Psicometria ¿Qué son las cartas psicométricas?

Definicion

• Sencilla: Se define como la medición del contenido de humedad del aire.
• Técnica: Psicometría es la rama de la ciencia que estudia:

• las características que permiten los cambios de energía (las propiedades termodinámicas) del aire húmedo
• El efecto de la humedad atmosférica en los materiales y en el confort humano
• El método de controlar las propiedades térmicas del aire húmedo.

Los estudios que hace la psicometría se pueden llevar a cabo gracias al uso de tablas psicométricas o de la carta psicométrica.

• Tabla psicométrica

• Ofrecen una gran precisión (valores hasta cuatro decimas)

• Carta psicométrica:

• Si la utilizamos se puede ahorrar mucho tiempo y cálculos ya que en la mayoría de casos no se necesita tanta precisión

Propiedades del aire

La atmosfera es el aire que rodea a la tierra, y ¿Qué es este aire? este aire es una mezcla de gases incolora, inolora e insabora.

• La atmosfera se extiende hasta una altura de aproximadamente 645 kms
• La atmosfera se divide en varias capas, las cuales son:

• Tropósfera: Es la capa la capa mas cercana a la tierra. Va desde el nivel del mar hasta los 15 kms.
• Estratosfera: Va desde los 15 kms a los 50 kms
• Mesosfera: Va desde los 50 kms a los 95 kms.
• Ionosfera: Va desde los 95 kms a los 400 kms.

• El aire es mas denso en el fondo y se vuelve mas delgado y ligero al ir hacia arriba.
• El peso del aire ejerce una presión de 101.325 kPa (1.033 kg/cm²) al nivel del mar.

La presión disminuye mientras as alto subimos.

Aire seco

• Si se calienta (presión constante):

• Se expande
• Densidad disminuye

• Se enfria:

• Aumenta su densidad

Gases que conforman el aire[pic 1]

En una carta psicométrica se encuentran todas las propiedades del aire, de las cuales las de mayor importancia son:

1. Temperatura de bulbo seco (bs).
2. Temperatura de bulbo húmedo (bh).
3. Temperatura de punto de rocío (pr)
4. Humedad relativa (hr).
5. Humedad absoluta (ha).
6. Entalpía (h).
7. Volumen específico.

• Palabras a tener en cuenta

• Humedad relativas (hr):

• Sencilla: Es la cantidad de humedad en una muestra dada de aire en comparación con la cantidad de humedad que el aire tendría (estando totalmente saturado y a la misma temperatura que la muestra).
• Técnica: Es la relación de la fracción mol del vapor de agua presente en el aire, con la fracción mol del vapor de agua presente en el aire saturado, a la misma temperatura y presión.
• La humedad relativa es una comparación con la humedad absoluta a la misma temperatura, si el vapor de agua esta saturado.
• Tanto la humedad absoluta, como la relativa, están basadas en el peso del vapor de agua en un volumen dado

• Humedad absoluta (ha):

• Es el peso de vapor de agua por unidad de volumen.

• La unidad de volumen es un espacio de un metro cubico (o pie cubico).

Hay aire, aunque no necesariamente.

• Humedad especifica o contenido de humedad:

• Peso del vapor del agua (grs) por klm aire seco

Es la cantidad de humedad en peso, que se requiere para saturar un kilogramo de aire seco, a una temperatura de saturación determinada.

• Porcentaje de Saturación o porcentaje de humedad:

• Es 100 veces la relación del peso de vapor de agua con el peso del vapor de agua necesario para saturar un kilogramo de aire seco a la temperatura del bulbo seco.

• Punto de Roció:

• Definición:

1. Es la temperatura abajo de la el vapor de agua en el aire, comienza a condensarse.
2. Es el punto de 100% de humedad

• La humedad relativa de una muestra de aire, puede determinarse por su punto de rocío.
• Métodos para determinar la temperatura del punto de Roció:

1. Bastante precisión: Colocar un fluido volátil en una recipiente de metal brillante; después, se agita el fluido con un aspirador de aire. Un termómetro colocado dentro del fluido  indicará  la temperatura  del  fluido  y  del  recipiente. Mientras  se  está  agitando,  debe observarse cuidadosamente la temperatura a la cual aparece una niebla por fuera del recipiente de metal. Esto indica la temperatura del punto de rocío.

• Termómetro de bulbo seco:

• El confort humano y la salud dependen poco a poco de la temperatura del aire
• La temperatura del aire indicada es normalmente la temperatura que indica un termómetro de bulbo seco (bs) o termómetro ordinario.

• Es la temperatura medida por termómetros
• Sensor: termómetro en una condición seca

• Termómetro de bulbo húmedo: 

• Es casi igual a un termómetro ordinario pero con la diferencia de que que este tiene una pequeña mecha o pedazo de tela alrededor del bulbo.

• Cuando esta mecha se humedece con agua limpia, la evaporación de esta agua disminuirá la temperatura del termómetro.

• La temperatura que da este termómetro es el bulbo húmedo (bh)

• la entalpia:

• Es la cantidad de energía de un sistema termodinámico que este puede intercambiar con su entorno.
• Ejemplo:

• En una reacción química es el calor absorbido o desprendido en la reacción, en un cambio de fase (ej: de liquido a gaseoso)

• zona de confort:

• Zona de confort del ser humano: una humedad relativa de entre 30% y 70%, y una temperatura entre 21°C y 29°C.

