Teoria Psicrometría

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E.A.P INGENIERIA AGROINDUSTRIAL – UNAMBA ING. HÉCTOR BAZÁN JURO 
 
1 OPERACIONES UNITARIAS II 
𝑉𝑎 =
1
�̅�𝑎
∙
𝑅𝑎𝑇
𝑃𝑎
 
Psicrometría CAPÍTULO 
3 
 
La psicrometría incluye la determinación de las propiedades termodinámicas de mezclas 
gas-vapor. Sus aplicaciones más comunes se asocian al sistema aire-vapor de agua. El 
conocimiento de los procedimientos utilizados en los cálculos que incluyen propiedades 
psicrométricas será útil en el diseño y análisis de diferentes sistemas de almacenamiento 
y procesado de alimentos. Asimismo, resulta imprescindible conocer las propiedades de 
las mezclas aire vapor de agua en el diseño de sistemas tales como equipos de aire 
acondicionado para conservar alimentos frescos, secaderos de grano de cereal y torres de 
enfriamiento en plantas de procesado de alimentos. 
 
1. PROPIEDADES DEL AIRE SECO 
 
El aire es una mezcla de varios gases, cuya composición varia ligeramente en función de la 
posición geográfica y altitud. En términos científicos, la composición normalmente 
aceptada, y que se conoce como aire estándar, se muestra en la Tabla 1. El peso molecular 
aparente del aire seco estándar es 28.9645. 
 
TABLA 1. Composición estándar del aire. 
Constituyente Porcentaje en volumen 
Nitrógeno 78.084000 
Oxigeno 20.947600 
Argón 0.934000 
Dióxido de carbono 0.031400 
Neón 0.001818 
Helio 0.000524 
Otros gases 0.000658 
TOTAL 100.000000 
 
A. VOLUMEN ESPECÍFICO DEL AIRE ESPECÍFICO (m3 aire seco/Kg aire seco) 
El volumen específico puede calcularse a partir de las leyes de los gases ideales. 
 
 
Donde: 
 M̅a = Peso Molecular del Aire seco (
29 Kg aire seco
mol Kg aire seco
) 
Pa = Presión parcial del aire seco 
Ra = 0.082 
atm.Lt
molKg. ºK
; 62.3637
mmHg.Lt
molKg. ºK
; 8.3144
Pa.m3
molKg. ºK
 
T = ºT Absoluta (ºK) 
 
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2 OPERACIONES UNITARIAS II 
ℎ𝑎 = 1.005 (𝑇𝑎 − 𝑇𝑜) 
𝑉𝑤 =
1
�̅�𝑤
∙
𝑅𝑤𝑇
𝑃𝑤
 
B. CALOR ESPECÍFICO DEL AIRE SECO (Cpa) 
El calor específico a 1 atm (101.325 KPa), del aire seco Cpa dentro del intervalo de 
temperaturas comprendido entre -40 y 60°C varía desde 0.997 KJ/Kg.ºK hasta 1.022 
KJ/Kg.ºK. En la mayoría de los casos puede utilizarse el valor medio de 1.005 KJ/Kg. ºK. 
 
C. ENTALPÍA DEL AIRE SECO (ha) (KJ/Kg. Aire seco) 
En los cálculos psicrométricos la presión de referencia es la atmosférica y la temperatura 
de referencia es 0°C. Utilizando la presión atmosférica como referencia es posible utilizar 
la siguiente ecuación para calcular la entalpia específica: 
 
 
Donde: 
 Ta = Temperatura del aire o del bulbo seco 
To = Temperatura de referencia (0ºC = 273ºK) 
 
D. TEMPERATURA DE BULBO SECO 
Es la temperatura medida por un termómetro ordinario. 
 
2. PROPIEDADES DEL VAPOR DE AGUA 
 
El aire húmedo es una mezcla binaria de aire seco y vapor. El vapor en el aire es 
esencialmente vapor sobrecalentado a baja presión parcial y temperatura. Está claro que 
el aire contiene vapor sobrecalentado; sin embargo, bajo ciertas condiciones el aire puede 
contener gotas de agua en suspensión. El peso molecular del agua es 18.01534. 
 
