1. fundamentos de climatización - ELAI-UPM

&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
,QWURGXFFLµQ
(O &RQWURO GH ,QVWDODFLRQHV &OLPDWL]DGDV HV XQ FDPSR PXOWLGLVSOLFLQDU
TXHUHTXLHUHFRQRFHUQRVµORHOIXQFLRQDPLHQWRGHORVVLVWHPDVGHUHJXODFLµQ
VLQR WDPEL«Q OD QDWXUDOH]D GH ORV SURFHVRV TXH VH TXLHUHQ FRQWURODU (Q HVWH
)81'$0(1726'(
&/,0$7,=$&,•1
FDS¯WXOR VH UHSDVDQ DOJXQRV IXQGDPHQWRV GH FOLPDWL]DFLµQ TXH VHU£Q GH
XWLOLGDGDORODUJRGHOFXUVR
5HSDVRGHFRQFHSWRVE£VLFRV
(VFDODVGHWHPSHUDWXUD
(QHO6LVWHPD,QWHUQDFLRQDOGH8QLGDGHV6,ODWHPSHUDWXUDDEVROXWD7
VHH[SUHVDHQNHOYLQ.(QHVWDHVFDODODWHPSHUDWXUDVHPLGHFRQUHIHUHQFLD
DODWHPSHUDWXUDP¯QLPDTXHVHSXHGHDOFDQ]DUDODFX£OVHOHDVLJQDHOYDORU
\ D OD TXH KDELWXDOPHQWH VH OH GD HO QRPEUH GH FHUR DEVROXWR 7 /D
GLYLVLµQGHODHVFDODHONHOYLQVHKDHOHJLGRSDUDTXHWHQJDHOPLVPRWDPD³R
TXH HO JUDGR FHQW¯JUDGR |& $V¯ HQ OD HVFDOD DEVROXWD GH WHPSHUDWXUDV HO
DJXD VH FRQJHOD D . \ KLHUYH D . \ OD GLIHUHQFLD HQWUH DPEDV
WHPSHUDWXUDV HV SUHFLVDPHQWH . OR PLVPR TXH HQ OD HVFDOD &HOVLXV
|&
(QODHVFDODGHWHPSHUDWXUD&HOVLXVRFHQW¯JUDGDODWHPSHUDWXUDWVH
PLGHHQ&HOVLXVRJUDGRVFHQW¯JUDGRV|&(VWDHVFDODXWLOL]DFRPRSXQWRVGH
UHIHUHQFLDHOSXQWRGHFRQJHODFLµQ|&\HEXOOLFLµQGHODJXD|&(QHOOD
HO FHUR DEVROXWR 7 HVW£ VLWXDGR SRU WDQWR HQ |& /D UHODFLµQ HQWUH ODV
WHPSHUDWXUDVH[SUHVDGDVHQDPEDVHVFDODVHV
T
t 273,15 (VWH FDS¯WXOR HVW£ GHVWLQDGR HQ HVSHFLDO D DTXHOORV DOXPQRV TXH QR FXUVHQ OD
DVLJQDWXUDGH&OLPDWL]DFLµQGHODHVSHFLDOLGDG>@
(V XQD EXHQD SU£FWLFD HVFULELU 7
\ QR 7 . SRUTXH OD HVFDOD HV DEVROXWD \ HVWD
WHPSHUDWXUDHVLQGHSHQGLHQWHPHQWHGHFX£OVHDHOWDPD³RGHODGLYLVLµQGHODHVFDOD
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
'HGRQGHVHGHGXFHI£FLOPHQWHFRPRVHKDPHQFLRQDGRDQWHULRUPHQWH
TXH OD GLIHUHQFLD HQWUH GRV WHPSHUDWXUDV H[SUHVDGDV HQ DPEDV HVFDODV HV OD
(MHUFLFLR PLVPDHVGHFLU
T2 T1
¿Cuál es la masa de aire contenida en una sala de 5x6x3 m3 si el volumen
t 2 t1 específico del aire es 0,84 m3/kg?
(Q HO UHVWR GHO FDS¯WXOR VH XWLOL]DU£ HO FRQYHQLR GH XWLOL]DU OD OHWUD
PLQ¼VFXODWSDUDODWHPSHUDWXUDHQ|&\ODPD\¼VFXOD7SDUDODWHPSHUDWXUD
HQ.
(Q JHQHUDO OD GHQVLGDG GH XQ IOXLGR GHSHQGH OD SUHVLµQ \ GH OD
WHPSHUDWXUD /RV O¯TXLGRV FRPR HO DJXD VRQ IOXLGRV HVHQFLDOPHQWH
LQFRPSUHVLEOHV \ OD YDULDFLµQ GH VX GHQVLGDG FRQ OD SUHVLµQ VXHOH VHU
'HQVLGDG\YROXPHQHVSHF¯ILFR
GHVSUHFLDEOHDXQTXHQRRFXUUHORPLVPRFXDQGRYDU¯DODWHPSHUDWXUD/DWDEOD
/D GHQVLGDG U H[SUHVD OD UHODFLµQ HQWUH OD PDVD \ HO YROXPHQ GH XQ
IOXLGR6XXQLGDGHQHO6,HVHONLORJUDPRSRUPHWURF¼ELFRNJP
U
m
>NJP@
V
VLJXLHQWHPXHVWUDODYDULDFLµQGHODGHQVLGDGGHODJXDFRQODWHPSHUDWXUD\OD
SUHVLµQ DXQTXH SDUD QXHVWURV SURSµVLWRV VH YD D FRQVLGHUDU TXH VDOYR
LQGLFDFLµQFRQWUDULDODGHQVLGDGGHODJXDHVFRQVWDQWHHLJXDODNJP/D
GHQVLGDGGHORVJDVHVWDPEL«QGHSHQGHGHODSUHVLµQ\ODWHPSHUDWXUDSHURGH
'RQGHPHVODPDVDHQNJ\9HOYROXPHQHQP
HVRKDEODUHPRVP£VDGHODQWH
(O YROXPHQ HVSHF¯ILFR Q HV HO LQYHUVR GH OD GHQVLGDG HV GHFLU HO
YROXPHQSRUXQLGDGGHPDVD
Q
7HPSHUDWXUD>|&@
V
>PNJ@
m
/D WDEOD GH OD )LJXUD PXHVWUD HO YDORU GH OD GHQVLGDG \ YROXPHQ
HVSHF¯ILFRGHODLUHVHFR\HODJXD
3UHVLµQ>DWP@
U>NJP@
9DULDFLµQ>@
FIGURA 1.2. Variación de la densidad del agua con la temperatura y la presión.
&DORUHVSHF¯ILFR
)OXLGR
U>NJP@
Q>PNJ@
$LUHVHFR
$JXD
FIGURA 1.1. Densidad y volumen específico del aire seco y del agua a 25ºC y 1 atm.
(O FDORU HVSHF¯ILFR GH XQD VXVWDQFLD VH GHILQH FRPR OD FDQWLGDG GH
HQHUJ¯DQHFHVDULDSDUDHOHYDUODWHPSHUDWXUDGHXQDXQLGDGGHPDVDXQNHOYLQ
(O FDORU HVSHF¯ILFR GHSHQGH GH FµPR VH GHVDUUROOD HO SURFHVR \ DV¯ VH VXHOH
KDEODU GH FDORU HVSHF¯ILFR D YROXPHQ FRQVWDQWH \ D SUHVLµQ FRQVWDQWH (Q
FOLPDWL]DFLµQ OD PD\RU¯D GH ORV SURFHVRV GH FDOHIDFFLµQ \ UHIULJHUDFLµQ VH
(MHUFLFLR UHDOL]DQDSUHVLµQFRQVWDQWHSRUORTXHVµORQRVLQWHUHVDHOVHJXQGRFDVR
Un tanque está relleno de aceite cuya densidad es 850 kg/m3. Si su volumen es
2 m3, determinar la masa de aceite contenida en el tanque.
(O FDORU HVSHF¯ILFR D SUHVLµQ FRQVWDQWH FS GH DOJXQRV IOXLGRV
SDUWLFXODUPHQWH LPSRUWDQWHV HQ FOLPDWL]DFLµQ HVW£ UHFRJLGR HQ OD WDEOD GH OD
)LJXUD(OFDORUHVSHF¯ILFRGHSHQGHGHODWHPSHUDWXUDSHURODVYDULDFLRQHV
VXHOHQVHUSHTXH³DV\DTX¯ODVYDPRVDGHVSUHFLDU
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
)OXLGR
FS>N-NJy.@
$LUHVHFR
$JXDO¯TXLGD
9DSRUGHDJXD
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
(MHUFLFLR ¿Cuál es la entalpía del agua líquida a 15 ºC?
FIGURA 1.3. Calor específico aproximado de algunos fluidos a 1 atm.
/DHQHUJ¯DWUDQVIHULGDDXQIOXLGRTSDUDYDULDUVXWHPSHUDWXUD'WHQ|&
RHQ.VHFDOFXODSRUWDQWRDSOLFDQGRODVLJXLHQWHIµUPXOD
q
(MHUFLFLR ¿Cuál es el cambio de entalpía del agua en el Ejercicio 1.3?
m ˜ c p ·'t &DPELRGHIDVHO¯TXLGRJDV
(QPXFKRVSURFHVRVGHFOLPDWL]DFLµQVHSURGXFHQFDPELRVGHIDVHFRQ
(MHUFLFLR ¿Cuánta energía hay que suministrar a 2 kg de agua para aumentar su
VXVWDQFLDV TXH SDVDQ GH O¯TXLGR D JDV \ YLFHYHUVD 3RU HMHPSOR HO YDSRU GH
DJXD DO FRQGHQVDUVH R HO UHIULJHUDQWH GH XQ VLVWHPD GH UHIULJHUDFLµQ SRU
temperatura de 20 a 50ºC?
FRPSUHVLµQTXHVHFRQGHQVD\HYDSRUDHQFDGDFLFOR
&XDQGR VH VXPLQLVWUD FDORU D XQ O¯TXLGR TXH HVW£ D XQD GHWHUPLQDGD
SUHVLµQDXPHQWDVXWHPSHUDWXUDKDVWDDOFDQ]DUODWHPSHUDWXUDGHHEXOOLFLµQD
(MHUFLFLR ODFX£OSDVDGHO¯TXLGRDJDV(QXQO¯TXLGRSXURHOFDPELRGHIDVHVHSURGXFH
¿Determinar la potencia transferida a un caudal de agua de 0,4 kg/s si el agua
entra a 80ºC a una caldera y sale a 90ºC?
