Psicrometria 2017

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ISFD nro.29 Química industrial, operaciones y procesos Psicrometría 
CONCEPTOS GENERALES 
 Llamaremos mezclas húmedas a la de por lo menos dos sustancias una de las cuales es con-
densable dentro de las condiciones de P y T de trabajo y la otra no. Un ejemplo típico es la mezcla 
aire-agua (aire húmedo), la que tiene al agua como un condensable a T y P de operación. Por ser 
muy frecuente, estudiaremos este caso, siendo extensible a otras mezclas húmedas todo lo expuesto 
para el aire húmedo. 
 Es sabido que cuando un gas o una mezcla gaseosa permanece en contacto con una superficie 
líquida vapor del líquido pasará a la fase gaseosa hasta que la presión parcial del vapor en la mezcla 
gaseosa sea igual a la presión de vapor del líquido a la temperatura que se encuentra. Cuando la con-
centración del vapor alcanza este valor de equilibrio se dice que el gas está saturado de vapor. 
 Si el gas contiene vapor en proporciones tales que su presión parcial es menor que la presión 
de vapor del líquido a la T a que se encuentra la mezcla está parcialmente saturada. 
 
Definiciones: 
 
1) HUMEDAD ABSOLUTA ó MÁSICA [Y’]: Se define como la relación entre la masa de agua y la 
masa de aire seco 
 
2) HUMEDAD MOLAR [Y]: Es el número de moles de agua por mol de aire seco. 
 
Y'=
m
m
 Y =
n
n
 donde n =
m
PM
 
agua
aire seco
agua
aire seco
i
i
i
 
 
 
Y' =
m
m
n (PM
n (PM
=
n
n
 
n
n
 0.622 Yagua
aire seco
agua agua
aire seco aire seco
agua
aire seco
agua
aire seco
=
´
´
@ =
)
) .
.
18
28 93
0 622 
 
Donde se ha adoptado PMaire seco=28.93, si suponemos que el aire húmedo tiene comportamiento de 
gas ideal entonces se puede poner como: 
 
 P V = n R T n = P V R T
 Y =
n
n
P
P
V R T
V R T
=
P
P P
 donde P P P
agua
a.ire seco
agua
aire seco
agua
T agua
T aire seco agua
´ ´ ´ Þ ´ ´
=
´
´ -
= +
 
 
En las ecuaciones se tiene que : Pagua= presión parcial del vapor de agua 
 Paire seco= presión parcial del aire seco 
 PT = presión total del sistema (generalmente 1 atm o 101325 Pa) 
 Pv= presión de vapor a una dada temperatura. 
Para las condiciones de saturación es cierto que 
 
 Y
P
P PSAT
V.SAT
T V.SAT
=
-
 
 
3) HUMEDAD RELATIVA [j]: Es la relación entre la humedad absoluta (ó másica) y la humedad 
absoluta de saturación (ó másica de saturación), 0 1£ £j . 
 =
Y'
Y'SAT.
j 
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4)HUMEDAD RELATIVA PORCENTUAL[%j]:Se obtiene multiplicando la humedad relativa por 
100. 
 
5)SATURACIÓN RELATIVA ó PORCENTAJE DE HUMEDAD[ yP ]: Es la relación entre la pre-
sión de vapor y la presión de vapor de saturación 
y
P
P
 Veamos que =
Y
Y
P
P P
P P
P
P
P
P P
P P
Para el caso del aire hú medo se verifica que P P y P P entonces 
ya que 
P P
P P
 y
P
v
v. sat.
SAT
agua
T agua
T v.sat
v.sat
agua
v.sat
T v.sat
T agua
T V T agua
T V.SAT
T agua
P
=
=
-
-æ
è
ç
ö
ø
÷ =
-
-
æ
è
ç
ö
ø
÷
>>> >>>
-
-
@ Þ @
j
j
,
1 
 
 
6) VOLUMEN HÚMEDO [vH (m3/kg A.S.)]: Es el volumen ocupado por (1+Y’) kg de aire húmedo. 
( )
P v n R T =
1
28.93
R T
P v n R T =
Y
18
R T
 P P v P v R T
1
28.93
Y
18
 v
R T
P
1
28.93
Y
18
A.S. H A.S.
V H agua
A.S. V H H H
´ = ´ ´ ´ ´
´ = ´ ´
¢
´ ´
\ + ´ = ´ = ´ ´ +
¢æ
è
ç
ö
ø
÷ Þ =
´
+
¢æ
è
ç
ö
ø
÷
 
Siguiendo al sistema internacional se tiene que: 
vH = 0.08314 x T[(1/29) + (Y’/18)] en m3/kg A.S. 
donde: 
R=8314 J.kmol-1.K-1 P=105 Pa T en K Y’ en kg agua/kg aire seco 
 
Punto (ó temperatura) de Rocío: 
 Al enfriar una mezcla no saturada de gas (P.ej. aire) y vapor de agua, la humedad al 
principio permanecerá inalterada. Si la presión total es constante, la presión parcial de vapor será 
invariable por enfriamiento. Esto ocurrirá hasta que la T descienda a un valor tal que la presión de 
vapor de agua a esta T sea igual a la presión parcial de vapor en la mezcla. Dicha mezcla estará satu-
rada y cualquier enfriamiento posterior generará una condensación y por lo tanto una reducción de la 
humedad. La T a la cual la presión de vapor de equilibrio del líquido es igual a la presión parcial de 
vapor en la mezcla se llama punto de rocío y en él la humedad relativa vale uno (1) pues la hume-
dad es la de saturación. 
 Aumentando suficientemente la P o reduciendo la T de un aire húmedo es posible 
convertirlo en saturado. Una reducción posterior de la T o un aumento de la P conducirán a la con-
densación (a j=1), puesto que la presión parcial del vapor no puede exceder a la presión del vapor 
del líquido en un sistema estable. 
 