A. VOLUMEN ESPECÍFICO DEL VAPOR DE AGUA (m3 vapor de agua/Kg vapor de agua) 
El volumen específico del aire seco puede calcularse a partir de las leyes de los gases 
ideales. 
 
 
Donde: 
 M̅w = Peso Molecular del Vapor de agua (
18 Kg vapor de agua
molKg vapor de agua
) 
Pw = Presión parcial del vapor de agua 
Rw = 461.52 
Pa.m3
molKg. ºK
 
T = ºT Absoluta (ºK) 
 
 
 
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ℎ𝑤 = 2501.4 + 1.88(𝑇𝑤 − 𝑇𝑜) 
𝑃 = 𝑃𝑎 + 𝑃𝑤 
B. CALOR ESPECÍFICO DEL VAPOR DE AGUA (Cpw) 
Está comprobado experimentalmente que el calor específico tanto del vapor saturado 
como sobrecalentado no varía apreciablemente dentro del intervalo de temperaturas 
comprendido entre -71 y 124°C, tomándose generalmente un valor de 1.88 KJ/Kg ºK. 
 
C. ENTALPÍA DEL VAPOR DE AGUA (hw) (KJ/Kg. Vapor de agua) 
Para calcular la entalpia del vapor de agua se utiliza la siguiente expresión: 
 
 
Donde: 
 Tw = Temperatura del vapor de agua o del bulbo seco 
To = Temperatura de referencia (0ºC = 273ºK) 
 
 
3. PROPIEDADES DE LA MEZCLA DEL VAPOR DE AGUA - AIRE 
 
Las moléculas de agua presentes en la mezcla aire-vapor ejercen, al igual que cualquier 
molécula de gas, una presión sobre las paredes que lo contienen. Las mezclas aire-vapor 
no siguen estrictamente las leyes de los gases ideales aunque éstas pueden utilizarse con 
suficiente precisión a presiones inferiores a 3 atm. 
 
3.1. LEY DE GIBBS - DALTON 
La presión ejercida por una mezcla de gases es la misma que la suma de las que ejercerían 
los gases constituyentes por separado. El aire atmosférico se encuentra a una presión 
total igual a la presión barométrica. De la ley de Gibbs-Dalton: 
 
 
Donde: 
 Pa = Presión parcial del aire seco 
Pw = Presión parcial del vapor de agua medido a la temperatura de rocío (TR) 
 
3.2. PUNTO DE ROCÍO 
El concepto de punto de rocío se expresa así: cuando una mezcla aire-vapor se enfría a 
presión y relación de humedad constante se alcanza una temperatura en la que la mezcla 
se satura, y por debajo de la cual se produce condensación de la humedad. La temperatura 
a la que comienza la condensación es la que se denomina temperatura de rocío. 
 
 
 
 
 
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𝐻 =
𝑚𝐻2𝑂
𝑚𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑜
 𝐻 =
18
29
∙
𝑃𝑤
𝑃 − 𝑃𝑤
 
𝐻𝑆 =
18
29
∙
𝑃𝑤𝑠
𝑃 − 𝑃𝑤𝑠
 
%𝐻 =
𝐻
𝐻𝑠
× 100 
%𝐻𝑟 =
𝑃𝑤
𝑃𝑤𝑠
× 100 
𝐶𝑠 = 1.005 + 1.88𝐻 
ℎ = 𝐶𝑠(𝑇𝑎 − 𝑇𝑜) + 𝜆𝑜𝐻 
3.3. HUMEDAD (H) (Kg de agua/Kg aire seco) 
El contenido en humedad H (también denominado simplemente humedad) se define como 
la masa de vapor de agua por unidad de masa de aire seco. 
 