SDUDXQDSUHVLµQGDGDDXQDWHPSHUDWXUDFRQFUHWD3RUHMHPSORHODJXDSXUD
KLHUYH D |& FXDQGR OD SUHVLµQ HV GH DWP /D WDEOD GH OD )LJXUD PXHVWUDODWHPSHUDWXUDGHHEXOOLFLµQGHODJXDHQIXQFLµQGHODSUHVLµQ
(QWDOS¯D
/D YDULDFLµQ GH OD WHPSHUDWXUD GH HEXOOLFLµQ GHO DJXD HQ IXQFLµQ GH OD
/D HQWDOS¯D HVSHF¯ILFD K HQ DGHODQWH HQWDOS¯D HV XQD SURSLHGDG
SUHVLµQ HVW£ SUHVHQWH HQ PXFKRV SURFHVRV GH OD YLGD FRWLGLDQD 3RU HMHPSOR
WHUPRGLQ£PLFD TXH VH GHILQH FRPR OD WUDQVIHUHQFLD GH FDORU SRU XQLGDG GH
HQ OXJDUHV FRQ DOWLWXG HOHYDGD SRU HMHPSOR /D 3D] %ROLYLD P OD
PDVDHQXQVLVWHPDDSUHVLµQFRQVWDQWH(QHO6,ODVXQLGDGHVVRQHO-NJ
SUHVLµQ DWPRVI«ULFD GLVPLQX\H KDVWD N3D \ HO DJXD KLHUYH D PHQRU
3XHVWR TXH OR LPSRUWDQWH VRQ ODV YDULDFLRQHV GH HQWDOS¯D VX YDORU
QRUPDOPHQWH HVW£ UHIHULGR D XQD WHPSHUDWXUD GH UHIHUHQFLD HOHJLGD SRU
FRQYHQLR (Q HO FDVR GHO DJXD GHO YDSRU GH DJXD \ GHO DLUH VHFR VH XWLOL]D
FRPR UHIHUHQFLD XQD WHPSHUDWXUD GH |& 3RU HMHPSOR HQ HO FDVR GHO DJXD
O¯TXLGDVXHQWDOS¯DK:VHREWLHQHHQWRQFHVFRPR
hW
WHPSHUDWXUD|&TXHDQLYHOGHOPDU3RUHVWHPRWLYRFRFLQDUORVDOLPHQWRV
HQHVWRVOXJDUHVOOHYDP£VWLHPSR(QFDPELRODHOHYDGDSUHVLµQHQHOLQWHULRU
GHXQDROODH[SUHVVXQRVN3DDSUR[LPDGDPHQWHDQLYHOGHOPDUKDFHTXH
OD WHPSHUDWXUD GH HEXOOLFLµQ GHO DJXD DXPHQWH KDVWD XQRV |& \ ORV
DOLPHQWRVVHFRFLQDQP£VU£SLGR
c pw ·(t 0º C ) c pw ·t 'RQGHWHVODWHPSHUDWXUD\FSZHVHOFDORUHVSHF¯ILFRGHODJXDO¯TXLGD
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
(Q HO HMHUFLFLR DQWHULRU HV LQWHUHVDQWH REVHUYDU TXH OD PD\RU SDUWH GH
36$7>N3D@
W6$7>|&@
FDORUVXPLQLVWUDGRVHLQYLHUWHHQHOFDPELRGHIDVHN-\QRHQHOHYDUOD
WHPSHUDWXUD VµOR N- 3RU VXSXHVWR FXDQGR HVH YDSRU GH DJXD VH
FRQGHQVDVHOLEHUDHOFDORUVXPLQLVWUDGRDQWHULRUPHQWHN-
(OKHFKRGHTXHODWHPSHUDWXUDGHHEXOOLFLµQGHXQDVXVWDQFLDGHSHQGD
GHODSUHVLµQWLHQHQXPHURVDVDSOLFDFLRQHVSU£FWLFDVSRUHMHPSORORVVLVWHPDV
GH UHIULJHUDFLµQ SRU FRPSUHVLµQ GH YDSRU (VWRV VLVWHPDV XWLOL]DQ XQ IOXLGR
UHIULJHUDQWH FX\D WHPSHUDWXUD GH VDWXUDFLµQ D SUHVLµQ DWPRVI«ULFD HV GHO
RUGHQGHXQRVµ|&EDMRFHUR
D
&XDQGRHOYDSRUVHFDOLHQWDP£VDOO£GHVXWHPSHUDWXUDGHVDWXUDFLµQVH
E
FIGURA 1.4. (a) Temperatura de ebullición del agua y(b) Curva de saturación.
GLFHTXHHOYDSRUHVW£VREUHFDOHQWDGRRVREUHVDWXUDGR3RUHMHPSORDDWP
HOYDSRUGHDJXDD|&HVWDU¯DVREUHFDOHQWDGR|&
$XQDSUHVLµQGDGDODWHPSHUDWXUDDODFX£OODVXVWDQFLDFDPELDGHIDVH
VH GHQRPLQD WHPSHUDWXUD GH VDWXUDFLµQ W6$7 $Q£ORJDPHQWH D XQD
(MHUFLFLR WHPSHUDWXUDGDGDODSUHVLµQDODFX£OODVXVWDQFLDFDPELDGHIDVHVHGHQRPLQD
¿Cuánto calor es necesario suministrar al vapor de agua del Ejercicio 1.7 para
SUHVLµQGHVDWXUDFLµQ36$76LJXLHQGRFRQHOHMHPSORGHODJXDDXQDSUHVLµQ
que se convierta en vapor sobresaturado a 150 ºC ?
GH3DHODJXDKLHUYHDXQDWHPSHUDWXUDW6$7 |&RYLFHYHUVDDXQD
WHPSHUDWXUD GH |& OD SUHVLµQ GH VDWXUDFLµQ HV 36$7 3D /DV
*DVHVLGHDOHVRSHUIHFWRV
SDUHMDV 36$7W6$7 GHILQHQ XQD FXUYD GHQRPLQDGD FXUYD GH VDWXUDFLµQ O¯TXLGR
/RV JDVHV LGHDOHV VRQ VXVWDQFLDV LPDJLQDULDV FX\R FRPSRUWDPLHQWR VH
YDSRUGHXQDVXVWDQFLD/D)LJXUDEPXHVWUDODFXUYDGHVDWXUDFLµQHQHO
ULJHSRUODFRQRFLGDHFXDFLµQ
FDVRGHODJXD
P·Q
6LQ HPEDUJR SDUD HYDSRUDU XQD GHWHUPLQDGD PDVD GH O¯TXLGR SRU
'RQGH3HVODSUHVLµQDEVROXWD>3D@QHV HO YROXPHQ HVSHF¯ILFR >PNJ@
HMHPSORDJXDQREDVWDFRQKDFHUDXPHQWDUVXWHPSHUDWXUDKDVWDHOSXQWRGH
HEXOOLFLµQ $GHP£V KD\ TXH VXPLQLVWUDU XQD FDQWLGDG HVSHF¯ILFD GH HQHUJ¯D
5 HVODFRQVWDQWHGHOJDV>3DyPNJy.@\7HVODWHPSHUDWXUDDEVROXWD>.@
TXHHVSURSRUFLRQDODODPDVDGHIOXLGRTXHVHHYDSRUD(VWDHQHUJ¯DDGLFLRQDO
VH GHQRPLQD FDORU ODWHQWH GH YDSRUL]DFLµQ /9 \ HV FDUDFWHU¯VWLFD GH FDGD
VXVWDQFLD3RUHMHPSORHQHOFDVRGHODJXD/9 0-NJDDWP\|&
(MHUFLFLR R ˜T (O YDORU GH OD FRQVWDQWH 5 SDUD HO DLUH VHFR \ HO YDSRU GH DJXD HV
UHVSHFWLYDPHQWH\3DyPNJy.
(MHUFLFLR ¿Cuál es la densidad del aire seco a 1 atm y 25 ºC?
¿Cuánto calor es necesario suministrar a 500 gr de agua pura que están a 20
ºC para que se convierta en vapor si la presión es de 1atm?
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
0H]FODGHJDVHVLGHDOHV
FDQWLGDG GH YDSRU GHO DJXD SUHVHQWH HQ HO DLUH HV HQ FXDOTXLHU FDVR PX\
(QXQDPH]FODGHJDVHVLGHDOHVFDGDXQRGHORVJDVHVTXHFRPSRQHQ
OD PH]FOD VH FRPSRUWD FRPR VL ORV RWURV QR H[LVWLHUDQ XQD DSUR[LPDFLµQ TXH
SHTXH³D6LQHPEDUJRGHVGHHOSXQWRGHYLVWDGHOFRQIRUWKXPDQRWLHQHJUDQ
LPSRUWDQFLD\KD\TXHWHQHUODHQFXHQWD
VH SDUHFH D OD UHDOLGDG FXDQGR ODV GHQVLGDGHV GH ORV JDVHV VRQ EDMDV 3DUD
GHWHUPLQDU ODV SURSLHGDGHV GH XQD PH]FOD GH JDVHV LGHDOHV VH XWLOL]DQ
*DV
KDELWXDOPHQWHODV/H\HVGH'DOWRQ\$PDJDW)LJXUD/DSULPHUDHVWDEOHFH
1LWUµJHQR
TXH OD SUHVLµQ GH XQD PH]FOD GH JDVHV LGHDOHV HV LJXDO D OD VXPD GH ODV
2[¯JHQR
9ROXPHQ>@
5>3DyPNJy.@
SUHVLRQHVTXHFDGDJDVHMHUFHU¯DVLHVWXYLHUDVRORDODWHPSHUDWXUD\YROXPHQ
$UJµQ
GH OD PH]FOD OD SUHVLµQ HMHUFLGD LQGLYLGXDOPHQWH SRU FDGD JDV VH GHQRPLQD
'Lµ[LGRGHFDUERQR
SUHVLµQ SDUFLDO /D /H\ GH $PDJDW HV UHF¯SURFD D OD GH 'DOWRQ FDPELDQGR
FIGURA 1.6. Proporción y constante característica de los principales gases que
SUHVLµQSRUYROXPHQHVGHFLUHOYROXPHQGHXQDPH]FODGHJDVHVLGHDOHVHV
LJXDODODVXPDGHORVYRO¼PHQHVTXHFDGDJDVRFXSDU¯DVLHVWXYLHUDVRORDOD
WHPSHUDWXUD\SUHVLµQGHODPH]FOD
componen el aire seco.
0H]FODGHDLUHVHFR\YDSRUGHDJXD
(QHOUDQJRGHWHPSHUDWXUDVKDELWXDOHVGHORVSURFHVRVGHFOLPDWL]DFLµQ
HQWUH\|&\DSUHVLµQDWPRVI«ULFDWDQWRHODLUHVHFRFRPRHOYDSRUGH
DJXDSXHGHQWUDWDUVHFRPRJDVHVLGHDOHV FX\DPH]FODHODLUH K¼PHGRWLHQH
XQDV SURSLHGDGHV TXH SXHGHQ GHWHUPLQDUVH XWLOL]DQGR ODV OH\HV GH 'DOWRQ \
$PDJDW
8WLOL]DQGR OD OH\ GH 'DOWRQ VH FXPSOH TXH OD SUHVLµQ GHO DLUH
D
E
FIGURA 1.5. (a) Ley de Dalton. (b) Ley de Amagat (figuras adaptadas de [2]).
DWPRVI«ULFR3DWPHVODVXPDGHODVSUHVLRQHVSDUFLDOHVGHODLUHVHFR3D\GHO
YDSRUGHDJXD3YHVGHFLU
Patm
3URSLHGDGHVVLFURP«WULFDVGHODLUHK¼PHGR
Pa Pv /D SUHVLµQ SDUFLDO GH FDGD JDV SXHGH FDOFXODUVH XWLOL]DQGR OD HFXDFLµQ
GHORVJDVHVLGHDOHV6XSRQLHQGRTXHODPH]FODHVW£DODWHPSHUDWXUDDEVROXWD
$LUHDWPRVI«ULFR\DLUHVHFR
7\TXHRFXSDXQYROXPHQ9SDUDHODLUHVHFRVXE¯QGLFHDVHWLHQHTXH
(ODLUHVHFRHVXQDPH]FODGHQLWUµJHQRR[¯JHQR\SHTXH³DVFDQWLGDGHV
Pa ·Q a
GHRWURVJDVHVIXQGDPHQWDOPHQWHDUJµQ\GLµ[LGRGHFDUERQR)LJXUD/D
Ra ˜ T Pa ·V
m a ˜ Ra ˜ T FRPSRVLFLµQ GHO DLUH VHFR HV SU£FWLFDPHQWH FRQVWDQWH HQ OD DWPµVIHUD KDVWD
'RQGHPDHVODPDVDGHDLUHVHFR<SDUDHOYDSRUGHDJXD
XQDDOWLWXGGHXQRVNP
Pv ·Q v
Rv ˜ T Pv ·V
mv ˜ Rv ˜ T 'RQGHPYHVODPDVDGHYDSRUGHDJXDVXE¯QGLFHY
&XDQGRHODLUHVHFRFRQWLHQHKXPHGDGVHGHQRPLQDDLUHK¼PHGRRDLUH
DWPRVI«ULFR$GLIHUHQFLDGHODLUHVHFRHOFRQWHQLGRGHYDSRUGHDJXDGHODLUH
DWPRVI«ULFR HV PX\ YDULDEOH \ GHSHQGH PXFKR GHO OXJDU GHO FOLPD HWF /D
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
+XPHGDGHVSHF¯ILFD\UHODWLYD
w
Curva de saturación
/DKXPHGDGHVSHF¯ILFDRDEVROXWDZVHGHILQHFRPRHOFRFLHQWHHQWUH
ODPDVDGHYDSRUGHDJXD\ODPDVDGHDLUHVHFRHVGHFLU
w
A
mv
ma
wA
B
C
wB
/DXQLGDGGHODKXPHGDGHVSHF¯ILFDHVHONLORGHYDSRUGHDJXDSRUNLOR
GHDLUHVHFR>NJNJ@R>NJNJD@$GHP£VFRPRHOYDORUGHZHQ>NJNJ@HVPX\
SHTXH³RWDPEL«QHVFRP¼QXWLOL]DUFRPRXQLGDGORVJUDPRVGHYDSRUGHDJXD
t
tC
tA
tB
SRUNLORGHDLUHVHFR>JUNJ@
/DKXPHGDHVSHF¯ILFDVHSXHGHFDOFXODUFRPR
w
mv
ma
Pv ·V / Rv ˜ T
Pa ·V / Ra ˜ T
Pv / Rv
Pa / Ra
2WHQLHQGRHQFXHQWDTXH Patm
w
0,622
0,622
Pv
Pa
Pa Pv FRPR
FIGURA 1.7. Diagrama sicrométrico w-t.
