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

El aire, al pasar por el túnel incorpora agua, necesariamente se tiene que cumplir que xS > xE . Al ser la humedad absoluta de entrada mayor que la de salida,  tiene que disminuir la temperatura de salida, por lo que se tiene que cumplir que tS < tE , es decir que en este proceso la temperatura del aire, ha medida que va incorporando agua, va disminuyendo. Esto se debe a que al forzar a pasar el agua líquida a agua vapor se le tiene que entregar el calor latente de evaporación correspondiente, al ser el túnel adiabático, del único lugar que puede obtener ese calor es del mismo sistema, por lo que su temperatura disminuye. Este efecto es muy fácil de comprobar, si se coloca en una mano un líquido volátil (preferentemente agua, por su alto calor latente de evaporación) y se le sopla (por lo que se fuerza a pasar al estado vapor), notará que la mano se enfría.

En este proceso, la temperatura mínima que se puede obtener es cuando el aire de salida sale saturado; en ese caso esa temperatura mínima se denomina temperatura de saturación adiabática.

La temperatura de bulbo húmedo:
Si se toman dos termómetros y a uno se le envuelve el bulbo con una tela humedecida en agua y se le hace pasar una corriente de aire, el termómetro al que tiene su bulbo sin cubrir con la tela registrará la temperatura del aire; pero el que tiene el bulbo recubierto, el aire forzará al agua a evaporarse, por lo que la temperatura del termómetro comenzará a descender. Dado ahora que la temperatura del termómetro es menor que la del aire circundante, comienza a haber un intercambio de calor entre estos. En un determinado momento hay un equilibrio entre el calor que pierde y gana el bulbo, por lo que la temperatura del termómetro

se estabiliza. Esta temperatura se denomina temperatura de bulbo húmedo (tBH) (por consiguiente, la temperatura del otro termómetro, que será la del aire, se llama temperatura de bulbo seco (tBS)).

Solamente en el sistema de vapor de agua – aire, la temperatura de bulbo húmedo coincide con la temperatura de saturación adiabática.

tBH ≡ tSA

La temperatura de bulbo húmedo depende de la cantidad de agua que se evapora por unidad de tiempo y a su vez, este parámetro, depende de la humedad relativa ambiente del aire (un aire que esté saturado no puede absorber más agua, por lo tanto no modificará la temperatura del termómetro de bulbo húmedo).

Un equipo de este tipo, conformado por dos termómetros, en el cual uno tiene su

bulbo cubierto con una tela embebida en agua, se llama psicrómetro y se utilizan para determinar rápidamente la humedad relativa ambiente de un sistema vapor de agua – aire.

Resolución de un problema práctico de temperatura de saturación adiabática.