UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICOFACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLANLABORATORIO EXPERIMENTAL MULTIDISCIPLINARIO IVINFORME EXPERIMENTAL.PSICROMETRAALUMNOS: CARAVEO RUEDA OSCAR HERNANDEZ CAMPOS JUAN DE DIOS SANCHEZ MARES JOSE ANGEL

PROFESOR: ELIGIO PASTOR

PSICROMETRAOBJETIVOS: Comprender el significado de la temperatura de bulbo hmedo y las condiciones necesarias para su medicin. Familiarizarse con las propiedades ms importantes de las mezclas aire-vapor de agua y el uso de la carta psicromtrica.Comprender laimportanciadelatemperatura debulbohmedoparaunatorrede enfriamiento.INTRODUCCINDefinimos Psicrometracomounaramadelacienciaquetratadelas propiedades termodinmicas del airehmedoydel efectodelahumedadatmosfricasobrelos materiales ysobreel confort humano. Esteaire, conocidocomoairehmedoest constituidopor unamezcladeairesecoyvapor deagua, dondeel airesecoesta compuesto por Nitrgeno, Oxgeno y Dixido de carbono, como se sabe, elaire tiene la capacidad de retener una cantidad variable de vapor de agua en relacin a la temperatura del aire, a menor temperatura, menor cantidad de vapor y a mayor temperatura, mayor cantidad de vapor de agua; a presin atmosfrica constante.Los procesos decalefaccin, refrigeracin, humidificacinydeshumidificacinque tienen lugar en el acondicionamiento del aire modifican la condicin del aire desde la representada por el punto de estado inicial en el baco hasta una condicin diferente, representada por un segundo punto en el baco.Existen cinco procesos posibles:1. Procesosde calorsensibleconstante (indicados por una temperatura de bulbo seco constante). 2. Procesosdecalor latenteconstante(indicadospor uncontenidodehumedad constante y una temperatura de punto de roco constante). 3. Procesos de entalpa constante o adiabticos (indicados por una temperatura de bulbo hmedo constante). 4. Procesos de humedad relativa constante (todos los dems factores varan). 5. O, finalmente, una modificacin que representa una combinacin cualquiera de los anteriores y que no procede a lo largo de ninguna de las lneas de procesos anteriores. Para esto debe observarse nuevamente:1. Las lneas de bulbo seco son lneas de calor sensible constante. 2. Las lneas de punto de roco son lneas de calor latente constante. 3. Las lneas de bulbo hmedo son lneas de calor total constante (entalpa constante). Tambin esconsideradounmtodo para controlar las propiedades trmicas del aire hmedo y se representa mediante una carta Psicromtrica, la cual es el objetivo de este trabajo.En muchas de las operaciones de Ingeniera Qumica, el control de las propiedades de las mezclas aire-vapor son determinadas para lograr un funcionamiento satisfactorio del equipo. En el caso de las torres de enfriamiento, por ejemplo, las propiedades ambientales de la temperatura y humedad determinan el diseo y operacin del equipo. En otras aplicaciones las condiciones del aire se deben modificar para su utilizacin, por ejemplo, enel secadodeslidos, el airesecalientaparaaumentar lavelocidadde transferencia de calor hacia el slido y mejorar la velocidad de evaporacin o velocidad de secado. En cualquier caso es necesario conocer las propiedades del aire.PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1.