INGENIERIA BASICACONSTRUCCION DE CARTA PSICROMETRICALacartaseconstruyapartir delateora, aqu solosemuestranlosclculos realizados. La carta psicromtrica es para el sistema aire-agua a 560 mmHg (10.83 psia) de presin.1. Humedad absoluta. Figura 15.

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.|A TAGVP P PMMYen donde:Y: Humedad absoluta.MV: Peso molecular del vapor.MG: Peso molecular del gas.PA: Presin parcial del vapor de la mezcla. PT: Presin total de la mezcla.Tabla 1. Humedad absoluta.T, F P, psiaY,100%Y,90%Y,80%Y,70%Y,60%32 0.088600 0.0051 0.0046 0.0041 0.0036 0.003140 0.121710 0.0071 0.0063 0.0056 0.00490.004250 0.178213 0.0104 0.0093 0.0083 0.00730.006260 0.256597 0.0151 0.0136 0.0121 0.01050.009070 0.363687 0.0216 0.0194 0.0173 0.01510.012980 0.507920 0.0305 0.0275 0.0244 0.02140.018390 0.699580 0.0429 0.0386 0.0343 0.03000.0257100 0.951100 0.0598 0.0538 0.0478 0.04180.0359110 1.277250 0.0830 0.0747 0.0664 0.05810.0498120 1.695490 0.1152 0.1037 0.0922 0.08060.0691130 2.226190 0.1606 0.1445 0.1285 0.11240.0964140 2.892930 0.2262 0.2036 0.1810 0.15840.1357150 3.722750 0.3251 0.2926 0.2601 0.22760.1951160 4.746370 0.4843 0.4358 0.3874 0.33900.2906Y,50%Y,40%Y,30%Y,20%Y,10%Y,5%Y,2%0.0026 0.0020 0.0015 0.0010 0.0005 0.0003 0.00010.0035 0.0028 0.0021 0.0014 0.0007 0.00040.00010.0052 0.0042 0.0031 0.0021 0.0010 0.00050.00020.0075 0.0060 0.0045 0.0030 0.0015 0.00080.00030.0108 0.0086 0.0065 0.0043 0.0022 0.00110.00040.0153 0.0122 0.0092 0.0061 0.0031 0.00150.00060.0214 0.0171 0.0129 0.0086 0.0043 0.00210.00090.0299 0.0239 0.0179 0.0120 0.0060 0.00300.00120.0415 0.0332 0.0249 0.0166 0.0083 0.00410.00170.0576 0.0461 0.0346 0.0230 0.0115 0.00580.00230.0803 0.0642 0.0482 0.0321 0.0161 0.00800.00320.1131 0.0905 0.0679 0.0452 0.0226 0.01130.00450.1626 0.1300 0.0975 0.0650 0.0325 0.01630.00650.2421 0.1937 0.1453 0.0969 0.0484 0.02420.00972. Curvas de saturacin adiabtica. Figura 16.( ) [ ] F T s Y Y Ts s s + , /1 1en donde:s: Calor latente de vaporizacin a la temperatura de saturacin.Ys: Humedad de saturacin.Y1: Humedad.s: Calor especfico hmedo. Ts: Temperatura de saturacin. Tabla 2. Curvas de saturacin. =1065.35 =1059.6 =1054 =1048.3T, F Y T, F Y T, F Y T, F Y50 0.0104 60 0.0151 70 0.0216 80 0.030562.63 0.0075 77.58 0.0110 98.06 0.0150 120.100.021073.68 0.0050 99.57 0.0060 119.87 0.0100 150.410.014084.84 0.0025 112.96 0.0030 142.09 0.0050 181.500.007096.10 0 126.50 0 164.72 0 213.410 =1042.7 =1037 =1031.3 =1025.5T, F Y T, F Y T, F Y T, F Y90 0.0429 100 0.0598 110 0.0830 120 0.1152134.52 0.0320 158.80 0.0450 198.80 0.0600 270.630.0750177.05 0.0220 221.73 0.0300 281.84 0.0400 374.750.0500221.14 0.0120 288.10 0.0150 370.89 0.0200 488.190.0250276.22 0 358.20 0 466.61 0 612.280 =1019.8 =1014 =1008.1 =1002.2T, F Y T, F Y T, F Y T, F Y130 0.1606 140 0.2262 150 0.3251 160 0.4843270.83 0.1200 391.38 0.1500 396.56 0.2400 469.770.3600427.81 0.0800 589.12 0.1000 683.50 0.1600 863.420.2400606.70 0.0400 820.76 0.0500 1045.29 0.0800 1401.690.1200812.42 0 1095.83 0 1515.62 0 2182.1603. Entalpia del aire hmedo. Figura 17.