HUMEDAD RELATIVA

HUMEDAD RELATIVA

La HUMEDAD RELATIVA es la relación entre la masa de vapor de agua contenido en la unidad de volumen del aire y la de vapor de agua, que sería necesario para saturar este volumen a la misma temperatura. Normalmente se expresa en tanto por ciento

Agm620 – Instrumental meteorologicoAgm620 – Instrumental meteorologico

HUMEDAD RELATIVA

Normalmente se deben utilizar las siguientes unidades para expresar las distintas magnitudes asociadas con el vapor de agua de la atmósfera:

Tensión de vapor en hectopascalesConcentración de vapor en kg/m3(humedad absoluta)Contenido de humedad(humedad específica) como relación en pesoRazón de mezcla como relación en pesoHumedad relativa en tanto por ciento


Instrumentos de medidaLos instrumentos para medir la humedad o el contenido de vapor de agua en la atmósfera se llaman HIGRÓMETROS. Los dos instrumentos usados para hacer estas medidas en las proximidades de la superficie terrestre, son:

Los higrómetros, compuestos de un termómetro seco y un termómetro húmedo.

Los higrógrafos, que utilizan el cambio de dimensiones de sustancias higroscópicas (higrómetros de cabello).

Los dos son los más usados en los observatorios meteorológicos mexicanos.


Ciertas sustancias orgánicas varían sus dimensiones si experimentan un cambio en su contenido de agua. Un cambio en la humedad del aire afecta habitualmente el contenido de agua de tales sustancias.Figura 3.1 Psicrómetro simple sin ventilación artificial.

Desde el siglo XVII, se descubrió que el cabello humano completamente desgrasado es un buen medidor de la humedad. Para un cambio de humedad relativa de 0 a 100% el cabello aumenta su longitud de 2 a 2.5 % en promedio. Si bien, el cambio de longitud varía con diferentes tipos de cabello, hay una relación aproximada constante entre la humedad y la variación de la longitud del cabello.

De los aparatos que se usan habitualmente en los observatorios mexicanos tenemos en primer termino el higrómetro, y el segundo más común es el psicrómetro.


Figura 3.2 Psicrómetro tipo AssmanLos psicrómetros pueden ser subdivididos en psicrómetros simples sin ventilación artificial o de garita estacionaria (Figura 3.1), psicrómetros portátiles tipo Assman (Figura 3.2) y psicrómetros-onda. En las estaciones sinópticas se recomienda la utilización de psicrómetros de ventilación artificial. También se recomienda la utilización de tales psicrómetros en otras estaciones, cada vez que ello sea posible.

Figura 3.1 Psicrómetro simple sin ventilación

artificial.


Figura 3.2 Psicrómetro tipo Assman


El equipo utilizado para las observaciones psicrométricas debe ajustarse, en todo lo posible, a las recomendaciones siguientes:

a) Los termómetros húmedo y seco deben estar ventilados y protegidos de la radiación al menos por dos pantallas metálicas pulidas y sin pintar, separadas del resto de los aparatos por materiales aislantes, o bien por una garita de celosía en persiana más una pantalla de metal pulido;

b) Al nivel del mar, debe impulsarse el aire para que pase sobre los termómetros a una velocidad no inferior a 2.5 m/s y no mayor de 10 m/s si los termómetros son del tipo ordinariamente utilizado en las estaciones meteorológicas. Para actitudes considerablemente distintas, estas velocidades límites del aire deben ajustarse en proporción inversa a la densidad de la atmósfera;

c) Debe haber conducciones de aire separadas para los dos termómetros;


d) Si se utiliza la segunda alternativa del apartado a), la entrada de los conductos del aire debe estar situada de tal modo que registre la verdadera temperatura ambiente y el aire debe desembocar sobre la garita en tal posición que impida su recirculación;

e) Se debe procurar impedir en todo momento la transferencia de cantidades significativas de calor desde el motor a los termómetros;

f) El recipiente de agua y la mecha deben estar dispuestos de tal modo que el agua llegue al depósito del termómetro prácticamente a la misma temperatura que la del depósito del termómetro húmedo,

g) Las medidas deben tomarse a una altura comprendida entre 1.5 y 2 metros por encima del nivel del terreno,


Psicrómetro simple sin ventilación artificial•Actualmente este tipo de instrumentos es de uso general, especialmente en las estaciones climatológicas.

•Lo habitual es que el termómetro seco y húmedo estén sujetos verticalmente dentro de una garita termométrica. Si se utiliza una mecha y un recipiente de agua para mantener el termómetro húmedo convenientemente mojado, el recipiente debe colocarse preferentemente a un lado del termómetro y con la boca al mismo nivel o ligeramente por debajo de la parte alta del depósito del termómetro.