 ó 
 
 
 
3.4. HUMEDAD DE SATURACIÓN (Hs) (Kg de agua/Kg aire seco) 
Se define de la siguiente relación: 
 Donde: 
Pws = Presión del vapor de agua completamente saturado 
medido a la temperatura de bulbo seco (Ta) 
 
3.5. HUMEDAD PORCENTUAL (Hp) 
Se define de la siguiente relación: 
 
 
 
 
 
3.6. HUMEDAD RELATIVA (%Hr) 
Es la relación entre la fracción molar del vapor de agua existente en una determinada 
muestra de aire húmedo y la existente en una muestra saturada a la misma temperatura 
y presión. Entonces: 
 
 
 
 
3.7. CALOR ESPECÍFICO DE LA MEZCLA (Cs) (KJ/Kg Aire seco) 
Se define como la cantidad de calor (KJ) que es necesario aplicar para aumentar 1ºK la 
temperatura de 1 Kg de aire seco más la del vapor de agua presente en el mismo. El calor 
húmedo de la mezcla aire-vapor de agua viene dado por: 
 
 
 
 
3.8. ENTALPÍA TOTAL DE LA MEZCLA (h) (KJ/Kg Aire seco) 
ℎ = ℎ𝑠𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 + ℎ𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 
 
 λoa (T=0ºC)=2501.4
KJ
Kg
agua 
 
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𝑄𝑠 = 𝑚𝑎 . 𝐶𝑠. 𝛥𝑇𝑏𝑠 
𝑄𝐿 = 𝑚𝑎.𝜆𝑜. 𝐻 
𝑄 = 𝑚𝑎(𝐶𝑠. 𝛥𝑇𝑏𝑠 + 𝜆𝑜𝐻) 
𝑉 = (
1
29
+ 
𝐻
18
)
𝑅𝑇
𝑃
 
𝑃𝑤 = 𝑃′𝑤𝑠 −
(𝑃 − 𝑃′𝑤𝑠)(𝑇𝑎 − 𝑇𝑤)
1555.56 − 0.722𝑇𝑤
 
𝐿𝑜𝑔 𝑃 = 8.10765 −
1750.286
𝑇 + 235
 
3.9. CALOR (h) (KJ) 
𝑄 = 𝑄𝑠 + 𝑄𝑙 
 
 
3.9.1. CALOR SENSIBLE DEL AIRE (Qs) 
Cuando existe un cambio de temperatura: 
 
 
 
3.9.2. CALOR LATENTE DEL AIRE (QL) 
 
 
 
Entonces el calor total será: 
 
 
3.10. VOLUMEN ESPECÍFICO DE LA MEZCLA (V) (m3/Kg aire seco) 
 
 
 
 
3.11. TEMPERATURA DE BULBO HÚMEDO (Tw) 
Es la temperatura que se alcanza cuando el bulbo de un termómetro de mercurio cubierto 
con un paño húmedo se expone a una corriente de aire sin saturar que fluye a elevadas 
velocidades (alrededor de 5 m/s). 
 
 
 
 
 
 
 
3.12. ECUACIÓN DE ANTOINE PARA SATURACIÓN DE AIRE (PWS o P'WS) 
 
 
 
 
Donde: 
ma = Masa del aire seco (Kg aire seco) 
Cs = Calor específico de la mezcla (KJ/Kg aire seco) 
ΔTbs = Cambio de la T (ºK) 
Donde: 
λo = Calor latente específico a T = 0ºC (KJ/Kg agua) 
H = Humedad absoluta (Kg agua/Kg aire seco) 
Donde: 
Pw = Pres. Parc. Vapor de agua a la Tº de Rocío (KPa) 
P = Presión total de operación (KPa) 
P'ws = Pres. Vapor saturado a Tº de bulbo Húmedo (KPa) 
Ta = Temperatura del bulbo seco (ºC) 
Tw = Temperatura del bulbo húmedo (ºC) 
De 0°C a 60°C 
 
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4. CARTA PSICROMÉTRICA 
 
Otro modo de determinar las propiedades de la mezcla aire seco – vapor de agua, es 
mediante la utilización del diagrama psicrométrico representado para cada presión 
barométrica. Si se conocen los valores de dos propiedades independientes, el diagrama 
permite determinar rápidamente todas las demás propiedades psicrométricas. 
 
