Mezcla adiabatica de flujo de aire.

En muchas ocasiones es necesario mezclar dos flujos diferentes  de aire. Esto es particularmente cierto en los grandes edificios,la mayor parte de las plantas de producción y procesamiento y los hospitales, donde es preciso que el aire acondicionado se mezcle con una fracción del aire fresco exterior antes de enviarse a los espacios habitados.

La mezcla se consigue combinando simplemente los dos flujos de aire, de manera que estos se introduzcan en una bifurcación que termina convergiendo en un solo ducto de salida, en donde el estado de salida esta determinado por las característica de ambos estados en las entradas. 

Enfriamiento evaporativo.

El enfriamiento evaporativo es una técnica que se basa la evaporación del agua al pasar un volumen de aire a través de ella, lo cual provoca una disminución de la temperatura del aire así como un aumento de humedad relativa en la fase de salida.

Este cuenta con varias ventajas como la son:

• Bajo costo de instalación y operación
• Fácil mantenimiento e instalación.
• No tiene un gran impacto ambiental.
• No requiere de modificaciones a mayor escala en el área a usarse.

Este sistema no es perfecto, ya que no puede ser empleado en lugares que tengan un alto nivel de humedad relativa durante lapsos de temperaturas altas. 

La limitación principal está en la capacidad de enfriamiento máximo, la cual no solo depende de la capacidad del equipo sino de los factores externos.

Diagrama de funcionamiento básico del enfriamiento por evaporación.

Humidificación

Humidificación

La humidificación es una operación unitaria en la que tiene lugar una transferencia simultánea de materia y calor sin la presencia de una fuente de calor externa, por lo que siempre que existe una transferencia de materia se transferirá también calor. No obstante, para operaciones como extracción, adsorción o absorción, la transferencia de calor es de menor importancia frente a la transferencia de materia. En otros casos como ebullición, condensación, evaporación o cristalización, las transferencias simultáneas de materia y calor pueden determinarse considerando únicamente la transferencia de calor procedente de una fuente externa.

Temperatura de saturacion adiabatica y de bulbo humedo

Temperatura de saturación adiabática:
Si se quisiera condensar el vapor de  agua de un sistema aire – vapor de agua, se podría realizar de varias formas:

• Enfriando el sistema hasta su temperatura de rocío.

• Comprimiendo isotérmicamente hasta la presión PS.

• Comprimiendo y enfriando simultáneamente.

• Agregándole vapor de agua hasta que la PV aumente hasta la PS.

Se realizará una experiencia sencilla. Un aire húmedo se le hace pasar por un túnel que contiene una superficie de agua lo suficientemente grande como para que el aire salga saturado por el otro extremo del túnel (debido a que el paso del aire por la superficie del agua fuerza a esta a evaporarse).

Suponiendo que el túnel está aislado térmicamente, la transformación se realizará en forma adiabática. Se considerara que el aire de entrada tendrá una humedad absoluta determinada (xE), una entalpía de entrada (HE) y una temperatura de entrada (tE). Una vez que el aire pase por el túnel, saldrá con una humedad absoluta ¿de salida (xS), una entalpía de salida (HS) y una temperatura de salida (tS).



Como el proceso es adiabático, la entalpía del aire de entrada y el de salida deben ser iguales.

HE =HS

Carta Psicrometrica

Cartas psicométricas.

Sabemos que para poder tener definido el estado de alguna sustancia necesitamos determinar  dos propiedades especificas independientes de esta sustancia, el resto de las propiedades  se pueden determinar a partir de estas dos propiedades, utilizando las ecuaciones para la solución de problemas psicométricos, las cuales, muchas se encuentran descritas en este blog.

Si bien es cierto que mediante dichas ecuaciones se pueden determinar todas la propiedades que necesitemos saber de los fluidos en cuestión, para algunos problemas  con cierta complejidad, puede que resulte en un proceso largo, tedioso y causante de errores. Para estos casos existe una herramienta de suma utilidad e importancia: Las cartas psicométricas.

