TRANSFORMACIONESSICROMETRICASSICROMETRICAS
ASIGNATURA: INGENIERA TRMICA
BLOQUE: PRODUCCIN DE FRO YACONDICIONAMIENTO DE AIRE
TEMA: ACONDICIONAMIENTO DE AIRE
LECCIN 27: TRANSFORMACIONESLECCIN 27: SICROMTRICAS.
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Objetivos
Objetivos:
Que el alumno tenga una visin de las principales transformacin quepueden realizarse sobre una o ms corrientes de aire hmedo paraacondicionarlo antes de su difusin.
Que el alumno comprenda y sepa utilizar las expresiones con las quecaracterizar cada transformacin, pudiendo realizar los clculosnecesarios.
Que el alumno comprenda los conceptos de calor sensible, calor latentey factor de calor sensible.
ndice
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
ndice:- Introduccin
- Transformaciones sobre varias corrientes de aire. Mezclas
- Transformaciones sobre una corriente de aire:
- Paso por.
Introduccin
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
INTRODUCCIN
Las instalaciones de climatizacin tienen, como objetivoprincipal, la preparacin de un fluido caloportador, destinado a laconsecucin de unas condiciones en un local o conjunto dejestos.
El i h d l fl id l t d l i El aire hmedo es el fluido caloportador por excelencia, aunqueno el nico, en las plantas de acondicionamiento ambiental, sutratamiento desde las condiciones de entrada hasta lasrequeridas de salida no se consigue, en general, por medio deuna sola transformacin, sino que es la resultante de la unin detransformaciones elementales que se producen en los distintosq pequipos dispuestos en la instalacin.
Introduccin
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
HIPTESIS DE PARTIDAIntroduccin
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
HIPTESIS DE PARTIDA
En los razonamientos que siguen se hanq gintroducido como hiptesis bsicas:Consideracin de flujo estacionario.j Invarianza de la presin total.
Suposiciones totalmente aceptadas en laprctica si se exceptan los breves perodos deprctica si se exceptan los breves perodos depuesta en marcha y parada.
Introduccin
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
ESQUEMA SISTEMA TODO-AIRE
AIRE DE RETORNOAIRE DE RETORNODEL LOCALDEL LOCAL
AIRE DEAIRE DEEXPULSINEXPULSIN
LOCALLOCALAIRE AIRE
RECIRCULADORECIRCULADO LOCALLOCALAIRE DEAIRE DE
IMPULSINIMPULSINAIRE DEAIRE DE
RENOVACINRENOVACIN
CENTRAL DECENTRAL DETRATAMIENTOTRATAMIENTO
MEZCLAMEZCLA
Introduccin
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
UNIDAD DE TRATAMIENTO DE AIRE (CLIMATIZADOR)
CLIMATIZADORAIntroduccin
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CLIMATIZADORA
O
HUMECTACIN
ENFRIAMIENTOAIRE
NUEVO
CALENTAMIENTOCALENTAMIENTO
R
E
C
U
L
A
D
O
AIRE DEMEZCLA
+-+
I
R
E
L
S
I
N
A
I
R
E
C
I
R
CMEZCLA
A
I
I
M
P
U
BATERAPRECAL.
BATERAFRAVENTIL.
FILTRO
PRECAL.
HUMECTADOR
FRA
BATERACALENT.
PROCESOS SICROMTRICOSPROCESOS SICROMTRICOS
TRANSFORMACIONES
SOBRE MAS DE UNACORRIENTE DE AIRE
SOBRE UNA SOLA CORRIENTECORRIENTE DE AIRE SOLA CORRIENTE
MEZCLAS FORMULACIONGENERICA
RECTAS DE MANIOBRA
Transformaciones sobre ms de una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
TRATAMIENTO GENERAL
W
im jm
vim vjmSistema
i jQi QTrabajamos en rgimen estacionario
Transformaciones sobre ms de una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Balance de masas de aire seco: j
asi
as jimm
Balance de masas de vapor:
j
vj
jasi
vi
ias jjiimwmmwm
Balance de energa:
vv22
jjvj
jvv
jjas
iiv
ivv
iias zmWhmhmzmQhmhm jjjiiii 2g
v2gv ji
j
vvj
jasi
vvi
ias jjjiiihmhmQhmhm
Transformaciones sobre ms de una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
MEZCLA DE DOS CORRIENTES DE AIRE
m1 , w1 ,h1
11
2 32
m2 , w2 ,h2
3
m3 , w3 ,h3
BALANCE DE MASAS DEAIRE SECO 321 asasas mmm
BALANCE DE MASAS DEVAPOR DE AGUA 332211
wmwmwm asasas
BALANCE ENERGTICO 332211 hmhmhm asasas
Transformaciones sobre ms de una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
MEZCLA DE CORRIENTES DE AIRE
En base a los balances anteriores puede deducirse elestado final de la mezcla "3", por medio del clculo desu humedad y entalpa especfica.
