unitaria 2

1. OPERACIONES UNITARIAS II
UNIDAD 1: HUMIDIFICACION - DESHUMIDIFICACION
MATERIAL COMPLEMENTARIO
PROF. HUGO LUJANO
MARZO 2013

2. La presión parcial del vapor de agua en una masa de aire húmedo a 30°C y 740
mmHg es 14 mm Hg. Calcule:
a) Punto de Rocío
b) Humedad Absoluta
c) Calor específico
d) Volumen específico
e) Entalpía Específica
EJERCICIO 1
En el punto de rocío:
OHOH 22
*PP =
Hgpulg0,5511
mmHg25,4
Hg1pulg
14mmHg*PSi OH2
=





⋅=

3. EJERCICIO 1

4. P = 0,5511 plg Hg
TROCIO = 61,55 °F = 16,4°C
T (°F) P (pulg Hg)
60 0.5214
62 0.5597
T(°F)
P(pulg Hg)0,5214 0,5597
60
62
0,5511
( )
( )
( )1
12
12
1 PP
PP
TT
TT −⋅
−
−
+=
EJERCICIO 1

5. EJERCICIO 1
( ) secoAireKg
OHKg
0,012
14740
14
29
18
Y 2
=
−
⋅=
CAireKg
Kcal
0,24550,0120,460,24C
°
=⋅+=
∧
( )
AireKg
m
0,897
760
1
740
273300,082
18
0,012
19
1
V
3
H =






⋅
+⋅
⋅





+=
AireKg
Kcal
14,540,012598300,012)0,46(0,24iH =⋅+⋅⋅+=
Humedad Absoluta
Calor específico
Volumen específico
Entalpía Específica

6. La temperatura de bulbo seco (TBS) es la temperatura ordinaria que hemos estado usando para los
gases en °F ó °C ( °R ó °K).
La temperatura de bulbo húmedo (TBH), tiene que ver con el agua (o con otro líquido, si estamos
tratando no con la humedad sino con la saturación) que se evapora alrededor del bulbo de termómetro de
mercurio ordinario.
Se envuelve el bulbo de mercurio de un termómetro con una mecha o un trozo de tela de algodón porosa,
y luego moja la mecha. A continuación:
a) Se hace girar el termómetro en el aire (este aparato se denomina psicrómetro de honda cuando los
termómetros de bulbo seco y de bulbo húmedo se montan juntos).
O bien
b) Se coloca un ventilador de modo que sople aire sobre el bulbo a 1000 ft3/min o más.

7. Conforme el agua de la mecha se evapora, ésta se enfría, y se sigue enfriando hasta que la tasa de
energía transferida a la mecha por el aire que sopla sobre ella es igual a la tasa de pérdida de
energía causada por la evaporación del agua de la mecha. Decimos que la temperatura del bulbo con
la mecha húmeda en equilibrio es la temperatura de bulbo húmedo.
(Desde luego, si el agua se sigue evaporando, tarde o temprano desaparecerá toda, y la temperatura de
la mecha se eleva). La temperatura en equilibrio del proceso arriba descrito estará sobre la curva de
humedad relativa del 100% (curva de aire saturado).

8. El concepto de temperatura de bulbo húmedo se basa en el equilibrio entre las
velocidades de transferencia de energía al bulbo y de evaporación del agua.
( ) ( )HHH∆kTTh BHVapgBHC −⋅⋅=−⋅
∧
Transferencia de calor al agua = Transferencia de calor desde el agua
húmedoairedelHumedadH
iónvaporizacdelatenteCalorH∆
masadenciatransferedeeCoeficientk
húmedoairedelaTemperaturT
bulboelhaciaconvecciónlaparacalordenciatransferedeeCoeficienth
Vap
g
C
=
=
=
=
=
∧
( )
( ) Vapg
C
BH
BH
H∆k
h
TT
HH
∧
⋅
−=
−
−

9. Enumere todas las propiedades que puede obtener de la carta de humedad en
unidades estadounidenses de ingeniería para el aire húmedo a una temperatura
de bulbo seco de 90°F y una temperatura de bulbo húmedo de 70°F .
Puede encontrar la ubicación del punto A para 90°F (bulbo seco) y 70°F (bulbo
húmedo) siguiendo una linea vertical en TBS = 90°F hasta que cruce la línea de
bulbo húmedo para 70°F.
Esta línea puede encontrarse buscando sobre la línea de 100% de humedad
hasta llegar a la temperatura de saturación de 70°F , o bien, avanzando por una
línea vertical a 70°F hasta que corte la linea de 1 00% de humedad. De la
temperatura de bulbo húmedo de 70 °F, siga la línea de enfriamiento
adiabático (que es la misma que la línea de temperatura de bulbo húmedo en
la carta de humedad) a la derecha hasta que interseque la línea de 90°F Bulbo
seco.
Ahora que ha fijado el punto A, puede leer las demás propiedades del aire
húmedo de la carta.
Propiedades del aire húmedo a partir de la carta de humedad

