humedad atmosférica

UNIVERSIDAD DE CONCEPCION
FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA
DEPARTAMENTO DE RECURSOS HIDRICOS
Publicaciones para apoyo docente
Prof. Eduardo Holzapfel.
Ricardo Matta Canga
HUMEDAD ATMOSFÉRICA
Introducción
El aire de la atmósfera se considera normalmente como una mezcla de dos
componentes: aire seco y agua. El agua es la única sustancia de la atmósfera que puede
condensar (pasar de vapor a líquido) o evaporarse (pasar de líquido a vapor) en las
condiciones ambientales que conocemos en la Tierra. Este hecho justifica la división del
aire atmosférico es aire seco y agua, y además provocan una gran cantidad de
fenómenos meteorológicos como la lluvia, el rocío, las nubes etcétera. Además de todo
esto, el estudio del agua en el aire atmosférico es esencial para la sensación de bienestar.
La concentración de vapor atmosférico es uno de los más importantes elementos del
ambiente para el desarrollo de organismos vivos. La humedad relativa (HR) es la más
familiar de las variables para describir humedad atmosférica y se define como el
cuociente entre la presión de vapor actual del aire y la presión de vapor a saturación a la
temperatura del aire. Otra importante variable de la humedad atmosférica es el déficit
de vapor del aire (DPV) que es definido como la diferencia entre la presión de vapor a
saturación y la presión de vapor actual del aire.
Objetivo





Determinar la presión de vapor a saturación.
Obtener el déficit de presión de vapor (kPa) (DPV), densidad de vapor (gr/m³),
respectivas temperaturas de punto de rocío y temperatura bulbo húmedo durante
un día. .
Comparar el DPV máximo horarios medido con el DPV máximo o estimado con
modelos.
Comparar el DPV promedio diario medido con el DPV promedio o estimado
con modelos.
Comparar la temperatura de punto de rocío con modelo de Murray.
Material
Tabla 1. Datos de horarios de temperaturas del aire (Ta) y humedad relativa (HR)
Hora
Temperatura
Actual (°C)
HR (%)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
2
1.5
1.2
1.0
0.8
0.4
0
1
2
5
9
12
15
18
19
20
21
18
15
12
11
10
9
8
6
95.1
96.0
97.0
98.0
99.0
99.4
100.0
98.5
95.3
82.0
70.0
62.0
50.0
40.0
38.5
37
35
48.0
52.0
60.0
70.0
73.0
80.0
85.0
90.0
Procedimiento para cálculo de presión de vapor a saturación.
Graficar Tiempo hora (x) vs Temperatura actual y Humedad Relativa (y)
100.0
90.0
80.0
TA (°C)
70.0
HR (%)
60.0
50.0
40.0
30.0
20.0
10.0
0.0
0
4
8
12
Horas
16
20
24
Generar gráfico de Temperatura (x) y Humedad Relativa (y) con datos ordenados.
100.0
90.0
Humedad relativa (%)
80.0
70.0
60.0
50.0
40.0
30.0
20.0
10.0
0.0
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
Temperatura (ºC)
Para conocer la presión y densidad de vapor horaria, primero es necesario determinar la
presión (Pvs = eo ), y densidad de vapor a saturación ( ρvo ) a la temperatura del aire
esto se consigue a través de ecuaciones:
 16.79 T a  116.9
eo  exp

T a  237.3 

Ecuación 1
exp(52.576
33  6790.4985 T 1  5.02808 ln(T )
ρvo 
4.62 104  T
14.00
90.00
Presión vapor a saturación (kPa)
70.00
10.00
60.00
8.00
50.00
6.00
40.00
30.00
4.00
20.00
2.00
Densidad vapor a saturación (gr/m³)
80.00
12.00
10.00
0.00
0.00
0
10
20
30
40
50
60
Tem peratura (ºC)
Procedimiento para cálculo de presión de vapor actual
Calcular la presión de vapor actual del aire (Pva = ea ).
Como por definición la humedad relativa es la relación entre presión de vapor actual u
horaria (ea) y presión de vapor a saturación (eo) o también densidad de vapor horaria
(ρa) y densidad de vapor a saturación (ρo), es decir:
HR 
ea a
eo o
ea = HR * eo
1.200
ea(kPa)
1.000
0.800
0.600
0.400
0.200
0.000
0
5
10
15
Hrs
20
25
30
Procedimiento para cálculo de déficit presión de vapor (DPV)
Calcular el déficit de presión vapor del aire (DPV) con la ecuación:
DPV = Pvs - Pva
Y con los modelos para déficit de vapor del aire (DPV)
Modelo 1:
DPV (24 Hrs ) 
eo (T max)  eo (T min)
 eo (Tdw )
2
Promedio DPV diario = ((Pvs a Tmáx + Pvs a Tmín) / 2) - Pvs a Temperatura Punto
rocío.
DPV máxima = Pvs a Tmáx - Pvs a Tmín
Modelo 2:
DPV (24Hrs)  eo (Tprom )  eo (Tdw )
Modelo 3:
HRmax  HRmin