22113
asas
mmwmwmw
21 asas mm
hh 21
22113
asas
asas
mmhmhmh
Transformaciones sobre ms de una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
De las dos expresiones anteriores se puede obtener la relacin:
322131
hhmhhm asas 322131 wwmwwm asas
32321 wwhhmas Por lo que:
13
32
13
32
2
1
wwhhmasas
Que indica que la pendiente entre 1 y 3 es la misma que entre 2 y 3, por lotanto, el punto de mezcla se sita en la recta que une los estados de lascorrientes de entrada, en los diagramas de ASHRAE y Mollier (H-w)., g y ( )
Transformaciones sobre ms de una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
E
s
p
e
c
i
f
i
c
a
H
u
m
e
d
a
d
E
Temp. Seca
asm = 2 31 3
1La corriente resultante de una mezcla de doscorrientes de aire hmedo, se sita en la rectaque une las dos condiciones iniciales y a una asm 1 32que une las dos condiciones iniciales y a unadistancia que depende de los caudales de aireseco de las corrientes de entrada, siendo vlidala regla de la palanca para la localizacin de lala regla de la palanca para la localizacin de lamezcla final.
Transformaciones sobre ms de una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Por lo que respecta al diagrama Carrier (T-w), retomando elb l ti t i d t l i dbalance energtico, y teniendo en cuenta que en la expresin dela entalpa especfica de un aire hmedo puede suponerse >>cpv*T, se cumple:
1133
TcpwTcpw m + )T - T( c m )h - h( m vv1as13pa1as131as 33222322 TcpwTcpw m + )T - T( c m )h - h( m vvaspaas322as
)w - w( m + )T - T( c m )h - h( m
)w-w(+)T- T(cm)h-h(m322as32pa2as322as
1313pa1as131as
22as11as3322131
T m + T mT)T-T(m)T-T(m 2as1as
3322as131as m+mT )TT(m)TT(m
Transformaciones sobre ms de una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
El resultado anterior permite afirmar que, de forma prctica, los puntos 1, 2 y 3 estn contenidos en la misma recta cuando se representan en el diagrama Carrier.
T - Th - h=w - w=m 323232as 1T - Th - hw - wm 131313as
2
Transformaciones sobre ms de una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
CAJAS DE MEZCLA
Transformaciones sobre ms de una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
MEZCLA CON RESULTADO DE SOBRESATUCION
Existe un caso especial, en lamezcla, cuyo estado final es desobresaturacin.
Este caso se dar siempre que lasdos corrientes de entrada estn ensaturacin, aunque no es unasaturacin, aunque no es unacondicin imprescindible.
E d 1E d 1ww
Entrada 1Entrada 1
Salida 3Salida 3
Entrada 2Entrada 2 TT
Transformaciones sobre ms de una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
El resultado de la mezcla de las corrientes 1 y 2 ser una mezcla de aire saturado y gotas de agua, que en su conjunto tendr un estado energtico dado por el punto 3.
wmwm hmhm
El aire saturado tendr un estado energtico definido por:
21
22113
asas
asas
mmwmwmw
21
22113
asas
asas
mmhmhmh
Entrada 1Entrada 1 ww
El aire saturado tendr un estado energtico definido por:
* ww T=T
3*
;%100 ww vas
h Cpw+Cp-T=T 33
;%100
La cantidad de agua condensada por kilo de aire Salida 3Salida 3 ww33
w*w*
g pseco ser:
aguakgwwm *
Entrada 2Entrada 2TT
as
agua kgwwm 3
Transformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
PROCESO GENRICO (UNA CORRIENTE) Q
ientradavm
1 2
111 ,, mwh 222 ,, mwh
j
salidavm
En el caso general esquematizado, se ha supuesto un equipo noespecificado, al que se adiciona una cierta potencia trmica y unp , q p ycaudal de agua sobre una corriente de aire que penetra encondiciones "1" y lo abandona en otras "2".