( ) o aire lb btu Y T T s Hr rsec / + en donde:H: entalpia del aire hmedo.s: Calor especifico hmedo.T: Temperatura.Tr: Temperatura de referencia.Y: Humedad.r: Calor latente de vaporizacin del vapor a la temperatura Tr.Tabla 3. Entalpias del aire hmedo.T Y100 H100 H90 H80 H70 H6032 0.0051 5.5078 4.9570 4.4062 3.8555 3.304740 0.0071 9.5349 8.7734 8.0119 7.25046.488950 0.0104 15.5759 14.4503 13.3247 12.199111.073560 0.0151 23.1146 21.4751 19.8356 18.196216.556770 0.0216 32.6916 30.3344 27.9773 25.620123.263080 0.0305 45.0372 41.6855 38.3337 34.982031.630390 0.0429 61.1509 56.4278 51.7048 46.981742.2586100 0.0598 82.4356 75.8241 69.2125 62.601055.9894110 0.0830 110.9128 101.6935 92.4742 83.255074.0357120 0.1152 149.6235 136.7732 123.9228 111.072598.2221130 0.1606 203.3761 185.3905 167.4049 149.4193131.4337140 0.2262 280.2942 254.8568 229.4194 203.9819178.5445150 0.3251 395.3421 358.6399 321.9377 285.2355248.5333160 0.4843 579.5736 524.6882 469.8029 414.9175360.0322H50 H40 H30 H20 H10 H5 H22.7539 2.2031 1.6523 1.1016 0.5508 0.2754 0.11025.7274 4.9660 4.2045 3.4430 2.6815 2.30072.07239.9480 8.8224 7.6968 6.5712 5.4456 4.88284.545114.9173 13.2778 11.6384 9.9989 8.3595 7.53977.047920.9058 18.5486 16.1915 13.8343 11.4772 10.29869.591428.2786 24.9269 21.5752 18.2234 14.8717 13.195912.190337.5355 32.8124 28.0893 23.3662 18.6431 16.281514.864649.3778 42.7663 36.1547 29.5431 22.9316 19.625817.642364.8164 55.5971 46.3778 37.1586 27.9393 23.329620.563985.3718 72.5214 59.6711 46.8207 33.9704 27.545223.6901113.4480 95.4624 77.4768 59.4912 41.5056 32.512827.1171153.1071 127.6697 102.2323 76.7948 51.3574 38.638731.0075211.8311 175.1289 138.4266 101.7244 65.0222 46.671135.6604305.1468 250.2614 195.3761 140.4907 85.6054 58.162741.69714. Volumen hmedo. Figura 18.( ) o aire lb fttP MYMVT V GYsec / , 359492460 760 13

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.| +

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.|+ en donde:VY: Volumen hmedo en ft3/lb aire secoMG: Peso molecular del gas. Y: Humedad absoluta.MV: Peso molecular del vapor.PT: Presin total mmHg.T: Temperatura en F.Tabla 3. Entalpias del aire hmedo. Figura 18.T Y100 VY100 VY90 VY80 VY70 VY6032 0.0051 16.9391 16.9252 16.9114 16.8975 16.883640 0.0071 17.2677 17.2483 17.2289 17.209517.190150 0.0104 17.7065 17.6774 17.6482 17.619117.590060 0.0151 18.1875 18.1444 18.1014 18.058318.015270 0.0216 18.7270 18.6641 18.6012 18.538318.475480 0.0305 19.3469 19.2562 19.1655 19.074718.984090 0.0429 20.0780 19.9483 19.8186 19.688919.5592100 0.0598 20.9635 20.7794 20.5953 20.4112 20.2271110 0.0830 22.0664 21.8062 