3RU HMHPSOR HO SXQWR $ GHO GLDJUDPD TXH HVW£ VREUH OD FXUYD GH
VDWXUDFLµQLQGLFDTXHHODLUHHVW£FRPSOHWDPHQWHVDWXUDGRDODWHPSHUDWXUDW$
(Q RWUDV SDODEUDV D HVD WHPSHUDWXUD OD KXPHGDG HVSHF¯ILFD P£[LPD TXH
SXHGH KDEHU HQ HO DLUH HV Z$ (Q HVWDV FRQGLFLRQHV VL OD WHPSHUDWXUD
Pv
Patm Pv
GLVPLQX\HHOYDSRUGHDJXDVHFRQGHQVDU£FRQYLHUWL«QGRVHHQO¯TXLGR
(OSXQWR%GHOGLDJUDPDVLWXDGRDODGHUHFKDGHODFXUYDGHVDWXUDFLµQ
8WLOL]DQGR OD HFXDFLµQ DQWHULRU VH SXHGH FDOFXODU OD SUHVLµQ SDUFLDO GHO
YDSRUGH DJXDHQIXQFLµQGHOD KXPHGDG HVSHF¯ILFD3RUHMHPSORODFDQWLGDG
GHYDSRUGHDJXDSUHVHQWHHQHODLUHFXDQGRHVW£VDWXUDGRDXQDGHWHUPLQDGD
WHPSHUDWXUDSXHGHFDOFXODUVHVXVWLWX\HQGR3Y SRUODSUHVLµQGHYDSRUVDWXUDGR
UHSUHVHQWD XQD FRQGLFLµQ GHO DLUH HQ OD TXH OD KXPHGDG HVSHF¯ILFD HV PHQRU
TXH OD TXH SRGU¯D KDEHU D OD WHPSHUDWXUD W% (Q HVWDV FRQGLFLRQHV OD
WHPSHUDWXUDWHQGU¯DTXHGLVPLQXLUGHVGHW%KDVWDW&SDUDTXHHOYDSRUGHDJXD
VHFRQGHQVHVXSRQLHQGRTXHODKXPHGDGHVSHF¯ILFDVHPDQWLHQHFRQVWDQWH
GHODJXDDHVDWHPSHUDWXUD36$7
$W&VHODGHQRPLQDFRPRWHPSHUDWXUDGHURF¯RGHOSXQWR%
/D FXUYD GH VDWXUDFLµQ GHO YDSRU GH DJXD SXHGH UHSUHVHQWDUVH HQ HO
GLDJUDPD ZW TXH VH PXHVWUD )LJXUD SDUD XQD GHWHUPLQDGD SUHVLµQ
DWPRVI«ULFD (VWH GLDJUDPD VH GHQRPLQD GLDJUDPD VLFURP«WULFR \ HV PX\
(MHUFLFLR
LPSRUWDQWHHQFOLPDWL]DFLµQ
A 25ºC y 100 kPa, la presión de saturación del agua vale 3,1698 kPa. ¿Cuánto
vale la humedad específica?
/D GHQRPLQDFLµQ GH DLUH VDWXUDGR VXHOH LQGXFLU D SHQVDU TXH HO DLUH WLHQH XQD
GHWHUPLQDGDFDSDFLGDGSDUDDEVRUEHUKXPHGDG\TXHFXDQGRHVW£VDWXUDGRQRSXHGHDFHSWDU
GHSHQGHGHQLQJXQDFDSDFLGDGGHDOPDFHQDPLHQWRGHODLUHVLQRGHVXWHPSHUDWXUD&RQIRUPH
P£V 6LQ HPEDUJR OD FDQWLGDG P£[LPD GH YDSRU GH DJXD TXH SXHGH KDEHU HQ HO DLUH QR
DXPHQWD«VWDPD\RUHVODFDQWLGDGGHYDSRUGHDJXDTXHSXHGHKDEHUSUHVHQWHHQHODLUH
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
w
/D KXPHGDG UHODWLYD I VH GHILQH FRPR HO FRFLHQWH HQWUH OD PDVD GH
YDSRUGHDJXDTXHFRQWLHQHHODLUHPY\ODP£[LPDTXHSRGU¯DFRQWHQHUHODLUH
VDWXUDGRDODPLVPDWHPSHUDWXUDPVDWHVGHFLU
I
mv
m sat
I=1
0 d I d 1
I=0,5
/DKXPHGDGHVSHF¯ILFDHVXQSDU£PHWURDGLPHQVLRQDOTXHYDU¯DHQWUH
I=0,2
DLUHVHFR\DLUHVDWXUDGR\VXHOHHVSHFLILFDUVHHQWDQWRSRUFLHQWR>@
/DKXPHGDGUHODWLYDSXHGHFDOFXODUVHFRPR
I
mv
m sat
Pv ·V / Rv ˜ T
Psat ·V / Rv ˜ T
t
Pv
Psat
FIGURA 1.9. Curvas de humedad relativa constante en el diagrama sicrométrico.
'RQGH 3VDW HV OD SUHVLµQ GH YDSRU VDWXUDGR FX\R YDORU SDUD DWP GH
'HVGHHOSXQWRGHYLVWDGHOFRQIRUWW«UPLFRHOSDU£PHWURTXHLPSRUWDHV
SUHVLµQ \ WHPSHUDWXUDV HQWUH \ |& HVW£ UHFRJLGR HQ OD )LJXUD 8QD
SUHFLVDPHQWHODKXPHGDGUHODWLYD3RUHMHPSORVLODKXPHGDGUHODWLYDHVPX\
HFXDFLµQ DSUR[LPDGD TXH SHUPLWH FDOFXODU OD SUHVLµQ GH YDSRU VDWXUDGR HV OD
HOHYDGD HO VXGRU WLHQH P£V GLILFXOWDGHV SDUD HYDSRUDUVH \ OD SLHO SHUPDQHFH
VLJXLHQWH
PRMDGD 3RU HO FRQWUDULR VL OD KXPHGDG UHODWLYD HV PX\ EDMD VH IDYRUHFH OD
Psat
ª16,461 ˜ t 114,86 º
exp «
»
t 231,67
¬
¼
HYDSRUDFLµQGHODJXDORTXHSURYRFDHOUHVHFDPLHQWRGHODVPXFRVDVQDVDOHV
'RQGH 3VDW HVW£ GDGD HQ N3D \ OD WHPSHUDWXUD W HQ |& 3RU HMHPSOR
SDUD|&FRQODIµUPXODVHREWLHQH3VDW|N3D
(MHUFLFLR
Calcular la humedad específica de una muestra de aire a 1 atm sabiendo que
la humedad relativa es del 20% cuando la temperatura es 20ºC.
(QWDOS¯D
(QWDOS¯DGHODLUHK¼PHGRK
/D HQWDOS¯D GHO DLUH K¼PHGR SXHGH H[SUHVDUVH HQ IXQFLµQ GH ODV
HQWDOS¯DVSRUXQLGDGGHPDVDGHODLUHVHFRKD\GHOYDSRUGHDJXDKYFRPR
FIGURA 1.8. Presión de vapor saturado, Psat, en kPa , a 1 atm en función de la
h
temperatura.
/DVFXUYDVGHKXPHGDGUHODWLYDHQHOGLDJUDPDVLFURP«WULFR)LJXUD
VRQ ODV ¼QLFDV TXH QR VRQ O¯QHDV UHFWDV 3XHGH REVHUYDUVH TXH OD KXPHGDG
UHODWLYD YDU¯D FRQ OD WHPSHUDWXUD LQFOXVR DXQTXH OD KXPHGDG HVSHF¯ILFD VH
PDQWHQJDFRQVWDQWH
ha w·hv
c pa ˜ t w ˜ ( Lv 0 c pv ·t ) | t w ˜ 2501 1,82·t 'RQGH WRGDV ODV HQWDOS¯DV VH H[SUHVDQ HQ >N-NJ@ R >N-NJD@ /DV
HQWDOS¯DV HVW£Q H[SUHVDGDV SRU XQLGDG GH PDVD GH DLUH VHFR SRUTXH HQ OD
PD\RU¯D GH ORV SURFHVRV GH FOLPDWL]DFLµQ OD PDVD GH DLUH VHFR SHUPDQHFH
FRQVWDQWH PLHQWUDV TXH OD GH YDSRU GH DJXD SXHGH FDPELDU /RV VLJXLHQWHV
DSDUWDGRVLQGLFDQFµPRVHKDQREWHQLGRKD\KYHQODHFXDFLµQDQWHULRU
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
(QWDOS¯DGHODLUHVHFRKD
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
\|&SXHGHWRPDUVHHQN-NJy.DXQTXHQRDSDUHFHGHIRUPDH[SO¯FLWD
(Q HO LQWHUYDOR GH WHPSHUDWXUDV TXH RFXUUHQ HQ ORV SURFHVRV GH
FOLPDWL]DFLµQHQWUH\ |& DSUR[LPDGDPHQWHVHSXHGHFRQVLGHUDUTXH HO
HQODVXQLGDGHVHQDPERVFDVRVVHHQWLHQGHTXHHONJKDFHUHIHUHQFLDDXQNJ
GHYDSRUGHDJXD
FDORUHVSHF¯ILFRGHODLUHVHFRDSUHVLµQFRQVWDQWHFSDYDOHDSUR[LPDGDPHQWH
N-NJy.(OHUURUTXHVHFRPHWHSRUXWLOL]DUHVWDDSUR[LPDFLµQHVDOUHGHGRUGHO
(Q GHILQLWLYD OD HQWDOS¯D GHO YDSRU GH DJXD SRU NJ GH YDSRU GH DJXD
SRGHPRVFDOFXODUODFRPR
6LVHGHVHDDILQDUP£VOD)LJXUDFRQWLHQHORVYDORUHVH[DFWRVGHFSD
hv
2501 1,82·t >N-NJ@WHQ|&
HQIXQFLµQGHODWHPSHUDWXUD
W>r&@
FSD>N-NJr&@
ದ
FIGURA 1.10. Calor específico del aire seco en función de la temperatura.
7RPDQGR OD WHPSHUDWXUD GH |& FRPR UHIHUHQFLD OD HQWDOS¯D GHO DLUH
(MHUFLFLR
¿Cuál es la entalpía del vapor de agua a 30ºC?
(MHUFLFLR
Calcular la entalpía del aire atmosférico a 30ºC si la humedad específica es de
25 gr/kg.
(Q HO GLDJUDPD VLFURP«WULFR ORV YDORUHV GH HQWDOS¯D FRQVWDQWH HVW£Q
GHILQLGRV SRU O¯QHDV UHFWDV DSUR[LPDGDPHQWH SDUDOHODV FRPR ODV TXH VH
UHSUHVHQWDQHQOD)LJXUD
VHFRSXHGHFDOFXODUVHHQIXQFLµQGHODWHPSHUDWXUDWFRPR
ha
c pa ·( t 0º C ) c pa ˜ t >N-NJ@WHQ>|&@
w
I=100%
(MHUFLFLR
¿Cuál es la entalpía del aire seco a 30ºC ?
h2
h1
(QWDOS¯DGHOYDSRUGHDJXDKY
h1< h2
6LVHFRQVLGHUDTXHHOYDSRUGHDJXDVHFRPSRUWDFRPRXQJDVLGHDOVH
SXHGHFDOFXODUVXHQWDOS¯DGHIRUPDDSUR[LPDGDFRPR
hv
t
Lv 0 c pv ·t 'RQGH/92HVHOFDORUODWHQWHGHYDSRUL]DFLµQGHODJXDD|&/9 FIGURA 1.11. Líneas de entalpía constante en el diagrama sicrométrico.
N-NJ\FSYHVHOFDORUHVSHF¯ILFRGHOYDSRUGHDJXDFX\RYDORUPHGLRHQWUH
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
(MHUFLFLR
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
(QODHFXDFLµQDQWHULRUSXHGHYHUVHTXHFSDKGHSHQGHQRVµOR GHFSD \
Determinar la humedad específica en una recta con entalpía constante de 95
FSYVLQRWDPEL«QGHODKXPHGDGHVSHF¯ILFDZ(QODPD\RU¯DGHORVSURFHVRV
kJ/kg cuando la temperatura es de 50 ºC.
GHFOLPDWL]DFLµQODKXPHGDGHVSHF¯ILFDVXHOHYDULDUHQWUH\NJNJ
(MHUFLFLR
7RPDQGRXQYDORUPHGLRGHZ NJNJVHREWLHQHTXH
c pah
Un local de 75 m3 contiene aire a 25 ºC a una presión de 100 kPa con una
1,005 0,008·1,86 | 1,02
kJ
kgK
humedad relativa del 75%. Determinar:
$ SDUWLU GH DKRUD VH YD D DGRSWDU OD DSUR[LPDFLµQ GH TXH HO FDORU
a) La presión parcial del aire seco.
