Problemas de Psicrometría

Prof.Maria Elena Jin ESCUELA DE INGENIERIA MECÁNICA. FACULTAD DE INGENIERIA. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES. DEPARTAMENTO DE CIENCIAS TÉRMICAS. MÉRIDA-VENEZUELA PROBLEMARIO PSICROMETRÍA Propiedades del Aire y Procesos de Acondicionamiento Prof. María Elena Jinete [email protected] Aire Acondicionado Prof. María E. Jinete Datos: entalpía de vaporización del agua a 0 °C, hfg 0 = 2501,7 kJ/kg; calor específico del aire seco, cp,a = 1,005 kJ/kg K; calor específico del vapor de agua, cp,v = 1,82 kJ/kg K; calor específico del agua, cp,líq = 4,190 kJ/kg K. PROBLEMAS RESUELTOS Problema 1.Los datos meteorológicos tomados a mediodía de una región en Venezuela, indican los siguientes: Presión a nivel del mar, 1018 mbar; humedad relativa 30%; temperatura del aire 32 °C; del mar 18 °C. Calcular: a) Presión de saturación. b) Presión del vapor de agua. c) Humedad absoluta. d) Volumen específico en m3/kg a.s. e) Densidad en kg de aire húmedo / m3. f) Entalpía (kJ/kg a.s.). g) Temperatura de rocío. h) Calor que hay que retirar a un m3 de aire húmedo para que llegue a saturación. I) Temperatura que alcanzaría un botijo situado a la sombra en una corriente de aire en esas condiciones. Solución Los datos del enunciado son: P=101,8 kPa; φ=0,30; T=32 °C. La temperatura del mar no tiene relevancia para nuestros cálculos. a) Presión de saturación: 3928,5  P bar   ln  sat  231,67  T C   140974  Despejando la presión de saturación tenemos: 2 5      231 .8713 f.00887 kg.67 T   140974  e 3928.Aire Acondicionado Prof.s.a.a. Pv    Psat  0. Jinete  3928.) Presión del vapor de agua. H aire húmedo  H aire sec o  Hvapor de agua 3 .) Densidad en kg de aire húmedo / m3.769kPa También la podemos encontrar en la tabla de vapor saturado.v / kg.04769bar  4. b. María E.8  29 h   e.) Humedad absoluta.) Volumen específico en m3/kg a.622 Pv (T ) 1.00887  8.8713m3 / kg.3  4.8  1.s x 18  101.  1 1  RT1    29 18  P1 h    1 0.00887  1.5     Ps  e 231.769kPa  1.314 x273   0.s P  Pv (T ) 101.).) Entalpía del aire húmedo (kJ/kg a.431kPa.   0. c.67  32    0.431  0.67 T  140974 Ps  140974  e  3928.431 d.s.622  0.158kg / m3 0.   1  1  h1 1  0.5      231. a.) Temperatura de rocío. Jinete Por unidad de masa de aire seco.5  P bar   ln  s  231.67    231. para Ps=Pv=1.s g.7  1.82 32  2560kJ / Kg.3C  Psat bar    0.3 °C (interpolando). h  32.v.) Calor que hay que retirar a un m3 de aire húmedo para que llegue a saturación. Tr=12. Ps  Pv  1.01431  ln  ln     140974   140974  También de las tablas del vapor.a.005 32  32.431 kPa.00887 2560  54.7  1.86kJ / Kg.Aire Acondicionado Prof.16kJ / Kg.67  Tr C   140974  Despejamos la temperatura de rocío de la ecuación anterior: Tr   3928. 4 . la entalpía específica se expresa h  has    hv has  c pa  T C   1.16  0.01431bar 3928. h.82  T (C)  2501.s hv  h fg 0  c pv  T C   2501.431kPa  0.5 3928. María E.67  12.5  231. a.s  vh m3 / Kg.3  34.   