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¿Qué es el diagrama psicrométrico?

Publicado por S&P el Nov 02, 2020
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Hoy nos centramos en el diagrama psicrométrico, se trata de una representación gráfica que relaciona los parámetros físicos de la mezcla del aire y la humedad. Dirigido a estudiar las propiedades termodinámicas del aire húmedo, el diagrama nos servirá para determinar el confort humano en un espacio interior.

El diagrama psicrométrico es una herramienta de la psicrometría que se utiliza para conocer en profundidad las relaciones entre las condiciones de humedad y temperatura del aire interior. Mediante el uso del diagrama psicrométrico y con cálculos adecuados, se puede conocer la cantidad de calor o frío necesario para conseguir la temperatura y humedad deseadas.

Recientemente hemos hablado de la importancia de contar con unas buenas condiciones de calidad del aire interior para que el entorno sea saludable. En el caso contrario, un entorno mal ventilado o contaminado puede suponer la exposición a contraer afecciones, llegando a casos extremos de enfermedades graves. Por lo tanto, el acondicionamiento de espacios empieza por ganar un entorno saludable para sus ocupantes, para finalmente dotarles del mayor confort posible.

Por eso queremos explicar qué es la psicrometría y qué es un diagrama psicrométrico, además de para qué sirve y en qué ocasiones podremos necesitar de su uso. Aparte de ello, explicaremos cada una de las variables que influyen en su cálculo.

¿Qué es la psicrometría y el diagrama psicrométrico?

El acondicionamiento del espacio para unos niveles óptimos de calidad del aire y humedad, está íntimamente ligado al calentamiento o enfriamiento de ese espacio. Se trata de uno de los más importantes cálculos que deben hacer los profesionales que se encargan de habilitar y acondicionar espacios, desde viviendas particulares hasta naves industriales.

La psicrometría es una rama de la ciencia que se ocupa del estudio de las propiedades termodinámicas del aire húmedo y del efecto de la humedad atmosférica sobre los materiales y el confort humano. Es a partir de la psicrometría de donde se puede estudiar cómo influyen las propiedades termodinámicas del aire húmedo en el confort humano en el interior de una determinada estancia.

El diagrama psicrométrico es una herramienta que se representa en una gráfica que se construye a partir de varias ecuaciones. Es un conjunto de curvas y rectas que establecen la relación de unos parámetros con otros y, por lo tanto, podemos decir que el diagrama psicrométrico es un instrumento de cálculo, pues podremos obtener una serie de variables a partir de las conocidas.

Variables que intervienen en el cálculo del diagrama psicrométrico

Lo que entendemos como “aire” no es otra cosa que una mezcla de gases que rodea la tierra, siendo la atmósfera lo que envuelve a la Tierra. Este aire compuesto de oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, hidrógeno y vapor de agua en su mayor medida (también cuenta en porcentajes pequeños algunos gases raros como el neón o el ozono). 

Pues bien, este aire también lo diferenciamos entre aire seco y aire húmedo. El aire húmedo, que es el que se estudia con el diagrama psicrométrico, está compuesto por aire seco y vapor de agua. Básicamente, la “humedad” es un término que se utiliza para describir la presencia de vapor de agua en el aire.

Las diferentes propiedades del aire húmedo están relacionadas entre sí, con lo que podremos obtener las demás variables a partir de las siguientes: temperatura seca o temperatura de bulbo seco, humedad específica y presión atmosférica. Esta última viene determinada por la altura sobre el nivel del mar 

Antes de matizar cada una de las variables, es importante señalar que hay tres tipos de diagramas psicrométrico. A continuación detallaremos las variables utilizadas en el diagrama psicrométrico de Carrier, que es el más utilizado en la actualidad.

Temperatura de bulbo seco (TS)

Es el eje horizontal o eje de abscisas. La temperatura de bulbo seco corresponde a la lectura directa que tendríamos con un termómetro en una determinada estancia y, por lo tanto, se representa en grados centígrados (°C). También se denomina temperatura seca.

Temperatura de bulbo húmedo (TH)

Esta también se cuantifica en grados centígrados (°C), y corresponde a la temperatura del aire húmedo. Para hacer una medición, la técnica habitual es utilizar un termómetro con el bulbo recubierto con un algodón o una muselina humedecida con agua limpia. Cuanto más o menos seco sea el aire, más rápidamente o más lentamente se evaporará este agua, determinando el resultado de la lectura.

Temperatura de punto de rocío (PR)

El punto de rocío es aquel en el que el aire llega a un punto de enfriamiento en el que se satura y no puede contener el agua que tenía en estado caliente, apareciendo así la condensación. Para calcular la temperatura de punto de rocío en el diagrama psicrométrico, debemos medir las condiciones de temperatura y humedad, y desde ese punto, trazar una línea horizontal hasta encontrar la intersección con la curva de saturación

Humedad específica (W)

Este es el eje vertical o eje de coordenadas. Representa la humedad absoluta y se representa en gramos de agua por kilogramo de aire seco (gw/kga). Dicho de otra forma, representa el contenido real de agua en el aire.

Humedad relativa (HR)

En el diagrama psicrométrico es la línea curva que se extiende hacia arriba y hacia la derecha, pues disminuye su valor al alejarse de la línea de saturación del 100%. Por eso se expresan en porcentajes, ya que corresponde a la relación del vapor de agua con el vapor de agua necesario para saturar un kilogramo de aire seco a la temperatura del bulbo seco. 

Aquí aparece la curva de saturación al 100%, mencionada anteriormente, y que corresponde a una humedad relativa del 100%.

Entalpía (H)

La entalpía representa el calor total contenido en el aire, aunque también puede definirse como “la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno”. Esta se mide en Kcal/Kg de aire seco.

En el diagrama psicrométrico la entalpía se lee prolongando las líneas inclinadas hasta las rectas de entalpía que aparecen a la izquierda de la curva de saturación.

Volumen específico (Vesp)

 El volumen específico representa el volumen que ocupa el aire medido, que se mide en metros cúbicos por kilogramo de aire seco (m³/Kg). En el diagrama psicrométrico se leen por unas líneas inclinadas, de origen en el eje de abscisas, de abajo a arriba y de derecha a izquierda.

Existe un valor inverso al del volumen específico, que es el del peso específico, en el que sus unidades se miden en Kg/m³. Esto lo que representaría es el peso del aire seco en un volumen de un metro cúbico.

Aplicaciones prácticas

Arriba mencionamos que el diagrama psicrométrico se utiliza principalmente para el establecimiento de unas condiciones de confort y salubridad adecuadas para la presencia humana. Otra de sus aplicaciones es para estudiar la resistencia y durabilidad de los materiales empleados en edificios de uso diverso.

En concreto, esos estudios se realizan en aplicaciones industriales (como pueden ser aquellos dedicados al procesado y almacenamiento de alimentos) donde la humedad del aire juega un papel esencial en la conservación y calidad del producto.

Asimismo, otros procesos industriales requieren de un potente control sobre el vapor de agua en el aire y, por lo tanto, es especialmente importante controlar el diseño de los equipos de refrigeración y ventilación.

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