HVSHF¯ILFR GHO DLUH K¼PHGR YDOH OD XQLGDG SDUD HO LQWHUYDOR GH KXPHGDGHV
b) La humedad específica.
HVSHF¯ILFDV FRQVLGHUDGR HO HUURU TXH VH FRPHWH HV GHO RUGHQ GHO c) La entalpía del aire húmedo.
d) Las masas de aire seco y vapor de agua en el local.
)LQDOPHQWH WHQLHQGR HQ FXHQWD HVWD ¼OWLPD DSUR[LPDFLµQ OD HQWDOS¯D GHO DLUH
K¼PHGRSXHGHH[SUHVDUVHGHPDQHUDVLPSOLILFDGDFRPR
h
&DORUHVSHF¯ILFRFDORUVHQVLEOH\FDORUODWHQWH
(QHODSDUWDGRDQWHULRUKHPRVYLVWRTXHODHQWDOS¯DGHODLUHK¼PHGRK
GHSHQGHGHODWHPSHUDWXUD\GHODKXPHGDGHVSHF¯ILFD\TXHSXHGHFDOFXODUVH
(MHUFLFLR
Determinar el calor sensible y latente de una muestra de aire que está a 24ºC y
XWLOL]DQGRODVLJXLHQWHH[SUHVLµQ
h
c pah ˜ t Lv 0 ˜ w | t 2501 ˜ w con una humedad relativa del 50% si la presión atmosférica es de 1atm.
c pa ˜ t w ˜ Lv 0 c pv ·t 'RQGHFSDHVHOFDORUHVSHF¯ILFRGHODLUHVHFRWHVODWHPSHUDWXUDZHV
ODKXPHGDGHVSHF¯ILFD/YHVHOFDORUODWHQWHGHYDSRUL]DFLµQGHODJXDD|&\
9ROXPHQHVSHF¯ILFR
FSYHOFDORUHVSHF¯ILFRGHOYDSRUGHDJXD
$JUXSDQGR ORV W«UPLQRV TXH PXOWLSOLFDQ D OD WHPSHUDWXUD SRGHPRV
ODVXPDGHORVYRO¼PHQHVGHODLUHVHFR9D\GHOYDSRUGHDJXD9YSUHVHQWHV
HQODPLVPDPHGLGRVDODSUHVLµQ3\WHPSHUDWXUD7GHODPXHVWUD
HVFULELUODHFXDFLµQDQWHULRUFRPR
h
6HJ¼QODOH\GH$PDJDWHOYROXPHQGHXQDPXHVWUDGHDLUHK¼PHGRHV
V
(c pa w·c pv ) ˜ t Lv 0 ˜ w GHQRPLQD FDORUODWHQWH$PERVFDORUVHQVLEOH\FDORUODWHQWH VHH[SUHVDQ HQ
DJXDUHVSHFWLYDPHQWH6LXWLOL]DPRVGHQXHYRFRPRUHIHUHQFLDODPDVDGHDLUH
VHFRHOYROXPHQHVSHF¯ILFRGHODLUHK¼PHGRVHH[SUHVDFRPR
N- SRU NJ GH DLUH VHFR N-NJ 2EVHUYDQGR HO SULPHU W«UPLQR GH OD HFXDFLµQ
Q
DQWHULRUSRGHPRVLGHQWLILFDUHOFDORUHVSHF¯ILFRGHODLUHK¼PHGRFSDKFRPR
c pah
V
ma
ma
m
·Q a v ·Q v
ma
ma
Q a w·Q v 6XVWLWX\HQGR QD\ QYSRUVXYDORUVHJ¼QODHFXDFLµQGHORVJDVHVLGHDOHV
c pa w·c pv UHVXOWD
Q
ma ·Q a mv ·Q v 'RQGHQD\QYVRQORVYRO¼PHQHVHVSHF¯ILFRVGHODLUHVHFR\GHOYDSRUGH
(OSULPHUW«UPLQRGHHVWDHFXDFLµQHVW£DVRFLDGRDODWHPSHUDWXUD\VH
GHQRPLQDFDORUVHQVLEOH(OVHJXQGRW«UPLQRHVW£DVRFLDGRDODKXPHGDG\VH
V a Vv
Ra ˜ T
R ˜T
w· v
P
P
( Ra w ˜ RV )
T
P
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
(Q OD HFXDFLµQ DQWHULRU SXHGH YHUVH TXH OD FRQVWDQWH FDUDFWHU¯VWLFD GHO
DLUH K¼PHGR YDOH R
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
7HPSHUDWXUDGHURF¯R
Ra w ˜ RV (O YROXPHQ HVSHF¯ILFR GHO DLUH K¼PHGR
WDPEL«Q SXHGH H[SUHVDUVH GH IRUPD VLPSOLILFDGD VXVWLWX\HQGR OD KXPHGDG
HVSHF¯ILFDSRU
/D WHPSHUDWXUD GH URF¯R VH GHILQH FRPR DTXHOOD D OD FX£O HO YDSRU GH
DJXD FRQWHQLGR HQ HO DLUH VH FRQGHQVD FXDQGR HO DLUH HV HQIULDGR D SUHVLµQ
FRQVWDQWH (Q RWUDV SDODEUDV OD WHPSHUDWXUD GH URF¯R HV DTXHOOD D OD FX£O OD
Ra Pv
˜ Rv Pa
SUHVLµQDFWXDOGHOYDSRUGHDJXDTXHVHYDDPDQWHQHUFRQVWDQWHDOHQIULDUOR
5HVXOWDQGRTXH
GHURF¯RGHXQSXQWRVHREWLHQHHQODLQWHUVHFFLµQGHXQDUHFWDZ FWHTXHSDVD
w
Q
( Ra w ˜ RV )
HVLJXDODVXSUHVLµQGHVDWXUDFLµQ(QHOGLDJUDPDVLFURP«WULFRODWHPSHUDWXUD
T
P
( Ra Ra Pv
T
˜ ˜ RV )
Rv Pa
P
Ra
Pa PV T
˜
Pa
P
Ra ˜ T
Pa
(QHOGLDJUDPDVLFURP«WULFRODVFXUYDV Q FWHVRQO¯QHDVUHFWDVFRPRODV
SRUHVHSXQWR\ODFXUYDGHVDWXUDFLµQWDO\FRPRVHUHSUHVHQWDHQHOHMHPSOR
GHOD)LJXUD
TXHVHUHSUHVHQWDQHQOD)LJXUD
w
Curva de saturación
w
A
w=cte
Q1< Q2
Q2
Q1
tR
t
tA
FIGURA 1.13. Determinación de la temperatura de rocío de un punto en el diagrama
sicrométrico. En el ejemplo, TR es la temperatura de rocío del aire en el
punto A.
t
FIGURA 1.12. Rectas de volumen específico constante en el diagrama sicrométrico.
(MHUFLFLR
(MHUFLFLR
Una habitación contiene aire a 20ºC con una humedad relativa del 75%.
Determinar la temperatura de los cristales de las ventanas a la cuál se
¿Cuál es volumen específico de una muestra de aire húmedo a una
condensará vapor de agua en ellos.
temperatura de 24 ºC, una humedad relativa del 20% y una presión de 1 atm?
6L VH FRQRFH OD WHPSHUDWXUD GH URF¯R GHO DLUH VH SXHGH GHWHUPLQDU OD
SUHVLµQGHYDSRU\DSDUWLUGH«VWDODKXPHGDGHVSHF¯ILFDRODUHODWLYD(QHVWH
SULQFLSLRGHIXQFLRQDPLHQWRVHEDVDSRUHMHPSORHOVHQVRUGHಯHVSHMRKHODGRರ
TXHVHGHVFULEHHQHOFDS¯WXORVLJXLHQWH
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
6DWXUDFLµQDGLDE£WLFD\WHPSHUDWXUDGHEXOERK¼PHGR
+DVWD DKRUD KHPRV YLVWR TXH D SDUWLU GH OD WHPSHUDWXUD \ OD KXPHGDG
HVSHF¯ILFDVHSXHGHFDOFXODUODHQWDOS¯DGHODLUHK¼PHGRXWLOL]DQGRODVLJXLHQWH
HFXDFLµQ
h
c pah ˜ t Lv 0 ˜ w 6LQHPEDUJRGHWHUPLQDUODKXPHGDGHVSHF¯ILFDUHTXLHUHSURFHGLPLHQWRV
Pared aislante
TXHQRVRQSUHFLVDPHQWHVHQFLOORV3RUHMHPSORXQDIRUPDGHKDFHUORVHU¯DOD
VLJXLHQWH
7RPDUXQDPXHVWUDGHDLUHK¼PHGR
FIGURA 1.14. Proceso ideal de saturación adiabática (figura adaptada de [2]).
3HVDUOD\REWHQHUVXYDORUPDKPDK PDPY
(Q HVWH SURFHVR LGHDO OD WHPSHUDWXUD W D OD TXH VH OOHJD FXDQGR HO
(OLPLQDUODKXPHGDG\YROYHUODDSHVDUSDUDREWHQHUPD
SURFHVR KD OOHJDGR D VX U«JLPHQ HVWDFLRQDULR VH GHQRPLQD WHPSHUDWXUD GH
2EWHQHUODPDVDGHYDSRUGHDJXDPY PDKPD
VDWXUDFLµQDGLDE£WLFD$SOLFDQGRODVOH\HVGHFRQVHUYDFLµQGHODPDVD\GHOD
&DOFXODUODKXPHGDGHVSHF¯ILFDZ PYPD
HQHUJ¯DSXHGHGHPRVWUDUVH>@TXHODHQWDOS¯DGHODLUHDODVDOLGDGHOFRQGXFWR
KYDOH
(VW£ FODUR TXH HVWH SURFHVR OOHYD VX WLHPSR \ KD\ TXH D UHFXUULU D XQ
h2
ODERUDWRULR(QODSU£FWLFDODKXPHGDGVHGHWHUPLQDGHIRUPDLQGLUHFWDDWUDY«V
'RQGHKZHVODHQWDOS¯DGHODJXDO¯TXLGDDODWHPSHUDWXUDW8WLOL]DQGROD
GH OD PHGLGD GH RWUDV YDULDEOHV SRU HMHPSOR D SDUWLU GH OD WHPSHUDWXUD GH
URF¯R FRPR VH KD PHQFLRQDGR DQWHULRUPHQWH R D SDUWLU GH OD WHPSHUDWXUD GH
EXOER K¼PHGR TXH YDPRV D GHILQLU HQ HVWH DSDUWDGR 3DUD HOOR HV QHFHVDULR
LQWURGXFLUSUHYLDPHQWHHOFRQFHSWRGHSURFHVRGHVDWXUDFLµQDGLDE£WLFD
HFXDFLµQDQWHULRUVHSXHGHFDOFXODUODKXPHGDGHVSHF¯ILFD\ODUHODWLYDHQHO
SXQWR D SDUWLU GH OD PHGLGD LQGLUHFWD GH PDJQLWXGHV TXH SRGHPRV PHGLU
I£FLOPHQWHFRPRODSUHVLµQDWPRVI«ULFD\ODWHPSHUDWXUD
&RPR SXHGH YHUVH OD PHGLGD GH OD WHPSHUDWXUD GH VDWXUDFLµQ
(Q WHUPRGLQ£PLFD VH GLFH TXH XQ SURFHVR HV DGLDE£WLFR FXDQGR VH
UHDOL]DVLQLQWHUFDPELRDOJXQRGHFDORUFRQHOH[WHULRU/DVDWXUDFLµQDGLDE£WLFD
VH SXHGH LPDJLQDU FRQ HO SURFHVR LGHDO UHSUHVHQWDGR HQ OD )LJXUD (O
VLVWHPD FRQVLVWH HQ XQ FRQGXFWR DLVODGR TXH FRQWLHQH XQD SLVFLQD GH DJXD
O¯TXLGD 3RU XQ H[WUHPR GHO FRQGXFWR HQWUD XQD FRUULHQWH GH DLUH QR VDWXUDGR
GHILQLGRSRUODVFRQGLFLRQHVGHOSXQWRWZ\I&RPRHVWHDLUHQR
DGLDE£WLFD WDPEL«Q UHTXLHUH XQ SURFHVR UHODWLYDPHQWH FRPSOHMR DV¯ TXH
WDPSRFRKHPRVDYDQ]DGRPXFKR6LQHPEDUJRHQODSU£FWLFDVHUHFXUUHXQD
VROXFLµQP£VVHQFLOODTXHFRQVLVWHHQPHGLUODWHPSHUDWXUDGHEXOERK¼PHGRR
WHPSHUDWXUD K¼PHGD WK TXH VH PLGH FRQ XQ WHUPµPHWUR GH EXOER K¼PHGR
)LJXUD
HVW£VDWXUDGRDOSDVDUSRUODVXSHUILFLHGHODJXDSDUWHGHODJXDVHHYDSRUD\
HQIU¯DHODLUHGHOTXHWRPDVXFDORUODWHQWHGHYDSRUL]DFLµQ6LHOFRQGXFWRHV
OR VXILFLHQWHPHQWH ODUJR HO DLUH D OD VDOLGD SXQWR HVWDU£ FRPSOHWDPHQWH
3RUFRQWUDSRVLFLµQDHVWDGHQRPLQDFLµQDODWHPSHUDWXUDRUGLQDULDVHOHGDHOQRPEUH
VDWXUDGRWWZ!Z\I 3DUDTXHHOSURFHVRQRVHGHWHQJDKD\TXH
D³DGLUFRQWLQXDPHQWHDJXDDODWHPSHUDWXUDW
h1 ( w2 w1 ) ˜ hW GHWHPSHUDWXUDGHEXOERVHFRRWHPSHUDWXUDVHFD'HDKRUDHQDGHODQWHFXDQGRHQHOWH[WRVH
KDEOHGHWHPSHUDWXUDVHHQWLHQGHSRUGHIHFWRTXHVHWUDWDGHODWHPSHUDWXUDVHFD
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
Temperatura
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
Termómetro
convencional
(OGLDJUDPDVLFURP«WULFRGH$6+5$(
0HGLDQWH ODV HFXDFLRQHV GHVFULWDV HQ HO DSDUWDGR DQWHULRU HV SRVLEOH
th
FDOFXODUWRGDVODVSURSLHGDGHVWHUPRGLQ£PLFDVGHODLUHK¼PHGRDSDUWLUGHGRV
GH HOODV SHUR OD UHVROXFLµQ DQDO¯WLFD UHVXOWD UHODWLYDPHQWH WHGLRVD VL VH WLHQHQ
Tiempo
Corriente de
aire
TXH KDFHU ORV F£OFXORV D PDQR 3RU HVWH PRWLYR VH KDQ GHVDUUROODGR
KHUUDPLHQWDV TXH IDFLOLWDQ HO WUDEDMR SRU HMHPSOR JU£ILFRV GHQRPLQDGRV
Lienzo humedecido
GLDJUDPDV VLFURP«WULFRV ORV FX£OHV VH XWLOL]DQ DPSOLDPHQWH HQ FOLPDWL]DFLµQ
Agua líquida
([LVWHQ GLYHUVRV GLDJUDPDV VLFUµPHWULFRV VLHQGR ORV P£V KDELWXDOHV HO GH
&DUULHU\HOGH$6+5$(TXHHVHOTXHYDPRVDXWLOL]DU
FIGURA 1.15. Termómetro de bulbo húmedo.
