Antonio Jesús Mendoza Ramírez - Eficiencia energética en las instalaciones de climatización en los edificios. ENAC0108

Siendo:

1 Tc: temperatura del foco caliente.

2 Tf: temperatura del foco frío.

3 Qc: calor cedido al foco caliente.

4 Qf: calor cedido al foco frío.

Nota

Existen numerosos ciclos de refrigeración, además de los expuestos. Algunos de ellos realizan los mismos procesos de los ciclos básicos, pero en varias etapas. Ejemplo de esto son los sistemas con compresión múltiple, en los que la compresión consta de dos o más etapas.

Actividades

4. Buscar en el entorno equipos de refrigeración (aire acondicionado, frigorífico, etc.) e intentar deducir su ciclo termodinámico.

5. ¿Sería posible el uso de placas solares para calentar el agua necesaria para el ciclo de absorción? Investigar sobre esta aplicación solar.

La higrometría es la parte de la física que se encarga de la medición de la humedad atmosférica. El aire siempre contiene una cierta cantidad de humedad, es decir, está compuesto por una mezcla de aire seco y vapor de agua. La higrometría es la característica del aire que transporta el vapor de agua.

El vapor de agua puede encontrarse en varios estados:

1 Vapor saturado: es aquel estado de vapor que no admite más evaporación, correspondiendo a cada valor de presión un valor único de temperatura. El vapor saturado puede ser húmedo o seco, según se encuentre o no parte de líquido mezclado con el vapor.

2 Vapor sobrecalentado: es aquel estado de vapor por encima de la temperatura correspondiente a vapor saturado, admitiendo más evaporación.

3 Aire saturado: aire cuyo contenido de vapor se encuentra saturado, es decir, que la presión del aire a una determinada temperatura coincide con la presión de saturación del vapor a esa misma temperatura. Si a partir de este estado se aumenta la proporción de vapor, se llegará a la condensación. En cambio, si el aire se encuentra sobrecalentado, se podrá aumentar la proporción de vapor hasta llegar a la saturación.

Importante

Si en una mezcla de aire saturado se aumenta la cantidad de vapor, se llegará a la condensación, pasando el vapor de agua a su estado líquido.

Existen numerosos conceptos y parámetros para medir la humedad, siendo los más característicos:

1 Presión de vapor: normalmente, el vapor de agua presente en el aire es vapor sobrecalentado. El aire, mezcla de aire seco y vapor de agua, ejercerá una presión, presión atmosférica, que será igual a la suma de la presión que ejercería si solo fuese aire seco más la presión que ejercería si solo fuese vapor de agua.Siendo:Patmosférica: presión atmosférica, presión del aire.Paire seco: presión del aire seco, sin vapor de agua.Pvapor agua: presión del vapor de agua.La cantidad de vapor de agua que contiene el aire puede expresarse por la presión que ejerce dicho vapor. Cuando el aire está saturado, la presión del vapor de agua depende solo de la temperatura, por lo que la máxima cantidad de vapor que puede presentarse depende de la temperatura.

2 Humedad absoluta: es la masa de vapor de agua por unidad de volumen de aire. Se suele medir en gramos de vapor por metro cúbico de aire (gr/m3).Siendo:Ha: humedad absoluta.mv: masa de vapor de agua.Va: volumen de aire.

3 Humedad específica: es la masa de vapor de agua por unidad de masa de aire. Se suele medir en gramos de vapor por kilogramo de aire (gr/kg).Siendo:He: humedad específica.mv: masa de vapor de agua.ma: masa de aire.

4 Humedad relativa: es la relación entre la masa de vapor de agua que contiene una determinada masa de aire y la que tendría si estuviese saturada a la misma temperatura. Se suele medir en porcentaje (%).Siendo:Hr: humedad relativa.mv: masa de vapor de agua.Va: masa de vapor de agua saturada.

5 Punto de rocío: si el aire, mezcla de aire seco y vapor de agua, es enfriado a presión constante, se denomina punto de rocío a la temperatura a la que se obtiene vapor saturado. El valor de presión constante corresponderá a la presión de saturación del vapor a dicha temperatura.

6 Temperatura de bulbo húmedo y de bulbo seco: se define como temperatura de bulbo húmedo a la temperatura que se obtiene en un termómetro cuyo bulbo está cubierto de una gasa empapada en agua, entendiéndose como temperatura de bulbo seco aquella que se obtiene mediante un termómetro convencional. Si se hace pasar aire no saturado a una velocidad suficiente sobre un termómetro de bulbo húmedo se capta una temperatura menor a la que indicaría un termómetro de bulbo seco (convencional). Dicha diferencia es producida por la evaporación del aire.

Sabía que...

Existe un aparato de medida llamado “psicrómetro”, el cual está formado básicamente por un termómetro de bulbo húmedo y uno de bulbo seco. Haciendo pasar aire a través de este instrumento se toman lecturas de ambas temperaturas, pudiendo determinar mediante tablas la humedad relativa del aire.

De todos estos conceptos, el más utilizado es el de humedad relativa.Basándose en este, se definen cinco clases de higrometría, o clases higrométricas. Cada clase depende del uso al que esté destinado el edificio o recinto a climatizar.

La determinación de la clase de higrometría, y por consecuencia de la humedad del aire, es muy importante, no solo para cumplir con la normativa vigente o para el diseño de los equipos, sino para el bienestar de las personas. Es por ello que existen numerosos instrumentos para determinar la humedad relativa, como pueden ser psicrómetros e higrómetros mecánicos, eléctricos o espectroscópicos.

Los diagramas psicrométricos son una herramienta muy útil a la hora de determinar la higrometría de una determinada zona. Mediante estos diagramas se puede obtener de forma directa la mayoría de las propiedades higrométricas del aire para una presión determinada.

En la siguiente figura se muestra un diagrama psicrométrico básico para una presión atmosférica de 1 atm (presión al nivel del mar).

En este diagrama se representan las siguientes propiedades:

1 Temperatura de bulbo seco (bs): medida en grados centígrados.