UNIDAD - AIRE HÚMEDO_DIAPOSITIVAS

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AIRE HÚMEDO
CONTENIDO DE LA PRESENTACIÓN:
Aire húmedo
Humedad absoluta
Grado de saturación
Humedad relativa
 Entalpía del Aire húmedo
 Temperatura de saturación adiabática
Punto de rocío
Diagrama Psicrométrico
TERMODINÁMICA
Sabias que: El aire 
atmosférico es una 
mezcla de un gas (aire 
seco) y vapor de agua, 
constituyendo entonces 
un “Aire húmedo”
TERMODINÁMICAAire húmedo
Puede considerarse como una mezcla de dos gases perfectos: aire y vapor de agua, 
pues el primero se comporta como tal y al segundo pueden aplicarse las leyes de los 
mismos, considerando que su masa y su presión parcial es muy pequeña.
De acuerdo con la ley de Dalton, la presión total de la mezcla o presión atmosférica (Pt) 
es igual a la suma de las presiones parciales en el aire seco (Pa) y en el vapor de agua 
(Pv) o sea:
Gas
(Aire seco)
Vapor de 
agua
Aire 
atmosférico
TERMODINÁMICA
Así por ejemplo para 27ºC 
Pvs= 26,74 mmHg o sea 
Pvs=0,035 atm (kg/cm2)
TERMODINÁMICA
Dos 
casos
En el primer caso el aire contiene una cantidad de 
vapor de agua que para la misma temperatura 
puede aumentar. Al hacerlo aumenta también su 
presión parcial hasta llegar al límite, definido como 
aire saturado de humedad.
En el segundo caso el aire está saturado de 
humedad y contiene la mayor cantidad de vapor de 
agua que le es posible admitir a la temperatura a 
que se encuentra, vale decir que si a un ambiente 
en estas condiciones se le agrega humedad. Esta 
permanecerá en estado líquido en suspensión o sea 
niebla.
TERMODINÁMICAHumedad absoluta.
Se define como humedad absoluta del aire atmosférico a “la cantidad de masa de 
vapor de agua que existe por unidad de masa de aire seco”.
La designamos con la letra (X)
 
 
Este valor será máximo para una temperatura determinada, cuando el ambiente 
está saturado de humedad, entonces recibe el nombre de humedad absoluta de 
saturación o simplemente humedad máxima (Xs).
TERMODINÁMICA
De acuerdo con la segunda ley de Dalton puede 
considerarse a cada componente de la mezcla 
sometido a su presión parcial y ocupando todo el 
volumen del recipiente que lo contiene.
El volumen específico del aire húmedo lo podemos 
considerar el volumen total.
Si la mezcla es de 1kg de aire seco y X kg de vapor de 
agua, entonces:
Para 1kg de aire seco:
𝑃𝑎 ∗ 𝑣 = 29,27 ∗ 𝑇 (A)
Para x kg de vapor de agua
 𝑃𝑣 ∗ 𝑣 = 47,06 ∗ 𝑋 ∗ 𝑇 (B)
Sumando miembro a miembro se obtiene la ecuación de 
estado de (1+X) kg de aire húmedo o sea para cada kg 
de aire seco que aparece en la mezcla.
Dividiendo miembro a miembro (A) y (B) y despejando X 
obtendremos:
(𝑃𝑎 + 𝑃𝑣) ∗ 𝑣 = (29,27 + 47,06 ∗ X) ∗ 𝑇
𝑃𝑡 ∗ 𝑣 = (29,27 + 47,06 ∗ 𝑋) ∗ 𝑇 (1)
𝑋 = 0,622 ∗
𝑃𝑣
𝑃𝑡 − 𝑃𝑣
𝑋𝑠 = 0,622 ∗
𝑃𝑣𝑠
𝑃𝑡 − 𝑃𝑣𝑠
(2)
(3)
TERMODINÁMICA
En la anterior expresión observamos que si fijamos el valor Pt; la humedad máxima solo 
depende de la Pvs que está determinada por la temperatura.
Por lo tanto para una presión atmosférica establecida la humedad máxima es una 
constante característica del aire húmedo que solo es función de la temperatura.
Esa misma expresión permite observar que cuanto mayor es la temperatura mayor 
resulta Xs.
Entonces la capacidad de absorber vapor de agua que posee el aire aumenta con la 
temperatura.
TERMODINÁMICA
Pv1Pv2
T
S
T1
12
3
T1: temperatura del aire atmosférico (húmedo).
Pv1: presión parcial del vapor en 1.
“Si al aire húmedo se le agrega una masa 
adicional de vapor de agua manteniendo en 
la mezcla la misma temperatura y presión 
total, deberá aumentar la presión parcial del 
vapor y disminuir la presión parcial del aire 
seco”.
“Si al aire húmedo se le agrega una masa 
adicional de vapor de agua manteniendo en 
la mezcla la misma temperatura y presión 
total, deberá aumentar la presión parcial del 
vapor y disminuir la presión parcial del aire 
seco”.
El estado del vapor será en general sobrecalentado.
Aire Húmedo
TERMODINÁMICA
Si seguimos incorporando más vapor en las condiciones dichas a Pt = cte. y T = cte.
Llegamos al estado 3.
El vapor pasa de sobrecalentado a saturado seco.
Si pretendiéramos incorporar más vapor de agua, éste se condensa en pequeñísimas 
gotas de agua formando una niebla en suspensión en el aire húmedo.