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
PROCESO GENRICO Q i
entradavm
Balance de masa de aire seco1 2
111 ,, mwh 222 ,, mwh
j
salidavm21 asas mm
Balance de masa de vapor de agua
j
vasi
vas jimwmmwm 2211
Balance energtico
hmhmQhmhm j
vvasi
vvas jjiihmhmQhmhm 2211
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
PROCESO GENRICO. RECTA DE MANIOBRA
Dividiendo las expresiones correspondientes a los balances se obtiene larelacin entre la potencia total invertida en el proceso y el caudal devapor de agua introducido notado como RM Recta de Maniobravapor de agua introducido, notado como RM Recta de Maniobra.
hmQhm
jv
iv
jvv
ivv
ji
jjii
mm
hmQhm
wwhhRM 12
12
ji
No depende del caudal msico de aire seco circulante, siendo funcinexclusiva del tipo de transformacinexclusiva del tipo de transformacin.
Al quedar reducido a una relacin entre incrementos de entalpa yhumedad especficas, puede ser utilizado para definir su representacin
fi d i l di i d t d lid t t idgrfica, es decir, las condiciones de entrada y salida estn contenidas enla recta de maniobra de la transformacin, en los diagramas de ASHRAE yMollier, y de forma aproximada en el de Carrier.
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
DESCOMPOSICIN DE POTENCIAS
Una transformacin que hace pasar el aire del estado "1" al "2", puedesubdividirse en una primera fase de "1" a "P" (sensible; a humedad especficaconstante), y una segunda de "P" a "2" (latente; a temperatura seca constante).
vvvvasT hmQhmhhmQ 121 j
vvi
vvasT jjiiQQ 121
1112221 svsassvsasasT TCpwTCpTCpwTCpmQ 1112221 svsassvsasasT ppppQlatentesensibleT QQQ latentesensibleT QQQ
1221 ssvasassensible TTCpwCpmQ 1121
1221
svaslatente
ssvasassensible
TCpwwmQ
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
Las expresiones pueden simplificarse realizando algunas aproximaciones
1211221 TTCpmTTCpwCpmQ ssasasssvasassensible
1211121 wwmTCpwwmQ assvaslatente En la prctica la corriente de aire se mueve debido a la accin de un
hh22
pventilador, del que suele ser conocido su caudal volumtrico, y no el caudalmsico de aire seco
hhPP22
hh22
s
kgVvVmas
2,11
1
PP
ww22
ww
hh11
11
Latente 122,1 TTCpVQ ssassensible PP ww11
TT11 TT22
11Sensible 122,1 wwVQlatente
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
FACTOR DE CALOR SENSIBLE
Es corriente definir la evolucin del aire hmedo a travs del factor de calor Es corriente definir la evolucin del aire hmedo a travs del factor de calorsensible "FCS", definido como la relacin entre las potencias sensible y totalpuestas en juego en la transformacin.
LSS Q=Q=QFCS = 1
TLST Q=
Q + Q=
QFCS = 1
Al igual que la RM, no depende del caudal msico tratado. Tiene poca sensibilidad a las condiciones de entrada. R t l l t i d l di i d t d lid d l Representa el lugar geomtrico de las condiciones de entrada y salida de la
transformacin en los diagramas ASHRAE y Mollier (Aprox. en Carrier). Se aplica a equipos y locales (importante para determinar condiciones de
i l i l l l)impulsin al local). Es un factor adimensional, por lo que no depende de las unidades
empleadas.
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
RELACIN ENTRE RM Y FCS
Tanto la relacin RM como el factor de calor sensible FCS definen laevolucin que experimenta el aire hmedo. Evidentemente ambosparmetros se encuentran relacionados por:
TCpwwmQ=QFCS = svasSS 11 1121 hhmQ= QFCS = asTT 11 121
RMRM
TCp sv 11 1
12
12
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
TRANSFORMACIONES SOBREUNA UNICA CORRIENTE DE AIRE
Flujo a travs de bateras de intercambiotrmico.
Paso a travs de resistencia elctricaMezclas aire-agua. Paso por cortina de agua. Humectacin por Inyeccin de vapor. Deshumectacin qumica. Recuperacin energtica sobre la corriente de
aire de expulsin.
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
INTERCAMBIADORES DE CALOR
La circulacin de una corrientede aire, a travs de unade aire, a travs de unasuperficie de intercambiotrmico, modifica lascondiciones de entrada de aire,o d o d ada d a ,llevndole a un nuevo estado,funcin de las caractersticasdel intercambiador empleado.p
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
TIPOS DE INTERCAMBIADORES
Intercambiador de recuperacin (bateras); el intercambio energtico serealiza a travs de una superficie de separacin, normalmente aleteada.