La construcción del diagrama psicrométrico puede entenderse a partir de la Figura Nº01. 
Las coordenadas básicas del diagrama son la temperatura de bulbo seco en el eje de 
abscisas y la humedad en el eje de ordenadas. La temperatura de bulbo húmedo y la 
temperatura de rocío se representan en la curva que asciende hacia la derecha. Las líneas 
oblicuas, mostradas en la Figura representan mezclas con la misma temperatura de bulbo 
húmedo. Las líneas de entalpía constante coinciden con las de temperatura de bulbo 
húmedo. Las curvas de humedad relativa también son ascendentes hacia la derecha. Las 
líneas de volumen específico constante se representan oblicuamente; sin embargo, su 
pendiente es diferente de la de las líneas de bulbo húmedo. Para utilizar dicho diagrama 
es necesario conocer cualquier pareja de propiedades psicrométricas independientes. 
Esto permite la localización de un punto en el diagrama psicrométrico y así obtener los 
valores de las restantes propiedades. Debe advertirse que el diagrama psicrométrico 
mostrado corresponde a una presión barométrica de 101,325 KPa. 
 
 
 
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FIGURA Nº 01. Esquema de un Diagrama Psicrométrico 
 
 
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EJERCICIOS DE APLICACIÓN 
 
1. El aire de una habitación está a 37.8 °C y a presión total de 101.3 KPa abs, contiene 
vapor de agua con una presión total Pw = 3.59 KPa. Calcule: a) La humedad. b) La humedad 
de saturación y el porcentaje de humedad. c) Porcentaje de humedad relativa. 
 
2. El aire de un almacén de alimentos tiene humedad de 28.5 g H2O/Kg de aire seco a 40°C 
y 1 atm de presión. Encuentre todas las propiedades del aire. 
 
3. A una muestra de aire se le midió la humedad relativa, utilizando un higrómetro y esta 
es de 60%. Si la temperatura de bulbo seco es de 27°C. ¿Cuál será el punto de roció? 
 
4. Encontrar la humedad, humedad relativa, temperatura de bulbo húmedo, entalpía, 
volumen específico y humedad para una Ta = 80°C y una temperatura de rocío de 20°C. 
 
5. Supongamos que con un psicrómetro se tomaron las lecturas de las temperaturas de 
bulbo seco y de bulbo húmedo, siendo estas de 24°C y de 17°C respectivamente. 
a) ¿Cuál será la humedad relativa? 
b) El punto de roció 
c) Humedad absoluta. 
 
6. El aire en una habitación tiene una presión total de 1 bar, y contiene vapor de agua a 
una presión de 3.87 KPa y con una presión de saturación de 0.748 lb/pulg2, calcular; H, 
%HR, TBS, TBH, V, y Cs. 
 
7. En un sistema aire-vapor de agua a una presión total de 750 mmHg (130.76 KPa) y 30°C, 
se tiene un % de humedad absoluta del 20%. Determinar: La presión parcial del aire en 
la mezcla, La humedad relativa, El punto de rocío y La humedad del aire. 
 
8. La presión del aire atmosférico, medida en un barómetro, es de 750 mm Hg; la 
temperatura de bulbo seco es 30°C; y la temperatura de bulbo húmedo es 20°C. 
Determinar (a) la humedad relativa, (b) la humedad, y (c) la temperatura de rocío. 
 
9. La humedad del aire húmedo a presión atmosférica a 27°C es 0,015 kg agua/kg de aire 
seco. Determinar (a) la presión parcial del vapor de agua, (b) la humedad relativa, y (c) 
la temperatura de rocío. 
 
10. Calcular (a) el volumen específico, (b) la entalpia, y (c) la humedad del aire húmedo a 21 
°C, con una humedad relativa del 30% y a una presión barométrica de 755 mmHg. 
 
11. El aire entra a un secador a temperatura de 65.6 °C y punto de rocío de 15.6 °C. 
Determine la humedad, el porcentaje de humedad, volumen húmedo y Cs de esta mezcla. 
 