Esto es así porque la presión no puede ser mayor que la presión del vapor 
saturado o sea en la condición de equilibrio con su líquido, fijada la Pt y para 
cada temperatura corresponde un Pvs y Xs .
Nota: El excedente de agua estará como liquido o solido según la temperatura.
TERMODINÁMICA
Grado de saturación ϕ
En algunas aplicaciones técnicas se emplea 
el grado de saturación.
“es la relación entre la cantidad de vapor 
de agua que el aire contiene a una cierta 
temperatura y la que tendría si estuviera 
saturado de humedad”
Humedad relativa ψ
“es la relación entre la presión parcial 
del vapor en un aire húmedo y la 
presión parcial del vapor saturado a la 
misma temperatura y presión total de la 
mezcla”
(4) (5)
TERMODINÁMICA
Reemplazando (2) y (3) en (4)
Dado que Pt y Pvs tiene valores muy inferiores 
a la presión atmosférica normal, se cumple:
entonces:
O sea:
TERMODINÁMICA
Entalpía del aire húmedo
(específica)
La entalpía de la mezcla de 1kg de aire seco más X kg de vapor asociado es igual a la entalpía 
del aire seco más la entalpía de su vapor asociado.
Para el cálculo de la entalpia del aire seco se toma como valor del calor especifico medio a 
p=cte. 
Cpm = 0,24 kcal/kg º C
TERMODINÁMICA
Supongamos el siguiente proceso en donde la humedad del aire húmedo aumenta por 
cuanto el mismo pasa por una cámara aislada que contiene una superficie de agua cuya 
longitud es lo suficientemente grande para que el aire salga por la sección (2) ya 
saturado.
hm: entalpia del aire húmedo no saturado.
hsa: entalpia del aire húmedo saturado 
(adiabáticamente)
X: humedad absoluta.
Xsa: humedad absoluta de saturación 
adiabática.
El proceso es todo adiabático.
Entalpía del aire húmedo
TERMODINÁMICA
Del 1º principio para sistema circulante
El cálculo de la entalpía del vapor de agua 
a la presión parcial Pv y temperatura T, se 
simplifica por la circunstancia ya expuesta 
de la coincidencia de las líneas 
isoentálpicas e isotérmicas en la zona de 
bajas presiones del vapor sobrecalentado.
Entonces
TERMODINÁMICA
Temperatura de saturación adiabática
Cuando una masa de agua está en contacto con una corriente de aire cuyo vapor 
tiene una presión parcial (Pv) menor que la presión parcial de equilibrio 
correspondiente a la temperatura del líquido (Pvs); el agua se va a evaporar 
lentamente incorporándose a la corriente de aire disminuyendo la temperatura de 
éste.
La entalpía del aire húmedo permanece constante.
Nota: En esta transformación el aire seco disminuye su entalpia (ha); pero 
simultáneamente aumenta la entalpía del vapor (hv).
TERMODINÁMICA
Recordemos la entalpía del aire húmedo en este caso a la entrada vale:
La entalpía a la salida cuando está saturado:
como 
Como X
La anterior nos permite calcular la temperatura de saturación adiabática conociendo la 
entalpía inicial del aire húmedo pues Xsa=f (Tsa) una vez establecida la presión total Pt.
TERMODINÁMICA
En la misma forma que una temperatura de rocío nos indica todos los estados posibles 
del aire para los cuales su humedad absoluta es igual a la humedad máxima, la 
temperatura de saturación adiabática corresponde a todos los estados posibles del 
aire para los cuales su entalpía es igual a la entalpia de saturación adiabática.
Temperatura o punto de rocío
El vapor de agua contenido en una masa de aire no saturado tiene un estado de vapor 
sobrecalentado, pues su presión parcial (Pv) es menor que la presión (Pvs) que 
correspondería para la saturación a la temperatura en que se halla.
Temperatura de saturación adiabática
TERMODINÁMICA
Para el vapor de agua representamos su estado en un diagrama T-S, su presión será por 
ejemplo la del punto 1, T1 correspondea la temperatura del aire húmedo no saturado y 
(Pv), la presión del vapor de agua.
Como puede verse en la figura el valor 
de Pv1 es menor que la presión Pvs2 
para el cual el ambiente estaría 
saturado a la temperatura T1 pues las 
presiones decrecen de izquierda a 
derecha en el diagrama entrópico.
Por ello el punto 2 se denomina punto 
de saturación a la temperatura T1
Temperatura o punto de rocío
TERMODINÁMICA
Si para una presión atmosférica P0 dada, disminuimos la temperatura del aire que 
contiene vapor en el estado 1 sin modificar otra condición, es decir sin humidificar ni 
secar el aire, el valor de la humedad absoluta X no varía.
x=f (pv)
Si P
El vapor al enfriarse el aire en esta forma pasara por sucesivos estados de la curva 
(1-r) hasta alcanzar en (r) “el punto de rocío”.
En dicho estado, la presión (Pv1) del vapor de agua coincide con la de saturación a 
esta menor temperatura, que será la menor a la que se puede llevar el aire húmedo 
sin que se produzca la condensación de sus vapores.
Temperatura o punto de rocío
TERMODINÁMICA
Como el aire en (r) está saturado y no admite más cantidad de vapor, coincide la 
humedad absoluta X1 del estado 1 con la humedad absoluta de saturación Xs o 
humedad máxima a la temperatura Tr.
En síntesis: De acuerdo a lo anterior “el punto o temperatura de rocío” 
corresponde al estado de saturación de una masa de aire húmedo que se enfría 
sin modificar su contenido de humedad”.
Temperatura o punto de rocío