2.3 procesos de calentamiento-enfriamiento con humidificación y
deshumidificación del aire
¿Qué es humedad?
La humedad es la cantidad de vapor de agua que contiene el aire. Siempre hay vapor de
agua en el aire y la cantidad varía según diversos factores, por ejemplo, si recién llovió, si
se está cerca del mar, si hay o no vegetación en el terreno, la temperatura del aire, entre
otros.
HUMIDIFICACION
La humidificación es un proceso de transferencia de temperaturas, entre un gas y
un líquido. Este proceso físico consta de la inyección una corriente de vapor sobre
el líquido o materia.
Esta operación consta del intercambio de temperaturas, entre el vapor y una
corriente de líquido frio que absorbe el calor y lo transfiere, igualando la temperatura
del vapor. Logrando que el líquido sea expulsado en forma de gas, procesos vistos
en el mecanismo del aire acondicionado.
Por lo general, la interacción entre vapor seco y el agua fría, genera que una parte
del agua se vaporice en la superficie, el resto se enfriara o igualara su temperatura
con el vapor.
En ingeniería, muchos de los procesos que tienen lugar con las mezclas Aire-vapor
de agua conllevan operaciones de calentamiento o enfriamiento, humidificación o
deshumidificación, y mezclas. La resolución de los problemas que se presentan con
estos procesos requiere la aplicación de:
a) el principio de conservación de la masa,
b) el principio de conservación de la energía
c) las propiedades de las mezclas aire-vapor de agua.
Consideraremos que estos procesos son de flujo y estado estacionarios, siendo
conveniente realizar los balances tomando como base de cálculo la unidad de masa
de aire seco.
A. Mezcla de dos corrientes de aire húmedo.
En el diseño de un sistema de acondicionamiento de aire, es a veces necesario
mezclar dos o más corrientes de aire para producir una mezcla final con una
temperatura y humedad determinadas.
Si el proceso se realiza adiabáticamente, tal como se indica en la Figura 14.5, en
las condiciones de flujo y estado estacionarios, el balance de energía es :
ma,1 . h1 + ma,2 . h2 = ma,3 .h3 (14.16)
Los balances parciales de masa son :
para aire seco : ma,1 + ma,2 = ma,3 (14.17) para el vapor: ma,1 . w1 + ma,2 . w2 =
ma,3 . w3 (14.18)
De ellas, eliminando ma,3 , puede obtenerse:
ma,1 / ma,2 = (w3 - w2) / (w1 - w3) = (h3 - h2) / (h1 - h3) (14.19)
Por lo tanto, una vez situados en el diagrama psicrométrico los puntos 1 y 2,
correspondientes a los gases que se van a mezclar, el punto 3, representativo de la
mezcla resultante se encuentra sobre el segmento determinado por los otros dos,
de modo que queda dividido en dos partes inversamente proporcionales a las masas
de aire seco de las dos corrientes mezcladas (regla de la palanca). Puede suceder
que el punto 3 quede a la izquierda de la línea de saturación. En este caso, durante
el proceso de mezcla se condensará agua que, con frecuencia, permanece
suspendida como gotitas de niebla en la corriente de salida.
B. Humidificación.
Un proceso de humidificación es aquél en el que se incrementa la humedad absoluta
de un aire húmedo, aunque ello no lleva siempre consigo un aumento de la
humedad relativa del mismo. Pueden considerarse dos tipos diferentes de procesos
de humidificación:
a) humidificación adiabática, también conocida como proceso de
enfriamiento por evaporación
b) humidificación con calentamiento.
A) Enfriamiento por evaporación
En climas cálidos, el aire atmosférico usualmente es caliente y seco (con humedad
relativa baja). Para enfriar dicho aire, en lugar de hacerlo pasar por una sección de
enfriamiento, lo cual es bastante costoso, es posible aprovechar la baja humedad
para obtener enfriamiento. Esto se logra haciendo pasar la corriente de aire por una
sección con un atomizador de agua. (El efecto equivalente también puede obtenerse
al hacer pasar aire por un lecho de filtros de cualquier tipo, en el cual el agua
escurre).
Debido a la humedad relativa baja, una parte de la corriente de agua líquida se
evapora. La energía de la evaporación proviene de la corriente de aire, por lo que
éste se enfría. El efecto total es enfriamiento y humidificación de la corriente de aire.
Como el aire está inicialmente seco, la humedad adicional que se agrega no
empeora las condiciones ambientales. Esencialmente este proceso es equivalente
al de saturación adiabática estudiado anteriormente. Por tanto, la trayectoria del
proceso sigue una línea psicrométrica, como se indica en la figura anterior. En este
proceso existe una temperatura mínima que corresponde al estado de saturación 2'
en la figura.