Intercambiador de regeneracin; en este caso la cesin energtica tienelugar entre dos corrientes de aire, las cuales baan cclicamente unag ,superficie slida.
Intercambiadores de mezcla; en los que ambos fluidos se mezclandirectamente intercambiando energa en el procesodirectamente intercambiando energa en el proceso.
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
EQUIPOS DE RECUPERACINQ
El estado final del aire a la salida de la batera depende de la temperaturade la superficie de separacin, existiendo tres posibles casos acontemplar:contemplar:
La temperatura media superficial "Tms" es mayor que la seca del airea la entrada "T1" (Calentamiento sensible).
La temperatura media superficial es inferior a la seca del aire, perosuperior a la de roco de esta corriente "Tr1" (Enfriamiento sensible).
Si la temperatura media superficial es mas baja que la de roco del Si la temperatura media superficial es mas baja que la de roco delaire entrante, la transformacin es de enfriamiento condeshumectacin.
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
CARACTERSTICAS EN BATERAS
CASOCASO RMRM FCSFCSTQ w SQ LQTT
msms> T> T
11> 0> 0 00 + + > 0> 0 00 11
TT 0> 0 < 0< 0 > 0> 0 > 0> 0msms r1r1
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
TRANSFORMACION EN BATERIAS. FACTOR DE BY-PASS
Para determinar las condiciones de salida de la corriente de aire hmedo esnecesario tener en cuenta la eficiencia en el intercambio que presentan lasbateras.
Debido a esta eficiencia la temperatura de salida del aire hmedo nocoincidir con la temperatura media superficial de la batera.
Por ello se define el parmetrodenominado factor de by-pass (FB):porcentaje de aire que abandona la 1
FBmas
porcentaje de aire que abandona labatera sin experimentar cambio alguno,considerando que el resto del caudal deaire se ha tratado de manera ideal, es 1
1
22 FB1asm asm
aire se ha tratado de manera ideal, esdecir alcanza finalmente la temperaturade la superficie a la que baa.
1 22i FBmas 1
as
tratadonoas
mm
FB _
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
CALENTAMIENTO O ENFRIAMIENTO SENSIBLE
En el caso del calentamiento sensible, la temperatura media superficial de la batera es superior a la seca del aire a la entrada.
FBm
1
FBmas
2iw
1 22i FBmas 1asm asm
2
1w
T1 T2i=Tms
Condiciones ideales (2i): 21 ww T2
msis TT 2
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
Balance de masa de aire seco
Balance de masa de vapor de agua
21 asas mm 21 ww p g
Balance energtico
21 ww
12 hhmQ asb Balance en la mezcla a la salida batera
1 hmhFBmhFBm 221 1 hmhFBmhFBm asiasas ii TThhFB 2222 i
i
i
i
TThhFB
21
22
21
22
1 hhFBhhQ 1212 1 hhFBmhhmQ iasasb
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
ENFRIAMIENTO Y DESHUMECTACIN.
En este caso la temperatura media superficial de la batera es inferior a la de roco del aire a la entrada.
FBm
1
FBmas
1 w12
1 22i FBmas 1asm asm
2 w2w2i
2i
T1T2i=Tms T2 Tr1
Condiciones ideales (2i): %1002 wm
Condiciones ideales (2i): %1002imsis TT 2
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
Balance de masa de aire seco mm Balance de masa de aire seco Balance de masa de vapor de agua
21 asas mm
wasas mwmwm 21 21 wwmm asw Balance energtico
Balance en la mezcla a la salida batera
1212 hhmhmhhmQ aswwasb Balance en la mezcla a la salida batera
221 1 hmhFBmhFBm asiasas
TThhww
221 1 wmwFBmwFBm asiasas
i
i
i
i
i
i
TTTT
hhhh
wwwwFB
21
22
21
22
21
22
12 TTmQS 121 hhFBmQ iasT 1212
wwmQTTmQ
asL
ssasS
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
FACTORES INCIDENTES SOBRE EL BY-PASS
Superficie transversal del FB Al Superficie transversal delintercambiador; un incremento suponeun mayor intercambio.
Nmero de filas de tubos un aumento
FB Aletas por cm
3 6
Velocidad del aire (m/s)
1 5 3 5 1 5 3 5 Nmero de filas de tubos, un aumentoreduce la temperatura y humedad delaire en salida.
Espaciado de aletas un descenso de
1,5 3,5 1,5 3,5
Filas
2 0,42 0,55 0,22 0,38
3 0 27 0 40 0 10 0 23 Espaciado de aletas, un descenso deeste valor supone una mayor superficiede intercambio.