21.5459 21.285721.0254120 0.1152 23.4816 23.1140 22.7464 22.378822.0112130 0.1606 25.3598 24.8386 24.3173 23.796023.2747140 0.2262 27.9561 27.2093 26.4626 25.715824.9690150 0.3251 31.7405 30.6494 29.5584 28.467327.3762160 0.4843 37.6890 36.0372 34.3854 32.733731.0819VY50 VY40 VY30 VY20 VY10 VY5 VY216.8698 16.8559 16.8421 16.8282 16.8144 16.8074 16.801917.1707 17.1513 17.1319 17.1125 17.0931 17.083417.075617.5608 17.5317 17.5026 17.4734 17.4443 17.429717.418117.9721 17.9290 17.8859 17.8428 17.7997 17.778217.760918.4125 18.3496 18.2868 18.2239 18.1610 18.129518.104418.8932 18.8025 18.7118 18.6210 18.5303 18.484918.448619.4295 19.2998 19.1701 19.0404 18.9107 18.845918.794020.0430 19.8589 19.6748 19.4907 19.3066 19.214619.140920.7652 20.5050 20.2447 19.9845 19.7242 19.594119.490021.6435 21.2759 20.9083 20.5407 20.1731 19.989319.842222.7534 22.2321 21.7108 21.1895 20.6682 20.407620.199124.2222 23.4755 22.7287 21.9819 21.2352 20.861820.563126.2852 25.1941 24.1031 23.0120 21.9209 21.375420.939029.4302 27.7784 26.1266 24.4749 22.8231 21.997221.3365ELECCION DE LA TORRE Y CALCULO DE LA SECCION TRANVERSALSe instal una torre de enfriamiento de tiro inducido (debido a su mayor seguridad y rendimiento) para trabajar 600 l/h de agua que entran a la torre a 94F. De acuerdo a los datos obtenidos de CONAGUA, Anexo B, en la ciudad de Toluca se tiene una temperatura hmeda 5 por 100 de 51F y se manej una aproximacin de 13F ala temperatura de humedad. En las torres de enfriamiento la razn aire-agua (lb/lb) vara normalmente entre 1 y 1.5, y el intervalo de velocidades del aire es normalmente entre 6 y 8 ft/seg. Se utiliz un valor de 1.25 para la razn aire-agua y 3.61ft/seg para la velocidad delaire, u. Con estos datos se calcul el nmero de unidad de transferencia y su tamao.Caudal de aire L G 25 . 1 seg l l L / 1667 . 0 min / 10 ( ) ( )( )seg lb V m / 3667 . 010002 . 2 1000 1667 . 0* seg lb L G / 4584 . 0 25 . 1 Para las condiciones del aire de entrada se deduce del diagrama psicromtrico o de la ecuacin 7, que el volumen saturado, Vs, a 51F es 17.75 ft3/lb. Por tanto el rea de la seccin transversal requerida en la torre, A, es 225 . 2 ftuGVAs Las cargas de gas y de lquido y la velocidad del aire referidas a esta rea son:2/ 2036 . 025 . 24582 . 0' ' ft seg lbAGG 2/ 1639 . 025 . 23667 . 0' ' ft seg lbALL seg ft V G us/ 6139 . 3 75 . 17 * 2036 . 0 '* ' Evaluacin de las condiciones de operacinSepuedenobtenerlascondicionesenlainterfaseusandounmtodografico. Se trazaunagrficaconcoordenadas detemperaturadelafaseliquidacontrala entalpia de la fase gaseosa. En ella se pueden graficar los valores de la curva de la interfase Hi y Ti, considerando que en la interfase, la fase vapor estar saturada a la temperatura de la interfase cuando sea posible suponer que existe un equilibrio en el lmite de una fase.En la misma