UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTALFRANCISCO DE MIRANDA AREA DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE INGENIERIA QUÍMICA OPERACIONES UNITARIAS III PROF.ING CARMEN BROCK Operaciones Unitarias III Integrantes: Manuel Hernandez Jhenifer Rodriguez Jhoannys Piña 30%. y con el uso de la carta psicrométrica. Ampliando la definición a términos más técnicos. en la mayoría de los casos. En este espacio.DEFINICIÓN: 1. en comparación con la cantidad de humedad que el aire tendría. estando totalmente saturado y a la misma temperatura de la muestra. 2. generalmente es un espacio de un metro cúbico (o un pie cúbico). Esta unidad de volumen. 4. La humedad relativa está basada en la humedad absoluta. 3. Humedad absoluta Se refiere al peso del vapor de agua por unidad de volumen. 75%. Ampliando aún más. incluiríamos el método de controlar las propiedades térmicas del aire húmedo. sin embargo. 5. Humedad relativa Es un término utilizado para expresar la cantidad de humedad en una muestra dada de aire. ya que sus valores son de hasta cuatro decimales. normalmente hay aire también. no se requiere tanta precisión. y el efecto de la humedad atmosférica sobre los materiales y el confort humano. etc. Humedad molar Se define como la relación entre el número de moles de vapor y de gran contenido en una masa gaseosa determinada. psicrometría es la ciencia que involucra las propiedades termodinámicas del aire húmedo. es decir. la humedad relativa es una comparación con la humedad absoluta a la misma temperatura. Lo anterior. Humedad porcentual . bajo las condiciones establecidas. se puede ahorrar mucho tiempo y cálculos. se puede llevar a cabo a través del uso de tablas psicrométricas o de la carta psicrométrica. Carta de humedad Se define como la medición del contenido de humedad del aire. Las tablas psicrométricas ofrecen una gran precisión. La humedad relativa se expresa en porciento. tal como 50%. si el vapor de agua está saturado. aunque no necesariamente. es la entalpía del aire húmedo (es decir la entalpía de una masa unitaria de aire seco más la masa x de vapor de agua contenida) Si se ha de trabajar en un sistema con entalpías. Entalpia especifica Es el calor absorbido o desprendido por un sistema a presión constante. 9. por lo cual no dependen de la cantidad de materia. comienza a condensarse. aire acondicionado. Punto de roció El punto de rocío se define como: la temperatura abajo de la cual el vapor de agua en el aire. 10.Es un término que algunas veces se confunde con la humedad relativa. 7. La humedad relativa de una muestra de aire. Ejemplos: dos pedazos de hierro de distinto tamaño tienen diferente peso y volumen pero el peso específico de ambos será igual. Volumen especifico Es el volumen ocupado por unidad de masa de un material. 6. Existen varios métodos para determinar la temperatura del punto de rocío. Entalpias del aire húmedo Uno de los parámetros más importantes para el cálculo de secaderos. También es el punto de 100% de humedad. Este es independiente de la cantidad de materia que es considerada para calcularlo. . etc. El porcentaje de saturación. 8. Es el inverso de la densidad. Calor especifico Es la cantidad de calor que se necesita por unidad de masa para elevar la temperatura un grado Celsio. puede determinarse por su punto de rocío. es 100 veces la relación del peso de vapor de agua con el peso del vapor de agua necesario para saturar un kilogramo de aire seco a la temperatura del bulbo seco. por debajo de la cual se forma la primera gota de vapor condensado persistiendo las condiciones de saturación. la temperatura del bulbo seco (= la temperatura del proceso).lo primero que se debe definir son sus estados estándar (es decir definir en qué estado los componentes del sistema se considerarán que tienen entalpía cero). además. 14. Para esta finalidad. 15. se pone a disposición como variable calculada en el hygrotest 650. Éste mide. 11. Curva de saturación adiabática . Temperatura de Roció Es la temperatura que alcanza una mezcla vapor-gas. 13. La temperatura del bulbo húmedo [°C. cuando se enfría a presión constante. 