•La mecha debe mantenerse lo más recta posible y su longitud debe ser tal que el agua llegue al depósito del termómetro prácticamente a la misma temperatura que la de dicho depósito y en cantidad suficiente, aunque no excesiva.


Psicrómetros ventilados artificialmenteLas observaciones con el psicrómetro Assmann deben efectuarse en un lugar abierto, manteniendo el instrumento colgado de un gancho o escuadra unida a un poste delgado, o bien manteniéndolo con una mano y el brazo estirado horizontalmente, con las tomas de aire ligeramente inclinadas en la dirección del viento, Con viento fuerte se deben utilizar garitas dotadas de un ventilador. Entre las lecturas, el instrumento debe guardarse en un recinto sin calefacción, pero si se le mantiene a la temperie se le ha de proteger contra la precipitación y la fuerte radiación.

Los depósitos de los termómetros están muchas veces insuficientemente protegidos contra la radiación so pretexto de obtener la necesaria ventilación de los mismos, sobre todo cuando se trata del psicrómetro de honda. Este tipo de psicrómetro debe pues utilizarse preferentemente en lugares protegidos de la radiación directa del sol.


Psicrómetros ventilados artificialmente


La OMM ha formulado las siguientes recomendaciones:

El tejido utilizado para cubrir el termómetro húmedo debe ser fino pero tupido. Antes de su instalación, se debe lavar el psicrómetro cuidadosamente con jabón puro y agua, enjuagándolo varias veces en agua destilada. Si se utiliza mecha, debe dársele un tratamiento análogo;

Cualquier contaminación visible debe ser considerada como una clara indicación de la necesidad de hacer una sustitución. En el manejo de la muselina y de la mecha conviene proceder con gran cuidado para impedir su contaminación con las manos;

Para el termómetro húmedo debe utilizarse agua destilada.Se debe instar a los observadores a que cambien muselina y mecha con regularidad.

La sustitución debe hacerse una vez a la semana para todos los psicrómetros que están expuestos continuamente.

En lugares próximos al mar y en zonas polvorientas o industriales, puede ser necesario cambiar la muselina y la mecha con mayor frecuencia.

Se debe comprobar frecuentemente el depósito y completar la cantidad de agua en caso necesario.


La OMM ha formulado las siguientes recomendaciones:

El tejido utilizado para cubrir el termómetro húmedo debe ser fino pero tupido. Antes de su instalación, se debe lavar el psicrómetro cuidadosamente con jabón puro y agua, enjuagándolo varias veces en agua destilada. Si se utiliza mecha, debe dársele un tratamiento análogo;

Cualquier contaminación visible debe ser considerada como una clara indicación de la necesidad de hacer una sustitución. En el manejo de la muselina y de la mecha conviene proceder con gran cuidado para impedir su contaminación con las manos;

Para el termómetro húmedo debe utilizarse agua destilada.Se debe instar a los observadores a que cambien muselina y mecha con regularidad.

La sustitución debe hacerse una vez a la semana para todos los psicrómetros que están expuestos continuamente.

En lugares próximos al mar y en zonas polvorientas o industriales, puede ser necesario cambiar la muselina y la mecha con mayor frecuencia.

Se debe comprobar frecuentemente el depósito y completar la cantidad de agua en caso necesario.


Psicrómetro simple.Los termómetros deben leerse con la precisión de una décima de grado y se debe evitar cometer errores de paralaje. Si deben cambiarse la muselina y la mecha (y también el agua), esto debe hacerse inmediatamente después o bastante antes de proceder a la lectura. Siempre y cuando el agua suministrada tenga aproximadamente la misma temperatura que el aire, la temperatura correcta del termómetro húmedo se logrará en unos 15 minutos aproximadamente. Si la temperatura del agua difiere mucho de la temperatura del aire, quizá sea necesario esperar 30 minutos. Al realizar una observación, las lecturas de los dos termómetros deberán efectuarse simultáneamente siempre que sea posible, asegurándose de que el termómetro húmedo recibe suficiente suministro de agua.


Psicrómetro de aspersión tipo Assmann. Para los psicrómetros del tipo Assmann es preferible utilizar el siguiente procedimiento de observación:

Humedecer el termómetro húmedo. Dar cuerda al motor del aparato de relojería (o poner en marcha el motor eléctrico).

Esperar dos o tres minutos o hasta que la lectura del termómetro húmedo permanezca estable.

Leer el termómetro seco. Leer el termómetro húmedo. Verificar las lecturas del termómetro seco. Se debe tener mucho cuidado en evitar cualquier influencia que puedan ejercer sobre las lecturas la presencia del observador o cualquiera otra fuente cercana de calor o vapor de agua, como por ejemplo el tubo de escape de un vehículo de motor.

Se debe adoptar un procedimiento análogo con los psicrómetros de garita, dotados de una ventilación accionada mediante aparatos de relojería o motor eléctrico.