grfica se puede trazar una "lnea de operacin" de Hgcontra TL, con unapendienteL/G(puestoquenumricamenteel calorespecficodel aguaesla unidad). Esta curva representa la trayectoria de las condiciones de la fase global a medida que el fluido pasa a travs de la unidad.La figura 19 muestra uno de los diagramas para una operacin de humidificacin. La curva de equilibrio que ah se representa se obtuvo conociendo las dos condiciones extremas (TL1, HG1) y (TL2, HG2), oapartir decualquieradeestos puntos yla pendiente L/G. Figura 19. Representacin grafica de una operacin de contacto adiabtico gas-liquido.Lalneadeequilibriosetrazaapartirdelosdatosdetemperaturayentalpiasal 100%, contenidos en la tabla 3. La lnea de operacin se traza con los dos puntos de las condiciones extremas. Tenemos que:F TL 641F TL 932Del balance de entalpias:( ) ( )1 2 1 2L L G GH H L H H G ( )G H H LH HL LG G1 21 2+ de la ecuacin 5( )( )r r GY T T Y H + + 45 . 0 24 . 01

Por lo tanto o aire lb Btu HGsec / 27 . 161'' 2121t Cp Ht Cp Ht Cp HLLLide lo anterior( ) ( ) lb Btu F F lb Btu HL/ 32 32 64 / 0 . 11 ( ) ( ) lb Btu F F lb Btu HL/ 61 32 93 / 0 . 12 entonceso aire lb Btu HGsec / 47 . 392Por lo tanto los puntos extremos de la lnea de operacin son:( ) ( ) 27 . 16 , 64 ,1 1G LH T y ( ) ( ) 47 . 39 , 93 ,2 2G LH TEl diagrama que se obtuvo del desarrollo anterior se muestra en la figura 20.Calculo de la altura de rellenoLa altura de la torre, z, es igual al producto del nmero de unidades de transferencia por la altura de una unidad de transferencia. G GLUT NUT z * Nmero de unidades de transferencia del gasPara la evaluacin del nmero de unidades de transferencia del gas, NUTG, se utilizo el mtodo Baker. Mtodo grafico de BakerSe localizan los puntos medios de las fuerzas impulsoras, es decir, de los valores Hi - H, uniendodichospuntosmedianteunalnea(lneamedia). Desdeel puntode operacin de la parte superior, B, se traza una paralela al eje de las abscisas hasta la lnea media, punto C, y se prolonga de forma que BC=CD. Desde el punto D se traza unaperpendicular aBDhastalalneadeoperacin, puntoE. El escalnBDE representa una unidad de transferencia del gas. Se repite el procedimiento empezando en E. Se obtiene un valor fraccionario de una unidad de transferencia, igual a EF/EG. Figura 21.Figura 21.Determinacion del nmero de unidades de transferencia por el mtodo Baker.Con este mtodo se obtuvo que NUTG es igual a 1.5, como se muestra en la figura 22.Altura de la unidad de transferenciaPara el tipo de relleno seleccionado, puede emplearse aproximadamente la siguiente expresin:75 . 0' ' 72 . 6 G a khen donde:kha: Coeficiente volumtrico de transferencia de materia, kg/h m3G'': Caudal msico del aire, kg/h m2Para este caso ( ) seg ft lb a kh3 75 . 0/ 0538 . 0 3578 72 . 6 fta kGLUThG7749 . 3' ' G GLUT NUT z * ft z 66 . 5 7749 . 3 * 5 . 1