Temperaturas de bulbo húmedo y de bulbo seco: 
 La temperatura de bulbo seco (tbs) es la temperatura común que se mide directamente 
con el termómetro ordinario. En cambio si rodeamos el bulbo del termómetro con una tela porosa de 
algodón o un material a manera de mecha embebida con un condensable (p.ej. agua) y lo colocamos 
en un ambiente de mezcla húmeda no saturada se producirá un doble flujo de calor desde y hacia la 
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tela impregnada del condensable que humedece a la mecha y cuando el conjunto alcanza el estado de 
equilibrio mide la temperatura de bulbo húmedo. 
 La temperatura de bulbo húmedo (tbh) es la temperatura estacionaria alcanzada por una 
pequeña cantidad de líquido que se evapora en una gran cantidad de mezcla vapor-gas no saturada. 
 
MÉTODOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA HUMEDAD 
 Existen diversos métodos basados en diferentes principios físicos y/o químicos. En el 
siguiente cuadro podemos ver cuáles son: 
 
1. Métodos de determinación de humedad 
1.1. Método Químico 
1.2. Método Higroscópico 
1.3. Método Psicrométrico 
1.3.1. estacionario 
1.3.2. de honda 
1.3.3. de aspiración 
1.4. Método de Punto de Rocío 
1.5. Método Electrolítico 
1.6. Métodos Varios 
1.6.1. Conductividad Calorífica 
1.6.2. Indicador Sal de Cobalto 
1.6.3. Difusión 
1.6.4. Conductividad Eléctrica 
 
 
 
 
PROCESOS DE ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE 
 
1. Deshumidificación mediante enfriamiento 
 Se realiza un enfriamiento del aire hasta una temperatura tal que coincida con la de 
rocío a la humedad que se desea obtener 
 Supongamos que el aire exterior está a 35°C y con una humedad relativa del 65% y 
que se quiere tener aire a 20°C y con una humedad relativa del 40%. 
 Debemos reducir la humedad absoluta (ó másica Y’) hasta el valor correspondiente al 
punto de tbs=20°C y j=40% para lo cual se enfriará el aire hasta la temperatura de rocío correspon-
diente a esas condiciones. 
 Con ello obtendremos el aire saturado a dicha temperatura de rocío. Como se quiere 
que la humedad relativa sea del 40%, lo que se hará será calentar hasta 20°C. 
 Si representamos las evoluciones resulta: 
 
1—2: enfriamiento a humedad constante. [pre enfriamiento] 
2—3: deshumidificación con enfriamiento. [Condensación] 
3—4: calentamiento a humedad constante. [pos calentamiento] 
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 Haciendo balances de masa 
y de energía tenemos que: 
 
mW = mA.S.(Y4’- Y1’) 
 
QI = mA.S.(H2-H1) 
 
QII = mA.S.(H3-H2) 
 
QIII = mA.S.(H4-H3) 
 
QT = mA.S.(H4-H1) 
 
mA.S.= V/vH 
 
donde : mW: masa de agua intercam-
biada,.[g H2O] 
 Yí’: humedad absoluta o másica [ g agua/kg de a.s.] 
 Qi: calor intercambiado en la etapa y [ kcal o kJ] 
 Hi: entalpía del punto i [ kcal/kg a.s.] 
 mA.S.: masa de aire seco [kg a.s.] 
 V: volumen de aire [m3 de aire] 
 vH.: volumen húmedo [m3 de aire húmedo/kg de aire seco] 
 
 
 
2. Calentamiento con humidificación. 
 Si las condiciones fueran tales que requieran que el aire exterior se calentara y humidi-
ficara para llevarlo a las condiciones pedidas por un proceso dado, el proceso más controlable es:1—2: calentamiento a humedad constante. [precalentamiento] 
2—3: humidificación adiabática hasta humedad deseada [humidificación adiabática] 
3—4: calentamiento a humedad constante. [pos calentamiento] 
 
 
 
Haciendo balances de masa y de energía tene-
mos que: 
 
mW = mA.S.(Y4’- Y1’) 
 
QI = mA.S.(H2-H1) 
 
QII = mA.S.(H3-H2) 
 
QIII = mA.S.(H4-H3) 
 
QT = mA.S.(H4-H1) 
 
mA.S.= V/vH 
2	
3	 4	
1	
	
	
												
												
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donde: mW: masa de agua intercambiada, [g H2O] 
 Yí’: humedad absoluta o másica [ g agua/kg de a.s.] 
 Qi: calor intercambiado en la etapa y [ kcal o kJ] 
 Hi: entalpía del punto i [ kcal/kg a.s.] 
 mA.S.: masa de aire seco [kg a.s.] 
 V: volumen de aire [m3 de aire] 
 vH.: volumen húmedo [m3 de aire húmedo/kg de aire seco] 
 
 
Notar que si mW < 0 Þ se está condensando agua, mientras que si mW > 0 Þ se está agregando agua 
al sistema en estudio. 
Cuando Qi < 0 Þ es un enfriamiento (el sistema cede calor) y cuando Qi > 0 Þ es un calentamiento 
(el sistema absorbe calor) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bibliografía 
Treybal, R.E: Operaciones de transferencia de masa; McGraw-Hill, 2da Edición. 1988. 
Varios: Introducción a la Ingeniería Química I, Facultad de Ingeniería, UBA. 1989.