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5. PROCESOS PSICROMÉTRICOS 
 
El diagrama psicrométrico permite calcular diferentes procesos de acondicionamiento del 
aire. El valor de estos análisis es importante para el diseño y construcción de equipos en 
las plantas industriales y almacenamiento de alimentos. 
 
5.1. CALENTAMIENTO Y/O ENFRIAMIENTO SENSIBLE 
 
Se presenta cuando se hace pasar el aire sobre una superficie caliente o fría, el aire va a 
absorber el calor sensible de la superficie caliente o fría, por lo tanto la temperatura 
aumenta y trata de igualarse con la de la superficie. Muchos sistemas de calefacción 
constan de una estufa, una bomba de calor o de una resistencia eléctrica, mientras los 
sistemas de enfriamiento se componen de motores y ventiladores. La cantidad de humedad 
en el aire en estos casos permanece constante, ya que no se añade ni se elimina humedad. 
 
 
5.2. HUMIDIFICACIÓN ADIABÁTICA 
 
Se presenta cuando se agrega agua al sistema de flujo de aire, incrementándose la 
humedad. La energía mecánica para la evaporación del agua que ha de agregarse al aire 
debe provenir de la misma, manteniendo la entalpía constante. 
 
�̇�𝑇 = �̇�𝑆 + �̇�𝐿 
 
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12 INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL III 
𝐻3 − 𝐻1
𝐻2 − 𝐻1
=
ℎ3 − ℎ1
ℎ2 − ℎ1
 
5.3. DESHUMIDIFICACIÓNMEDIANTE ENFRIAMIENTO 
 
En este proceso, se logra disminuir la temperatura del punto de rocío inicial por lo que 
parte del vapor de agua contenido en el aire se condensa. 
 
 
 
5.4. MEZCLA DE AIRE 
 
A menudo es necesario mezclar dos corrientes de aire de diferentes propiedad es 
psicrométricas. De nuevo, el diagrama psicrométrico puede utilizarse fácilmente para 
determinar las propiedades del aire mezclado. 
 
 
 
En la mezcla de aires se debe cumplir la siguiente relación: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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13 INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL III 
EJERCICIOS DE APLICACIÓN 
 
1. Calcular la energía necesaria para calentar 10 m3/s de aire a 30°C de temperatura de bulbo 80% 
de humedad relativa, hasta alcanzar una temperatura de bulbo seco de 80°C. 
 
2. Se utiliza aire caliente a 50°C y 10% de humedad relativa para secar arroz en un secadero de 
armario. El aire presenta condiciones de saturación a la salida del secadero. Determinar la 
cantidad de agua eliminada por kg de aire seco. 
 
3. Una corriente de aire a 82.2°C con humedad H =0.0655 Kg H2O/kg de aire seco, se pone en 
contacto con agua en un saturador adiabático. Sale del proceso con 80% de saturación. 
a) ¿Cuáles son los valores finales de H y T°? 
b) ¿Cuáles serían los valores de H y T para el 100% de saturación? 
 
4. Con el fin de ahorrar energía, se está modificando un secadero de alimentos para reutilizar 
parte del aire de salida. La corriente de aire de salida, 10 m3/s a 70°C y 30% de humedad 
relativa se mezcla con 20 m3/s de aire ambiente a 30°C y 60% de humedad relativa. Utilizando 
el diagrama psicrométrico determínese la temperatura de bulbo seco y la humedad del aire 
mezclado. 
 
5. Se desea secar aire con temperatura de bulbo seco de 37.8°C y temperatura de bulbo húmedo 
de 26.7°C, enfriándolo primero a 15.6°C para condensar el vapor de agua y después calentándolo 
a 23.9°C. 
a) Calcule la humedad y el porcentaje de humedad iniciales. 
b) Calcule la humedad y el porcentaje de humedad finales. 
 
