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HUMEDAD

Las variables humedad y punto de rocío son de extraordinaria importancia en la industria y se utilizan en el acondicionamiento de aire, en atmosferas, protectoras empleadas en tratamientos térmicos, en secadores, en humidificadores, en la industria textil, en la conservación de fibras, etc.

Humedad absoluta.- Cantidad de agua en Kg por Kg de aire seco.

Porcentaje de humedad.- Cociente multiplicado por 100 entre la cantidad en 1Kg del vapor de agua contenida en 1Kg de aire seco si el aire esta en condiciones de saturación

Temperatura seca.-Temperatura del aire medida con un termómetro con el bulbo seco en contacto directo con la atmosfera.

Temperatura Húmeda.- Es la temperatura de equilibrio dinámico alcanzado por una superficie húmeda cuando se la expone al aire. Puede medirse con termómetro cuyo bulbo esta en ambiente de saturación lo que se consigue envolviendo con un paño que mantiene húmedo continuamente (bulbo húmedo).

Punto de rocío.- Es la temperatura límite a la que el vapor de agua existe en el aire o en el gas se condensa pasando al estado liquido.

Punto de escarcha.-Si la medición de la temperatura está debajo del punto de congelación del agua, esto es si el punto de rocío está debajo del punto de congelación del agua, entonces el equilibrio es entre la presión de vapor de hielo, que es algo menor que la del agua, esto es el punto de escarcha es un poco superior que el punto de rocío.

En sólidos la humedad puede venir expresada:

Contenido de humedad.- Expresado en tanto por ciento, es la cantidad de agua existente en las sustancias solidas por unidad de peso o de volumen del solido seco o húmedo.

Contenido de Humedad comercial.- Expresado en Kg de agua por Kg de material al salir éste del proceso de secado.

Partes por millón (PPM).-Es una unidad de medida que se refiere a los mg (miligramos) que hay en un kg de disolución; como la densidad del agua es 1, 1 kg de solución tiene un volumen de aproximadamente 1 litro, los ppm son también los mg de una sustancia en un litro expresado de otra forma, mg/l (Siguiendo el mismo razonamiento, los ppm también son los gramos que contiene cada metro cúbico, g/m³) Para calcular los ppm se divide el peso en mg por el volumen en litros.

Humedad relativa.-Es el cociente en la humedad absoluta y la cantidad máxima de agua que admite el aire por unidad de volumen. Se mide en tantos por ciento y está normalizada de forma que la humedad relativa máxima posible es el 100%.

Una humedad relativa del 100% significa un ambiente en el que no cabe más agua. El cuerpo humano no puede transpirar y la sensación de calor puede llegar a ser asfixiante. Corresponde a un ambiente húmedo. Una humedad del 0% corresponde a un ambiente seco. Se transpira con facilidad

Los valores de humedad relativa tienen la desventaja de que dependen fuertemente de la temperatura del momento.

Es la relación entre la presión parcial de vapor sobre la presión de saturación del vapor a la temperatura de bulbo seco

Donde el numerador es la presión de saturación en el punto de rocío y el denominador es la presión de saturación a la temperatura de bulbo seco.

MEDIDORES DE HUMEDAD RELATIVA (HR)

La humedad relativa en el aire puede ser medida utilizando diferentes métodos. Un sistema muy utilizado por los meteorólogos es el llamado psicrométrico, que consiste en medir la diferencia de temperatura existente entre un termómetro cuyo bulbo está en el medio ambiente y otro termómetro que tiene su bulbo humedecido al que se lo somete a una corriente de aire importante como para forzar la evaporación. En estas condiciones, el termómetro humedecido se enfriará respecto del que no lo está y esa diferencia de temperatura dependerá de la temperatura del medio ambiente y de su humedad relativa.

Método de elemento de cabello (o nailon).- Se basa en la expansión o contracción lineal que son características de los materiales sensibles a las variaciones de humedad, tales como los cabellos o de fibra de nailon.

La exactitud es del orden de ±3 a ±5 % su campo de medida de 15 a 95 HR%

El higrógrafo.-Cuyo elemento sensible es un haz de cabellos desengrasados, de mujer joven, rubia, la longitud de los cuales varía sensiblemente con el grado de humedad.

Bulbo seco y húmedo.- Este instrumento se basa en la captación de la temperatura ambiente o seca y de la temperatura húmeda, mediante dos termistores, uno seco y otro con su bulbo constantemente humedecido.

Este instrumento tiene la ventaja de dar gran exactitud cuando la HR esta próxima a la saturación, con lo que permite con un campo de medida muy estrecha a la HR próxima a la 100% a valores menores al 20% su precisión es pobre.