10. 32°F 70°F 90°F
Línea de bulbo
húmedo para
70 °F
A
Línea de aire saturado
(100% de humedad relativa)
70
T
Propiedades del aire húmedo a partir de la carta de humedad

11. Punto de rocio. Cuando el aire en A se enfría a presión constante (y de
hecho a humedad constante), llega auna temperatura en la que la humedad
comienza a condensarse. Esto se representa mediante una línea horizontal,
de humedad constante, en la carta de humedad, y el punto de rocío se
encuentra en B, es decir, cerca de 60°F
Propiedades del aire húmedo a partir de la carta de humedad

12. 32°F 60°F 70°F 90°F
Línea de bulbo
húmedo para
70 °F
A
Línea de aire saturado
(100% de humedad relativa)
70
T
Propiedades del aire húmedo a partir de la carta de humedad
60
B

13. Punto de rocio. Cuando el aire en A se enfría a presión constante (y de
hecho a humedad constante), llega auna temperatura en la que la humedad
comienza a condensarse. Esto se representa mediante una línea horizontal,
de humedad constante, en la carta de humedad, y el punto de rocío se
encuentra en B, es decir, cerca de 60°F
Propiedades del aire húmedo a partir de la carta de humedad
Humedad relativa (ϕ) Si interpolamos entre las líneas de 40% ϕ y 30% ϕ
veremos que el punto d esta aproximadamente en 37% ϕ

14. 32°F 60°F 70°F 90°F
Línea de bulbo
húmedo para
70 °F
A
Línea de aire saturado
(100% de humedad relativa)
70
T
Propiedades del aire húmedo a partir de la carta de humedad
60
B
ϕ=40
ϕ=30

15. Punto de rocio. Cuando el aire en A se enfría a presión constante (y de
hecho a humedad constante), llega auna temperatura en la que la humedad
comienza a condensarse. Esto se representa mediante una línea horizontal,
de humedad constante, en la carta de humedad, y el punto de rocío se
encuentra en B, es decir, cerca de 60°F
Propiedades del aire húmedo a partir de la carta de humedad
Humedad relativa (ϕ) Si interpolamos entre las líneas de 40% ϕ y 30% ϕ
veremos que el punto d esta aproximadamente en 37% ϕ
Humedad (Y) Podemos leer la humedad de la ordenada de la derecha:
0,0112 Ib H2O/Ib aire seco

16. 32°F 60°F 70°F 90°F
Línea de bulbo
húmedo para
70 °F
A
Línea de aire saturado
(100% de humedad relativa)
70
T
Propiedades del aire húmedo a partir de la carta de humedad
60
B
ϕ=40
ϕ=30
Y = 0,012
[ ]
SecoAireLb
OHLb
Y 2
=

17. Punto de rocio. Cuando el aire en A se enfría a presión constante (y de
hecho a humedad constante), llega auna temperatura en la que la humedad
comienza a condensarse. Esto se representa mediante una línea horizontal,
de humedad constante, en la carta de humedad, y el punto de rocío se
encuentra en B, es decir, cerca de 60°F
Propiedades del aire húmedo a partir de la carta de humedad
Humedad relativa (ϕ) Si interpolamos entre las líneas de 40% ϕ y 30% ϕ
veremos que el punto d esta aproximadamente en 37% ϕ
Humedad (Y) Podemos leer la humedad de la ordenada de la derecha:
0,0112 Ib H2O/Ib aire seco
Volumen Húmedo (VH) Una vez más, interpolando entre las líneas de 14.0
y 14.5 pie3, encontramos que el volumen húmedo es de 14,097 ft3/lb de aire
seco

18. 32°F 60°F 70°F 90°F
Línea de bulbo
húmedo para
70 °F
A
Línea de aire saturado
(100% de humedad relativa)
70
T
Propiedades del aire húmedo a partir de la carta de humedad
60
B
ϕ=40
ϕ=30
Y = 0,012
[ ]
SecoAireLb
OHLb
Y 2
=
14,5 pie3
14,0 pie3

19. Punto de rocio. Cuando el aire en A se enfría a presión constante (y de
hecho a humedad constante), llega auna temperatura en la que la humedad
comienza a condensarse. Esto se representa mediante una línea horizontal,
de humedad constante, en la carta de humedad, y el punto de rocío se
encuentra en B, es decir, cerca de 60°F
Propiedades del aire húmedo a partir de la carta de humedad
Humedad relativa (ϕ) Si interpolamos entre las líneas de 40% ϕ y 30% ϕ
veremos que el punto d esta aproximadamente en 37% ϕ
Humedad (Y) Podemos leer la humedad de la ordenada de la derecha:
0,0112 Ib H2O/Ib aire seco
Volumen Húmedo (VH) Una vez más, interpolando entre las líneas de 14.0
y 14.5 pie3, encontramos que el volumen húmedo es de 14,097 ft3/lb de aire
seco
Entalpía ( iH ) El valor de la entalpía para aire saturado con una temperatura
de bulbo húmedo de 70°F es i H = 34.1 Btu/lb de aire seco. La desviación de
entalpía (que no se muestra en la figura) para aire no saturado es de
aproximadamente -0.2 Btu/lb de aire seco; por tanto, la entalpia real del aire
con 37 ϕ es de 34.0 - 0.2 = 33.9 Btu/lb de aire seco