- Hacer mediciones de temperatura de bulbo seco y temperatura de bulbo hmedo con el psicrmetro todos los das durante el semestre, por la maana y por la tarde, registrando la hora y el lugar de las lecturas. 2.- Clculo y elaboracin de la carta de humedad aire-vapor de agua a la presin existente en Cuautitln (P=585mmHg, intervalo de temperaturas de 0 a 80C).PRESENTACIN DE DATOS EXPERIMENTALES:Dentro del LEMTbh TbsFecha Maana Tarde Maana Tarde22-Ago-11 18,00 22,50 21,00 24,0023-Ago-11 18,00 21,00 23,00 20,0024-Ago-11 19,00 21,00 20,00 25,0025-Ago-11 19,00 23,50 21,00 25,0026-Ago-11 19,50 23,50 21,00 24,0029-Ago-11 20,50 23,50 22,00 24,5030-Ago-11 21,50 18,50 23,00 20,0031-Ago-11 19,00 22,00 21,00 23,0001-Sep-11 19,50 23,00 22,00 24,5002-Sep-11 19,50 22,00 21,00 23,0005-Sep-11 21,00 23,00 22,00 24,0006-Sep-11 18,00 24,00 19,00 26,0007-Sep-11 18,00 24,00 19,00 25,0008-Sep-11 20,00 24,00 20,50 26,0009-Sep-11 20,00 24,50 21,50 26,0012-Sep-11 21,50 24,00 22,00 26,0013-Sep-11 17,00 20,00 21,50 22,0014-Sep-11 16,00 21,30 22,50 22,0019-Sep-11 20,00 24,50 21,50 26,5020-Sep-11 21,00 24,00 22,00 25,0021-Sep-11 21,50 23,00 22,50 24,5022-Sep-11 21,00 23,50 22,00 24,5023-Sep-11 21,50 23,00 22,50 26,0026-Sep-11 19,50 24,00 19,50 24,0027-Sep-11 21,00 21,50 20,00 23,0028-Sep-11 19,50 22,50 21,50 22,5029-Sep-11 20,00 21,20 22,00 26,0030-Sep-11 21,50 24,00 21,50 22,0003-Oct-11 21,00 23,00 22,50 22,0004-Oct-11 19,00 24,00 22,50 26,0005-Oct-11 19,50 23,00 19,50 24,0006-Oct-11 21,00 24,00 20,00 23,0007-Oct-11 21,50 24,50 22,50 26,0010-Oct-11 19,50 24,00 19,50 24,0011-Oct-11 19,00 21,00 20,00 23,0012-Oct-11 17,00 19,00 19,50 24,0013-Oct-11 14,00 16,00 18,80 25,0014-Oct-11 15,00 17,00 19,00 27,0017-Oct-11 14,00 16,00 18,00 26,0018-Oct-11 15,00 16,00 20,00 27,0019-Oct-11 17,00 18,00 20,00 27,0020-Oct-11 19,00 20,00 21,00 25,0021-Oct-11 21,00 22,00 21,00 24,00Tbs TbhAgosto 22 24Septiembre 22 21Octubre 21 19,5Esta ultima tabla muestra las temperaturas promedio de bulbo seco y hmedo de cada mes.METODOLOGA PARA LA CONSTRUCCIN DE LA CARTA PSICROMTRICA Calculo Presin de vapor del agua.Se usa la ecuacin de Antoine, cuya forma es:Donde: Presin del componente A en kPa A,B y CConstantes para cada sustancia.TTemperatura en grados Centgrados.Para el caso del agua:A=16.2620B=3799.89C=226.35De la frmula de Antoine se obtiene la presin de vapor del componente Apara un intervalo de temperaturas (de 0C a 80C).Ejemplo a 30 CkPa PsatA4389 . 1) 35 . 226 30 () 89 . 3799 () 2620 . 16 ( ln + kPa PsatA2162 . 44389 . 1 Se convierte a unidades de mmHgmmHg kPa 8134 . 31 2162 . 4 Calculo humedad absoluta de saturacinUna vez que se obtuvieron las presiones de vapor a distintas temperaturas (intervalo de 5 a 80 C) se procede a calcular la presiones porcentules ,unicamente se multiplica el calor de presin de vapor de cada temperatura por el porcentaje deseado. A partir de este calculo se aplicala siguiente ecuacin para determinar las humedades absolutas de saturacin a cada temperatura impuesta:

'( )A At A BP MYsP P MLa siguiente tabla muestra los valores de PA a cada temperatura que en nuestro caso fue de 5 en 5 C. HR = 10%HR = 20%HR = 30%HR = 40%HR = 50%HR = 60%HR = 70%HR = 80%HR = 90%tG (C)PA (mmHg)PA (mmHg)PA (mmHg)PA (mmHg)PA (mmHg)PA (mmHg)PA (mmHg)PA (mmHg)PA (mmHg)PA (mmHg)5.00 6.54 0.65 1.31 1.96 2.62 3.27 3.93 4.58 5.23 5.8910.00 9.21 0.92 1.84 2.76 3.68 4.60 5.52 6.45 7.37 8.2915.00 12.79 1.28 2.56 3.84 5.11 6.39 7.67 8.95 10.23 11.5120.00 17.53 1.75 3.51 5.26 7.01 8.76 10.52 12.27 14.02 15.7825.00 23.75 2.37 4.75 7.12 9.50 11.87 14.25 16.62 19.00 21.3730.00 31.81 3.18 6.36 9.54 12.73 15.91 19.09 22.27 25.45 28.6335.00 42.16 4.22 8.43 12.65 16.86 21.08 25.30 29.51 33.73 37.9540.00 55.31 5.53 11.06 16.59 22.12 27.65 33.19 38.72 44.25 49.7845.00 71.86 7.19 14.37 21.56 28.75 35.93 43.12 50.30 57.49 64.6850.00 92.51 9.25 18.50 27.75 37.01 46.26 55.51 64.76 74.01 83.2655.00 118.06 11.81 23.61 35.42 47.22 59.03 70.84 82.64 94.45 106.2560.00 149.40 14.94 29.88 44.82 59.76 74.70 89.64 104.58 119.52 134.4665.00 187.58 18.76 37.52 56.27 75.03 93.79 112.55 131.31 150.06 168.8270.00 233.73 23.37 46.75 70.12 93.49 116.87 140.24 163.61 186.98 210.3675.00 289.14 28.91 57.83 86.74 115.66 144.57 173.49 202.40 231.31 260.2380.00 355.23 35.52 71.05 106.57 142.09 177.62 213.14 248.66 284.19 319.71La siguiente tabla muestra las humedades absolutas de saturacin a partir de las presiones porcentuales obtenidas en la tabla anterior y en base a la ecuacin anteriormente escrita.'( )A At A BP MYsP P Mdonde :Pt (mmHg) 585MA (Kg/Kmol) 18.02MB (Kg/Kmol) 28.97HR = 10% HR = 20% HR = 30% HR = 40% HR = 50%Y (Kg agua/Kg aire seco)Y (Kg agua/Kg aire seco)Y (Kg agua/Kg aire seco)Y (Kg agua/Kg aire seco)Y (Kg agua/Kg aire seco)0.000696 0.001394 0.002094 0.002795 0.0034980.000981 0.001964 0.002951 0.003941 0.0049340.001362 0.002731 0.004105 0.005486 0.0068720.00187 0.00375 0.005642 0.007546 0.0094610.002535 0.005092 0.007669 0.010268 0.0128880.003401 0.00684 0.010316 0.013832 0.0173860.004516 0.009097 0.013746 0.018464 0.0232530.005937 0.011989 0.018158 0.024448 0.0308640.007736 0.015667 0.0238 0.032144 0.0407060.009995 0.020316 0.03098 0.042004 0.0534070.012812 0.026162 0.040086 0.054622 0.069810.016302 0.033482 0.051612 0.070774 0.0910580.020606 0.042624 0.066204 0.091519 0.1187670.025887 0.054021 0.08471 0.118318 0.1552820.032343 0.068233 0.10829 0.153281 0.204180.040214 0.085986 0.138556 0.199559 0.2712Ejemplo a temperatura de 30 C para el calculo de Y a 10%o aire kg agua kgKmol Kg mmHg mmHgKmol Kg mmHgYal Ssec / 003401 . 0) / 97 . 28 ( * ) 18 . 3 585 () / 02 . 18 ( * ) 18 . 