C d l d i l
3 0,27 0,40 0,10 0,23
4 0,19 0,30 0,05 0,14
5 0,12 0,23 0,02 0,09
6 0,08 0,18 0,01 0,06 Caudal de aire, a mayores valores secorresponden tratamientos masacusados.
T d l fl id f l l
6 0,08 0,18 0,01 0,06
8 0,03 0,08
Temperatura del fluido fro, un valor altosupone un menor grado de tratamiento.
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
PROCESO REAL A TRAVES DE UNA BATERA FRA CON DESHUMECTACIONCON DESHUMECTACION
w
CURVA DE PERRO
T
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
CONDICIONES DE SALIDAINCIDENCIA DE PARAMETROS
INCREMENTO DELPARAMETRO
TEMPERATURASALIDA
HUMEDADSALIDA
POTENCIAINTERCAMBIDAPARAMETRO SALIDA SALIDA INTERCAMBIDA
SUPERFICETRANSVERSAL
MENOR MENOR MAYOR
NUMERONUMERODE FILAS
MENOR MENOR MAYOR
NUMERODE ALETAS
MENOR MENOR MAYOR
FLUJODE AIRE
MAYOR MAYOR MAYOR
TEMPERATURAMAYOR MAYOR MENOR
DEL FLUIDO FRIOMAYOR MAYOR MENOR
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
BATERIAS DE ENFRIAMIENTO
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
BOMBA DE CONDENSADOS
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
INTERCAMBIADORES DE RECUPERACIN DE POTENCIA SOBRE EL AIRE DEL LOCALPOTENCIA SOBRE EL AIRE DEL LOCAL.
La mezcla de corrientes de aire constituye uno de los factores de ahorroenergtico fundamentales en las instalaciones que trabajan con aire comofluido caloportador. Su importancia se debe a que una instalacin tendrun consumo tanto mayor cuanto mayor sea el porcentaje de aire exterior
l l d l d b d d lque intervenga en la mezcla, ya que este caudal deber tratarse desde lascondiciones externas, en general mas alejadas de las de impulsin que lasdel aire recirculado, que tambin accede a la zona de mezcla.
El razonamiento anterior conduce a la conveniencia en la recuperacin delpotencial del aire de expulsin, por medio de su cesin al aire nuevo,antes del proceso de mezcla.p
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
RECUPERACIN AIRE EXPULSION
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
RECUPERACIN AIRE EXPULSION INDIRECTO
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
RECUPERACIN AIRE EXPULSION CALODUCTO
Condensacin
Disipacin calor
Condensacin
Disipacin calor
E i
Flujo vaporFlujo liquido
Relleno (capilaridad)Suministro calor
E i
Flujo vaporFlujo liquido
Relleno (capilaridad)Suministro calor
EvaporacinEvaporacin
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
PASO POR RESISTENCIA ELCTRICA
B l d d i Balance de masa de aire seco
Balance de masa de vapor de agua21 asas mm
21 ww Balance energtico
21
22.11 hmWhm asElecas 2
. RIIVWElec
w1 2
w
.ElecW
T1 T2
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
CALENTAMIENTO SENSIBLE
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
CALENTAMIENTO SENSIBLE DEBIDO A VENTILADORES DE IMPULSION
El aire hmedo refrigera elEl aire hmedo refrigera elmotor elctrico que accionaal ventilador, sufriendo uncalentamiento sensiblecalentamiento sensibleequivalente a las prdidasdel motor.
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Transformaciones sobre una corriente de aire
HUMECTACIN
Puede decirse que el serhumano se encuentra dentrode condiciones de bienestardentro del amplio rango devariacin de humedadesrelativas englobado entrerelativas englobado entrevalores del 30 y el 60%, fuerade este margen de maniobrase pueden producirse pueden producirincidencias tanto en la saludde los ocupantes, como sobrel t i l tlos materiales presentes enlos locales.
GRADO DE HUMEDADTransformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
GRADO DE HUMEDAD
En lo relativo a la salud, cabe destacar: Enfermedades respiratorias. P lif i d i i bi t Proliferacin de microorganismos en ambientes muy secos o muy
hmedos. Una humedad relativa correcta favorece la deposicin, por gravedad,
d l l l l h d d l d d ldel polvo, ya que al aumentar la humedad relativa desciende ladensidad del aire hmedo.