6. El aire entra a una cámara de enfriamiento adiabático a temperatura de 32.2°C y porcentaje de 
humedad de 65%, Se enfría por medio de un rocío de agua fría y se satura con vapor de agua en 
la cámara, Después de salir de ésta, se calienta a 23.9°C. El aire final tiene un porcentaje de 
humedad de 40%, 
a) ¿Cuál es la humedad inicial del aire? 
b) ¿Cuál es la humedad final después del calentamiento? 
 
7. Una corriente de aire húmedo que fluye a 2 Kg/s y con una temperatura de bulbo seco de 46°C 
y una temperatura de bulbo húmedo de 20°C se mezcla con otra corriente de aire húmedo que 
fluye a 3 Kg/s a 25°C y con una humedad relativa del 60%. Utilizando el diagrama psicrométrico, 
determinar (a) la humedad, (b) la entalpia, y (c) la temperatura de bulbo seco de la corriente 
resultante de la mezcla de las dos corrientes individuales. 
 
8. La temperatura en un almacén es de 30°C, siendo 12°C la temperatura de rocío del aire contenido 
en dicho almacén. Calcular: a) La humedad relativa que poseerá el aire si se enfría hasta 16°C. 
b) La cantidad de agua que se eliminará de 570 m3 de aire con las condiciones indicadas, si se 
enfría hasta 2°C. 
 
9. En un secador se eliminan 100 Kg/h de agua de un material húmedo, utilizando una corriente de 
aire que se encuentra a 24°C y posee una humedad absoluta de 0.01 Kg agua/Kg aire seco. Este 
aire se calienta hasta una temperatura de 69°C antes de introducirlo en el secador. A la salida 
del secador se marca una temperatura seca de 54°C y una húmeda de 35°C. 
a) Determinar el consumo de aire, 
b) A la entrada del secador el agua contenida en el material se halla a 24 °C, mientras que el 
vapor que abandona dicho secador se encuentra a 54°C. Calcular el caudal de calor que se debe 
suministrar al secador. Determinar, asimismo, el flujo de calor que se debe suministrar al pre 
calentador. 
 
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14 INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL III 
10. Para secar cacao se utiliza un secador de charolas. En el secador entra aire con una humedad de 
0.0105 kg de agua/kg de aire seco y a 35°C. El secador consta de tres secciones. El aire deja la 
primera sección con una humedad relativa del 80%, después de lo cual se recalienta hasta 35°C 
antes de entrar a la segunda sección de la cual sale también al 80% de humedad relativa. La 
misma secuencia se sigue en la tercera sección. El aire húmedo final sale a razón de 5700 m3/h. 
La presión de trabajo es de 760 mm de Hg y el proceso es adiabático. Calcule: 
a) La cantidad de agua que se elimina en el secador. 
b) La temperatura y la humedad del aire saliente de cada sección. 
 
11. Se procede a secar un alimento sólido con un contenido de humedad del 70% (b.h.). El aire de 
secado, que se toma del ambiente a 30°C y HR 30%, se precalienta hasta reducir su humedad 
relativa al 1%, entra al secadero con un caudal de 800 m3/h. El alimento se obtiene con una 
humedad final del 15% (b.h.), mientras que el aire de salida presenta una humedad relativa del 
60%. Determine: 
a) La temperatura del aire a la entrada y salida del secadero. 
b) La humedad absoluta del aire a la entrada y salida del secadero. 
c) El volumen húmedo del aire de entrada al secadero. 
d) El flujo másico de aire a la entrada del se cadera. 
e) El caudal volumétrico de aire a la salida del secadero 
f) La ganancia entálpica del aire debida a su calefacción. 
g) La capacidad de tratamiento del secadero. 
 