Psicrómetro tipo honda. En el caso del psicrómetro de honda, se debe mojar el

termómetro húmedo inmediatamente antes de que comience la observación.

Para obtener una adecuada velocidad del aire de 2.5 m/s por lo menos sobre los depósitos de los termómetros, a un psicrómetro de honda de 30 cm de radio de giro se le deben dar unas cuatro revoluciones por segundo.

Conviene tener presente que la velocidad del depósito del termómetro a través del aire no ha de ser necesariamente idéntica a la velocidad de ventilación eficaz del depósito del termómetro.

El giro del instrumento debe ser detenido con suavidad y las lecturas deben tomarse muy rápidamente.


Tablas psicrométricas Cuando las temperaturas de bulbo seco y húmedo han sido

leídas, se puede calcular el punto de rocío o la Humedad Relativa sirviéndose de las Tablas Psicrométricas. Es necesario utilizar la Tabla que corresponde a cada ventilación.

Las distintas tablas psicrométricas utilizadas por los servicios meteorológicos se fundan en diferentes hipótesis con respecto a los valores del coeficiente psicrométrico en las fórmulas sencillas, y algunos servicios están utilizando también tablas basadas en fórmulas teóricas más elaboradas.

En el psicrómetro Assmann, por ejemplo, se supone, que la corriente del aire pasa sobre los termómetros a la velocidad de 2.4 m/s.

En el caso de un psicrómetro tipo simple colocado dentro de la garita, se considera que dicha velocidad es de 1 a 1.5 m/s.

Otros tablas también muy utilizadas para psicrómetros ventilados son las compiladas por la Institución Smithsoniana (1951), calculadas originalmente para el psicrómetro-honda.


Errores relacionados con la ventilación Los errores debidos a una ventilación insuficiente pueden ser

mucho más graves si se utilizan tablas de humedad inadecuadas.

La precisión de un psicrómetro simple sin ventilación es mucho menor que la de un psicrómetro sometido a ventilación artificial constante.

Las tablas utilizadas para determinar la humedad mediante un psicrómetro simple se calculan habitualmente suponiendo que la velocidad media del viento que pasa sobre los depósitos de los termómetros es de aproximadamente 1 a 1.5 m/s.

La velocidad del aire que pasa sobre los termómetros será, en la práctica, notablemente distinta de ésta.

La magnitud de los errores resultantes dependerá de la humedad y temperatura del aire.

En aire seco, el error puede fácilmente llegar a ser del diez por ciento de humedad relativa, pero ordinariamente el error será del orden de un escaso porcentaje de humedad relativa en las latitudes templadas.


Cálculo de la tensión de vapor de agua y la Humedad Relativa

•Para determinar la tensión de vapor de agua, se anotan las lecturas (t) y (t’) de los termómetros del psicrómetro; a continuación, con la temperatura (t’) del termómetro húmedo se determina en la Tabla 3.1 la tensión máxima del vapor de agua; • en la primera columna de la izquierda se encuentran los grados enteros, y en la línea horizontal del encabezado, los décimos de grado; por tanto, en la intersección de una línea con otra, se halla la tensión máxima que se busca.



La Tabla 3.2 para psicrómetros ventilados da las correcciones que deben hacerse a la tensión máxima determinada anteriormente, para lo cual se entra con ellas con la diferencia (t-t’) de los termómetros seco y húmedo. De la misma manera que se dijo para la Tabla 3.1, la columna vertical de la izquierda tiene la diferencia de (t-t’) en grados, y en la horizontal del encabezado los décimos de grado; la cantidad que resulte de la intersección de la línea vertical y horizontal dará la corrección que debe restarse a la tensión máxima para obtener la tensión del vapor de agua a 750 mm. de presión.


La Humedad Relativa en % se obtiene dividiendo la tensión de vapor, calculada según se acaba de indicar, por la tensión máxima del vapor de agua de la Tabla 3.1, correspondiente a la temperatura del termómetro seco (t), y multiplicado este cociente por 100; resultando así la Humedad Relativa en tanto porciento del aire.


Ejemplo:Supongamos que en un lugar donde la presión media es de 584 mm, se hayan obtenido por medio del psicrómetro ventilado, las siguientes observaciones:Termómetro seco: 20.1°CTermómetro húmedo: 12.3°CDeterminar la tensión de vapor, la tensión de vapor saturante, la Humedad Relativa y la temperatura de punto de rocío.


1.- Determinación de la tensión de vapor a 750 mm.Termómetro seco t = 20.1°CTermómetro húmedo t’ = 12.3°C Diferencia t - t’ = 7.8°CDe la Tabla 3.1: t’ = 12.3°C e1 = 10.69 mmDe la Tabla 3.2: t – t’ = 7.8°C e2 = 3.86 mm

-------------------Diferencia 6.83 mmLa tensión de vapor a 750 mm será 6.83 mm.


