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Psicrometría y diagrama psicrométrico

Indique la temperatura del aire y un segundo dato para obtener humedad, rocío, bulbo húmedo y entalpía; con el estado de salida y el caudal, vea cuánta agua retira la batería y cuál es la carga térmica.

Herramienta de predimensionamiento y estimación: los resultados no sustituyen al proyecto, cálculo o informe firmado por un técnico competente ni la verificación conforme a las normas aplicables.

Verificación
Lugar
Estado 1 (aire de entrada)
Proceso y estado 2

El aire que sale de una batería de frío suele estar entre el 90% y el 95% de humedad relativa.

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Proceso entre los estados 1 y 2

Cargas calculadas con el caudal de aire seco a la entrada.

Diagrama psicrométrico

Curvas de humedad relativa cada 10% a la presión del lugar, líneas discontinuas de entalpía constante y el proceso entre los estados.

Toque el gráfico para ver los valores.

Humedad relativa al calentar o enfriar este aire

Misma razón de humedad que el estado 1: la humedad relativa sube al enfriar y llega al 100% en el punto de rocío.

Toque el gráfico para ver los valores.

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Método, hipótesis y referencias

Ecuaciones utilizadas

Presión de saturación (Hyland-Wexler): ln p_ws = C8/T + C9 + C10·T + C11·T² + C12·T³ + C13·ln T sobre agua (0 a 200 °C) y la forma con C1 a C7 sobre hielo (−100 a 0 °C); T en K, p_ws en Pa
p = 101,325 · (1 − 2,25577·10⁻⁵ · Z)^5,2559 kPa; W = 0,621945 · p_w ÷ (p − p_w); h = 1,006 · t + W · (2501 + 1,86 · t) kJ/kg; v = 0,287042 · (t + 273,15) · (1 + 1,607858 · W) ÷ p
Bulbo húmedo (iteración): W = [(2501 − 2,326 · t*) · W*s − 1,006 · (t − t*)] ÷ (2501 + 1,86 · t − 4,186 · t*); rocío: p_ws(t_d) = p_w
Proceso: ṁ_a = Q ÷ v1; agua = ṁ_a · (W1 − W2); Q_total = ṁ_a · (h1 − h2); Q_sensible = ṁ_a · (1,006 + 1,86 · W2) · (t1 − t2); Q_latente = Q_total − Q_sensible; FCS = Q_s ÷ Q_t

Hipótesis y límites

  • Aire seco y vapor como gases perfectos (ecuaciones del capítulo 1 del ASHRAE Fundamentals). Frente a la tabla 2 de aire húmedo de la ASHRAE, que usa gas real, la diferencia en la razón de humedad de saturación es menor del 0,7% hasta 50 °C.
  • Presión según la atmósfera estándar a la altitud. En enfriamiento, el estado 2 es el aire a la salida de la batería; la humedad solo baja si el aire de salida tiene menos vapor que el de entrada. La entalpía del condensado se muestra aparte.
  • En unidades imperiales la entalpía sigue la referencia ASHRAE IP (aire seco a 0 °F), por eso es unos 7,7 Btu/lb mayor que la conversión directa del valor SI.

Normas y documentos técnicos

  • ASHRAE Handbook — Fundamentals (2021), chapter 1: Psychrometrics (equations 3, 5, 6, 20, 22, 28, 32 and 35; Tables 2 and 3)
  • Hyland, R. W.; Wexler, A.: Formulations for the thermodynamic properties of the saturated phases of H2O from 173.15 K to 473.15 K, ASHRAE Transactions 89(2A), 1983
  • ISO 2533:1975: Standard Atmosphere
  • WMO-No. 8: Guide to Instruments and Methods of Observation, chapter 4 (measurement of humidity)

Legislación y reglamentos en España y la UE

  • Real Decreto 1027/2007: Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE), IT 1.1.4.1 (bienestar térmico)
  • Real Decreto 486/1997, anexo III: condiciones ambientales en los lugares de trabajo (temperatura y humedad relativa)
  • UNE-EN 16798-1: eficiencia energética de los edificios, parámetros del ambiente interior

Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula la razón de humedad del aire?

Calcule la presión de saturación a la temperatura, multiplíquela por la humedad relativa para obtener la presión de vapor y use W = 0,622 · p_w ÷ (p − p_w). A 25 °C, 50% y nivel del mar: p_w = 1,585 kPa y W = 9,9 g/kg, con entalpía de 50,3 kJ/kg y rocío a 13,9 °C, como en la tabla de la ASHRAE.

¿Cuánta agua retira una batería de frío?

El caudal de aire seco por la bajada de la razón de humedad. Al enfriar 10 000 m³/h de aire a 30 °C y 60% hasta 14 °C y 95%, la razón de humedad baja de 16,0 a 9,5 g/kg y salen unos 75 kg/h de condensado, con una carga total de 105 kW.

¿Por qué la altitud cambia el resultado?

Con menos presión, el mismo vapor supone una razón de humedad mayor y el aire es menos denso. A 1000 m la presión baja a unos 89,9 kPa y, a 25 °C y 50%, la razón de humedad sube de 9,9 a unos 11,2 g/kg.

¿Qué diferencia hay entre humedad relativa y absoluta?

La relativa compara el vapor presente con el máximo que admite el aire a esa temperatura y cambia al calentar o enfriar. La absoluta es la masa de vapor por volumen de aire, en g/m³; la razón de humedad, en g/kg de aire seco, es la medida que no cambia sin condensación.