12. En un secadero de alimentos constituido por 4 bandejas dispuestas en serie, se introduce aire 
a 52°C con una humedad absoluta de 0.005 kg H2O/kg aire seco. Para evitar una precalefacción 
excesiva del aire de entrada, éste se calienta después de cada paso a través de las distintas 
bandejas (excepto en la última) hasta alcanzar de nuevo los 52 °C. Suponiendo que el aire 
abandona las bandejas con una HR 60% y que las pérdidas de calor son despreciables, calcúlese: 
a) La temperatura de bulbo húmedo del aire a la salida de cada bandeja. 
b) Los caudales másicos de aire húmedo de salida y de agua eliminada del alimento, si del 
secadero salen 5 m3 de aire/s. 
c) ¿A qué temperatura sería preciso calentar el aire de entrada para efectuar el secado en una 
sola etapa, es decir, sin recalefacción entre bandejas? 
 
13. Aire con una temperatura de bulbo seco de 20°C y humedad relativa del 80% se va a calentar y 
humidificar hasta alcanzar 40°C y 40% de humedad relativa. Se dispone de las siguientes 
opciones para cumplir este objetivo: (a) pasar el aire a través de una torre de lavado con «spray» 
de agua caliente; (b) aumentar el calor sensible del aire mediante un precalentamiento y 
posteriormente pasarlo a través de la torre de lavado con «spray» de agua, recirculando el agua 
hasta alcanzar una humedad relativa del 95% y entonces calentar, aumentando el calor sensible 
hasta alcanzar el estado final deseado. Determinar para las opciones (a) y (b) el calor total 
necesario, las características del agua necesaria en la torre de lavado de aire mediante «spray» 
de agua, y la eficacia de humidificación del agua recirculada. 
 
14. Un secador de laboratorio se opera con una temperatura de bulbo húmedo de 115 °F y una 
temperatura de bulbo seco de 160 °F. El aire que sale del secador está a 145 °F de bulbo seco. 
Supongamos una operación adiabática. Parte del aire de descarga se recicla. El aire ambiente a 
70 °F y 60%HR se calienta y se mezcla con el aire caliente reciclado. Calcule la proporción de 
aire fresco y aire caliente reciclado que debe mezclarse para lograr las temperaturas de bulbo 
seco y húmedo de entrada deseadas. 
 
 
 
 
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15 INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL III 
15. En un secadero con recirculación de aire éste sale del mismo a 60°C y con una temperatura de 
bulbo húmedo de 50°C. El 75% de esta corriente se mezcla con aire ambiente, el cual se 
encuentra a 20°C y tiene una HR 30% y una h = 30 KJ/Kg a.seco. La mezcla resultante se conduce 
aun precalentador, desde donde se envía al secadero. 
 
a) Determine las temperaturas del aire a la entrada y salida del precalentador. 
 
Si se suprime la recirculación, supuesto que la temperatura del aire a la entrada del secadero 
es la misma que en el caso anterior y que su temperatura de salida es 10 °C superior a la de 
bulbo húmedo, establezca a partir del diagrama psícrométrico cuál de los dos sistemas de 
secado, con y sin recirculación, es el que: 
 
b) Consume menos calor por kilogramo de agua evaporada en el secadero. 
c) Presenta mayor potencial de secado por kilogramo de aire seco. 
 
16. Se hace pasar aire con una temperatura de bulbo seco de 30°C y una humedad relativa de 30% 
a través de un calentador donde se calienta hasta una temperatura de bulbo seco de 80°C. 
Seguidamente se hace pasar por un lecho de un producto en forma granular para secarlo. El aire 
sale del lecho a una temperatura de bulbo seco de 60°C y se vuelve calentar hasta 80°C. 
Entonces se hace pasar a través de otro lecho que contiene otro lote de alimento para mascotas. 
El aire de salida del segundo secadero está saturado. Mostrar claramente los cambios de las 
propiedades del aire, comenzando desde el aire ambiente hasta el aire saturado que sale del 
segundo secadero en una copia del diagrama psicrométrico. Determinar la cantidad de agua 
eliminada en cada uno de los dos secaderos por Kg de aire seco. 
 
17. Se hizo un estudio técnico-económico para la recuperación de gluten de sorgo, uno de las partes 
más importantes del proceso es el secado de sorgo, se procesan 333 Ton/día de dicho material 
con una cantidad de agua de 45% y salen con un contenido de agua del 5%. 
El aire que se emplea para secar el sorgo tiene una temperatura a la entrada de 60°C y una 
humedad relativa de 10%, si el proceso de secado es adiabático calcular: 
a) El H2O evaporada 
b) El aire seco necesario 
c) El volumen de aire 
d) Las condiciones de salida del aire. 
 