Algunas actuaciones sobre los materiales son: En ambientes hmedos; corrosin de metales, deterioro de
productos perecederos, degradacin de obras de arte, etc. Ambientes secos (por debajo del 45%), se favorece la(p j ),
acumulacin de carga electrosttica.
Transformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
SISTEMAS DE HUMECTACIN
PulverizacinPulverizacin VaporizacinVaporizacinEvaporacinEvaporacin
El proceso de aumento del porcentaje de humedad en el seno de unacorriente de aire, se centra en la incorporacin de una masa de agua biensea en fase lquida o gaseosasea en fase lquida o gaseosa.
Transformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
MEZCLA IDEAL AIRE-AGUA
HUMECTACIN MEDIANTE APORTE DE AGUA LQUIDA.
wTh
A
BB
CD
EF
Gw
G
TTr Th Ts
E tE t t it i fifi itit l il i llEstaEsta representacinrepresentacin grficagrfica nosnos permitepermite concluirconcluir que,que, alal menosmenostericamente,tericamente, eses posibleposible efectuarefectuar cualquiercualquier recorridorecorrido sicromtricosicromtrico porpormediomedio dede unauna mezclamezcla concon aguaagua..
Transformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
MEZCLA IDEAL AIRE-AGUA
HUMECTACIN MEDIANTE APORTE DE AGUA LQUIDA.
INCIDENCIA DE LA TEMPERATURA
Con agua a mayor temperatura que la seca del aire. El aire en este caso seg y p qhumectar (mayor cantidad de vapor de agua final) y se calentar. (Punto A).
Con agua a mayor temperatura que la temperatura hmeda del aire, pero menorque su temperatura seca. El aire se humectar (mayor cantidad de vapor de aguafi l) f i ( t t ) t l fi l ifinal) y se enfriar (menor temperatura), aunque su entalpa final ser superior.(Punto C).
Si el agua est a la temperatura hmeda del aire, o se utiliza agua recirculada. Elaire se humectar y se enfriar aunque su entalpa final sea prcticamente laaire se humectar y se enfriar, aunque su entalpa final sea prcticamente lamisma. (Punto D).
Con agua a una temperatura inferior a la temperatura hmeda pero superior a lade roco. El aire se humectar y se enfriar, siendo su entalpa final inferior a lay , pinicial. (Punto E).
El agua est a una temperatura inferior a la de roco del aire. El aire sufrir unadeshumectacin (tiene menor cantidad de vapor, por tanto menor humedad
fi h d d l ti ) f l i t t d especfica, aunque mayor humedad relativa), y se enfra, lgicamente tendr menorentalpa. (Punto G).
Transformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
MEZCLA REAL AIRE AGUA
HUMECTACIN MEDIANTE APORTE DE AGUA LQUIDA.
MEZCLA REAL AIRE-AGUA
El proceso real no se desarrollar con infinito tiempo de contacto agua-p p gaire, por tanto se define una eficiencia (al contrario que el factor de by-pass), suponiendo que una parte del aire atraviesa la ducha de agua sinser afectada por la misma, y la otra porcin con un completo tratamiento.Esta eficiencia vendr definida como:
m 1 EFImas 1
TW
as
ideal
mmEFI (%) = 100
1
1
22EFIm asm asm
TW
1 22iEFImas
Condiciones del punto 2i %1002 iWis TT 2
Transformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
HUMECTACIN MEDIANTE APORTE DE AGUA LQUIDA.
MEZCLA REAL AIRE-AGUA
El proceso se reduce a una mezcla entre la porcin tratada de forma idealcon el resto sin tratar con lo que:con el resto sin tratar, con lo que:
T - Th - h = w - w= m= EFI ideal 121212100
siendo:
1- Condiciones del aire a la entrada.
T- Th- hw- wm WWWas 111100
2- Condiciones del aire a la salida. Tw .- Temperatura del agua. h Entalpa especfica de un aire que se encuentre con una hw .- Entalpa especfica de un aire que se encuentre con una
humedad relativa del 100% y a la temperatura del agua Tw. ww .- Humedad especfica de un aire que se encuentre con una
h d d l ti d l 100% l t t d l Thumedad relativa del 100% y a la temperatura del agua Tw.
Transformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
MEZCLA REAL AIRE-AGUA
HUMECTACIN MEDIANTE APORTE DE AGUA LQUIDA.
