2017 Ashrae Handbook Fundamentals

2017

ASHRAE

HANDBOOK

FUNDAMENTALS - (TRADUCCIÓN) CAPITULO 1 PSICROMETRÍA La PSICROMETRÍA utiliza propiedades termodinámicas para analizar condiciones y procesos que involucran aire húmedo. Este capítulo trata sobre las relaciones perfectas de gases y su uso en problemas comunes de calefacción, refrigeración y control de humedad. Las fórmulas desarrolladas por Herrmann et al. (2009) puede usarse donde se requiere mayor precisión. Herrmann y col. (2009), Hyland y Wexler (1983a, 1983b) y Nelson y Sauer (2002) desarrollaron fórmulas para las propiedades termodinámicas del aire húmedo y el agua modelados como gases reales. Sin embargo, las relaciones perfectas de gas se pueden sustituir en la mayoría de los problemas de aire acondicionado. Kuehn y col. (1998) mostraron que los errores son inferiores al 0.7% en el cálculo de la relación de humedad, entalpía y volumen específico de aire saturado a presión atmosférica estándar para un rango de temperatura de –50 a 50 °C. Además, estos errores disminuyen al disminuir la presión. 1. COMPOSICION DEL AIRE Y SECO Y HUMEDO El aire atmosférico contiene muchos componentes gaseosos, así como también vapor de agua y contaminantes diversos (por ejemplo, humo, polen y contaminantes gaseosos que normalmente no están presentes en el aire libre lejos de las fuentes de contaminación). El aire seco es aire atmosférico con todo el vapor de agua y los contaminantes eliminados. Su composición es relativamente constante, pero se producen pequeñas variaciones en la cantidad de componentes individuales con el tiempo, la ubicación geográfica y la altitud. Harrison (1965) enumera el porcentaje aproximado de composición de aire seco por volumen como: nitrógeno, 78.084; oxígeno, 20,9476; argón, 0.934; neón, 0.001818; helio, 0.000524; metano, 0.00015; dióxido de azufre, 0 a 0,0001; hidrógeno, 0,00005; y componentes menores como criptón, xenón y ozono, 0.0002. Harrison (1965) y Hyland y Wexler (1983a) usaron un valor de 0.0314 (circa

1955) para el dióxido de carbono. El dióxido de carbono alcanza 0.0379 en 2005, actualmente está aumentando en un 0.00019 por ciento por año y se proyecta que alcance 0.0438 en 2036 (Gatley et al. 2008; Keeling y Whorf 2005a, 2005b). Los aumentos en el dióxido de carbono se compensan con disminuciones en el oxígeno; en consecuencia, se proyecta que el porcentaje de oxígeno en 2036 sea 20.9352. Usando los cambios proyectados, la masa molecular relativa del aire seco durante al menos la primera mitad del siglo XXI es 28.966, basada en la escala de carbono 12. La constante de gas para aire seco utilizando el valor actual de Mohr y Taylor (2005) para la constante de gas universal es

El aire húmedo es una mezcla binaria (dos componentes) de aire seco y vapor de agua. La cantidad de vapor de agua varía de cero (aire seco) a un máximo que depende de la temperatura y la presión. La saturación es un estado de equilibrio neutro entre el aire húmedo y la fase de agua condensada (líquida o sólida); a menos que se indique lo contrario, asume una superficie de interfaz plana entre el aire húmedo y la fase condensada. Las condiciones de saturación cambian cuando el radio de la interfaz es muy pequeño (por ejemplo, con gotas de agua ultra finas). La masa molecular relativa del agua es 18.015 268 en la escala de carbono 12. La constante de gas para el vapor de agua es

2. U.S. ATMOSFERA ESTANDAR La temperatura y la presión barométrica del aire atmosférico varían considerablemente con la altitud, así como con las condiciones geográficas y climáticas locales. La atmósfera estándar proporciona un estándar de referencia para estimar propiedades en varias altitudes. A nivel del mar, la temperatura estándar es de 15 ° C; La presión barométrica estándar es de 101.325 kPa. Se supone que la temperatura disminuye linealmente a medida que aumenta la altitud en toda la troposfera (atmósfera inferior) y es constante en los tramos inferiores de la estratosfera. Se supone que la atmósfera inferior consiste en aire seco que se comporta como un gas perfecto. La gravedad

también se supone constante en el valor estándar, 9.806 65 m / s2. La Tabla 1 resume los datos de propiedad para altitudes de hasta 10 000 m. Los valores de presión en la Tabla 1 pueden calcularse a partir de:

La ecuación de temperatura en función de la altitud es:

Las ecuaciones (3) y (4) son precisas desde –5000 m a 11 000 m. Para altitudes más altas, se pueden encontrar tablas completas de presión barométrica y otras propiedades físicas de la atmósfera estándar, tanto en unidades SI como IP, en la NASA (1976). 3. PROPIEDADES TERMODINAMICAS DEL AIRE HUMEDO La Tabla 2, desarrollada a partir de fórmulas de Herrmann et al. (2009), muestra los valores de las propiedades termodinámicas del aire húmedo según la Escala de temperatura internacional de 1990 (ITS-90). Esta escala ideal difiere ligeramente de las escalas prácticas de temperatura utilizadas para mediciones físicas. Por ejemplo, el punto de ebullición estándar para el agua (a 101.325 kPa) ocurre a 99.97 ° C en esta escala en lugar de a los 100 ° C tradicionales. La mayoría de las mediciones se basan actualmente en ITS-90 (Preston-Thomas 1990).

Las siguientes propiedades se muestran en la Tabla 2: