Laboratorio#2 PSICOMETRIA

Universidad de Panamá Facultad de Ciencias Naturales, Exactas y Tecnología Escuela de Química

Laboratorio de Tecnología Química Presentado por: Sammy Agrazal (2-727-1263) Silvia Portillo (6-716-1102)

PSICOMETRÍA

Psicrometría es una palabra que impresiona, y se define como la medición del contenido de humedad del aire. Ampliando la definición a términos más técnicos, psicrometría es la ciencia que involucra las propiedades termodinámicas del aire húmedo, y el efecto de la humedad atmosférica sobre los materiales y el confort humano. Ampliando aún más, incluiríamos el método de controlar las propiedades térmicas del aire húmedo. Lo anterior, se puede llevar a cabo a través del uso de tablas psicrométricas o de la carta psicrométrica. Las tablas psicrométricas ofrecen una gran precisión, ya que sus valores son de hasta cuatro decimales; sin embargo, en la mayoría de los casos, no se requiere tanta precisión; y con el uso de la carta psicrométrica, se puede ahorrar mucho tiempo y cálculos. En esta experiencia hicimos distintas mediciones de humedad y presiones empleando un psicrómetro de bulbo húmedo y seco, y comparar los efectos en la humedad del ambiente bajo los efectos de acondicionamiento del aire versus el área sin acondicionamiento.

Realizamos tres tipos de ensayos distintos con el psicrómetro a. En las condiciones del laboratorio b. En una habitación con aire acondicionado c. Con un ventilador enfrente del psicrómetro



a) En condiciones ambientales del laboratorio

=  

*

H2O

= 10094 32,604 PAvapor= 29,9 torr

b) En una habitación con aire acondicionado

=   = 10093 23,77 =   = 10094 30,06 *

H2O

PAvapor= 22,34 torr

c) Con el psicrómetro frente de un ventilador funcionando *

H2O

PAvapor= 28,26 torr



a) En condiciones ambientales del laboratorio, con una PT= 100,6 kPa Temperatura del bulbo seco= 29,75°C Temperatura del bulbo húmedo= 29,0 °C Obteniendo una Presión tabulada de 4,2463 kPa

,  =32,604  () ∗() 100 ,, 100

4,2463 kPa

%Húmedad relativa= %HR=

 

%HR=94%

b) En una habitación con aire acondicionado Temperatura del bulbo seco= 24,75°C Temperatura del bulbo húmedo= 25,0 °C Obteniendo una Presión tabulada de 3,1693 kPa %Húmedad relativa=

() ∗() 100

3,1693 kPa %HR=

101,1325 7601  =23,77 

,, 100

%HR=93% c) Con el psicrómetro frente de un ventilador funcionando Temperatura del bulbo seco= 28,75°C Temperatura del bulbo húmedo= 27,0 °C Obteniendo una Presión tabulada de 4,0084 kPa

,  =30,06  () 100 ∗() ,, 100

4,0084 kPa

%Húmedad relativa= %HR=

%HR=94% 

a) Condiciones de laboratorio VR

 P vapor  

29,9torr  

 ppmV 





754,56torr  29,9torr 

 P aireseco

0.04126



41260 ,73 ppm

b) En condiciones del cuarto acondicionado VR

 P vapor  

22,34torr  



754,56torr  22,34torr 

 P aireseco

0.03050



 ppmV  30509 ,96,38 ppm 

c) Con ventilador frente al picrometro VR

 P vapor  

28,26torr  

 P aireseco



754,56torr  28,26torr  

 ppmV  38909 ,54 ppm 

 

Condiciones de laboratorio

0.03891

WR

18.01 * P vapor  

28,96 * P aireseco

18,01 * 29,9torr  

28,96 * (754,56torr  29,9torr )



0,02539



 ppmW  25394 ,80 



WR

En condiciones del cuarto acondicionado 18.01 * P vapor 



28,96 * P aireseco

18,01 * 22,34torr  

28,96 * (754,56torr  22,34torr )



0.01913



0.02419



 ppmW  19128 ,56 



WR

Con ventilador frente al picrometro 18.01 * P vapor 



28,96 * P aireseco

18,01 * 28,26torr  

28,96 * (754,56torr  28,26torr )

 ppmW  24197 ,54 



   ∗ −   ,    ∗ ,−, , ,. 

a) Habs= Habs= Habs=

Habs= 0,02596

   ∗ −   ,    ∗ ,−, , ,.    ∗ −   ,    ∗ ,−, , .,

b) Habs= Habs=

Habs=

Habs= 0,0192 c) Habs= Habs= Habs=

Habs= 0,0245 

a) Condicione de laboratorio



  1    W    0,081 * T       *    29   18     P   

V   

  1    0.02539    0,081 * 302,75     *  29 18     0,9928        

V   

V   0,8843 m 3 / k g 

b) En el cuarto acondicionado

  1    W    0,081 * T       *   29 18  P               

V   

  1    0.01913   0,081 * 297,75     *   29    18     0,9928  

V   

V   0,8613 m 3 / k g 

c) Con el ventilador en frente del picrometro

  1    W    0,081 * T       *   29      18     P    

V   

  1    0.02419    0,081 * 301,75     *   29    18     0,9928  

V   

V   0,8798 m 3 / k g  

a) En condiciones ambientales del laboratorio

=  100 (110+)110 Donde: Pr= Punto de rocío, T= Temperatura en grados Celcius, H= Humedad relativa.

= √  (110+29,75)110 x

Pr= 28,67 b) En una habitación con aire acondicionado

= √  (110+24,75)110 x

Pr= 23,53 c) Con el psicrómetro frente de un ventilador funcionando

= √  (110+28,75)110 x

Pr= 27,68

Experimento alternativa para determinar punto de rocío 

Lata (Temperatura ambiente)

Temperatura de Rocío = 25°C 

Habitación con aire acondicionado

Temperatura de Rocío= 13°C



Pv= Pvs,bbh –  a1* P * ( T – Tbh), Fórmula psicrométrica

Pv(ℎ) – Pvs,bbh =1 Donde:

 Presión o tensión de vapor  Presión de vapor de saturación a la temperatura de bulbo húmedo Factor psicrométrico  Presión atmosférica  Diferencia o depresión psicrométrica (diferencia entre las temperaturas del termómetro de bulbo seco y el de bulbo húmedo).  Valores Obtenidos: Pbh= 3, 56k Pka Pv= 3,41 kPa

Pv(ℎ) – Pvs,bbh =1 3, 4 1 kPa – 3, 5 6 kPa 100,6 (29°27,0°) =1

0,0008= a1 Después de obtener el valor del factor psicrométrico, podemos saber el valor de la velocidad del aire mediante la tabla, en este caso tenemos una velocidad de 1,5m/s 

a) PT – Pvapor = P gas seco 754,56torr – 29,90 torr = P gas seco Pgas Seco= 724,66 torr b) PT – Pvapor = P gas seco 754,56torr – 22,34 torr = P gas seco Pgas Seco= 732,22 torr c)

PT – Pvapor = P gas seco

754,56torr – 30,06 torr = P gas seco Pgas Seco= 724, 50 torr

Si comparamos los resultados con los datos de la tabla podemos afirmar que son válidos y expresar un % de error para nuestra determinación. Los datos según las temperaturas de trabajo (ensayos a, b, y c) y el porcentaje de error para la determinación del volumen específico (m3/kg de aire seco) son:

0.8958 0.8715 0.8856

0.8843 0.8613 0.8843

1,28% 1,17% 0,65%

Si evaluamos tres condiciones ambientales, o sea las tres condiciones de trabajo podríamos concluir que : se asume que un cuarto acondicionado posee baja humedad relativa, por lo que mientras más seco esté el aire, más rápida será la evaporación de la humedad de la mecha. Así que, la lectura de la temperatura del bulbo húmedo, varía de acuerdo a qué tan seco esté el aire. En este punto debemos considerar importantes fuentes de error como la presencia de muchas personas dentro de la habitación, la apertura constante de la puerta de la habitación, movimientos personales y ambientales del entorno al instrumento y otros que pueden afectar a la medición. En condiciones de alta humedad tenemos otro escenario, por ejemplo en el laboratorio, donde la medición tardo considerablemente más tiempo, la diferencia de las temperaturas fue muy poca, se trata entonces de un lugar con alta

humedad (casi al punto de saturación 100%) pero la hr normalmente es menor de 100% y el aire está parcialmente seco, por lo que algo de la humedad de la mecha se evapora hacia el aire. Esta evaporación de la humedad de la mecha, provoca que la mecha y el bulbo del termómetro se enfríen, provocando una temperatura más baja que la del bulbo seco. Las temperaturas también se ven afectadas por el movimiento del aire circundante al psicrómetro, de modo que la temperatura del bulbo húmedo disminuye notablemente frente a la del seco cuando se coloca un ventilador frente al psicrómetro.

Se debe al “enfriamiento” del aire circundante al bulbo cuando se evaporan las moléculas del agua. Como sabemos la temperatura del bulbo húmedo es la temperatura que mide un termómetro que tiene su bulbo inmerso en una mecha humeda. Cuando el aire no saturado pasa cerca de la mecha, parte del agua se evapora, incorporando humedad al aire y saturandolo. La temperatura de bulbo humedo es menor que la temperatura de bulbo seco y modela el enfriamiento del aire cuando las gotas de lluvia (al caer) se evaporan, saturándolo.

3. ¿ Los factores que intervengan se deben a la termodinámica básica, cuando se entrega energía al aire, la temperatura aumenta, pero la razón de humedad permanece constante, pues no hay nLaumento ni disminución en la cantidad de masa de la mezcla (aire seco y vapor de agua). Igual cosa sucede con el enfriamiento del aire; se retira energía y la razón de humedad permanece constante. La disminución de la temperatura de bulbo húmedo depende de la cantidad de vapor de agua que contiene el aire, además de la velocidad del aire en torno a la tela embebida en agua.

Cualquier masa de aire es capaz de absorber una cierta cantidad de agua en suspensión. La cantidad máxima que puede mantener dependerá de la temperatura de la masa de aire. La humedad relativa indica la relación entre la cantidad de agua en suspensión que tiene un volumen de aire y la cantidad máxima de vapor de agua en suspensión que podría llegar a tener ese volumen de aire para el valor de temperatura al que se encuentra .En la práctica para obtener los valores de Humedad Relativa (HR) se aplicara esta HR = (Presión vapor / Presión saturación)*100 El valor que se obtenga se multiplica por 100 para dar los valores en tanto por cien y no en tanto por uno como sale directamente de la aplicación de la formula.

Evidentemente la temperatura de punto de rocio es una temperatura de condensación del vapor de agua y la temperatura de bulbo húmedo es una temperatura de evaporación del agua.

En el proceso de saturación adiabática se ponen en contacto una corriente gaseosa y una corriente líquida. El resultado es una corriente gaseosa en equilibrio con el líquido. Este caso guarda similitud con la desorción; la diferencia reside en que la corriente líquida esta compuesta por el soluto puro. Para la fase gaseosa se deben considerar dos sustancias, el soluto y el diluyente. Como el diluyente no se transfiere a la fase líquida es conveniente utilizar relaciones libres de solvente. En el caso de humidificación se usa en general una base másica de solvente libre de soluto.

Las mediciones psicrométricas son de mucha utilidad en las actividades industriales, pero sin duda la industria alimenticia es la más preocupada por mantener controles en cuento a la humedad en las áreas de producción, procesamiento y empacado, en donde se busca mantener la calidad del producto y la apreciación de los consumidores. La psicrometría está relacionada con el diseño de empaques y embalaje de los alimentos. También en la postcosecha de granos, es de importancia el estudio de la psicrometría para diseñar los métodos de secado. Otras aplicaciones psicrométricas son: Humidificación y Deshumidificación, Almacenamiento, Refrigeración, Fermentación de alimentos, Climatización de plantas industriales y laboratorios.

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Psicrometría, PDF. Capitulo 3. Consultado el 1 de octubre de 2015. URL: https://avdiaz.files.wordpress.com/2009/01/i-unidad3.pdf  Modulo: Aire Húmedo., PDF. Universidad de la República, Facultad de Ingeniería. Consultado el 1 de octubre de 2015. URL: http://www.fing.edu.uy/if/cursos/fister/modulos/Aire_Hum/apuntes.pdf