PSICROMETRÍA

Práctica 2/ 1
Termotecnia
PSICROMETRÍA
OBJETIVOS
•
•
•
•
Aprender a utilizar un psicrómetro diferencial para determinar la humedad del
aire y otras características atmosféricas.
Emplear el diagrama psicrométrico para analizar estados higrométricos y
evolución de las condiciones atmosféricas del medio.
Medir la presión atmosférica con precisión.
Aprender a interpolar en tablas de doble entrada.
MATERIAL
- Tres psicrómetros diferenciales
- Diagrama psicrométrico
- Barómetro de precisión
- Tablas de corrección barométrica
- Tablas de vapor de agua
- Baño termostático
- Calefactor
- Papel milimetrado
FUNDAMENTO
El estudio de sistemas consistentes en aire seco y agua se conoce como psicrometría.
Un concepto importante en este estudio es el de aire húmedo, que indica una mezcla de
aire seco y vapor de agua en el cual el aire seco se trata como si fuera un componente
puro. Se supone que tanto la mezcla global como sus componentes obedecen las leyes
de los gases ideales. La composición de una muestra dada de aire húmedo se puede
describir a partir de varios parámetros
- Humedad específica, ω: cociente entre las masas de vapor de agua y de aire
seco.
- Humedad relativa,φ: cociente de la fracción molar del vapor de agua en una
muestra de aire húmedo determinada y la fracción molar en una muestra de aire
húmedo saturado a la misma temperatura y presión de la mezcla.
- Temperatura de rocío, tr: temperatura de saturación correspondiente a la presión
parcial del vapor de agua en la mezcla.
Estos parámetros y otras características termodinámicas, como entalpías y volúmenes
específicos, pueden obtenerse a partir de los diagramas psicrométricos y las medidas de
las temperaturas del termómetro de bulbo seco y el termómetro de bulbo húmedo que
componen un psicrómetro.
REALIZACIÓN
Modificación de las condiciones ambientales de humedad y temperatura.
1.2.3.4.5.-
Ciérrense puertas y ventanas del cuarto interior donde está situado el psicrómetro
nº 2.
Anótese en la tabla 1 la temperatura de los dos termómetros de dicho psicrómetro.
Póngase agua en el baño termostático, llenándolo hasta sus dos terceras partes.
Enchúfese la resistencia del baño para calentar el agua, que debe dejarse en
funcionamiento durante el resto de la práctica.
Es muy importante vigilar que el recipiente no se quede sin agua y reponerla si es
preciso.
Práctica 2/ 2
Termotecnia
Psicrómetro
1.-
Anótese en la tabla 1 los valores indicados por los dos termómetros del
psicrómetro del laboratorio (nº 1) y del psicrómetro exterior (nº 3).
Tabla 1.- Lecturas iniciales y otras características higrométricas de los termómetros de
bulbo seco (ts) y de bulbo húmedo (th) de los tres psicrómetros.
Psicrómetro
1
2
3
Unidades
φ
th
ts
ω
h
v
pg
pv
2.-
Utilícese el diagrama psicrométrico para determinar:
a) Humedad relativa, φ (%)
b) Humedad específica, ω (kg de agua/kg aire seco)
c) Entalpía específica del aire húmedo, h (kJ/kg aire seco)
d) Volumen específico, v (m3/kg aire seco).
Llévense los valores a la tabla 1.
3.-
Determínese la presión del vapor de agua, pv, recordando que φ = pv/pg,
determinando previamente pg a partir de la correspondiente tabla. Llévense los
valores a la tabla 1.
4.-
Determínese también el punto de rocío, tr, que es la temperatura a la que el vapor
de agua empieza a condensar cuando se enfría el aire sin cambiar su presión ni su
grado de humedad. Interpólese, si es preciso, en la tabla A2.
Evolución forzada de las condiciones atmosféricas. Microclima
12.-
Anótense las dos temperaturas de los termómetros de bulbo seco y húmedo del
psicrómetro interior cada media hora.
Complétese la tabla 2.