/D )LJXUD UHSUHVHQWD GH IRUPD HVTXHP£WLFD ODV FDUDFWHU¯VWLFDV GHO
GLDJUDPD /D WHPSHUDWXUD VHFD HVW£ UHSUHVHQWDGD HQ HO HMH KRUL]RQWDO \ OD
FRQYHQFLRQDO FX\R EXOER HVW£ VXPHUJLGR HQ XQ OLHQ]R KXPHGHFLGR FRQ DJXD
KXPHGDGHVSHF¯ILFDHQHOYHUWLFDO$ODL]TXLHUGDHOGLDJUDPDHVW£OLPLWDGRSRU
SRUHOTXHVHKDFHSDVDUXQDFRUULHQWHGHDLUHQRVDWXUDGRSURGXFL«QGRVHXQ
ODFXUYDGHVDWXUDFLµQFX\DKXPHGDGUHODWLYDHVGHO/DVRWUDVFXUYDVGH
SURFHVR VLPLODU DO GHVFULWR HQ OD )LJXUD &XDQGR HO DLUH SDVD VREUH HO
KXPHGDGUHODWLYDLJXDODFRQVWDQWHWLHQHQXQDIRUPDVLPLODUDODGHVDWXUDFLµQ\
OLHQ]RHYDSRUDHODJXDTXHDVXYH]VHYDHQIULDQGRKDVWDTXHVHHVWDELOL]DHQ
HVW£QVLWXDGDVSRUGHEDMRGH«VWD
XQD WHPSHUDWXUD TXH HV SUHFLVDPHQWH OD WHPSHUDWXUD K¼PHGD (Q JHQHUDO OD
WHPSHUDWXUDGHVDWXUDFLµQDGLDE£WLFD\ODWHPSHUDWXUDK¼PHGDQRVRQLJXDOHV
6LQ HPEDUJR SDUD HO DLUH K¼PHGR D SUHVLµQ DWPRVI«ULFD OD DSUR[LPDFLµQ TXH
Saturación
VHREWLHQHHVEDVWDQWHEXHQD
Temperatura
(QDSOLFDFLRQHVGHFOLPDWL]DFLµQWRGDY¯DHVSRVLEOHHQFRQWUDUXQVHQVRU
Humedad
relativa
Punto de
rocío
GHQRPLQDGR VLFUµPHWUR TXH HVW£ FRPSXHVWR SRU GRV WHUPµPHWURV TXH PLGHQ
VLPXOW£QHDPHQWHODWHPSHUDWXUDVHFD\OD WHPSHUDWXUDK¼PHGDDXQTXHHQOD
Humedad específica
(O WHUPµPHWUR HVW£ IRUPDGR GH IRUPD VLPSOLILFDGD SRU XQ WHUPµPHWUR
Humedad específica
P
DFWXDOLGDG HVWH VHQVRU HVW£ VLHQGR GHVSOD]DGR SRU VHQVRUHV HOHFWUµQLFRV ORV
FX£OHVSHUPLWHQPHGLUODKXPHGDGGHXQDIRUPDGLUHFWDU£SLGD\ILDEOH
Volumen
específico
(MHUFLFLR
Entalpía
Temperatura
húmeda
Temperatura
Las temperaturas de bulbo seco y húmedo medidas por un sicrómetro a 1 atm
FIGURA 1.16. Curvas de las propiedades termodinámicas del aire húmedo en el
son 25 ºC y 15 ºC respectivamente. Determinar:
diagrama sicrométrico que pasan por el punto P (adaptado de [3]).
a) La humedad específica.
b) La humedad relativa.
c) La entalpía del aire.
$PHULFDQ6RFLHW\RI+HDWLQJ5HIULJHUDWLQJDQG$LU&RQGLWLRQLQJ(QJLQHHUV
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
(O UHVWR GH FXUYDV GHO GLDJUDPD VRQ O¯QHDV UHFWDV 3RU HMHPSOR ODV
c pah ˜ ( t2 t1 )
FCS
h2 h1
UHFWDV GH WHPSHUDWXUD GH EXOER K¼PHGR FRQVWDQWH HQ |& WLHQHQ XQD
SHQGLHQWH QHJDWLYD \ VRQ SU£FWLFDPHQWH SDUDOHODV D ODV UHFWDV GH HQWDOS¯D
6LHQGRODUHODFLµQHQWUHDPERV FCS
1
FRQVWDQWHHQN-NJ/DVO¯QHDVGHYROXPHQHVSHF¯ILFRFRQVWDQWHYDU¯DQHQWUH
Lv0
FT
\PNJ\VRQSDUHFLGDVDODVDQWHULRUHVSHURFRQXQDSHQGLHQWHP£V
(MHUFLFLR
SURQXQFLDGD
Representar en el diagrama sicrométrico un proceso que tiene un FCS=0,8 y
/DV FXUYDV GH WHPSHUDWXUD VHFD FRQVWDQWH VRQ O¯QHDV YHUWLFDOHV HQ HO
GLDJUDPD \ ODV GH KXPHGDG HVSHF¯ILFD KRUL]RQWDOHV ‹VWDV ¼OWLPDV DO
pasa por el punto (24ºC y 50%).
3URFHVRVGHFOLPDWL]DFLµQ
SURORQJDUVH KDFLD OD L]TXLHUGD GHWHUPLQDQ OD WHPSHUDWXUD GH URF¯R HQ OD
LQWHUVHFFLµQ FRQ OD FXUYD GH VDWXUDFLµQ 3DUD HO DLUH VDWXUDGR OD WHPSHUDWXUD
%DODQFHVGHPDVD\HQHUJ¯D
VHFD OD K¼PHGD \ OD GH URF¯R VRQ LJXDOHV SDUD HO DLUH QR VDWXUDGR OD
WHPSHUDWXUDK¼PHGDHVW£FRPSUHQGLGDHQWUHODGHURF¯R\ODVHFD
(Q JHQHUDO FXDOTXLHU SURFHVR GH FOLPDWL]DFLµQ SXHGH UHSUHVHQWDUVH
FRPRVHPXHVWUDHQHOHVTXHPDGHOD)LJXUD$OSURFHVRUHSUHVHQWDGR
3DUD GHILQLU XQ SXQWR HQ HO GLDJUDPD VµOR KD\ TXH FRQRFHU GRV
FRPRXQDಯFDMDQHJUDರHQWUDHODLUHHQXQDGHWHUPLQDGDVFRQGLFLRQHVPZ
SURSLHGDGHV SRU HMHPSOR OD WHPSHUDWXUD \ OD KXPHGDG UHODWLYD (O UHVWR GH
K \ VDOH HQ RWUDV GLVWLQWDV P Z K OR FX£O VH FRQVLJXH D³DGLHQGR R
SURSLHGDGHV SXHGH REWHQHUVH GLUHFWDPHQWH GHO GLDJUDPD GHWHUPLQDQGR ODV
H[WUD\HQGRXQDFLHUWDFDQWLGDGGHFDORUT7\GHDJXDP:
FXUYDV TXH SDVDQ SRU GLFKR SXQWR (O VLJQLILFDGR GHO WUDQVSRUWDGRU DX[LOLDU
VLWXDGRHQODSDUWHVXSHULRUL]TXLHUGDGHOGLDJUDPDGH$6+5$(VHH[SOLFDP£V
Calor, qT
DGHODQWH
7UDQVSRUWDGRUDX[LOLDUGHOGLDJUDPD$6+5$(
Aire sin procesar
(O WUDQVSRUWDGRU VLWXDGR HQ OD SDUWH VXSHULRU L]TXLHUGD GHO GLDJUDPD
m1, w1, h1
Proceso de
climatización
Aire procesado
m2, w2, h2
FRQWLHQH GRV HVFDODV TXH SHUPLWHQ GHWHUPLQDU OD SHQGLHQWH GH O¯QHDV UHFWDV
TXH GHILQHQ XQ GHWHUPLQDGR SURFHVR GH FOLPDWL]DFLµQ /D HVFDOD H[WHULRU GHO
Agua, mw
GLDJUDPDUHSUHVHQWDXQSDU£PHWURGHQRPLQDGR)DFWRU7«UPLFR)7HOFX£OVH
GHILQH FRPR HO FRFLHQWH HQWUH OD YDULDFLµQ GH HQWDOS¯D \ OD YDULDFLµQ GH
FIGURA 1.17. Proceso genérico de climatización.
KXPHGDGTXHRFXUUHHQHOSURFHVRHVGHFLU
FT
h2 h1
w2 w1
/D PD\RU¯D GH ORV SURFHVRV GH FOLPDWL]DFLµQ VH SXHGHQ PRGHODU HQ
U«JLPHQ HVWDFLRQDULR DSOLFDQGR ODV OH\HV GH FRQVHUYDFLµQ GH OD PDVD \ GH OD
HQHUJ¯D(QHOFDVRGHODFRQVHUYDFLµQGHODPDVDHOEDODQFHVHU¯D
/DHVFDODLQWHULRUGHOGLDJUDPDUHSUHVHQWDXQSDU£PHWURPX\LPSRUWDQWH
HQ FOLPDWL]DFLµQ TXH VH GHQRPLQD )DFWRU GH &DOHQWDPLHQWR 6HQVLEOH )&6 HO
FX£OVHGHILQHFRPRHOFRFLHQWHHQWUHHOFDORUVHQVLEOH\HOFDORUWRWDO
3DUDHODLUHVHFR m a1
m a 2
m a 3DUDHOYDSRUGHDJXD
m v 2
m v1 m w 'HGRQGHSXHGHREWHQHUVHTXH
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
m w
m v 2 m v1
w2 ˜ m a 2 w1 ˜ m a1 &RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
3URFHVRVE£VLFRV
)LQDOPHQWH
m w
/RV SURFHVRV E£VLFRV TXH SRGHPRV HQFRQWUDU HQ ODV DSOLFDFLRQHV GH
m a ˜ ( w2 w1 ) FOLPDWL]DFLµQVRQORVVLJXLHQWHV
(QHOFDVRGHOEDODQFHGHHQHUJ¯DVHWLHQHTXH
&DOHQWDPLHQWRVHQVLEOHDXPHQWRGHWHPSHUDWXUD
m a ˜ h2
(QIULDPLHQWRVHQVLEOHGLVPLQXFLµQGHWHPSHUDWXUD
m a ˜ h1 qT /XHJR
q T
+XPLGLILFDFLµQDGLFLµQGHKXPHGDG
m a ˜ ( h2 h1 ) 'HVKXPLGLILFDFLµQHOLPLQDFLµQGHKXPHGDG
'RQGH K \ K VRQ ODV HQWDOS¯DV SRU XQLGDG GH PDVD GH DLUH VHFR D OD
HQWUDGD\DODVDOLGDGHOSURFHVRUHVSHFWLYDPHQWH(QODHFXDFLµQDQWHULRUVL
K!KVHD³DGHFDORU q T ! 0 \VLKKHQHOSURFHVRVHH[WUDHFDORU q T 0 1R REVWDQWH VH YD D XWLOL]DU HO FRQYHQLR GH PDQHMDU VLHPSUH YDORUHV GH q T $ YHFHV HV QHFHVDULR FRPELQDU GRV R P£V GH HVWRV SURFHVRV SDUD
FRQVHJXLUORVQLYHOHV GHWHPSHUDWXUD\KXPHGDGGHVHDGRV(Q OD )LJXUD
VHUHSUHVHQWDQDOJXQRVGHHVWRVSURFHVRVHQHOGLDJUDPDVLFURP«WULFR
SRVLWLYRV LQGLFDQGR HQ FDGD FDVR VL HO FDORU VH VXPLQLVWUD R VH H[WUDH HQ HO
SURFHVR
/D YDULDFLµQ GH HQWDOS¯D TXH WLHQH OXJDU HQ XQ SURFHVR TXH SDVD GHO
/XHJRSRGHPRVFDOFXODU q T FRPR
qT
m a ˜ c pah ˜ ( t2 t1 ) m a ˜ Lv 0 ˜ ( w2 w1 ) (OSULPHUW«UPLQRGHODHFXDFLµQDQWHULRUHVW£DVRFLDGRDODYDULDFLµQGH
Enfriamiento
WHPSHUDWXUD\VHGHQRPLQDFDORUVHQVLEOH q S m a ˜ c pah ˜ ( t2 t1 ) de Enf
sh ria
um m
id ien
ifi to
ca y
ció
n
q S
(O VHJXQGR W«UPLQR HVW£ DVRFLDGR D OD YDULDFLµQ GH KXPHGDG \ VH
GHQRPLQDFDORUODWHQWH q L q L
m a ˜ Lv 0 ˜ ( w2 w1 ) Calentamiento
Humedad específica
Humidificación
c pah ( t2 t1 ) Lv 0 ( w2 w1 ) Deshumidificación
h2 h1
Ca
hu len
m tam
id
ifi ien
ca t o
ció y
n
HVWDGRDOSXHGHH[SUHVDUVHFRPR
Temperatura
FIGURA 1.18. Algunos procesos de climatización representados en el diagrama
sicrométrico(adaptado de [3]).
(QODHFXDFLµQGHOEDODQFHHQHUJ«WLFRQRVHKDWHQLGRHQFXHQWDODHQHUJ¯DGHODJXD
w
D³DGLGDRH[WUD¯GDHQHOSURFHVR\TXHHVLJXDOD m
˜ hW GRQGHK: HVODHQWDOS¯DGHODJXD
O¯TXLGD6LQHPEDUJRODFRQWULEXFLµQGHHVWHW«UPLQRVXHOHVHUPX\SHTXH³D\QRUPDOPHQWHVH
SXHGHGHVSUHFLDUHQORVF£OFXORV
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
&DOHQWDPLHQWR\HQIULDPLHQWRVHQVLEOHV
6RQ SURFHVRV HQ ORV TXH YDU¯D OD WHPSHUDWXUD VHFD \ SHUPDQHFH
FRQVWDQWH OD KXPHGDG HVSHF¯ILFD 8Q HMHPSOR GH HVWH WLSR GH SURFHVRV HV HO
t1
w1
I1
FDOHQWDPLHQWRGHDLUHFRQXQUDGLDGRUHO«FWULFR
(Q HO GLDJUDPD VLFURP«WULFR HVWRV SURFHVRV VH UHSUHVHQWDQ FRQ XQD
t2<t1
w2=w1
I2> I1
I2
I1
w2=w1
UHFWD KRUL]RQWDO )LJXUD \ )LJXUD \ HQ HOORV D SHVDU GH TXH OD
KXPHGDGHVSHF¯ILFDVHPDQWLHQHFRQVWDQWHODKXPHGDGUHODWLYDFDPELD\HVWR
t2
t1
KD\TXHWHQHUORHQFXHQWDSRUTXHHVHVWD¼OWLPDTXHDIHFWDDODVFRQGLFLRQHV
FIGURA 1.20. Proceso de enfriamiento sensible.
GH FRQIRUW &RQ FDOHQWDPLHQWR VHQVLEOH OD KXPHGDG UHODWLYD GLVPLQX\H \ FRQ
HQIULDPLHQWRVHQVLEOHDXPHQWD
/DVHFXDFLRQHVGHFRQVHUYDFLµQGHODPDVD\GHODHQHUJ¯DSDUDHVWRV
(QHOFDVRGHOHQIULDPLHQWRVHQVLEOHODVXSHUILFLHIU¯DSRUODTXHSDVDHO
SURFHVRVVRQ
DLUH QRUPDOPHQWH XQD EDWHU¯D SRU OD TXH FLUFXOD DJXD HQIULDGD R UHIULJHUDQWH
$LUHVHFR m a1
m a 2
m a WLHQHTXHWHQHUXQDWHPSHUDWXUDVXSHULRUDODGHURF¯RSDUDHYLWDUTXHHODLUHVH
9DSRUGHDJXD m v 2
m v1
(m w
FRQGHQVH \ FDPELH OD KXPHGDG HQ HVH FDVR KDEU¯D GHVKXPLGLILFDFLµQ \ HO
(QHUJ¯D SURFHVRQRVHU¯DGHHQIULDPLHQWRVHQVLEOH
qT
q S
0) m a ˜ c pah ˜ ( t2 t1 ) ( FCS
1) (MHUFLFLR
Determinar la potencia necesaria para calentar un caudal másico de aire de
1 kg/s a 10 ºC y una humedad relativa del 20% hasta 25ºC utilizando un
t1
w1
I1
t2>t1
w2=w1
I2< I1
radiador eléctrico. ¿Cuál es la humedad relativa del aire calentado?
I1
I2
Nota: Utilizar el diagrama sicrométrico y comparar los resultados con los que se
w2=w1
t1
t2
obtendrían utilizando las ecuaciones (suponga que la presión es de 1 atm).
(MHUFLFLR
FIGURA 1.19. Proceso de calentamiento sensible.
En un proceso de enfriamiento sensible, el aire a 32ºC y 50% de humedad
relativa es enfriado hasta 22ºC. Utilizando el diagrama sicrométrico, determinar
la variación de entalpía del proceso y la humedad relativa del aire enfriado.
¿Cuánta potencia sería necesaria para enfriar un caudal de aire de 5400
m3/h?
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
&DOHQWDPLHQWR\KXPLGLILFDFLµQ
(MHUFLFLR
&RPR VH KD PHQFLRQDGR HQ HO DSDUWDGR DQWHULRU HO FDOHQWDPLHQWR
Un sistema de climatización toma aire exterior a 10ºC y 30% de humedad
VHQVLEOHGHODLUHSURYRFDXQDGLVPLQXFLµQGHODKXPHGDGUHODWLYDGHODLUH3DUD
relativa a un ritmo de 0,75 m3/s y lo acondiciona a 25ºC y 60% de humedad
HYLWDU HVWH SUREOHPD OR KDELWXDO HV D³DGLU XQD HWDSD GH KXPLGLILFDFLµQ MXVWR
GHVSX«VGHODEDWHU¯DGHFDOHQWDPLHQWRWDO\FRPRVHUHSUHVHQWDHQOD)LJXUD
/D ORFDOL]DFLµQ GHO HVWDGR HQ HO GLDJUDPD VLFURP«WULFR GHSHQGH GH
FµPR VH UHDOLFH OD KXPLGLILFDFLµQ 6L VH XWLOL]D YDSRU VREUHFDOHQWDGR OD
relativa. El aire es calentado primero en una batería hasta 22ºC y luego
humidificado con vapor. Utilizando el diagrama sicrométrico, determinar:
a) La potencia requerida en la batería de calentamiento.
b) La cantidad de agua diaria consumida por el humidificador si funciona
continuamente.
WHPSHUDWXUD GHO DLUH D OD VDOLGD GHO KXPLGLILFDGRU HV OLJHUDPHQWH VXSHULRU D OD
GHO DLUH GH HQWUDGD W!W (Q FDPELR VL VH SXOYHUL]D DJXD SDUWH GH VX FDORU
ODWHQWHGHYDSRUL]DFLµQHVREWHQLGRGHOSURSLRDLUHUHVXOWDQGRHQXQHQIULPLHQWR
(QIULDPLHQWR\GHVKXPLGLILFDFLµQ
GHOPLVPRWWORFX£OSXHGHFRPSHQVDUVHFDOHQWDQGRSUHYLDPHQWHHODLUHD
(QORVSURFHVRVGHFOLPDWL]DFLµQODEDWHU¯DGHHQIULDPLHQWRVXHOHWHQHU
PD\RUWHPSHUDWXUDRLQFOX\HQGRXQDHWDSDSRVWHULRUGHSRVWFDOHQWDPLHQWR/D
ODGREOHIXQFLµQGHHQIULDU\GHVKXPLGLILFDUHODLUHSDUDORFX£OVXWHPSHUDWXUD
)LJXUDUHSUHVHQWDDPERVSURFHVRVHQHOGLDJUDPDVLFURP«WULFR
GHEH VHU LQIHULRU D OD WHPSHUDWXUD GH URF¯R (Q OD )LJXUD VH UHSUHVHQWD
HVTXHP£WLFDPHQWHHVWHSURFHVRHQHOGLDJUDPDVLFURP«WULFR
(QXQSURFHVRLGHDOHODLUHGHVDOLGDHVWDU¯DHQHOSXQWRಬVLWXDGRVREUH
OD FXUYD GH VDWXUDFLµQ I (Q SULQFLSLR SDUD OOHJDU GHO SXQWR DO ಬ
1
2
3
SRGU¯DPRV LU SRU GLIHUHQWHV FDPLQRV 3RU HMHPSOR HQIULDQGR HO DLUH D SUHVLµQ
FRQVWDQWH \ OXHJR EDMDQGR SRU OD FXUYD GH VDWXUDFLµQ ಬಬ R PHGLDQWH XQ
Batería de
calentamiento
SURFHVROLQHDOಬ
Humidificador
(Q OD UHDOLGDG HO SURFHVR GHVFULEH XQD FXUYD TXH HVW£ VLWXDGD HQWUH OD
FIGURA 1.21. Calentamiento y humidficación,
GRV DQWHULRUHV \ HO DLUH VDOH HQ ODV FRQGLFLRQHV GHILQLGDV SRU HO SXQWR TXH
HVW£PX\FHUFDGHODFXUYDGHVDWXUDFLµQI|(VWRHVGHELGRDTXHXQD
SURSRUFLµQ GHO DLUH TXH DWUDYLHVD OD EDWHU¯D QR VH YH DIHFWDGR \ PDQWLHQH
LQWDFWDV VXV SURSLHGDGHV VLFURP«WULFDV (VWD SURSRUFLµQ VH HVSHFLILFD SRU XQ
SDU£PHWURFDUDFWHU¯VWLFRGHFDGDEDWHU¯DGHQRPLQDGRIDFWRUGHE\SDVV)%HO
3
3’
1
3 - Con vapor
FX£O SHUPLWH GHWHUPLQDU OD WHPSHUDWXUD GH VDOLGD GHO DLUH W D SDUWLU GH OD
3’ - Con agua pulverizada
VLJXLHQWHH[SUHVLµQ
t2
2
( 1 FB ) ˜ t2' FB ˜ t1 FIGURA 1.22. Proceso de calentamiento y humidificación en el diagrama sicrométrico,
(VWH SXQWR VXHOH GHQRPLQDUVH $'3 TXH HV HO DFUµQLPR GH VX QRPEUH LQJO«V
$SSDUDWXV'HZ3RLQW
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
(QIULDPLHQWRSRUHYDSRUDFLµQ
1
1’
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
(O HQIULDPLHQWR SRU HYDSRUDFLµQ HVW£ EDVDGR HQ XQ SURFHVR I¯VLFR PX\
2’
t2<t1
I2|100%
t1
I1
VHQFLOOR FXDQGR HO DJXD VH HYDSRUD DEVRUEH VX FDORU ODWHQWH GH YDSRUL]DFLµQ
2
1-1’-2’
1-2’
1-2
GHOUHVWRGHDJXDTXHSHUPDQHFHO¯TXLGD\GHVXVDOUHGHGRUHV(OHQIULDPLHQWR
Proceso ideal
Proceso ideal
Proceso real
SRUHYDSRUDFLµQVHKDXWLOL]DGRGXUDQWHVLJORVSDUDHQIULDUHODJXDFRQERWLMRV
\FDQWDURVGHEDUUR\HODPELHQWHSDWLRVDQGDOXFHVHWF\DTXHQRUHTXLHUH
HQHUJ¯DDGLFLRQDOSDUDVXIXQFLRQDPLHQWR
FIGURA 1.23. Proceso de enfriamiento y deshumidificación.
(Q DTXHOODV DSOLFDFLRQHV HQ ODV TXH VHD QHFHVDULR UHGXFLU OD KXPHGDG
SHUR QR OD WHPSHUDWXUD KD\ TXH FRORFDU OD EDWHU¯D GH FDOHQWDPLHQWR GHVSX«V
GHODHQIULDPLHQWRWDO\FRPRVHUHSUHVHQWDHQOD)LJXUD(QJHQHUDOHVWD
HVODGLVSRVLFLµQKDELWXDOFXDQGRODEDWHU¯DGHHQIULDPLHQWRWLHQHHOGREOHSDSHO
(OSURFHVRGHHQIULDPLHQWRSRUHYDSRUDFLµQHVW£UHSUHVHQWDGRGHIRUPD
HVTXHP£WLFD HQ HO GLDJUDPD VLFURP«WULFR GH OD )LJXUD (VWH SURFHVR HV
HVHQFLDOPHQWH LG«QWLFR DO SURFHVR GH VDWXUDFLµQ DGLDE£WLFR \ VLJXH XQD UHFWD
GHWHPSHUDWXUDGHEXOERK¼PHGR\HQWDOS¯DDSUR[LPDGDPHQWHFRQVWDQWHV
GH HQIULDU \ GHVKXPLGLILFDU (Q HVWH FDVR OD EDWHU¯D VH FRQWUROD FRQ OD VH³DO
(O DLUH FDOLHQWH SXQWR OOHJD DO HQIULDGRU GRQGH VH SXOYHUL]D DJXD
WHPSHUDWXUDRKXPHGDGTXHUHTXLHUDXQDPD\RUGHPDQGDGHIU¯R\VLVHWUDWD
O¯TXLGD 8QD SDUWH GHO DJXD VH HYDSRUD DEVRUELHQGR FDORU \ HQIULDQGR HO DLUH
GH OD VHJXQGD HO DLUH VH HQIULDU£ P£V GH OD FXHQWD \ KDEU£ TXH FDOHQWDUOR
KDVWD HO SXQWR HQ HO TXH WDPEL«Q KD DXPHQWDGR OD KXPHGDG (Q HO FDVR
SRVWHULRUPHQWH
O¯PLWHHODLUHSRGU¯DVDOLUGHOHYDSRUDGRUDODWHPSHUDWXUDGHOSXQWRಬTXHHV
OD P¯QLPD WHPSHUDWXUD TXH VH SXHGH DOFDQ]DU FRQ HVWH P«WRGR GH
HQIULDPLHQWR
1
1
2
3
2
Batería de
enfriamiento
Batería de
calentamiento
3
Aire
caliente
1
FIGURA 1.24. Disposición habitual de las baterías de enfriamiento y calentamiento.
(MHUFLFLR
2
th|cte
Aire
frío
2’
2
h|cte
1
Pulverizador
Un caudal de aire de 0,25 m3/s a 1 atm, entra con una temperatura de 30ºC y
FIGURA 1.25. Proceso de enfriamiento por evaporación.
una humedad relativa del 80% a una batería de enfriamiento. El aire sale
completamente saturado a una temperatura de 14ºC.
Determinar la potencia extraída por la batería de enfriamiento y la humedad
(MHUFLFLR
eliminada del aire suponiendo que todo el agua condensada se recoge a
Una corriente de aire a 40ºC y 20% de humedad relativa pasa por un
14ºC.
pulverizador y sale con una humedad relativa del 80%. Determinar la
temperatura del aire a la salida y la temperatura mínima a la que se podría
enfriar.
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
0H]FODDGLDE£WLFDGHFRUULHQWHVGHDLUH
FXDQGR GRV FRUULHQWHV HVWDGRV \ VH PH]FODQ GH IRUPD DGLDE£WLFD ODV
0XFKDV DSOLFDFLRQHV GH FOLPDWL]DFLµQ UHTXLHUHQ OD PH]FOD GH GRV
FRUULHQWHV GH DLUH SRU HMHPSOR OD PH]FOD GH XQD SDUWH GHO DLUH GH UHWRUQR R
SURSLHGDGHVGHODPH]FODHVWDGRFDHQHQODUHFWDTXHXQHORVHVWDGRV\
HQXQSXQWRTXHGHSHQGHGHODSURSRUFLµQGH\
3RUHMHPSORVLODVFRUULHQWHVVHPH]FODQDSDUWHVLJXDOHVHOSXQWRFDH
UHFLUFXODGRFRQDLUHH[WHULRURGHYHQWLODFLµQ/DPH]FODGHGRVFRUULHQWHVGH
DLUH VH FRQVLJXH VLPSOHPHQWH KDFL«QGRODV FRQYHUJHU HQ XQ SXQWR WDO \ FRPR
MXVWDPHQWHHQHOSXQWRPHGLRHQWUH\
VHUHSUHVHQWDHQOD)LJXUDHQODTXHODFRUULHQWHV\VHPH]FODQGDQGR
OXJDUDODFRUULHQWH
ma1, h1 ,w1
Caja de
mezcla
m a1
m a 2 w3
w1 w2
2
h3
h1 h2
2
h2
ma3, h3 ,w3
h3
h1
2
ma2, h2 ,w2
3
1
w2
w3
w1
FIGURA 1.26. Mezcla de dos corrientes de aire (adaptado de [2]).
6L VH FRQVLGHUD TXH OD PH]FOD GH ODV GRV FRUULHQWHV HV DGLDE£WLFD HV
GHFLU VL VH GHVSUHFLD HO LQWHUFDPELR GH FDORU FRQ HO H[WHULRU ODV FRQGLFLRQHV
VLFURP«WULFDV GH OD PH]FOD SXHGHQ GHWHUPLQDUVH D SDUWLU GH ORV EDODQFHV GH
FIGURA 1.27. Mezcla de dos corrientes de aire en el diagrama sicrométrico.
$GPLWLHQGR OD DSUR[LPDFLµQ GH TXH HO FDORU HVSHF¯ILFR GHO DLUH K¼PHGR
PDVDGH\HQHUJ¯D
HVFRQVWDQWHSRGHPRVFDOFXODUVXHQWDOS¯DFRPR
0DVDGHDLUHVHFR m a1 m a 2
m a 3 0DVDGHYDSRUGHDJXD m v1 m v 2
m v 3 Ÿ w1 ˜ m a1 w2 ˜ m a 2
(QHUJ¯D m a1 ˜ h1 m a 2 ˜ h2
h
w3 ˜ m a 3 3RGHPRVFDOFXODUODWHPSHUDWXUDGHODPH]FODFRPR
m a 3 ˜ h3 m a1
m a 2
6XVWLWX\HQGR OD SULPHUD HFXDFLµQ HQ ODV GRV VLJXLHQWHV VH REWLHQH OD
VLJXLHQWHH[SUHVLµQ
m a1
m a 2
w2 w3
w3 w1
c pah ˜ t Lv 0 ˜ w t 2 t3
t 3 t1
(VWDV UHODFLRQHV WDPEL«Q SXHGHQ HVFULELUVH HQ IXQFLµQ GH ODV
h2 h3
h3 h1
SURSRUFLRQHV UHODWLYDV GH ODV GRV FRUULHQWHV GH DLUH 3RU HMHPSOR SDUD OD
WHPSHUDWXUD
/DV UHODFLRQHV DQWHULRUHV VH SXHGHQ UHSUHVHQWDU JU£ILFDPHQWH HQ HO
m a1 ˜ t1 m a 2 ˜ t 2
(m a1 m a 2 ) ˜ t 3 GLDJUDPD VLFURP«WULFR GH OD )LJXUD HQ OD TXH VH SXHGH DSUHFLDU TXH
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
m a1
m a 2
˜ t1 ˜ t2
m a1 m a 2
m a1 m a 2
t3 x1 ˜ t1 x 2 ˜ t 2 /DFDUJDW«UPLFDHVODJDQDQFLDRS«UGLGDGHFDORUTXHVHSURGXFHHQHO
'RQGH [ \ [ VRQ UHVSHFWLYDPHQWH ODV SURSRUFLRQHV UHODWLYDV GH ODV
3RU HMHPSOR VL XQ FDXGDO GH DLUH K¼PHGR GH NJV D |& VH PH]FOD
FRQRWURGHNJVD|&FX£OVHU£ODWHPSHUDWXUDGHODPH]FOD"
t3
ORFDO TXH VH GHVHD FOLPDWL]DU /D FDUJD W«UPLFD GHO VLVWHPD VH SXHGH
GHVFRPSRQHUHQGRVFRPSRQHQWHVODFDUJDVHQVLEOHGHELGDDODVGLIHUHQFLDV
FRUULHQWHVGHDLUH\
2
3
·20 ·10
5
5
&DUJDW«UPLFD
(VWLPDFLµQGHODFDUJDW«UPLFD
(QGHILQLWLYD
t3
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
GHWHPSHUDWXUD\ODFDUJDODWHQWHSURYRFDGDSRUODVGLIHUHQFLDVGHKXPHGDG
$WHQGLHQGR D VX RULJHQ OD FDUJD W«UPLFD SXHGH WDPEL«Q FODVLILFDUVH HQ GRV
WLSRVFDUJDH[WHULRU\FDUJDLQWHULRU
0,4·20 0,6·10 14º C /DFDUJDH[WHULRUHVODVXPDGHOD
(Q ORV F£OFXORV SU£FWLFRV OD PHGLD SRQGHUDGD DQWHULRU VXHOH DSOLFDUVH
7UDQVPLVLµQGHFDORUDWUDY«VGHSDUHGHV\WHFKRVFDUJDVHQVLEOH
HQ OXJDU GH FRQ ORV FDXGDOHV
(Q LQYLHUQR H[LVWLU£ XQ S«UGLGD GH FDORU SRUTXH HO ORFDO FOLPDWL]DGR
P£VLFRV OR FX£O QR HV HVWULFWDPHQWH FRUUHFWR SRUTXH OD GHQVLGDG GHO DLUH
HVW£ P£V FDOLHQWH TXH HO DPELHQWH H[WHULRU \ HQ YHUDQR RFXUULU£ DO
K¼PHGRQRHVFRQVWDQWH6LQHPEDUJRHOHUURUTXHVHFRPHWHDOUHDOL]DUHVWD
FRQWUDULR
FRQ ORV YRO¼PHQHV GH DLUH K¼PHGR HQ
PV
DSUR[LPDFLµQVXHOHVHUSHTXH³R
(MHUFLFLR
*DQDQFLD GH FDORU D WUDY«V GH ODV VXSHUILFLHV DFULVWDODGDV GHELGD OD
UDGLDFLµQVRODUFDUJDVHQVLEOH
Una corriente de aire saturado de 0,8 m3/s y 14ºC procedente de una batería
de enfriamiento es mezclada con una corriente de aire exterior de 0,3
m3/s
a
*DQDQFLD R S«UGLGD GH FDORU GHELGD DO DLUH H[WHULRU TXH HQWUD HQ HO
ORFDO FDUJD VHQVLEOH \ ODWHQWH \D VHD SRU LQILOWUDFLµQ GH DLUH D
32ºC y una humedad relativa del 60%.