12. Temperatura de saturación adiabática Es la temperatura alcanzada por una masa de gas cuando se pone en contacto con un líquido en condiciones adiabáticas. Temperatura de bulbo húmedo La temperatura del bulbo húmedo todavía es una variable de humedad usada frecuentemente. Temperatura de bulbo seco Es la medida con un termómetro convencional de mercurio o similar cuyo bulbo se encuentra seco. °F] se registra corrientemente usando un psicrómetro. pero hacia la derecha de la carta. y el contenido de humedad (presión del vapor de agua) es de 14 g/kg de aire seco. A la intersección le llamamos punto "C". Si la temperatura de bulbo seco es de 27oC. se encuentra la línea vertical que representa la temperatura de bulbo seco constante de 32oC. utilizando un higrómetro y ésta es de 60%.6oC. lo cual está representado en la carta psicrométrica como una línea horizontal. se puede determinar toda la demás información. Ejemplo: A una muestra de aire se le midió la humedad relativa. en forma horizontal. ¿cuál será el punto de rocío? Partiendo del punto "A" y desplazándonos hacia la izquierda en forma horizontal. La humedad relativa es de 50%. Ejemplo: Encontrar la hr cuando la temperatura de bulbo seco es de 32oC. Primero. 13.35 g/kg de aire seco.17. En esa misma muestra de aire. sin cambiar su contenido de humedad. la línea del punto de rocío seria intersectada aproximadamente en 18.EJEMPLOS: Ejemplo: Supongamos que con un psicrómetro se tomaron las lecturas de las temperaturas de bulbo seco y de bulbo húmedo. y la temperatura de bulbo húmedo (17oC) en la escala curva del lado izquierdo de la carta. la línea corta a la escala de temperatura de punto de rocío en 12. hasta cruzar la línea horizontal que representa 14 g de humedad por kg de aire seco. A partir de este punto. la línea intersecta en la escala de humedad absoluta en un valor de 9. cruza con la línea de 60% de hr. respectivamente. ¿Cuál será la humedad absoluta? Partiendo nuevamente del punto "A".17. encontramos la temperatura de bulbo seco (24oC) en la escala inferior. ¿Cuál será la humedad relativa? Refiriéndonos a la carta psicrométrica de la figura 13. siendo éstas de 24oC y de 17oC. .8oC. Subiendo a lo largo de esta línea. Extendiendo estas dos líneas. A este punto lo llamamos "B". ¿cuál será el punto de rocío? Encontramos el punto donde la temperatura de 27oC de bulbo seco. en la fig. se intersectan en el punto "A". Si la muestra de aire en estas condiciones fuera enfriada. y lo marcamos como punto "A". Para determinarla. partimos del punto "A". La temperatura de punto de rocío para este ejemplo es de 15. esa es la temperatura de punto de rocío. El orden no es importante. . Las demás condiciones pueden encontrarse fácilmente. La respuesta sería una humedad relativa de 47%. la temperatura de punto de rocío. trazamos un punto donde estas dos líneas se cruzan. y donde cruza la escala de temperatura de bulbo húmedo. Ejemplo: Si a una muestra de aire se le toman las temperaturas de bulbo seco (35oC) y bulbo húmedo (22oC).(ver fig.17). como se muestra en la figura 13. 13.8oC (punto "B"). leyendo el valor en esa escala. Este punto cae entre las líneas de 40% y 50% de humedad relativa.20. ya que es la misma escala. Este es el único punto en la carta donde existen estas dos condiciones (35oC bs y 22oC bh). puesto que en esa línea curva el aire está en su condición de saturación. simplemente nos desplazamos a lo largo de la línea constante correspondiente. horizontalmente hacia la izquierda de la carta. ¿cuáles serán las demás propiedades? Primero. Por ejemplo. y puede comenzarse por cualquier propiedad. 05 m³/kg entre una línea y otra. indica que cae aproximadamente a 4/5 partes de la distancia entre la línea de 0.6 kJ/kg ÷ 4. Como hay una diferencia de 0.6 kJ/kg ÷ 2.El contenido de humedad se determina sobre la escala del lado derecho de la carta.85 y 0. . se dividen los kJ/kg entre 2.184 = 15.3 g/kg de aire seco (punto "C"). o sea 1 ÷ 0.05.05) = 0.44 kcal/kg).89.89 = 1. (4 ÷ 5 = 0.326 = 27. con respecto a las líneas constantes del volumen específico. La humedad relativa se determina por la posición del punto "A". La densidad sería lo inverso del volumen específico.12 kg/m³. Por lo que podemos estimar que la hr es de 32%.80 x 0. Examinando de cerca este punto. o sea 0. y cruzamos la escala en aproximadamente 11. hasta cortar la escala de calor total o entalpía (punto "D"). con respecto a las líneas de humedad relativa de la carta. podemos estimar que el volumen específico es 0.85 + (0.80).90 m³/kg de aire seco. Para convertir kilojoules por kilogramo a kilocalorías por kilogramo. de 22oC directo hacia arriba y a la izquierda.77 btu/lb). vemos que está aproximadamente a una quinta parte de la distancia entre las líneas de 30% y 40% de hr. 0.89 m³/kg de aire seco.326(64.80 veces 0. La ubicación del punto "A". Para convertir los kJ/kg a btu/lb. partiendo del punto "A". Extendiendo la línea constante de bulbo húmedo. nos desplazamos horizontalmente hacia la derecha. dividimos