Temperatura de rocío

De acuerdo con Cova y Marinelli (s.f.), “para cada composición del aire húmedo, si se mantiene constante la presión parcial de vapor, se llega a una temperatura en la que se produce la saturación de vapor de agua, denominándose a este valor temperatura de rocío Tro.” (capítulo 2.5.5). Para alcanzar dicha temperatura es necesario enfriar una masa de aire

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3.4.3. Entalpía

La entalpía de vaporización h representa “la cantidad de energía necesaria para evaporar una masa unitaria de líquido saturado a una temperatura o presión determinadas” (Çengel & Boles, 2009, pág. 127). Las unidades de la entalpía están dadas en kJ / kg de aire seco.

3.4.4. Volumen específico

El volumen específico del aire húmedo es aquel volumen ocupado por el aire húmedo por kg de aire seco (Cova & Marinelli, s.f.). La Ecuación 3.18 muestra la manera de calcular el volumen específico de una determinada masa de aire húmedo.

(3.17)

Donde V es el volumen en m3 y mas es la masa de aire seco en kg.

3.4.5. Carta psicrométrica

Una carta psicrométrica o gráfico psicrométrico representan de manera gráfica las propiedades termodinámicas de la mezcla aire seco + vapor de agua que constituyen al aire atmosférico; tales como la temperatura, la humedad relativa, presión, entre otras (Çengel & Boles, 2009). Conociendo dos de estas propiedades, es posible determinar el resto a partir de las cartas psicrométricas. Están basadas en incontables experimentos de laboratorio previos y de numerosos cálculos matemáticos (Valycontrol, s.f.).

Los gráficos de una carta psicrométrica varían de acuerdo a la presión atmosférica para la que fueron diseñadas. De acuerdo con Çengel y Boles (2009), para el nivel del mar se emplea una carta psicrométrica basada en una presión barométrica de 101.325 kPa (1 atm). En la figura 3.6 se muestra la carta psicrométrica para sitios localizados en el nivel del mar.

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Como se puede observar en la figura 3.6, a través del eje de las abscisas se encuentran distribuidas las líneas de la temperatura de bulbo seco; mientras que del lado derecho en el eje de las ordenadas, se encuentra la escala de la humedad absoluta, también conocida como relación de humedad o humedad específica. Çengel y Boles (2009) comentaron que en algunas cartas psicrométricas, se muestra de igual manera la presión de vapor Pv sobre el eje

vertical, debido a que se encuentra relacionada con la humedad específica en una correspondencia de uno a uno.

La curva mostrada en el extremo izquierdo de la gráfica es llamada línea de saturación, en ella se encuentran todos los estados del aire saturado, por lo que también corresponde al porcentaje de humedad relativa de 100% (Çengel & Boles, 2009). El resto de las líneas curvas que se extienden desde la parte inferior izquierda hacia arriba y hacia la derecha son llamadas líneas de humedad relativa constante, las cuales siempre están expresadas en porcentaje (Valycontrol, s.f.).

A partir de la línea de saturación, las líneas que corren diagonalmente de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo -aproximadamente con 30° de inclinación con respecto al eje horizontal- representan las líneas de temperatura de bulbo húmedo. De acuerdo con el Manual Técnico Valycontrol (s.f.), las líneas de entalpía están representadas en el mismo orden, debido a que son “meramente extensiones de las líneas de bulbo húmedo” (p. 185). De igual manera, a partir de la línea de saturación, pero con dirección horizontal de izquierda a derecha, se despliegan las líneas de temperatura de punto de rocío. Cabe mencionar que las líneas de temperatura de rocío comparten la misma escala que las líneas de temperatura de bulbo húmedo.

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Finalmente, existen otras líneas diagonales que también corren de derecha a izquierda y de arriba hacia abajo; pero a diferencia de las líneas de temperatura de bulbo húmedo, las primeras tienen un ángulo aproximado de 60° con respecto a la horizontal; estas representan las líneas de volumen específico.

3.4.6. Software Grapsi

Grapsi es un programa informático diseñado para calcular propiedades psicrométricas del aire húmedo. Este software ha sido desarrollado por Evandro de Castro Melo y Daniela de Carvalho Lopes. Las ecuaciones empleadas en los cálculos están basadas en información validada por la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE, por sus siglas en inglés).

Dentro de las cualidades de este software, está el poder determinar, mediante una interfaz gráfica sencilla, las propiedades psicrométricas del aire; así como el poder simular de manera gráfica sus procesos: calentamiento y enfriamiento del aire, humidificación adiabática, así como mezcla de dos fluidos de aire (Melo, 2011). En la figura 3.7 se muestra la interfaz de este programa, donde se puede observar el cálculo de las propiedades termodinámicas del aire en determinados procesos, así como la gráfica de dichos procesos en la carta psicrométrica.

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3.5. Cálculos Termodinámicos

Existe una serie de cálculos que permiten conocer el consumo de energía necesario para la eliminación de determinada cantidad de agua en un producto.

Cova y Marinelli (s.f.) describieron las ecuaciones requeridas para la obtención de estos cálculos. Primero es necesario conocer la cantidad de agua que va a eliminarse del producto en un tiempo determinado. Dicho resultado puede ser calculado tanto en términos de base seca como en base húmeda. La Ecuación 3.18 muestra la forma de realizar este cálculo.

*

= * (3.18)

Figura 3.7. Interfaz del software Grapsi 7.0.

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Donde Wa es la cantidad de agua retirada en el intervalo de tiempo t, expresada en unidades

de kg de agua por hora; Mwb1 y Mwb2 son las humedades en términos de base húmeda en los estados inicial y final del proceso respectivamente, expresadas en unidades de kg de agua por kg de producto húmedo; Mdb1 y Mdb2 son las humedades inicial y final en base seca, en

unidades de kg de agua por kg de sólido seco y finalmente W0 y Wdson los pesos iniciales y

finales kg con los que se ha venido trabajando, expresados en kilogramos.

Conociendo la cantidad de humedad que se desea eliminar, puede calcularse el flujo másico de aire que debe pasar a través del producto para absorber dicha humedad. El consumo de aire necesario está dado por la Ecuación 3.19.

(3.19)

Donde ma es el consumo de aire seco en kg/h y las variables ω1 y ω2 son las humedades

absolutas del aire en los estados 1 y 2 respectivamente, en unidades de kg de agua por kg de aire seco.

Finalmente, el cálculo de la energía necesaria para la eliminación del contenido de humedad deseada está representado por la Ecuación 3.20.

(3.20)

Donde Qa es la potencia consumida en kJ por hora y las variables h1 y h2 son las entalpías

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