Tabla 2.- Evolución de alguna magnitudes higrométricas en un cambio forzado de
condiciones ambientales.
Medida
ts
th
φ
ω
h
v
pg
pv
...................................................................................................
Unidad
tr
tr
Práctica 2/ 3
Termotecnia
3.-
4.5.-
Determínese la cantidad de agua, mw, que se ha evaporado en el proceso. Para ello
admítase que no hay pérdidas y evalúese aproximadamente el volumen de la
habitación correspondiente. El cálculo de mw se hará a partir del valor de ω.
(Explíquese cómo).
Represéntese la evolución del estado higrométrico en un diagrama psicrométrico.
Represéntese gráficamente la evolución temporal de φ y de ω y coméntese el
resultado.
Evolución de las condiciones ambientales
1.2.3.4.-
Tómense cada media hora los valores indicados por los dos termómetros del
psicrómetro exterior (nº 3).
Anótense los valores en la tabla 3.
Represéntese la evolución temporal del estado higrométrico en un diagrama
psicrométrico.
Represéntese gráficamente la evolución de φ y de ω y coméntese el resultado.
Tabla 3.- Evolución de algunas magnitudes higrométricas en un cambio natural de
condiciones ambientales.
Medida
ts
th
φ
ω
h
v
pg
pv
tr
Unidad
El barómetro y la presión atmosférica
1.2.3.4.5.6.-
Obsérvese y descríbase el barómetro del laboratorio.
Ajústese adecuadamente el barómetro. Descríbase su precisión.
Para hacer la lectura barométrica, se mueve el tornillo de la corredera hasta que la
parte inferior del nonius sea tangente al menisco de mercurio. Es preciso poner
sumo cuidado en evitar errores de paralaje.
Obsérvese y anótese el valor indicado por el nonius, en mmHg.
Desplazando nuevamente la corredera, tómense dos medidas más para dar como
valor último la media aritmética de las tres. Sea p0 dicho valor medio.
El barómetro se construye de modo que la medida es únicamente correcta cuando
la temperatura es de 0°C. A otra temperatura es preciso determinar una
corrección, z. Explíquese el por qué de la necesidad de esta corrección.
Práctica 2/ 4
Termotecnia
Tabla 4.- Correcciones de presión, z (mm Hg).
T(ºC)
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
7.8.-
Altura barométrica (mmHg)
740
750
760
770
1.81
1.83
1.86
1.88
1.93
1.96
1.98
2.01
2.05
2.08
2.11
2.13
2.17
2.20
2.23
2.26
2.29
2.32
2.35
2.38
2.41
2.45
2.48
2.51
2.53
2.57
2.60
2.64
2.65
2.69
2.73
2.76
2.77
2.81
2.85
2.89
2.89
2.93
2.97
3.01
3.02
3.06
3.10
3.14
3.14
3.18
3.22
3.26
3.26
3.30
3.34
3.38
780
1.91
2.03
2.16
2.29
2.42
2.54
2.67
2.80
2.92
3.05
3.18
3.30
3.42
Determínese z midiendo previamente la temperatura del laboratorio .
Para obtener el valor de z es preciso interpolar entre los valores de la tabla 4. La
fórmula de interpolación es, admitiendo evolución lineal de los valores y
considerando el correspondiente extracto de la tabla 4:
t1
t2
p1
z11
z21
p2
z12
z22
z21-z11
z12-z11
z = z11 + t -t (t-t1) + p -p (p-p1)
2 1
2 1
9.-
Obténgase el valor de la presión verdadera a la temperatura t (pt) teniendo en
cuenta que:
pt = p 0 - z
RESULTADOS
a) Tablas 1, 2 y 3 con todos los valores obtenidos.
b) Diagrama psicrométrico con la evolución de los tres ambientes durante la
práctica
c) Representación gráfica de la evolución temporal de la humedad relativa, φ, en
los ambientes forzado y externo
d) Representación gráfica de la evolución temporal de la humedad específica, ω, en
los ambientes forzado y externo
e) Valor del agua condensada mw en el ambiente forzado
f) Valor de la presión atmosférica corregida