3 (% 10'HR = 60% HR = 70% HR = 80% HR = 90% HR = 100%Y (Kg agua/Kg aire seco)Y (Kg agua/Kg aire seco)Y (Kg agua/Kg aire seco)Y (Kg agua/Kg aire seco)YS (Kg agua/Kg aire seco)0.004202 0.004908 0.005615 0.006324 0.0070350.00593 0.00693 0.007932 0.008938 0.0099470.008265 0.009664 0.011069 0.012481 0.0138980.011388 0.013327 0.015278 0.01724 0.0192150.015529 0.018193 0.02088 0.023589 0.0263210.020981 0.024616 0.028292 0.032011 0.0357720.028114 0.033049 0.038059 0.043146 0.0483120.037408 0.044084 0.050897 0.057851 0.064950.049495 0.05852 0.067791 0.077318 0.0871120.065208 0.077429 0.090092 0.103222 0.1168460.085696 0.102328 0.11976 0.138053 0.1572710.112565 0.13541 0.159721 0.185645 0.2133470.148179 0.180023 0.214614 0.252323 0.2935920.196131 0.241511 0.292221 0.349259 0.4138870.262232 0.329058 0.40681 0.498407 0.6079080.356529 0.459883 0.587647 0.749628 0.961696Para realizar la carta psicomtrica se tomo un intervalo 10 al 90% de humedad, por lo que el 100% corresponde a la humedad absoluta de saturacin. Para obtener el calor hmedo: Curvas de Saturacin AdiabticaPara obtener el valor de la curva de saturacin se utiliza la siguiente expresin: Donde:Temperatura del gas Temperatura de saturacin (a una Yas dada).Humedad de saturacin.Humedad a. Calor latente de vaporizacin.Calor hmedo a Y1% 100) ( * 'R W GWYgH t tkhY + 11111]1

,_

De esta ecuacin lo nico que se desconoce es el valor del calor latente de vaporizacin asa cada temperatura de saturacin adiabtica por lo que es necesario consultar la literatura.Donde:hG/kY (J/Kg K) 950Esta secuenciase realiza para cada temperaturaTabla de valores de a en J/ KgtG (C) w (J/Kg) 5 248961810 247775615 246589420 245426525 244240330 243054135 241867940 240681745 239472350 238286155 237076660 235843965 234611270 233378575 232122580 2308665La siguiente tabla muestra las humedades obtenidas para cada valor de temperatura dado , que va de 5,10,15.80 Ctw = 5C tw = 10C tw = 15C tw = 20C tw = 25C tw = 30C tw = 35C tw = 40CY' (Kg agua/Kg aire)Y' (Kg agua/Kg aire)Y' (Kg agua/Kg aire)Y' (Kg agua/Kg aire)Y' (Kg agua/Kg aire)Y' (Kg agua/Kg aire)Y' (Kg agua/Kg aire)Y' (Kg agua/Kg aire)0.0070350.0118640.0177510.025021 0.03410.0455440.0600960.0787650.0051270.0099470.0158250.0230860.0321550.0435890.0581320.0767920.003219 0.008030.013898 0.02115 0.030210.0416350.0561680.0748180.0013110.0061130.0119720.0192150.0282650.0396810.0542040.072844-0.00060.0041960.010046 0.017280.0263210.037726 0.052240.070871-0.0025 0.00227 0.00811 0.01534 0.02437 0.03577 0.05027 0.068899 9 4 6 2 6 7-0.004410.0003620.0061930.0134090.0224310.0338180.0483120.066924-0.00632-0.001560.0042670.0114730.0204860.0318640.046348 0.06495-0.00823-0.003470.0023410.0095380.0185410.0299090.0443850.062977 Calculo de Volumen Hmedo Saturado (VH)'1sHB A TY RTVM M P _ + ,YS= Humedad de saturacin. (kg vapor de agua/kg de aire seco)PT= Presin total. (Pa)T= Temperatura ala cual se va a calcular el volumen. (K)R= Constante de los gases. (m3Pa/kmolK)MA= Peso molecular del agua. (kg/kmol)MB= Peso molecular del aire. . (kg/kmol)A una temperatura (30C):3_sec1 0.03592 (8.314)(303.15)1.1845128.851 18.015 77993.6Haire omVkg _ _ +

, ,tG (C)VH sat. (m3/Kg aire seco)5 1.0346272210 1.05811115615 1.08353810420 1.1115658525 1.14306195930 1.17918409435 1.22149358440 1.27213283145 1.33414927550 1.41194639955 1.51224900460 1.645778565 1.83095615470 2.10215415375 2.53226016880 3.307510855 Calculo Volumen de Aire Seco (Vas)1asB TRTVM P _