La razón por la cual existe la industria del acondicionamiento de aire (refrigeración, ventilación y calefacción), es porque la naturaleza no siempre proporciona las condiciones ideales anteriores. Un sistema de aire acondicionado, debe modificar las condiciones existentes, utilizando diferentes procesos para lograr las condiciones deseadas. Estos procesos pueden modelarse sobre la carta psicrométrica

¿Qué son las cartas psicométricas?

Cartas psicométricas

• Conociendo dos de estas propiedades del aire, se pueden determinar las demás con el uso de la carta psicométrica.

Definiciones:

• Es una grafica que contienen las propiedades del aire y se utiliza para determinar como varían estas propiedades al cambiar la humedad del aire.
• Es una grafica que es trazada con los valores de las tablas psicométricas.

Una carta psicométrica puede basarse en:

• Puede basarse en datos obtenidos a la presión atmosférica normal al nivel del mar, o puede estar basada en presiones menores que la atmosférica, o sea, para sitios a mayores alturas sobre el nivel del mar.
• Tipos de carta psicométricas:

• Rango de bajas temperaturas.
• Rango de media temperatura
• Rango de alta temperatura

Apariencia:

• Algunas cartas psicométricas se les amplia su longitud y se recorta su altura
• Otras son mas altas que anchas
• Algunas tienen forma de triangulo

Función:

• deberá seleccionarse para el rango de temperaturas y el tipo de aplicación.

Leer una carta psicométrica

• Presión: normal (101.3 kPa ó 760 mmHg)
• rango de temperaturas de bulbo seco (bs) de -10°Chasta 55 °C
• temperaturas de bulbo húmedo (bh) desde -10°C hasta 35°C.[pic 2]

1. Temperatura de bulbo seco:

• Definición: Es la temperatura que indica un termómetro ordinario.
• La escala de temperaturas se encuentran en la parte baja de la grafica de ahí surgen unas líneas que van desde la parte baja hasta la parte alta ( se llaman líneas de bulbo seco o bulbo seco constante ya que están a la misma temperatura todo el tiempo).[pic 3]

1. Temperatura de bulbo húmedo:

• Definición: Es la temperatura que resulta cuando se evapora el agua de la mecha, que cubre el bulbo de un termómetro ordinario.
• La escala de temperatura se encuentra en el lado curvo de la carta, y las líneas van desde el lado izquierdo hasta el derecho (líneas diagonales) de la carta.
• Las líneas son constantes ya que están en a la misma temperatura.[pic 4]

1. Temperatura de punto de rocío (pr)

• Definicion: Es la temperatura a la cual se conden sara la humedad sobre una superficie.
• La escala de temperatura es la misma que la del bulbo húmedo con la diferencia que las líneas de esta van de izquierda a derecha pero horizontalmente
• Cualquier punto sobre una línea de punto de rocío constante, corresponde a la temperatura de punto de rocío sobre la escala, en la línea curva de la carta.

[pic 5]

1. Humedad relativa (hr).

• son las líneas curvas que se extienden hacia arriba y hacia la derecha. Se expresan siempre en porciento, y este valor se indica sobre cada línea.
• la línea de 100% de hr, es la misma que la escala de temperaturas de bulbo húmedo y de punto de rocío.
• Las líneas de hr constante, disminuyen en valor al alejarse de la línea de saturación hacia abajo y hacia la derecha.

[pic 6]

1. Humedad absoluta (ha) o humedad especifica.

• es el peso real de vapor de agua en el aire.
• La escala de la humedad absoluta, es la escala vertical (ordenada) que se encuentra al lado derecho de la carta psicrométrica
• Los valores de esta propiedad se expresan en gramos de humedad por kilogramo de aire seco (g/kg), en el sistema internacional, y en granos por libra (gr/lb), en el sistema inglés.
• Las líneas corren de derecha a izquierda.

[pic 7]

1. Entalpía (h).

• estas líneas, son meramente extensiones de las líneas de bulbo húmedo; puesto que el calor total del aire, depende de la temperatura de bulbo húmedo.
• La escala del lado izquierdo lejana a la línea curva, da el calor total del aire en kJ/kg (kilojoules por kilogramo) de aire seco
• Esta escala aumenta de -6 kJ/kg a la temperatura de -10 o C de bulbo húmedo, hasta aproximadamente 115 kJ/kg a 33 o C de bulbo húmedo.

[pic 8]

1. Volumen específico.

• Estas líneas están en un ángulo aproximado de 60 o con la horizontal, y van aumentando de valor de izquierda a derecha.
• El espacio entre cada línea, representa un cambio de volumen específico de 0.05 m³/kg. Cualquier punto que caiga entre dos de estas líneas, naturalmente debe ser un valor estimado.
• saber la densidad del aire a cualquier condición, como ya sabemos, se debe dividir uno entre el volumen específico, puesto que la densidad es la inversa del volumen especifico y viceversa.
• se recomienda el uso del volumen específico (m³/kg de aire) en vez de la densidad (kg/m³ de aire).

[pic 9]

Ejercicio 1

• Supongamos que con un psicrómetro se tomaron las lecturas de las temperaturas de bulbo seco y de bulbo húmedo, siendo éstas de 24 o C y de 17 o C, respectivamente. ¿Cuál será la humedad relativa?

Refiriéndonos a la carta psicrométrica de la figura 13.17, encontramos la temperatura de bulbo seco (24 o C) en la escala inferior, y la temperatura de bulbo húmedo (17 o C) en la escala curva del lado izquierdo de la carta. Extendiendo estas dos líneas, se intersectan en el punto "A". A partir de este punto, se puede determinar toda la demás información. La humedad relativa es de 50%.

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