20. 32°F 60°F 70°F 90°F
Línea de bulbo
húmedo para
70 °F
A
Línea de aire saturado
(100% de humedad relativa)
70
T
Propiedades del aire húmedo a partir de la carta de humedad
60
B
ϕ=40
ϕ=30
Y = 0,0112
[ ]
SecoAireLb
OHLb
Y 2
=
14,5 pie3
14,0 pie3
iH = 34,1

21. Propiedades del aire húmedo a partir de la carta de humedad
Y = 0,0112

22. Propiedades del aire húmedo a partir de la carta de humedad
Y = 0,0112
14,5 pie3
14,0 pie3
70
60
ϕ=40
ϕ=30
iH = 34,1
iH=-0,2

23. Propiedades del aire húmedo a partir de la carta de humedad
EJEMPLO
ϕ = 100%
T = 60°F
Hgmm13,24
Hgpulg1
Hgmm25,4
pulgHg0,5214*P
*PP
F60@OH
OHOH
2
22
=





⋅=
=
°
( ) secoAireKg
OHKg
0,011
13,24760
13,24
29
18
Y 2
=
−
⋅=
ϕϕϕϕ=100
60 Y = 0,011

24. Propiedades del aire húmedo a partir de la carta de humedad
EJEMPLO
ϕ = 70%
T = 80°F
psia0,5067*P F80@OH2
=°
( ) secoAireKg
OHKg
0,0153
0,354714,7
0,3547
29
18
Y 2
=
−
⋅=
ϕϕϕϕ=70
Y = 0,0153
OHOH
OH
OH
22
2
2
*PP
70100
*P
P
⋅=
=⋅=
7,0
ϕ
psia0,35470,5067psia0,7P OH2
=⋅=

25. EJERCICIO 2
Una forma de agregar humedad al aire es pasarlo por un rocío de agua o
lavadores de aire. Normalmente, el agua que se usa se recircula, no se
desperdicia. Entonces, en el estado estacionario, el agua está a la temperatura
de saturación adiabática, que es la misma que la temperatura de bulbo
húmedo. El aire que pasa por el lavador se enfría y,
si el tiempo de contacto entre el aire y el agua es lo bastante largo, el aire estará
también a la temperatura de bulbo húmedo. Sin embargo, supondremos que el
lavador es tan pequeño que el aire no llega a la temperatura de bulbo húmedo; en
vez de ello, prevalecen las siguientes condiciones:

26. TBS (°C) TBH (°C)
Determine la humedad agregada a cada kilogramo de aire seco.

27. Se supone que todo el proceso es adiabático , se lleva a cabo entre los
puntos A y B a lo largo de la línea de enfriamiento adiabático. La
temperatura de bulbo húmedo permanece constante en 22°C (71,6°F).
Aire Entrada
TBS= 104°F
YA = 0,0093
Punto A
Aire Salida
TBS= 80,6°F
YB = 0,0145Punto B
secoAireKg
OHKg
0,00520,00930,0145
YYAgregadaHumedad
2
AB
=−
−=

28. EJERCICIO
Aire húmedo a 38°C y 48 ϕ se calienta en un horno a 86°C. ¿Cuánto calor es
necesario agregar por metro cúbico de aire húmedo inicial, y cuál es el punto de
rocío final del aire?
F186,8C86TSALIDAAIRE
F100,4C38TENTRADAAIRE
BS
BS
°=°=
°=°=
HORNO
Aire Entrada
38°C
48ϕϕϕϕ
Aire Salida
86°C
Q=?
TROCIO =?

29. 14,0pie3
15,0pie3
Punto B
Aire Salida
TBS= 186,8°F
iHB = 68,5 BTU/Lb AS
Desv iH = -1,5
Punto iH
(BTU/LbAS)
Desv iH
(BTU/LbAS)
iH REAL
(BTU/LbAS)
A 46 -0,2 45,8
B 68,5 -1,5 67,0
Aire Entrada
TBS= 100,4°F
ϕϕϕϕ=50
ϕϕϕϕ=40
Punto A
iHA = 46 BTU/Lb AS
Desv iH = -0,2
secoAireLb
BTU
21,245,867
AiBiAgregadoCalor HH
=−
−=
inicialHúmedoAiredepie
BTU
1,452
pie14,6
secoAireLb
secoAireLb
BTU
21,2 33
=⋅

30. Aire Entrada
TBS= 100,4°F
ϕϕϕϕ=50
ϕϕϕϕ=40
Punto B
Aire Salida
TBS= 186,8°F
Punto A
TROCIO = 76,4°F