La temperatura, humedad especfica, y entalpa real de salida del aire, asu paso a travs de una cortina de agua que se encuentra a unat t T fi i i EFI temperatura Tw y posee una eficiencia EFI, sern:
)(EFIwTh)w- w(
EFI + w=w w 112 100
EFI
h
2i
2wW
)h - h (EFI + h=h w 112 100 w1
2
1
w2
)T - T (EFI + TT w 112 100
TT T T TTr TW Ts
Transformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
CARACTERSTICAS HUMECTACIN
HUMECTACIN MEDIANTE APORTE DE AGUA LQUIDA.
TEMP. SENSIBLE LATENTE TOTALTw > Ts qs > 0 ql > 0 qT > 0-Tw Ts qs > 0 ql > 0 qT > 0
Ts>Tw>Th qs < 0 ql > 0 qs 0Tw = Ts qs < 0 ql > 0 qs=ql qT 0Tw Ts qs < 0 ql > 0 qs ql qT 0
Th>Tw>Tr qs < 0 ql > 0 qs>ql qT < 0Tr > Tw q < 0 ql < 0 qT < 0-Tr > Tw qs < 0 ql < 0 qT < 0-
112 100 )T - T (EFI Cpm TTCpmQ WasasasasS
112 100100
wwEFI m wwmQ WasasL
112 100 hhEFI mhhmQ WasasT
Transformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
HUMECTADOR CON RECIRCULACIN.
HUMECTACIN MEDIANTE APORTE DE AGUA LQUIDA.
EFImas 11
asm asm
TW
1 22iEFImas
Condiciones del punto 2i
%1002 iTTT 12 hWis TTT
Transformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
SISTEMAS DE HUMECTACIN MEDIANTE APORTE DE AGUA LQUIDA. LAVADORES
1. Subdivisin de la masa de agua en gotas finas, para aumentar la
TIPOS:
g ginterfase de contacto aire/agua, efecto conseguido mediantepulverizadores: atomizadores o discos rodantes, o mediante equiposde ultrasonidos destinados a romper la capa de agua
Atomizador Disco Rodante Ultrasonidos
2 Ri d i t d b fi i i l2. Riego de una corriente de agua sobre una superficie porosa inmersa a su vez en lacorriente de aire, buscando con ello aumentar el perodo de contacto
Transformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
1.1. PULVERIZACION Humectadores rotativos, tambin concebidos para centrales de tratamiento de aire, de, p ,
reciente comercializacin, utilizan una toma rotativa movida por un motor a mas de10000 r.p.m. La alimentacin de agua se realiza por el centro y por efecto de rotacinla vena de agua se proyecta por orificios a un tamiz circular que estalla en finas gotas.Estos equipos deben ser situados en el eje de la conduccinEstos equipos deben ser situados en el eje de la conduccin.
Humectadores de tomas hidrulicas, que estn constituidas por; una bomba de altapresin (50 a 100 bar) y conjuntos fijos sobre los que se montan atomizadoreshidrulicos Los orificios de los atomizadores son de dbil seccin por lo que unahidrulicos. Los orificios de los atomizadores son de dbil seccin, por lo que unafiltracin previa de alta eficiencia se hace imprescindible para impedir taponamientos.Asimismo el agua de alimentacin debe ser de alta calidad. Su utilizacin se restringe aaplicaciones en las que exista una alta velocidad de aire, tales como humectacin dep q ,invernaderos, granjas de cra de animales y tambin en climatizacin exterior en pasesclidos.
Humectadores de tomas mixtas, utilizan una corriente de aire comprimido que permite, p q pgenerar una bruma muy densa con su mezcla con una corriente de agua. La regulacinde las presiones del aire y del agua permite ajustar el tamao de las gotas, sus costesde mantenimientos son bajos pero el consumo de aire es grande, adems debe evitarseel choque con obstculos que provocara condensaciones Se utilizan en redes deel choque con obstculos que provocara condensaciones. Se utilizan en redes deconductos en sistemas de tratamiento de aire o directamente en el local.
PULVERIZACION - ATOMIZACINPULVERIZACION ATOMIZACIN
Transformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
1.2. HUMECTACION ULTRASONICA
El i i i d l b li i lt i d l id f d it i l R El principio de la nebulizacin ultrasnica de lquidos fue descrito en primer lugar por R.Woods y A.L. Loonis en 1927. En 1936 K. Solher investig el mecanismo de atomizaciny concluy que la cavitacin jugaba un papel muy importante, en 1945 J.W.S. Rayleighuso la teora de onda capilar para describir el comportamiento de ondas cruzadas sobreuso la teora de onda capilar para describir el comportamiento de ondas cruzadas sobrela superficie de un liquido sobre el que inciden las ondas.