WUDY«V SXHUWDV YHQWDQDV HWF R SRU OD SURSLD YHQWLODFLµQ GHO ORFDO
Suponiendo que todo el proceso ocurre a 1 atm y utilizando el diagrama
QHFHVDULDSDUDJDUDQWL]DUODFDOLGDGGHODLUH
sicrométrico, determinar las siguientes propiedades de la mezcla:
/DFDUJDLQWHULRUHVODVXPDGHODVJDQDQFLDVGHFDORUDSRUWDGDVSRU
a) Humedad específica y entalpía.
b) Humedad relativa.
/DVSHUVRQDVFDUJDVHQVLEOH\ODWHQWH
c) Temperatura seca.
,OXPLQDFLµQFDUJDVHQVLEOH
2WURV HTXLSRV R SURFHVRV TXH DSRUWDQ FDUJD VHQVLEOH \R ODWHQWH
d) Volumen específico.
e) Caudal.
3RUHMHPSORRUGHQDGRUHVP£TXLQDVHO«FWULFDVHWF
(Q HO F£OFXOR GH OD FDUJD GH UHIULJHUDFLµQ HQ YHUDQR VH WRPD FRPR
UHIHUHQFLD XQ G¯D GHO PHV GH MXOLR \ VH WLHQHQ HQ FXHQWD WRGDV ODV FDUJDV
(MHUFLFLR
En una Unidad de Tratamiento de Aire, un 20% del aire de retorno a 24ºC es
$XQTXHODFDUJDGHYHQWLODFLµQQRIRUPDSDUWHGHODFDUJDW«UPLFDGHOORFDOV¯VHYH
sustituido por aire exterior a 10ºC. Determinar la temperatura de la mezcla.
UHIOHMDGDHQODSRWHQFLDQHFHVDULDSDUDORVHTXLSRVGHFOLPDWL]DFLµQ
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
H[WHULRUHV H LQWHULRUHV GHVFULWDV DQWHULRUPHQWH (Q LQYLHUQR HO G¯D
&RPR OD WHPSHUDWXUD W( \ OD KXPHGDG Z( H[WHULRUHV VRQ PD\RUHV
UHSUHVHQWDWLYR HOHJLGR VXHOH VHU GH HQHUR \ HQ HO F£OFXOR QR VXHOHQ
HQWUDU£ FDORU VHQVLEOH \ ODWHQWH UHVSHFWLYDPHQWH TXH WHQGU£ TXH VHU
FRQVLGHUDUVH DTXHOODV FDUJDV TXH DSRUWDQ FDORU HV GHFLU ODV JDQDQFLDV SRU
FRPSHQVDGRSRUHOVLVWHPDGHFOLPDWL]DFLµQLQWURGXFLHQGRDLUHIU¯R\VHFRHQOD
UDGLDFLµQVRODU\ODVFDUJDVDQWHULRUHV
FDQWLGDGH[DFWD6LVHLQWURGXFHP£VIU¯RTXHFDORUHQWUDODWHPSHUDWXUDLQWHULRU
/DHVWLPDFLµQGHODFDUJDW«UPLFDHVPX\LPSRUWDQWHHQORVVLVWHPDVGH
EDMDU£\VHLQWURGXFHPHQRVVXELU£
FOLPDWL]DFLµQSRUTXHGHWHUPLQDHOGLPHQVLRQDGRGHORVHTXLSRVFXDQWRPD\RU
3DUD FRPEDWLU OD FDUJD W«UPLFD H[LVWHQ GLYHUVRV VLVWHPDV GH
VHD OD FDUJD PD\RU VHU£ OD SRWHQFLD QHFHVDULD SDUD FRPEDWLUOD /DV FDUJDV
FOLPDWL]DFLµQSHURDTX¯QRVYDPRVFHQWUDUIXQGDPHQWDOPHQWHHQORVVLVWHPDV
W«UPLFDV VHQVLEOH q SC \ ODWHQWH q LC TXH WLHQHQ TXH FRPSHQVDU ORV HTXLSRV
GHQRPLQDGRVಯWRGRDLUHರHQORVFX£OHVODFDUJDW«UPLFDVHFRPEDWHLPSXOVDQGR
GHFOLPDWL]DFLµQVRQ
HQHOORFDOXQGHWHUPLQDGRFDXGDOGHDLUH(QHVWRVVLVWHPDVVHXWLOL]DQXQDR
q SC
q SL q SV P£V XQLGDGHV GH WUDWDPLHQWR GH DLUH 87$ FRPR OD TXH VH PXHVWUD HQ OD
q LC
q LL q LV )LJXUD(QODPD\RU¯DGHODVDSOLFDFLRQHVXQDSDUWHGHODLUHGHUHWRUQRGHO
'RQGH q SL \ q LL VRQODVFDUJDVVHQVLEOH\ODWHQWHGHOORFDO\ q SV \ q LV ODVFDUJDVVHQVLEOH\ODWHQWHGHYHQWLODFLµQUHVSHFWLYDPHQWH
ORFDO HV H[SXOVDGR \ VXVWLWXLGR SRU DLUH H[WHULRU R GH YHQWLODFLµQ SDUD
JDUDQWL]DU OD FDOLGDG GHO DLUH 3HUR KD\ DSOLFDFLRQHV HQ ODV VH XWLOL]D
H[FOXVLYDPHQWHDLUHH[WHULRUWRGRHODLUHGHUHWRUQRVHH[SXOVD\RWUDVHQODV
TXHODDSRUWDFLµQGHDLUHH[WHULRUHVQXODWRGRHODLUHGHUHWRUQRVHUHFLUFXOD
&RPSHQVDFLµQGHODFDUJDW«UPLFD
(OREMHWLYRSULQFLSDOGHOVLVWHPDGHFRQWUROGHXQDLQVWDODFLµQFOLPDWL]DGD
HV PDQWHQHU FRQVWDQWHV ODV FRQGLFLRQHV LQWHULRUHV GH FRQIRUW QRUPDOPHQWH OD
(QOD)LJXUDVHPXHVWUDXQHMHPSORGHXQSURFHVRGHWUDWDPLHQWRGHDLUH
HQYHUDQR
WHPSHUDWXUD\ODKXPHGDGIUHQWHDODVJDQDQFLDVRS«UGLGDVGHFDORUGHOORFDO
3RUHMHPSOROD)LJXUDUHSUHVHQWDXQDYLYLHQGDUHIULJHUDGDHQYHUDQRFX\D
Aire
expulsado
WHPSHUDWXUD\KXPHGDGVHGHVHDQPDQWHQHUHQW/\Z/UHVSHFWLYDPHQWH
L
Aire de
retorno
Aire
recirculado
Aire de
impulsión
M
lt
Fi
ro
de to
ría n
te mie
a
a
B f ri
en
FIGURA 1.28. Refrigeración de una vivienda en verano.
FIGURA 1.29. Esquema de una unidad de tratamiento de aire (UTA.).
/RV SURFHGLPLHQWRV GH F£OFXOR SDUD HVWLPDU ODV FDUJDV W«UPLFDV SXHGHQFRQVXOWDUVH
HQODELEOLRJUDI¯DTXHDSDUHFHDOILQDOGHOFDS¯WXOR
I
Ve
n
im tilad
pu or
lsi de
ón
E
tL
wL
tE >tL
wE>wL
Mezcla
de aire
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fic
ad
or
Aire exterior
e
rd
do ón
ila cci
t
n a
Ve extr
'HQRPLQDGRDLUHGHLPSXOVLµQRGHVXPLQLVWUR
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
9LHQGR ODV GRV ¼OWLPDV HFXDFLRQHV VH SXHGH YHU TXH H[LVWHQ GRV
w[kg/kg]
SRVLELOLGDGHV SDUD LJXDODU OD FDUJD W«UPLFD /D SULPHUD FRQVLVWH HQ PDQWHQHU
FRQVWDQWH HO FDXGDO GH DLUH TXH VH LPSXOVD HQ HO ORFDO V \ YDULDU ODV
E
I
FRQGLFLRQHV GH LPSXOVLµQ ( t I , wI ) (VWD HVWUDWHJLD GH FRQWURO VH GHQRPLQD
M
ಯUHJXODFLµQDYROXPHQFRQVWDQWHರ
/D RWUD SRVLELOLGDG FRQVLVWH HQ PDQWHQHU FRQVWDQWHV ODV FRQGLFLRQHV GH
LPSXOVLµQ ( t , w ) \ YDULDU HO FDXGDO GH DLUH TXH VH LPSXOVD HQ HO ORFDO V L
I
I
I
I
GDQGR OXJDU D XQD HVWUDWHJLD GH FRQWURO TXH VH GHQRPLQD ಯUHJXODFLµQ D
YROXPHQYDULDEOHರ
t [ºC]
FIGURA 1.30. Ejemplo de tratamiento de aire en una UTA en verano.
(MHUFLFLR
(Q XQD 87$ SDUD LJXDODU ODV FDUJDV W«UPLFDV GHO ORFDO \ PDQWHQHU
La ganancia sensible máxima de un local en verano es de 66kW. El local tiene
FRQVWDQWHVODVFRQGLFLRQHVLQWHULRUHV ( t L , wL ) HODLUHWLHQHTXHVHUWUDWDGRSDUD
que ser mantenido a 24ºC, para lo cuál se dispone de un climatizador cuya
TXH VDOJD HQ XQDV FRQGLFLRQHV GH VXPLQLVWUR ( t I , wI ) TXH FXPSODQ ODV
batería de refrigeración permite enfriar el aire de impulsión hasta 13ºC.
VLJXLHQWHVHFXDFLRQHV
a) Determinar el caudal de aire de impulsión necesario para compensar la
q SL
m I ˜ c pah ˜ ( t L t I ) q LL
m I ˜ Lv 0 ˜ ( wL wI ) ganancia de calor sensible del local.
b) Si la carga térmica se reduce a la mitad, determinar el caudal y la
temperatura del aire impulsado si la regulación es a:
'RQGH m I HV HO FDXGDO P£VLFR GH DLUH LPSXOVDGR c pah HV HO FDORU
b.1) Caudal constante.
HVSHF¯ILFR\ Lv 0 HVFDORUODWHQWHGHYDSRUL]DFLµQGHODJXDD|&
b.2) Caudal variable.
/DV H[SUHVLRQHV DQWHULRUHV WDPEL«Q HVFULELUVH HQ IXQFLµQ GHO FDXGDO
LPSXOVDGR V FRPR
I
q SL
U a ˜ VI ˜ c pah ˜ ( t L t I ) q LL
U a ˜ VI ˜ Lv 0 ˜ ( wL wI ) 'RQGH U a HV OD GHQVLGDG GHO DLUH 6XSRQLHQGR TXH U a
c pah
1kJ / kgK \ Lv 0
1,2kg / m3 2501kJ / kg VHREWLHQHQODVVLJXLHQWHVDSUR[LPDFLRQHV
q SL
1200 ˜VI ˜ ( t L t I ) q LL
3 ˜ 106 ˜ VI ˜ ( wL wI ) 'RQGH q SL \ q LL HVW£QGDGDVHQ>:@ VI HQ>PV@ t L \ t I HQ>|&@\
wL \ wI HQ>NJNJ@
(VWULFWDPHQWH ORV QRPEUHV FRUUHFWRV VRQ ಯUHJXODFLµQ D FDXGDO FRQVWDQWHರ \
ಯUHJXODFLµQ D FDXGDO YDULDEOHರ SHUR HV PX\ FRP¼Q HQ HO PXQGR GH OD FOLPDWL]DFLµQ VXVWXLU
YROXPHQSRUFDXGDODOUHIHULUVHDHVWDVHVWUDWHJLDVGHUHJXODFLµQ
&RQWUROGHLQVWDODFLRQHVFOLPDWL]DGDV&DS¯WXOR)XQGDPHQWRVGHFOLPDWL]DFLµQ
5HIHUHQFLDV\ELEOLRJUDI¯DFRPSOHPHQWDULD
>@
*DUF¯D GH 0DU¯D -0 $SXQWHV GH OD DVLJQDWXUD GH &OLPDWL]DFLµQ
'HSDUWDPHQWRGH)¯VLFD$SOLFDGD(8,7,830
>@
< &HQJHO 7KHUPRG\QDPLFV $Q HQJLQHHULQJ DSSURDFK 0F*UDZ+LOO
>@
+DLQHV5RJHU:+9$&V\VWHPVGHVLJQKDQGERRN0F*UDZ+LOO
>@
- $ GH $QGU«V 5RGU¯JXH]3RPDWWD 6 $URFD /DVWUD / *DOOHJR '¯H]
&OLPDWL]DFLµQ DFRQGLFLRQDPLHQWR GH DLUH ,, )XQGDFLµQ (VFXHOD GH OD
(GLILFDFLµQ
>@
0LUDQGD%DUUHUDV$/$LUHDFRQGLFLRQDGR(GLFLRQHV&($&