23,4 pía constante con la de humedad relativa 0,9. Veamos un ejemplo:
la humedad absoluta: x = 0,62 = 0,0058
1013 - 0,4 × 23,4
Sea eliminar 400 kg/h de agua, en un secadero adiabático continuo de
otra forma es determinar el punto de rocío, enfriando el aire a hume- pasas de uva, con aire inicialmente a 5 ºC y humedad relativa 60 %,
dad constante. Con esas dos temperaturas, en el diagrama psicromé- sin superar los 55 ºC. la primera etapa es la precalefacción de 5 a
trico se halla el estado. 55 ºC, proceso que se hace a humedad absoluta constante, la inicial
x 1 = 0,003. la entalpía inicial, leída en el diagrama es 11 kJ/kg y la
Volumen específico del aire húmedo, v (m /kg de aire seco). final 65. el calor para calefaccionar: 65-11 = 54 kJ/kg de aire seco.
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a la presión atmosférica, si x es la humedad absoluta absoluta del aire, Se prevé salir con una humedad relativa del 80 %. Partiendo del aire
v a es el volumen específico del aire, expresado en m por kg de aire a 55 ºC, si nos desplazamos por una línea de entalpía constante sería
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seco y v v el volumen específico del vapor de agua, expresado en m /kg x 2 = 0,0155, o sea, que el aire incorpora 0,0155 - 0,003 = 0,0125
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kg agua/kg aire seco. Si hay que eliminar 100 kg/h se necesitan
v = v a + xv h 100/0,0125 =8000 kg/h de aire seco.
Según la ley de los gases, si p se expresa en hPa (mb) y T es la tem- el volumen específico inicial 0,79 m /kg aire seco y el caudal volumé-
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peratura absoluta, K trico: 8000 × 0,79 = 6320 m /h. el ventilador necesario es de 105
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m /min, presumiblente a 50 mm de columna de agua. la capacidad
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v a = 83,15 T = 2,867 T v v = 83,15 T = 4,619 T de calefactor necesario: Q = 8000 × 54 = 432000 kJ/h. Si se hace
29p p 18p p con vapor de 800 kPa g, con calor latente de vaporización r = 2030
kJ/kg, se gastan 213 kg/h de vapor.
a la presión atmosférica normal, 1013 hPa:
Si se mezclan dos corrientes de aire a distintos estados, el de la
T t + 273 mezcla se encuentra sobre la recta que une los dos puntos figurativos
v = (2,867 + 4,619 x) = 4,619 (0,62+x) = 0,00456 (0,62+x) (273+t)
p 1013 iniciales y el lugar se encuentra con la regla de las palancas.
Si t = 30 ºC y x = 0,0920 en una torre de enfriamiento, la situación es bien distinta: lo que se
quiere acondicionar son cantidades masivas de agua empleando aire
v = 0,004556 (0,62+0,02) (273 +30) = 0,883 m /kg de aire seco, y como disipador de calor, que se va a humectar e incorpora el calor
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densidad = 1,164 kg aire seco/m 3 latente del agua que se evapora. Pero la evaporación tiene su límite,
termina, teóricamente cuando el aire se satura, lo que ocurre a una
el diagrama psicrométrico es la expresión gráfica de estas ecuaciones y temperatura similar a la del agua que ingresa o algo menos. en torres
es muy práctico para el estudio de operaciones de transferencia simul- normales puede llegarse a una temperatura 5 ºC mayor que la del
tánea de calor y masa. así, por ejemplo en un humidificador adiabático, bulbo húmedo del aire y en torres más altas se puede bajar a valores
una fina lluvia de pequeñas cantidades de agua se pone en contacto con menores. esta diferencia se llama aproximación. el calor a disipar Q,
el aire, algo similar ocurre en un secadero adiabático, donde hay una kJ/h y la evaporación necesaria para bajar la temperatura de w l kg/h
pequeña evaporación de la humedad del producto: el aire pierde calor de agua surge del siguiente balance:
sensible y gana calor latente en cantidades equivalentes. Se trata de una
evolución a entalpía y temperatura del bulbo húmedo constantes, fácil Q = 4,187 w l (t 1 - t 2 )

A&G 103 • Tomo XXVI • Vol. 2 • (2016) 219