los kJ/kg entre 4. por lo que.85 + 0. podemos leer que la entalpía del aire es de 64.184(64.6 kJ/kg de aire seco. el bulbo del termómetro se envuelve en una mecha saturada.QUE REPRESENTA CONOCER LA PROPIEDAD DE TEMPERATURA DE BULBO HÚMEDO Representa la temperatura que se conoce ha estado estable de un gas que se mueve con rapidez. Esto se efectúa pasando con rapidez el gas por un termómetro cuyo bulbo se mantiene húmedo con el líquido que forma el vapor en la corriente gaseosa. DE ACUERDO A CADA PROPIEDAD SEÑALADA INDIQUE SU RESPECTIVA CORRELACION QUE PERMITE CALCULAR LA MISMA . llevándose el calor latente asociado. se evapora algo de líquido de la mecha saturada hacia la corriente gaseosa en movimiento. Por lo general. Durante este proceso si el gas no está saturado. si la masa de aire GA que entra al secador a TA1 con humedad YA1 sale a TA2 con una humedad YA2 se obtiene de la figura 4.3 el balance de masa siguiente: 2.EXPLIQUE LOS DIFERENTES MECANISMOS DE INTERACION DEL GAS Y DEL LÍQUIDO 1. Enfriamiento o humidificación entre aire y agua que se recicla Este es un proceso en donde el sólido transfiere humedad al aire. secando el ólido y humidificando el aire. Humidificación adiabática o secado adiabático . En este proceso de secado el sólido se introduce en un secador a una temperatura Ts con una humedad Ys y se obtiene a una temperatura Ts2 con una humedad la cantidad de sólido que entra y sale del secador. Condición en la parte superior de una torre de enfriamiento . 3. La temperatura del gas ha de ser mayor que la temperatura en la interfase. la humedad es mayor en la interfase.El flujo de calor latente de vaporización desde el líquido hacia el gas es igual al flujo de calor sensible desde el gas hacia el líquido. Deshumidificación en este caso la humedad es mayor en el gas que en la interfase. 4. lo que indica que para retirar vapor de un gas no saturado hay que ponerlo en contacto directo con un líquido suficientemente frío. por lo tanto el vapor difunde hacia la interfase. En la parte superior de la columna la temperatura del gas es inferior a la de la interfase. de forma que el gradiente de temperatura a través del líquido es hacia la interfase. El líquido se enfría por evaporación y por transmisión de calor sensible desde la interfase hasta el gas. Condición en la parte inferior de una columna de enfriamiento En la parte inferior de una torre de enfriamiento la temperatura del gas es superior a la de la interfase. El líquido se enfría. 5. Indique a que proceso o equipo se refiere cada una y haga la representación en diagrama de bloques. la interfase tiene que estar más fría que la masa global del líquido. la bajada de temperatura a través del líquido tiene que ser suficiente para producir una velocidad de transmisión de calor que asegure los dos flujos de calor. . Cada una de las siguientes evoluciones esquematizadas en diagramas psicrométricos representa un proceso o una evolución dentro de un equipo. El flujo de vapor hacia fuera de la interfase transporta como calor latente. todo el calor sensible suministrado a la interfase desde ambos lados. Existe un flujo de calor sensible desde la masa global del gas hacia la interfase. Calentamiento sensible: Humidificación Adiabática: Humidificación con calentamiento: . Indique que calores involucran y sentido de evolución de los mismos. ¿Considera que alguno de los perfiles mostrados no podría tener lugar en una torre de enfriamiento? .IV Caracterice los siguientes perfiles de T e Y. Perfil de temperatura-humedad torre de enfriamiento adiabático El agua a su paso por la columna no modifica su temperatura (Ts) El aire se enfría porque tiene que suministrar el calor latente necesario para evaporar el agua Condiciones en la parte superior de una torre de enfriamiento . De acuerdo a la carta Psicométrica asignada identifique los términos o parámetros de humidificación explicados previamente (Ítem I).V Uso y aplicación de la carta Psicrométricos. . . VI represente los siguientes Procesos Psicrométricos en la carta de humedad asignada . Inglés TEMPERATURA (°F) 50 60 70 80 90 100 110 120 130 ENTALPÍA (BTU/lb aire seco) 12 19 26 36 47 63 84 110 140 CURVA DE EQUILIBRIO DEL SISTEMA AIRE .VAPOR DE AGUA 160 140 120 100 ENTALPÍA (BTU/lb aire seco) 80 60 40 20 0 0 50 100150 TEMPERATURA (°F) TEMPERATURA vs ENTALPÍA .VII Determine los Datos de Equilibrio para la construcción de la curva de Equilibrio del sistema: Aire – Vapor de Agua en el rango de temperatura del liquido 70 ºF – 110 ”F o el equivalente en grado Celsius (ªC) en sistema Internacional.