1  r  0.8713m3 / kg.s I.s hr  c pa  Tr C   r  2501.a.82  Tr (º C ) hr  1. María E.7  1.a.00887  2501. Jinete q  h1  hr h  h1  54.a.a. T1=32°C T1 Aire húmedo φ1=30% w1 .00887 kg.005  12.Aire Acondicionado Prof.7  1.11kJ / Kg. h1=54.s 1 1 T =? Agua a T2 Agua líquida Balance másico del aire seco:    m as  m as1  m as 2 Balance másico del vapor de agua:    mas  1  m L  m as 2  2  mL   2  1 mas Balance energético: 5 2 T2 Aire saturado φ1=100% w2 2=100% 2 . La temperatura que alcanzaría un botijo situado a la sombra en esas condiciones sería la temperatura de bulbo húmedo.a.86  34.s   20.86kJ / kg.08kJ / m3 0.75  20.82  12.s   Q kJ / m3    Q kJ / m3  qkJ / Kg.11kJ / Kg.v / kg.75kJ / Kg.) Temperatura que alcanzaría un botijo situado a la sombra en una corriente de aire en esas condiciones.86kJ/kga.s  23.s  q  54.3  0.s.a.a. 622 s 2  2501.22999 0.005  T2  0.7  1.7  cpv  T2  TL  T2  h1   2  1   cpagua  T2  cpas  T2   2  2501.Aire Acondicionado Prof. María E.622 s 2  1   cpagua  T2  1.25798 -0.86 kJ/kg a.82  T2  P  Ps (T2 ) P  Ps (T2 )   Como φ2  100%  Pv 2  Ps T2  2  0.4 2.63315 T2  19. 6 .005  T2  0.622 s 2  1   cpagua  T2  1.7  1.622 s 2  2501. La precisión es más que suficiente.2 0 2.0078 ? 19. En las tablas de aire saturado.622 Ps (T2 ) P  Ps (T2 )   P (T ) P (T ) f (T2 )  h1   0. quedando: h1   2  1   hL  h2 h1   2  1   cpagua  TL  cpas  T2   2  2501. Jinete    m as  h1  m L  hL  m as 2  h2 Dividimos la ecuación anterior entre el flujo másico de aire seco.39C De forma más simplificada: aproximando el proceso de saturación adiabática a una isoentálpica. esa entalpía corresponde a t2=19. Interpolamos T2 (°C) Ps2 (kpa) f(T2) 19.2 °C.s.7  cpv  T2    P (T ) P (T ) h1   0.82  T2  P  Ps (T2 ) P  Ps (T2 )   Por tanteos: Le damos valor a T2 hasta que la función se haga cero. h2=h=54. 55kJ / kg.a.3370   h4  cpas  T4 C   4  h fg 0  cpv  T4 C   1.008846x2501.7648  0. El aire absorbe toda el agua aportada por el spray en el humidificador. Serpentín Enfriamiento 1m3/sg T1=32°C φ1=20 % 1.622  0. Suponiendo que las velocidades son bajas y que la presión total en el proceso se mantiene constante a 1.7648   h1  c paT1  1 h fg 0  c pvT1  1.0 bar.008846 kg. (c) represente el proceso en un diagrama psicrométricos. Jinete Problema 2.005x(20)  0.s P  Ps (T4 ) 100  0.0 m3/s de aire a 32 °C y 20 % de humedad relativa entran en el humidificador.v / kg.82(32)  47. 4  0.622 Ps (T1 ) 0.82  (20)  42.7  1.7  1.Cierta sección de un sistema de acondicionamiento de aire consiste en un humidificador de agua líquida con spray. seguido de un enfriador y un ventilador.20 x4.005984 kg.48kJ / kg.622 Ps (T4 ) 0.005984x2501.s. María E.3370  0.a.60 x2.Aire Acondicionado Prof.4kW T4=20°C φ4=60% (1) (2) (3) (4) Propiedades en la entrada y salida: 1  0.622  0. en ese orden.s.60 x2. (a) Caudal másico de spray de agua: 7 .005x(32)  0.005(T1 /º C)  2501. y después de pasar por el ventilador el estado del aire es 20 °C y 60 % de humedad relativa.v / kg.005  T4 C   4 2501. La potencia del ventilador es de 1.a. (b) el calor transferido en el enfriador. determine: (a) el caudal másico de spray de agua.82  T4 C  h4  1. introducida a 20 °C.82(T1 /º C) h1  1.4 kW.20 x4.7  1. 1.a.7  1.s P  Ps (T1 ) 100  0. s x 29 18 P 29 18 100     1  h1   3    kg.a.a.a.55  47.242  10 3  4. / s 0.314 x305      0. María E.a.48  3.26kW (c) Diagrama psicrométrico: 8 .242  10 3 kg / sg (b) Calor transferido en el enfriador: Balance de energía en toda la instalación:      m as h1  m L  hL  Q  W  m as h4     Q  W  m as  h4  h1   m L  hL  Q   1.s.     m as  V1 1  1  1. y m L [kg/s] al de agua líquida (en 5).190  20   7.s   m  V  1m 3 / s  m as    h1   s   kg.s.8828 Por tanto:  m L  1.005984  3.005984  8. Balance de materia de agua:    m as  w1  m L  m as  w4   m L  m as  w4  w1   Cálculo del flujo másico de aire seco m as :  1 1  RT1  1 0.Aire Acondicionado Prof.33  0.133kg.s. Jinete   Llamaremos m as [kg a.4  1.008846  0.133  42./s] al caudal de aire seco.8828m 3 / kg. Se hacen circular por la torre 0. que experimentan un enfriamiento de 2 °C. que a su vez se vuelve a enfriar en una torre de refrigeración situada en una terraza del edificio. En el proceso de mezcla se pierde el 2 % de agua por evaporación.5 m3/s de aire atmosférico en contracorriente. Jinete No es necesario calcular los estados intermedios 2 y 3: basta el balance global de materia y energía. la presión atmosférica es de 1 bar. El caudal de agua es de 300 kg de agua por hora.Aire Acondicionado Prof. María E. (c) Humedad absoluta y temperatura del aire a la salida.0 y 1. El agua entra en la torre a 30 °C. Suposiciones: El aire y el vapor de agua son gases perfectos con cp = 1. (b) Densidad del aire a la entrada. Problema 4 Uno de los hornos del departamento de Materiales se refrigera con un circuito cerrado de agua.867 kJ/kg K respectivamente.1 kW de potencia. La torre es adiabática. 9 . sin pérdidas de presión. accionados por un ventilador de 0. Las condiciones atmosféricas de entrada son: 20 °C. Se pide: (a) Humedad absoluta y temperatura de rocío de la atmósfera. 60 % de humedad relativa. (d) Calor total intercambiado en la torre. 60 x2. Interpolando en la tabla del vapor.a. se deduce: Tr  12º C b) Densidad del aire a la entrada: El volumen específico del aire (volumen húmedo).622  0.314 x 293      0.8520 .8320m 3 / kg. María E.4022 kPa.60 x2.00885  1.v / kg.00885  8.622 Ps (T ) 0.Aire Acondicionado Prof.s x 29 18 P 29 18 100     1  h1   La densidad del aire será:  10 1  1  h1  1  0.  60% 1  0. Jinete Solución: a) Humedad absoluta y temperatura de rocío de la atmósfera (1): t1  20º C.a.622  0.s P  Ps (T ) 100  0.4022  0.3370 P  1.3370 1.184kg / m3 0. por kg de aire seco. será:  1 1  RT1  1 0.00885kg.4022 La temperatura de rocío es aquella en la que la presión de saturación es de 1. a.00284 2  0.5869kg.5869 Balance de energía en la torre:    m as h1  m L3 hL3  m  agua arrestre h     Q  W  m as h2  m L 4 hL 4 agua arrestre  Q  0     m as (h2  h1 )  m L 4 hL 4  m L3 hL3  m  agua arrestre h agua arrestre  W La entalpía específica del aire húmedo en el estado (1) es:   h1  c pa t1  1 h fg 0  c pv t1  1. 2  1  6 / 3600  0.v / kg. se calcula con el volumen específico y el caudal volumétrico del aire a la entrada:  3 V1 0. / s 1    1 0.45kJ / kg.02 x300  6kg / h  6 kg / s 3600  m as .8520  s   kg.01169kg.    Sustituyendo en [1].a.s   m   V  0.s. 0.7  1.Aire Acondicionado Prof.7  1.5m 3 / s  m as    m as    0. María E.82(t1 /º C) h1  1.00885x2501.a. 11 .s.005x(20)  0.a.5  kg.82(20)  42.  m as    m L3  m L 4  2% m L3  0.s.s.005(t1 /º C)  2501.a. Jinete c) Humedad absoluta y temperatura del aire a la salida: Balance de agua en la torre:     m v1  m L3  m v 4  m L 4  2  1   mL3  mL 4 [1]. 005(t 2 /º C)  2501. temperatura de rocío y temperatura húmeda del aire a 28 °C y 60 % de humedad relativa.líq .190(t /º C) La entalpía específica del aire húmedo (aire seco y vapor de agua) a la salida es:   h2  c pa t 2  1 h fg 0  c pv t 2  1.18 x30   (0.82(t 2 /º C) Despejando T2 .t  4. tenemos: T2  14. Jinete La entalpía específica para el agua líquida en la entrada y salida de la torre la podemos definir como: hL  c p. María E.5869(h2  42.a.Determinar gráfica y analíticamente la humedad absoluta.45)   x 4.005(t 2 /º C)  2501. entalpía.14kJ / kg.  1. 12 .s.8917 KW 3600 3600 Problema 1.82(t 2 /º C) 300  294  0. el calor intercambiado se refiere al cambio de energía (entalpía) del agua:    Q agua  m L3 hL3  m L 4 hL 4  300 294 x 4.7  1. volumen húmedo. Por tanto.1)  3600  3600  h2  44.6º C d) Calor total intercambiado en la torre: El objetivo de la torre es el enfriamiento del agua.19 x 28  x 4.Aire Acondicionado Prof.18 x30  x 4.7  1. no el del aire.18 x28  0. 20. Tr = 19.5 °C.52 kJ/kg a.01423 kg/kg a. φ =31. Temperaturas de entrada del agua: 35. entalpía. Solución: 13 Te (°C) TS T2 w2 35 ˂ Te ? ˂ w1 30 ˂ Te ˂ T1 ˂ w1 25 ˂ Te ˂ T1 ˂ w1 20 @ Te ˂ T1 ˂ w1 15 ˃ Te ˂ T1 ˂ w1 . Tr = 11.5 °C...Aire a 30 °C con humedad absoluta de 0. PROBLEMAS PROPUESTO Problema 5. h = 56. Solución: v = 0. (estado 1) circula en régimen estacionario a través de un equipo en el que se pulveriza agua a distintas temperaturas (estado e). h = 43.1 %. 30. w = 0.5°C. h = 64. Tw =22. Problema 6. entalpía.s.s. Tw= 15. w = 0.12 kJ/kg a.8728 m3/kg.00665 kg/kg a.8566 m3/kg.. w = 0.8849 m3/kg.87 kJ/kg a.9 %.1 °C.s.. Problema 7. 15 y 10 °C.s. Solución: v = 0..Determinar gráfica y analíticamente la humedad absoluta. volumen húmedo. temperatura de rocío y humedad relativa del aire con temperatura seca de 35 °C y temperatura húmeda de 20 °C.s. 25. Determinar en cada caso si el agua aumentará o disminuirá su temperatura (estado s)..00844 kg/kg a.010 kg/kg a.Determinar gráfica y analíticamente la humedad absoluta. volumen húmedo. Jinete Solución: v = 0.Aire Acondicionado Prof.s. φ = 24. temperatura húmeda y humedad relativa del aire con temperatura seca de 26 °C y temperatura de rocío de 8 °C.s. María E. y si el aire (estado 2) aumentará o disminuirá su temperatura y su humedad absoluta. d) Volumen ocupado por 100 litros de aire primitivo en cada una de las etapas del proceso. Se pulveriza agua líquida a 20 °C sobre la corriente de aire. (b) La cantidad de agua líquida rociada.En un deshumidificador que opera estacionariamente entra aire a 25 °C y 65 % de humedad relativa.3 %. (b) La cantidad de agua condensada (kg/kg aire seco).Aire a 5 °C y 80 % de humedad relativa se calienta hasta 49 °C y luego se humidifica adiabáticamente.0042 kg/kg a. Solución: (a) 20.. Jinete 10 ˃ Te ˂ T1 ? Problema 8. El aire húmedo saturado y el condensado salen en corrientes separadas. María E. alcanzando 40 °C en la salida. en kg/kg aire seco.8 °C. (d) 115.77 kJ/kg a.s.s. ambas a 12 °C. Ignorar el calor transferido entre el equipo y su entorno. 14 . (c) 70. (b) 0.0 l. Hallar: (a) El calor transferido desde el aire húmedo (kJ/kg aire seco). para posterior calentamiento alcanzando 40 °C y 30 % de humedad relativa.5. Comprobar las respuestas usando el diagrama psicrométricos. 114. e) Agua evaporada en el humidificador por cada 100 Litros de aire primitivo. Problema 10. Calcular: a) Temperatura de saturación en el humidificador. c) Humedad relativa del aire. (b) 24. Solución: (a) -23.En un equipo que opera estacionariamente entra aire húmedo a 1 atm con temperatura seca de 55 °C y temperatura húmeda de 25 °C.21g. (e) 1.Aire Acondicionado Prof. 108. b) Temperatura del aire en la salida de la cámara. Problema 9.5.9 °C. Hallar: (a) La humedad relativa en la entrada y en la salida del equipo. Calcule: a) La temperatura de salida del aire del humidificador. Problema 13. (b) 13.Aire Acondicionado Prof. c) Humedad relativa del aire inicial./s de entrada (en kW).s. Se calienta hasta 93 ºC por medio de serpentines y se inyecta al secador. logrando que el aire se enfríe hasta 15 °C. (c) potencia calorífica necesaria en el calentamiento para 2 kg a. e) Cantidad de calor necesaria para calentar 100 m3 de aire a 93 ºC. Calcule: a) Temperatura de rocío. Se propone un sistema de acondicionamiento de aire que consiste en primer lugar. En éste se enfría adiabáticamente y sale del mismo completamente saturado.El aire en un clima desértico (temperaturas altas y humedad baja).Se desea disponer de aire a 131 ºF con una temperatura húmeda de 95 ºF a partir de aire atmosférico a 68 ºF y humedad relativa de 60 %.48 %. g) Temperatura a la salida del secador. se encuentra con temperatura seca a 28 °C. para posteriormente calentarlo hasta 25 °C de temperatura seca. El proceso completo consta de una precalefacción. María E.1 °C y húmeda de 15.29 kW. d) Humedad absoluta. b) Volumen específico en m3/kg a. seguida de una humidificación adiabática hasta que su humedad relativa sea 90 % y calefacción final hasta las condiciones deseadas. donde se le agrega con exactitud la cantidad de agua necesaria a una temperatura de 25 °C. (b) temperatura húmeda del aire acondicionado.6 °C.El aire que se suministra a un secador tiene una temperatura seca de 21. Problema 12.9 °C. f) Cantidad de agua que se evapora por cada 100 m3 de aire que entran. Jinete Problema 11. 15 . (c) 20. en hacerlo pasar por un cartucho adiabático de humidificación.s. Solución: (a) 27. Calcular: (a) humedad relativa del aire acondicionado. Usando el diagrama calcule la humedad y el caudal de aire resultante si 28 m3/hr de aire a 93 ºC de temperatura seca y 43 ºC de temperatura húmeda. 6000 lb/h de aire a Tbs = 40 ºF y φ= 60 % se mezclan con 4000 lb/h de aire a tbs = 80 ºF y φ = 50 %. Problema 16. Determine: A. medidos en las condiciones iniciales. María E. La cantidad de aire de la segunda corriente que se requiere.16 . Determine además el caudal de aire de la mezcla para que la misma salga a 49 ºC de temperatura seca. El calor que se requiere agregar en los serpentines.Explicar y dibujar el proceso seguido para bajar las condiciones de un aire que se encuentra a 21 ºC y 90 % de humedad relativa hasta 15. El aire resultante se hace pasar por unos serpentines donde se calienta hasta 93 ºF y 10 % de humedad. c) El calor que es necesario suministrar al sistema por m3 de aire medido en las Condiciones. c) Represente en la carta psicométrica el proceso de mezcla de dos flujos de aire. Problema 15.5 ºC y 40 % de humedad relativa. Calcular cuánto calor y cuánta humedad se retira. se mezclan con aire a 27 ºC de temperatura seca y 50 % humedad relativa. tomando en cuenta que se procesan 497 lb/h de aire. B. Problema 17.200 lb/h de una corriente de aire que se encuentra a 71 ºC y 30 % de humedad se mezclan con otra que está a 38 ºF y 70 % de humedad. b) Humedad específica y Humedad relativa. Problema 18.En un sistema en operación continua. Encuentre las siguientes características de la mezcla: a) Temperatura y Entalpía. Problema 14. Jinete b) La temperatura de precalefacción del aire.Aire Acondicionado Prof. en KJ. de 16 ºF y una humedad relativa de 50 %.El calor requerido en el precalentador. en libras. Problema 20. b.Aire Acondicionado Prof.La cantidad de humedad agregada. María E. seguida de una humidificación adiabática y un posterior calentamiento. en ºC. El aire sale del humidificador con un 90 % de humedad... (b) El calor removido en la etapa de enfriamiento y el calor agregado en el calentador. b.La cantidad de humedad agregada. Jinete A partir de 100 m3 de aire que se encuentra a 7 ºC y 20 % de Humedad se desea obtener aire a 38 ºF y 25 % de humedad. El aire sale del humidificador con un 90 % de humedad. d. El aire en el exterior está a Tbs = 90ºF y humedad relativa de 40 %.El calor requerido en el precalentador.. Determine: a.Se desea obtener 100 m3 de aire a 30 ºC y 40 % de humedad a partir de aire atmosférico que se encuentra a 10 ºC y 30 % de Humedad. seguida de una humidificación adiabática y un posterior calentamiento...Se necesita introducir aire al interior de un salón de conferencias a una temperatura de bulbo seco. Determine: a. para luego calentar el aire hasta la temperatura deseada. Para ello la alimentación de aire se hace pasar por un proceso que consta de una precalefacción. en libras. Calcule: (a) La temperatura a la entrada del calentador. haciéndolo pasar por un proceso que consta de una precalefacción. c. Problema 19. c. (c) La cantidad de agua retirada..El proceso sobre la carta psicrométrica. 17 . Tbs.La temperatura de salida del precalentador. en Btu. seguido de una etapa de condensación-enfriamiento. por lo cual debe hacerse pasar por un sistema de acondicionamiento de aire que consiste en un enfriamiento hasta la temperatura de rocío..El proceso sobre la carta psicrométrica. El calor removido en el serpentín. en KW.. a) Determine la cantidad de calor. Para ello se ha propuesto un sistema de humidificación que consta de tres etapas: un precalentamiento del aire que se encuentra a 13°C y 40 % de humedad. es decir.En un sistema de aire acondicionado se recicla parte del aire que sale del edificio climatizado. 1 m3/min de la mezcla resultante se calienta hasta las condiciones de confort que se requieren en los salones del edificio.Aire Acondicionado Prof.La cantidad de humedad condensada. que se debe alimentar al sistema Problema 23.Se desea implementar un sistema de aire acondicionado para obtener 160 m3/h de aire a 26. determine: A. a 24 ºC de bulbo seco y 14. que se debe agregar en la etapa de precalefacción.6 °C y 50 % de humedad.6 ºC y 55 % de humedad. Si el aire sale con una temperatura de bulbo seco de 14. para mezclarlo adiabaticamente con aire fresco a 5 ºC y 40 % de humedad.. b) Determine la cantidad de calor. en Btu/h. que se requiere en el proceso. seguido de una humidificación adiabática hasta que el aire alcance un 85 % de humedad relativa y una calefacción final hasta las condiciones deseadas. en kg de agua/hora. a 26. de reciclo a aire fresco.4 ºC de bulbo húmedo.4 ºC. María E. Jinete Problema 21.El proceso sobre la carta psicrométrica. b) Calcule la razón en peso. 18 .En un proceso de enfriamiento y deshumidificación una corriente de 1000 lb/h de aire que se encuentra inicialmente a una temperatura de bulbo seco de 32 ºC y una temperatura de bulbo húmedo de 21 ºC se hace pasar a través de un serpentín de enfriamiento a una temperatura efectiva en su superficie de 10 ºC. C. a) Trace el proceso sobre la carta de humedad. en KW.. B. Problema 22. Determine la cantidad de calor que se debe agregar en la etapa de calefacción y la cantidad de agua que se debe condensar. Problema 24.- 19 . b) El calor que se requiere agregar (o quitar) en el intercambiador de calor.5 °C y una humedad del 50 %. a una temperatura de 15. Problema 26. en lb/h. Jinete c) Determine la cantidad de agua que se debe agregar en la etapa de humidificación adiabática. según corresponda.6 °C y 70 % de humedad. Trace el proceso sobre la carta de humedad y determine: a) La cantidad de aire de la segunda corriente que se requiere. El aire resultante se hace pasar por intercambiador de calor. Para ello se ha propuesto un sistema de deshumidificación que consta de tres etapas: un enfriamiento del aire que se encuentra a 24 °C y 60 % de humedad hasta su temperatura de rocío.Aire Acondicionado Prof. seguido de una condensación y una calefacción final hasta las condiciones deseadas. María E. expresada en m3/h. b) La cantidad de agua que se debe agregar o retirar.5 °C y 40 % de humedad se mezclan con otra que está a 24 °C y 50 % de humedad.Diseñe un proceso de acondicionamiento de aire que permita introducir un volumen de 5 m3/h de aire a un salón de conferencias. si el aire en el exterior está a una temperatura de 32 °C y una humedad del 40 %. Problema 25. de donde sale a 26. en KW.Se desea implementar un sistema de aire acondicionado para obtener 100 m3/h de aire a 10 °C y 40 % de humedad. Calcule: a) La cantidad de calor que se debe remover o agregar. Problema 27. según corresponda.70 m3/h de una corriente de aire que se encuentra a 40. Se desea obtener aire a 86 F y 40 % de humedad a partir de aire atmosférico. (c) Calcule la temperatura de saturación adiabática del aire saliente..La cantidad de humedad agregada o retirada.2 kg/s de aire húmedo a 40 °C y con una humedad desconocida se ponen en contacto con agua a 30 °C. c. Determine: a.. Problema 28. 20 . Problema 29. (b) Calcule los kg/h de agua tomada por el aire.0. en Btu/hora. Para ello 1000 ft3/h de aire se alimentan a un proceso que consta de una precalefacción. El aire sale del humidificador con un 90 % de humedad. Se pide: (a) Represente el proceso en un diagrama psicométrico. en libras/hora. determine la temperatura de bulbo seco que alcanzarían 500 ft3/h de aire. humidificándose y saliendo el aire también a 30 °C y humedad relativa del 80 %.El calor requerido en el calentador final. b. Problema 30. La presión del aire es constante de 1.Aire Acondicionado Prof. que se encuentran a 50 F y 60 % de humedad.48 atm. Jinete Empleando la carta de humedad. si se les pone en contacto con una resistencia eléctrica que le proporciona 400 Btu/h de calor. Se compone de una sección de calentamiento y de un humidificador que suministra vapor de agua saturado a 100 °C.El proceso sobre la carta psicrometrica. seguida de una humidificación adiabática y un calentamiento final. María E. 70 % de humedad relativa y un caudal volumétrico de 35 m3/min. y sale de la sección de humidificación a 20 °C y 60 % de humedad relativa. (d) Calcule la densidad del aire saliente..Un sistema de acondicionamiento de aire opera a una presión total de 1 atm (101.325 kPa). según sea el caso. El aire entra en la sección de calentamiento a 10 °C. En la habitación se requiere un caudal volumétrico de 90 l/min de aire. 3. 