,A una temperatura (30C):3_sec1 (8.314)(303.15)1.120128.851 77993.6asaire omVkg _ _

, ,tG (C)VH gas seco (m3/Kg aire seco)5 1.02305637310 1.04145666815 1.05985696220 1.07825725725 1.09665755130 1.11505784635 1.1334581440 1.15185843545 1.17025872950 1.18865902455 1.20705931860 1.22545961365 1.24385990770 1.26226020175 1.28066049680 1.29906079 Calculo de Entalpia de Aire Saturado (Hs)o aire Kg KJ s HY t Y s HS G Ssec / 9914 . 121678 ) 03577 . 0 )( 2502300 ( ) 30 ))( 03577 . 0 )( 1884 ( 1005 ( ') )( 2502300 ( )) )( 1884 ( 1005 ( '' ' + + + + tG (C)HS (KJ/Kg aire seco)tG (C) HS (KJ/Kg aire seco)5 22695.26558 45 270590.878610 35128.02636 50 353640.163815 50245.48162 55 465109.589520 68905.69365 60 618274.499225 92226.5377 65 835933.376330 121684.426 70 1160603.03435 159252.7671 75 1682440.07240 207619.4857 80 2631798.99De acuerdo a los datos de temperatura obtenidos diariamente, el mes mas caliente, en esteperiodo, fueel deAgostoyelmesmashmedoesel deOctubre, porlocual, estimandolatemperaturadebulbohmedodediseodeacuerdoalascondiciones climticasimpuestastenemosunvalor aproximado de 20C, la cual nos impone una temperatura mxima de enfriamiento para la instalacin de la torre.CONCLUSINLa Psicrometra, la cual puede considerarse una ciencia, interviene de manera importante en los procesos industriales, ya que pormedio de sta y con ayuda de la carta psicromtrica puede ayudarnos a decidir si montar o no una torre de enfriamiento, regular la calefaccin o el tipo de aire acondicionado en un edificio.En la cuidad de Mxico, especficamente en la cuidad de Cuautitln Izcalli, por medio de las temperaturas registradas a lo largo de estos tres meses, es posible montar una torre de enfriamiento, donde el refrigerante sea el aire mismo, ya que se tienen buenas temperaturas en el ambiente durante estos meses as que podemos llevar a un enfriamiento ptimo para los servicios requeridos en el LEM. Un ejemplo de una mala decisin sera en zonas ridas o muy hmedas, debido a que las temperaturas mnimas tienden a exceder de los 30C, la cul nonos servira de mucho, entonces es cuando se debe utilizar otro tipo refrigerante, por ejemplo gases o qumicos especiales.Como conclusin final decimos que las condiciones en el LEM (ambientales) son las ptimas para utilizar la torre de enfriamiento con el aire como refrigerante.BIBLIOGRAFIA. Perry R. H., y col., Manual del Ingeniero Qumico, 5a edicin, Editorial Uteha,Mxico 1997. Smith, Van Ness y Abbott, Introduccin a la Termodinmica en Ingeniera Qumica, 6a edicin, Editorial McGraw-Hill, Mxico 2006. Treybal R. E., Operaciones de Transferencia de Masa, 2a edicin, McGrawn Hill, Mxico 1998. Carta Psicromtrica aire-vapor de agua a 585 mmHg00. 020. 040. 060. 080.10. 120 10 20 30 40 50 60 70 80Temperatura (C)Humedad absoluta, Y,(Kg vapor de agua/Kg aire seco)10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%tw= 5tw= 10tw= 15tw= 20tw= 25tw= 30tw= 35tw= 40tw= 45tw= 50tw= 55V Hs aturado