En este proceso y en los siguientes, ya no se van a presentar los balances de
materia y energía, que son simples; en clases de problemas, se hará uso de ellos.
B) Humidificación con calentamiento.
En el invierno, o a grandes alturas, el aire atmosférico es frecuentemente seco y
frío. El problema de ingeniería es aumentar tanto el contenido de agua como la
temperatura del aire que entre a un edificio. La Figura 14.7 muestra un método que
logra humidificación con calentamiento. La corriente de aire pasa primero por un
serpentín de calentamiento y luego por una sección de pulverización, nebulización
o atomización. El proceso 12 está bien determinado para la sección de
calentamiento, pero el proceso 23 indicado en la figura tiene varios estados finales
posibles. El estado 3 es función de la temperatura del agua que entra a la corriente
de aire; casi siempre ambos tienen la misma temperatura. Si es así, el proceso 23
será entonces un enfriamiento por evaporación, como se ha descrito anteriormente.
Como alternativa se puede introducir vapor en vez de agua líquida, obteniéndose
humidificación con calor adicional, como indica el estado 3’ de la figura. Por
supuesto, podría invertirse el orden del proceso con la introducción de agua seguida
por calentamiento.
C. Deshumidificación.
En el proceso de deshumidificación se disminuye la humedad absoluta de un aire
húmedo, y puede tener lugar con calentamiento o con enfriamiento. Una condición
bastante común en las construcciones industriales y residenciales, especialmente
durante el verano, es la tendencia a las altas temperaturas y humedades relativas.
Es bien conocida la incomodidad del organismo en tales condiciones.
2.4 Creación de las condiciones de confort.
El confort térmico es la sensación que expresa la satisfacción de los usuarios de los
edificios con el ambiente térmico. Por lo tanto es subjetivo y depende de diversos
factores.
El cuerpo humano “quema” alimento y genera calor residual, similar a cualquier
máquina. Para mantener su interior a una temperatura de 37°C, tiene que disipar el
calor y lo hace por medio de conducción, convección, radiación y evaporación. En
la medida como se acerca la temperatura ambiental a la temperatura corporal, el
cuerpo ya no puede transmitir calor por falta de un gradiente térmico, y la
evaporación queda como única forma de enfriamiento.
Una de las funciones principales de los edificios es proveer ambientes interiores que
son térmicamente confortables. Entender las necesidades del ser humano y las
condiciones básicas que definen el confort es indispensable para el diseño de
edificios que satisfacen los usuarios con un mínimo de equipamiento mecánico.
Factores
La producción de calor del cuerpo depende principalmente del nivel de actividad de
la persona.
Para la disipación de calor, estos factores son críticos:
Factores ambientales
Temperatura del aire
Humedad relativa del aire
Movimientos de aire
Temperatura media radiante
Factores personales
Vestimenta de la persona
La sensación térmica además depende fuertemente de las expectativas de la
persona. Así que influyen el clima exterior, la estación del año y la hora del día, el
asoleamiento, la iluminación y la calidad del aire interior, entre otros.
Las recomendaciones y normas pueden diferir bastante en los valores concretos
para los factores ambientales. Esto se debe a la complejidad de las interacciones
entre los diferentes elementos. Además, hay que considerar que la mayoría de los
criterios fueros desarrollados para el caso de invierno, con temperaturas exteriores
bajas y calefacción ambiental, y para ambientes de estadía permanente.
2.5 Carta de confort
¿Qué es la carta de confort?
Una carta de confort es un documento utilizado en el mundo de los negocios que
tiene como objetivo brindar una garantía adicional a una de las partes involucradas
en una transacción comercial. Esta carta es emitida por una empresa o entidad
independiente y se utiliza para respaldar la posición financiera y la solvencia de
una empresa ante terceros, como socios comerciales, prestamistas o
inversionistas.
¿Qué es confort?
El confort se define como la experiencia de bienestar que resulta de una
combinación de factores físicos, emocionales y psicológicos.
¿Qué es conformidad?
La conformidad se refiere a la correspondencia, parecido o similitud entre dos
o más elementos.
Confort Térmico
El confort térmico se refiere a la sensación de bienestar físico y mental que
experimentamos en un ambiente en el que no tenemos ni calor ni frío. Es
fundamental para el bienestar y la productividad, y se logra cuando las condiciones
de humedad, temperatura y movimiento de aire son agradables y adecuadas para
las actividades que se realizan en el interior.
Rangos
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