Un transductor piezoelectrnico, sumergido en agua, convierte una seal electrnica delata frecuencia en una oscilacin mecnica de alta frecuencia. El agua trata de seguir lalata frecuencia en una oscilacin mecnica de alta frecuencia. El agua trata de seguir laoscilacin mecnica de alta frecuencia, y al no poder debido a su inercia msica, seproduce un vaco momentneo y una compresin en el agua.
Esto conduce a una explosiva formacin de burbujas de aire, fenmeno conocido comoo o du a u a p o a o a d bu buja d a , o o o do o ocavitacin. Una niebla de gotas rompe la tensin superficial del agua pasandorpidamente al aire. Las partculas de vapor de dimetro del orden de una micra sonfcilmente absorbidas por la corriente de aire (A una frecuencia de 1,65 a 1,75 MHz eldi t d l d d i )dimetro es del orden de una micra).
El proceso de introduccin de una fina niebla de agua en la corriente de aire se producesegn un proceso adiabtico o de entalpa constante, con lo que el aire se enfra en elp ocesoproceso.
HUMECTACION ULTRASONICAHUMECTACION ULTRASONICA
Transformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
2. HUMECTACIN MEDIANTE AGUA LQUIDA. LAVADORESLAVADORES
Instalados en centrales detratamiento de aire con regulacintratamiento de aire con regulacinde humedad, se integran porrampas equipadas con chorros depulverizacin de agua lquida quepulverizacin de agua lquida quehumectan y lavan el aire que lasatraviesa.
Se hace necesario disponer un Se hace necesario disponer unseparador de gotas para eliminarlas gotas residuales.
L fi i d t i La eficacia de estos equiposdepende de la calidad del sistemade chorros, de la velocidad de pasode aire y de la direccin del flujode aire y de la direccin del flujo.
Transformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
HUMECTADOR DE VAPORIZACIN POR EBULLICIN. INYECCIN DE VAPOR.
El humectador a vapor puede ser autnomo cuando se equipa con ungenerador de vapor, o por le contrario no autnomo si se encuentraconectado a una red de vapor externa El vapor se inyecta directamenteconectado a una red de vapor externa. El vapor se inyecta directamentecon la ayuda de tomas de dispersin con orificios calibrados. Esteprocedimiento de humectacin isotermo produce aumentos locales detemperatura, por lo que los instrumentos de medida debern sertemperatura, por lo que los instrumentos de medida debern serinstalados a cierta distancia.
Este procedimiento implica que el vapor de alimentacin se encuentre enforma de vapor saturado seco o ligeramente recalentado El vapor deberforma de vapor saturado seco o ligeramente recalentado. El vapor deberpasar por un separador que elimine las impurezas y un purgador queelimine los condensados, adems ser puro (salvo que se utilice algnproducto txico para el tratamiento qumico del agua) inodoro y sinproducto txico para el tratamiento qumico del agua), inodoro y sinriesgos de proliferacin de grmenes. Como inconveniente deberesaltarse los altos costes energticos y de mantenimiento.
Transformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
VAPOR ALTA TEMPERATURA
Transformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
Balance de masa de aire seco
Balance de masa de vapor de agua
21 asas mm Balance de masa de vapor de agua
21 wmmwm asWas Balance energtico
hhh 11 hmhmhm asWWas
WW hmwwhhRM
12
12
WTfRM WVW TCph
Transformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
DESHUMECTACION QUIMICA
Si bien los procesos de deshumectacin se realizan comnmente mediante el paso Si bien los procesos de deshumectacin se realizan comnmente mediante el pasode la corriente de aire sobre superficies fras, con temperaturas inferiores a la deroco del aire, cabe la posibilidad de realizar este proceso mediante la circulacindel flujo de aire a travs de un absorbente que presente una afinidad qumica por
el vapor de agua contenido en el aire hmedo.
Los absorbentes pueden ser slice, almina, ..., en caso de sustancias slidas, ociertas sales inorgnicas, como el bromuro de litio, o compuestos orgnicos. En
prcticamente la totalidad de los casos se produce un calor de dilucin generado enel proceso de absorcin de agua, lo que implica que la transformacin no sea unproceso isoentlpico (o a temperatura de bulbo hmedo constante) sino que elestado final del aire posea una entalpa superior a la inicial no obstante estaestado final del aire posea una entalpa superior a la inicial, no obstante estadesviacin no suele tomarse en cuenta considerndose el proceso comoisoentlpico.
Transformaciones sobre una corriente de aire
Leccin 27. Transformaciones Sicromtricas.
DESHUMECTACION QUIMICA