HUMEDAD EN SÓLIDOS

Secado térmico.- Consiste en aplicar calor al material en estado solido, granular, fibroso e incluso en forma liquida hasta que no pueda liberarse mas agua a no ser que aumente la temperatura. El agua se evapora mientras su presión de vapor dentro del material es mayor que la del horno que la rodea se puede mejorar las condiciones de secado trabajando a temperaturas altas y manteniendo baja la humedad dentro del horno.

Es fácil de realizar pero necesita de un excesivo tiempo y no distingue entre humedad y materias volátiles que el cuerpo puede contener o que pueden producirse por descomposición térmica.

El método de conductividad.- Se basa que al pasar corriente a través de unos electrodos en contacto con el mismo. Estos forman un puente de Wheatstone con la indicación, el registro o el control de humedad.

Tiene buenos resultados y es repetitivo. La lectura viene influida por el estado de la superficie de contactos con los electrodos, por la presión de los mismos en el material, por la temperatura, etc. En particular en los materiales de alta resistividad como el papel.

El método de capacidad.- Se basa en la variación de la constante dieléctrica que el material experimenta entre el estado húmedo y es estado totalmente seco.

Los electrodos que constituyen las placas de un condensador cuyo dieléctrico es el material cuya humedad ha de medirse forman parte de un oscilador de radiofrecuencia cuya salida alimenta un puente de medida de capacidades.

Método de infrarrojos.- Es aplicado muy frecuentemente en la fabricación de papel, una fuente de rayos infrarrojos emite un haz de rayos hacia la superficie del material cuya humedad desea medirse. La onda esta seleccionada de tal forma que el agua contenida en el producto absorbe la máxima radiación infrarroja mientras que la celulosa absorbe el mínimo.

Un detector capta la radiación que atraviesa el material e indica la humedad correspondiente.

Método de radiación.- Una fuente de neutrones de alta energía se dirige contra el material del proceso y parte de la radiación emitida es reflejada principalmente por los átomos de hidrógeno existentes en las moléculas del material. Como el hidrógeno esta asociado químicamente con el agua es posible determinar la humedad del material. Es un método caro y requiere supervisión de seguridad y comprobación de la fuente de neutrones.

HUMEDAD RELATIVA CALCULADA CON EL PUNTO DE ROCÍO Y LA TEMPERATURA

Dispositivos usados para medición del punto de rocío.

Sensor de sal saturada de cloruro de litio.- Consiste de una bobina recubierta con una tela absorbente y un arrollamiento de electrodos bifilares inertes. La bobina es revestida con una solución diluida de cloruro de litio. Un corriente alterna se hace pasar por el arrollamiento y la solución salina causando calentamiento por efecto joule. A medida que la bobina eleva su temperatura el agua de la sal se evapora a una tasa que es controlada por la presión de vapor de agua en el aire circundante. Cuando la bobina comienza a secarse, la resistencia de la solución salina se incrementa produciendo una disminución de la corriente que enfría la bobina. Este efecto de calentamiento y enfriamiento continúa hasta alcanzar un punto de equilibrio en el que no hay intercambio de agua con el ambiente. Esta temperatura de equilibrio es directamente proporcional a la presión de vapor de agua o el punto de rocío del aire circundante. Este valor es medido utilizando un termómetro de resistencia de platino (PRT).

Para aplicaciones que requieren una gran precisión y un amplio rango de mediciones se deben considerar sensores del tipo electrolítico de condensación y a base de óxidos.

Sensores de punto de rocío de óxido de aluminio.- Los instrumentos de óxido de aluminio y sus derivados, tales como los sensores basados en cerámicos o silicio, son dispositivos que de forma indirecta infieren el valor del punto de rocío por la variación de su valor de capacidad que es afectada por la humedad ambiente. Un sensor de óxido de aluminio típico es un capacitor, formado por la deposición de una capa de óxido de aluminio poroso sobre un sustrato conductor que se reviste con una delgada lámina de oro. La base conductora y la lámina de oro forman los electrodos del capacitor. El vapor de agua penetra la lámina de oro y es absorbida por el óxido poroso. La cantidad de moléculas de agua absorbidas determina la impedancia eléctrica del capacitor que a su vez resulta proporcional a la presión de vapor de agua.

La principal desventaja asociada con estos sensores es que son dispositivos de medición secundaria y deben ser recalibrados frecuentemente para corregir los efectos de envejecimiento, histéresis y contaminación.

Higrómetro óptico de condensación.-

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