2.- Corrección para el lugar de observación.Presión a la que fue calculada la Tabla 3.1 750 mmPresión en el lugar de observación 584 mm

------------Diferencia 166 mmDividido entre 100 1.66 mmDe la Tabla 3.2, el factor para 7.8°C es 0.46Corrección por esta diferencia: 1.66 x 0.46 = 0.7636Como la presión en el lugar de observaciónes menor a 750 mm, entonces la correccióndeberá sumarse a la tensión de vaporcalculada en el inciso 1. 6.83 mm + 0.76 mm = 7.59 mm


3.- Cálculo de la Humedad Relativa Por cientoTensión de vapor en el lugar (corregida) 7.59 mmTensión máxima de vapor a 20.1°C(Temp. Amb.) 17.51 mmCociente de éstas tensiones: 7.59/17.51 = 0.4334

Multiplicado por 100 0.4334 x 100 = 43.34 %

La Humedad Relativa para este lugar y momento, es de 43.34 %


3.- Determinación de la temperatura de punto de rocío.Para una tensión de vapor (corregida) de 7.59 mm, de la Tabla 3.1 dicho valor se encuentra en la intersección del 7 de la columna de grados enteros, y del 0.2 del encabezado de los décimos de grado, por lo tanto:

La Temperatura de Punto de Rocío en este lugar y momento, es de 7.2°C

http://www.tutiempo.net/tutiempo.php?pagina=calculos


El higrógrafo de cabello (Figura 3.3).Los higrógrafos son instrumentos que proporcionan registros continuos de la Humedad Relativa. El funcionamiento del instrumento se basa, como ya se dijo, en la longitud de los cabellos humanos; cuando no están impregnados de sustancias grasas, varía con la humedad relativa del aire. Las variaciones de longitud de un haz de cabellos son amplificados por un sistema de palancas y registradas por medio de una pluma sobre una banda colocada en un tambor que gira con movimiento uniforme.


AA1.- Quijadas de fijación del haz de cabellosB.- Gancho que coge el haz de cabellos por el centroC.- PalancaD.- Primera levaE.- Segunda levaF.- Pequeño muelle que mantiene las levas una contra otraG.- Tornillo que fija la segunda leva al eje del brazoH.- Tornillo de ajuste con cabeza cuadrada que permite desplazar

la quijada de fijación A (ajuste grosero del acero)I.- Tornillo de ajuste de precisiónJ.- Tornillo que permite levantar o bajar el gancho B (para

ajustar la amplitud del brazo)

Figura 3.3 Higrógrafo de cabello


La longitud de los cabellos varía cuando absorben las moléculas de agua contenidas en el aire, o cuando el agua que contiene se evapora. La velocidad de respuesta a las variaciones de humedad del aire es relativamente lenta. Como las variaciones de la longitud de los cabellos son pequeñas, el sistema de palancas debe estar perfectamente equilibrado y sobre ejes muy finos.


Emplazamiento y empleo. El higrógrafo se debe instalar en una garita. Su rendimiento

depende principalmente del buen cuidado de los cabellos; los depósitos de polvo aumentan el tiempo de respuesta;

las rociones salinas o los cuerpos grasos que pueden depositarse sobre el haz al tocarlo con los dedos pueden falsear las indicaciones.

Si el higrógrafo está sometido a humedades muy pequeñas (como puede ser en las regiones continentales), los registros pueden tener deformaciones o desviaciones casi permanentes.

Estos inconvenientes pueden suprimirse en gran parte lavando con cuidado y periódicamente los cabellos, utilizando un pincel fino y suave mojado con agua destilada.

Se puede usar el agua de lluvia o de aljibe. Esta operación debe efectuarse por lo menos una vez a la semana; aunque en algunos casos, puede ser necesario efectuarla diariamente.

Durante la limpieza del instrumento es necesario evitar tocar los cabellos con los dedos.


Emplazamiento y empleo. El higrógrafo se debe instalar en una garita. Su rendimiento

depende principalmente del buen cuidado de los cabellos; los depósitos de polvo aumentan el tiempo de respuesta;

las rociones salinas o los cuerpos grasos que pueden depositarse sobre el haz al tocarlo con los dedos pueden falsear las indicaciones.

Si el higrógrafo está sometido a humedades muy pequeñas (como puede ser en las regiones continentales), los registros pueden tener deformaciones o desviaciones casi permanentes.

Estos inconvenientes pueden suprimirse en gran parte lavando con cuidado y periódicamente los cabellos, utilizando un pincel fino y suave mojado con agua destilada.

Se puede usar el agua de lluvia o de aljibe. Esta operación debe efectuarse por lo menos una vez a la semana; aunque en algunos casos, puede ser necesario efectuarla diariamente.

Durante la limpieza del instrumento es necesario evitar tocar los cabellos con los dedos.

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