Teórico 12

FÍSICO - QUÍMICA: 2do año
TEÓRICO 12
En general, la psicrometría estudia las propiedades termodinámicas de mezclas de gas con vapor.
En particular, la mayoría de las aplicaciones se refieren al aire húmedo, considerado como la mezcla de aire seco y vapor de agua. La psicrometría resulta entonces útil en el diseño y análisis de
sistemas de almacenamiento y procesado de alimentos, diseño de equipos de refrigeración, estudio del secado de alimentos, estudios de aire acondicionado y climatización, torres de enfriamiento, y en todos los procesos industriales que exijan un fuerte control del contenido de vapor de
agua en el aire.
Como es bien sabido, el aire es una mezcla de varios gases (entre los que destacan el nitrógeno y
el oxígeno) a la que denominamos aire seco, más una cierta cantidad de agua en forma de vapor.
Generalmente, el rango de presiones y temperaturas de interés para diversas aplicaciones es tan
limitado que puede considerarse que tanto el aire seco como el vapor de agua se comportan como
gases ideales. Además, se considera que el aire seco se comporta como si fuera un componente
puro, por lo que las propiedades del aire húmedo pueden estudiarse en base al conocimiento de
las propiedades de mezclas de gases ideales, regidas principalmente por la conocida ley de Dalton.
Esta aproximación facilita enormemente el cálculo analítico (mediante ecuaciones) de las propiedades del aire (que suele denominarse aire húmedo para diferenciarlo del aire seco).
En síntesis:
Aire Húmedo es una mezcla de aire seco y vapor de agua. El aire seco se trata como si fuera un
componente puro. La mezcla global y sus componentes se comportan como un gas ideal en las
condiciones consideradas.
Cada componente de la mezcla se considera que actúa como si existiera él sólo en el volumen V a
la temperatura T de la mezcla y ejerciera una parte de la presión.
Analista en Calidad de Alimentos- 1
Un estado típico del vapor de agua en el aire húmedo, es el de vapor sobrecalentado.
Cuando la presión parcial del vapor de agua es la de saturación del agua a la temperatura de la
mezcla, se dice que la mezcla es saturada. El aire saturado es una mezcla de aire seco y vapor de
agua saturado. La cantidad de vapor de agua en el aire húmedo varía desde cero hasta un máximo
que depende de la presión y la temperatura cuando la mezcla está saturada.
La composición del aire húmedo puede proporcionarse de diferentes maneras.
La humedad absoluta , se define como el cociente entre las masas de vapor de agua y de aire
seco.
La humedad máxima
, cantidad de vapor que se puede agregar por kg de aire.
El grado de saturación , se define como la relación entre la humedad absoluta de un sistema ( ,
a una temperatura determinada) y la que contendría si el sistema estuviera saturado ( )
Punto de rocío
Cuando se reduce la temperatura, puede ocurrir una condensación parcial del vapor de agua.
Siguiendo el diagrama de la figura, inicialmente el vapor está sobrecalentado (1) y se enfría, manteniéndose constantes la presión y la composición del aire húmedo y, por tanto, también se mantiene constante la presión parcial del vapor de agua El vapor se enfría a constante del estado
1 al estado d, llamado punto de rocío. La temperatura de saturación correspondiente a
se denomina temperatura de rocío . A continuación, el sistema se sigue enfriando y parte del vapor
de agua se condensa. En el estado final, tenemos una fase gaseosa de aire húmedo y agua líquida
en equilibrio con ella. El vapor que permanece se puede considerar saturado a la temperatura fiAnalista en Calidad de Alimentos- 2
nal, con una presión parcial igual a la presión de saturación
correspondiente a esa temperatura. El condensado es líquido saturado a la misma temperatura.
El principal inconveniente es determinar si el vapor está a punto de condensar o no, es decir, si el
vapor está próximo a la saturación, lo cual es de suma importancia en la mayoría de los casos prácticos. Por ello se define un índice, que es el más utilizado, llamado humedad relativa.
La humedad relativa
. Es el cociente entre la presión parcial del vapor y su presión de saturación a la misma temperatura, expresado en
:
Así, cuando el aire está saturado
y
y la humedad será del
. Según nos alejemos del
el aire estará más seco. Como aumenta con la temperatura, la humedad relativa
disminuirá en la misma proporción. Es decir, el aire tendrá menor humedad relativa cuando esté
más caliente, aunque contenga la misma cantidad de vapor (la misma razón de mezcla, por ejemplo), y cuanta más alta sea la temperatura más difícilmente se producirá la saturación.
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