DPV(24Hrs) eo(Tprom)  1 

2

Modelo 1
Hora
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
TA (°C)
2.0
1.5
1.2
1.0
0.8
0.4
0.0
1.0
2.0
5.0
9.0
12.0
15.0
18.0
19.0
20.0
21.0
18.0
15.0
HR (%)
95.3
96.0
97.0
98.5
99.0
99.4
100.0
98.0
95.1
92.0
80.0
62.0
52.0
48.0
38.5
37.0
35.0
40.0
50.0
Temp sat
1.9
1.4
1.2
1.0
0.8
0.4
0.0
1.0
1.9
4.6
7.2
7.4
7.8
8.6
7.3
7.4
7.4
7.2
7.5
Modelo 2
Pvs1 (Kpa) Pvs2 (Kpa)
0.706
0.706
0.681
0.681
0.666
0.666
0.657
0.657
0.648
0.647
0.629
0.629
0.611
0.611
0.657
0.657
0.706
0.706
0.873
0.872
1.149
1.147
1.403
1.402
1.706
1.704
2.065
2.062
2.199
2.196
2.340
2.336
2.488
2.485
2.065
2.062
1.706
1.704
Pva (Kpa)
0.673
0.654
0.647
0.647
0.641
0.625
0.611
0.644
0.671
0.803
0.919
0.870
0.887
0.991
0.846
0.866
0.871
0.826
0.853
DPV
0.033
0.027
0.020
0.010
0.006
0.004
0.000
0.013
0.035
0.070
0.230
0.533
0.819
1.074
1.352
1.474
1.617
1.239
0.853
12.0
11.0
10.0
9.0
8.0
6.0
kPa
19
20
21
22
23
24
60.0
70.0
74.3
80.0
85.0
90.0
7.2
7.7
7.4
7.2
6.8
5.4
1.403
1.313
1.229
1.149
1.073
0.936
1.402
1.312
1.227
1.147
1.072
0.935
0.842
0.919
0.913
0.919
0.912
0.842
0.561
0.394
0.316
0.230
0.161
0.094
0.900
0.800
0.700
0.600
0.500
0.400
0.300
0.200
0.100
0.000
DPV
real
Promedio
DPV
modelo 1
Promedio
DPV
modelo 2
Promedio
DPV
modelo 3
Promedio
Procedimiento para cálculo de la temperatura de Punto de Rocío.
Para calcular la temperatura de punto de rocío (Tdw) se pueden ocupar 2 métodos: a
través de la lectura de la carta psicrométrica, lo que resultaría mas fácil pero bastante
largo considerando la cantidad de valores a determinar, o despejando T de la ecuación 1
y dejándola en función de la presión de vapor a saturación, con la variante que ahora eo
se reemplazara por la presión de vapor horaria anteriormente calculada siendo la
temperatura obtenida la correspondiente a la temperatura de punto de rocío. Al despejar
la ecuación se consigue:
Tdw 
 (237.3  ln(ea )  116.9)
ln(ea )  16.78
Las temperaturas así obtenidas, pueden también ser comparadas con las que se obtienen
a partir de Modelo de Murray.
Tdw  237.3/((1/(((LN(HR/100))/17.3)+ (T a/(273.3+ T a))))- 1)
8.0
Temperatura Punto Rocío (ºC)
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
1
3
Murray (ºC)
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
de saturación (ºC)
Horas
Tdw(ºC) 1
Se ven pequeñas diferencias decimales en los valores obtenidos por Murray. Según la
figura siguiente, la pendiente de la recta obtenida de graficar ambos resultados no es 1,
lo que es de esperar puesto que para aquello, los valores deberían ser 1 es a 1.
10.0
9.0
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
y = 1.177x + 0.0027
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0
Tdw(ºC) 2
Temperaturas de punto de rocío (Tdw) medidos en el procedimiento (1) en relación al
procedimiento de Murray (2).
Procedimiento para cálculo de la temperatura de Bulbo Húmedo.
Los datos obtenidos, según muestra la tabla 3, se lograron de manera exclusiva por tabla
psicrometrica, puesto que para utilizar algún modelo que determine este parámetro, es
necesario conocer otro tipo de información que alarga y complica en cierto modo el
procedimiento.
Tabla 3: Temperaturas de bulbo húmedo (Tbh), obtenidas de la tabla psicrometrica a
partir de la temperatura actual(Ta) y humedad relativa (HR).
Ta(ºC)
2.0
1.5
1.2
1.0
0.8
0.4
0.0
1.0
2.0
5.0
9.0
12.0
15.0
18.0
19.0
20.0
21.0
18.0
15.0
12.0
11.0
10.0
9.0
8.0
6.0
HR(%)
95.1
96
97
98
99
99.4
100
98.5
95.3
82
70
62
50
40
38.5
37
35
48
52
60
70
73
80
85
90
Tbh(ºC)
1.5
1.0
1.0
1.0
0.8
0.4
0.0
0.9
1.5
3.9
6.7
8.5
10.0
11.0
11.7
12.0
12.5
12.0
10.0
8.4
8.5
8.0
7.5
7.0
5.0