Estas contienen información en forma de gráficas, de una manera que resulta  fácil de interpretar y permite encontrar y determinar rápidamente muchas propiedades de utilidad a la hora de solucionar problemas relacionados con el acondicionamiento de aire y la comodidad del ser humano, sin tener que realizar muchos cálculos, una vez definido el estado, se procede a encontrar el resto a través de las cartas. Si bien es cierto que los datos obtenidos mediante cálculos y ecuaciones ofrecen mayor precisión, la comodidad que nos brinda el utilizar la carta psicométrica es suficiente justificación para tal sacrificio, además el margen de error es despreciable para una buena parte de aplicaciones prácticas. Además cabe mencionar que las cartas existen para distintas presiones, entre ellas, una de uso común, la de presión atmosférica: 101.325 k Pa

Comodidad humana y acondicionamiento de aire

 Comodidad Humana y Acondicionamiento de Aire

El acondicionmiento es un proceso de tratamiento del aire en el ambiente interior de un vivienda o local. Existen cinco factores para que el ocupante de un espacio acondicionado se encuentre confortable: 

• Ventilación   
• Liempieza
• Movimiento y circulación de aire 
• Grado de humedad
• Temperatura

Deshumidificación

Deshumidificación

La deshumidificación es el proceso en el cual se retira vapor de agua del aire.
Existen varias formas de realizar esta acción, entre las cuales están:

• Enfriamiento, hasta alcanzar una temperatura por debajo del rocío
• Incremento de la presión total.
• Poner en contacto un desecante con el aire

Consiste en una bomba de calor para proporcionar una zona fría donde condensar la humedad y una zona caliente para recuperar la temperatura ambiental.

Termodinámica de la mezcla Aire - Vapor de agua.

El aire es una mezcla de nitrógeno, oxígeno y pequeñas cantidades de otros gases. Normalmente, el aire en la atmósfera contiene cierta cantidad de vapor de agua (o humedad) y se conoce como aire atmosférico. En contraste, el aire que no contiene vapor de agua se denomina aire seco. Es conveniente tratar al aire como una mezcla de vapor de agua y aire seco, porque la composición del aire seco permanece relativamente constante, pero la cantidad de vapor de agua varía por la condensación y evaporación de los océanos, lagos, ríos, regaderas e incluso del agua del cuerpo humano. A pesar de que la cantidad de vapor de agua en el aire es pequeña, desempeña un importante papel en la comodidad cotidiana del ser humano. En consecuencia, es importante tomarlo en cuenta en los dispositivos de acondicionamiento de aire. 

Aire húmedo:

El aire húmedo se refiere a una mezcla de aire seco y vapor de agua en la cual el aire seco se trata como si fuera un componente puro. Mediante un análisis de sus propiedades, la mezcla global y cada uno de sus componentes se comporta como un gas ideal en las condiciones que se van a considerar, consecuentemente se aplican los conceptos desarrollados previamente para mezclas de gases ideales.

Calentamiento simple y enfriamiento simple.

Calentamiento simple

Este es un proceso de una vía donde una sección donde se ubica un serpentín actúa como calentador o enfriador, luego de esto se da un enfriamiento o calentamiento del aire a una humedad absoluta constante.

Proceso básico de calentamiento con w=constante

Procesos de acondicionamiento de aire.

Para mantener una vivienda o una construcción industrial a la temperatura y humedad deseadas son necesarios algunos procesos definidos como “acondicionamiento del aire”. Estos procesos incluyen el calentamiento simple (elevar la temperatura), el enfriamiento simple (reducir la temperatura), la humidificación (agregar humedad) y la deshumidificación (eliminar humedad). Algunas

veces dos o más de estos procesos son necesarios para llevar el aire al nivel de temperatura y humedad que se desea. Diversos procesos de acondicionamiento:

El proceso de acondicionamiento de aire es el que se considera como el mas completo de tratamiento de aire para la ambientación de un lugar habitado.

Este proceso consiste en regular las condiciones en cuanto a la temperatura, humedad, limpieza y el movimiento del aire dentro de los locales.

Explicación de un Caso Psicrométrico