18. Un alimento que inicialmente tiene 10% de materia seca debe ser secado hasta una humedad 
final de 15 % (base húmeda). Para esto el aire que está a 20°C y 30% HR debe ser calentado 
hasta 70°C, posteriormente después del secado el aire sale con 70% HR. Calcular: Los Kg de 
aire seco requerido por cada Kg de materia seca. Si 1 Ton de alimento húmedo ingresa al secador 
en una hora, cuantos KJ/h debe necesitarse. 
 
19. En un experimento de secado por atomización, se alimentó una muestra que contenía 2.15% de 
sólidos y 97.8% de agua a razón de 6.9 lb por hora (3.126 kg/h) y esta muestra se secó a 392 
°F (200 °C) de temperatura del aire de entrada. La temperatura del aire de salida fue de 200 
°F (93.3 °C). El producto seco tenía 94.5% de sólidos y el aire exterior estaba a 79 °F (26.1 °C) 
y 20% de humedad relativa. 
 
Calcular: 
 
(a) El peso del agua que se evaporó por hora. 
(b) El %HR del aire de salida. 
(c) La tasa de flujo de masa de aire a través del secador en peso aire seco/h. 
 
E.A.P INGENIERIA AGROINDUSTRIAL – UNAMBA ING. HÉCTOR BAZÁN JURO 
 
16 INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL III 
(d) En este mismo secador, si la temperatura del aire de entrada cambia a 440 °F (226.7 °C) y 
el %HR del aire de salida se mantiene igual que en (b), el peso de una muestra que contiene 5% 
de sólidos y el 98% de agua se puede secar al 2% de agua en 1 hora? (La tasa de flujo de aire 
es la misma que antes). ¿Cuál sería la temperatura de salida del aire del secado bajo las 
condiciones? Suponga el secado adiabático. 
 
 
20. En un proceso industrial se requiere eliminar humedad de un material para producir 2000 Kg de 
este con 12% de humedad. Para el proceso de secado se utiliza aire precalentado a 115°C a 
presión constante de 1 atmósfera, el aire se toma del ambiente a 25°C y 75% HR, con una 
velocidad de flujo de 17,000 m3/día. Si la operación de secado se da en un sistema adiabático 
y el aire húmedo sale con una humedad de 0.04 Kg agua/Kg aire seco. Determine la Temperatura 
Tw, Ta y T de rocío, la humedad, el % de humedad y la humedad relativa del aire precalentado. 
Determinar las temperaturas Tw, Ta y T de rocío y la humedad relativa del aire húmedo final. 
 
21. En un ingenio azucarero se somete a secado a presión constante, con aire en contracorriente, 
un lote de 5000 Kg de azúcar húmeda, la cual entra con una humedad del 5% y se requiere 
reducir la humedad hasta un 0.2%. Para ello se utiliza aire precalentado a 95°C, el aire se toma 
del ambiente saturado a 30°C y 1 atm. Si la operación de secado se da en un sistema adiabático, 
determinar los parámetros de operación del proceso. 
 
 
 
22. Un deshidratador cuando se opera en el invierno, donde el aire exterior era de 10 °F (-12.2 °C) 
y 100% de humedad relativa (H = 0.001) puede secar 100 lb (45.5 kg) de fruta por hora desde 
90% de agua hasta 10% de agua. 
 
La temperatura de entrada del aire al secador es de 150 °F (65.6 °C) y sale a 100 °F (37.8 °C). 
En el verano cuando el aire exterior está a 90 °F (32.2 °C) y 80% HR, determine el contenido 
de humedad del producto que sale del secador si el operador mantiene la misma cantidad de 100 
lb (45.4 kg) de fruta húmeda/hr y el aire de salida del secador tiene el mismo % de HR que en 
el invierno.