5 ºC y 80 % de humedad relativa (estado 1). Problema 31 Aire del ambiente en invierno a 1 bar. El proceso de acondicionamiento del aire se realiza en dos etapas: 1-2: Flujo a través de un calentador de resistencia eléctrica. 30 ºC y 60 % de humedad relativa (estado 3). Represente el proceso en un diagrama psicométrico y en un diagrama T-s del agua. 4. se acondiciona para que entre en una habitación a 1 bar.Aire Acondicionado Prof. 2-3: Inyección de agua pulverizada a 20 ºC. Temperatura y humedad relativa del aire cuando éste abandona la sección de calentamiento. María E. Caudal másico de vapor añadido en la sección de humidificación. 2. Potencia térmica que hay que aportar en la sección de calentamiento. (4) T1=5°C φ1=80% 21 (1) (2) AIRE 1bar Agua 20°C (3) T3=30°C φ3=60% . Jinete Se pide: 1. El aire sale a 20 °C y humedad relativa del 40 %. 60% de humedad relativa. Suponiendo que la torre es de tiro natural. d) Represente el proceso experimentado por el aire en un diagrama psicrométrico. después de enfriarla en una torre de refrigeración. gracias a una corriente de aire que entra (3) a 101 kPa. el agua de refrigeración sale del condensador a 35 °C y entra en una torre de enfriamiento (1). c) Diámetro de la sección superior de la torre. El agua utilizada se calienta hasta 25 °C. El agua se enfría en la torre hasta 22 °C (2). 20 °C. si el aire debe salir a una velocidad de 2 m/s. condensándose parte de esta humedad (del vapor de agua que lleva el aire) mediante una corriente de agua fría. 22 . b) Caudal volumétrico de aire que entra en la torre. Problema 33 En un intercambiador de calor agua-aire de mezcla entran 30 m3/s de aire húmedo a 30°C y 70 % de humedad relativa.Aire Acondicionado Prof. María E. y sale (4) saturado a 30 °C. con un caudal de 100 kg/s. Esta agua se recircula. se pide: a) Caudal másico de agua que es necesario reponer en el circuito del condensador. Jinete Problema 32 En una central de potencia. siendo su caudal de 25 kg/s. María E.9 %.4 °C. Por el fondo de la torre entran 1235 m3/min de aire (3) a t = 29°C y tw = 21°C. 78.15 m/s. Solución: (a) 11. el aire entra en la torre a 10 °C y con una humedad relativa del 10 %.044 kg/s.250 kg/hora. La torre es de tiro forzado.300 kg/min de agua a 45 °C (1) que se enfría hasta 25 °C (2). Jinete En invierno. (c) 48. saliendo de la misma a 15 °C y saturado de humedad. hallar: (a) temperatura del agua a la entrada del intercambiador. La temperatura del agua de reposición es de 6 °C. Solución: 3. (b) caudal másico del agua que es necesario aportar (6) (kg/s). Determinar la velocidad de salida y la humedad relativa del aire que sale de la torre (4). (c) caudal másico del aire húmedo que debe entrar en 8 (kg a. (b) 0. el motor del ventilador es de 10 kW. Si la temperatura del agua de refrigeración a la entrada del intercambiador (7) es constante.h.Aire Acondicionado Prof. La torre tiene un diámetro en la sección de salida de 3 m./s).96 kg/s. 23 . siendo su rendimiento de 0.93. Se evaporan 2. Problema 34 En una torre de enfriamiento entran 1.