Eficiencia energética en las instalaciones de climatización en los edificios. ENAC0108. Antonio Jesús Mendoza Ramírez

escala de entalpía se encuentra en la parte superior izquierda del diagrama, y sus líneas coinciden con las líneas de temperatura de bulbo húmedo.

       Nota

      El calor es una forma de energía. Es por ello que se pueda expresar tanto en calorías como en julios.

      1.000 cal = 4.186,8 J.

       Volumen específico

      Las líneas de volumen específico recorren diagonalmente el diagrama, pero no coinciden con las líneas de temperatura de bulbo húmedo. La escala de volumen específico se divide en tramos de 0,05 m³/kg.

      Se expone a continuación un ejemplo de cómo determinar los parámetros higrométricos a partir de dos valores fáciles de medir, como son la temperatura de bulbo seco y de bulbo húmedo:

      Supóngase una muestra de aire sobre la cual se ha medido una temperatura de bulbo seco de 35 °C y de bulbo húmedo de 22 °C. En primer lugar se marcará un punto donde estas dos líneas se cruzan, punto A. Este es el único punto del diagrama donde existen ambas condiciones (bs = 35 °C y bh = 22 °C). El resto de parámetros se obtiene simplemente siguiendo las líneas de cada escala, sin importar el orden. Para determinar el punto de rocío se continúa el punto A horizontalmente hacia la izquierda hasta llegar a la escala de punto de rocío, que coincide con la escala de temperatura de bulbo húmedo. En el ejemplo, el punto de rocío se encuentra a 15,8 °C, punto B.

      Para determinar la humedad absoluta se continúa el punto A horizontalmente hacia la derecha, hasta llegar a la escala de humedad absoluta. En el ejemplo resulta una humedad absoluta de 11,3 gr/kg de aire seco, punto C.

      La humedad relativa se determina según la posición del punto A respecto a las líneas de humedad relativa. En el ejemplo, la humedad relativa se encuentra entre el 30% y el 40%. Se podría estimar una humedad relativa del 32%, ya que el punto A se encuentra más próximo a la línea de 30%.

      Al igual que la humedad relativa, el volumen específico se determina según la posición del punto A respecto a las líneas de volumen específico. En el ejemplo, el volumen específico se encuentra entre 0,85 y 0,9 m³/kg de aire seco, pudiéndose estimar un volumen específico de 0,89 m³/kg de aire seco, ya que el punto A se encuentra más próximo a la línea de 0,9.

      Para determinar la entalpía se ha de trazar desde el punto A una línea paralela a las líneas de entalpía hasta cortar la escala de entalpía. En el ejemplo se obtiene una entalpía de 64,6 kJ/kg de aire seco, punto D.

       Aplicación práctica

       Para una mezcla de aire seco y vapor de agua, a 1 atm, se observa que la temperatura de bulbo seco es de 20 °C y la temperatura de bulbo húmedo de 18 °C. Calcule el resto de parámetros higrométricos mediante el diagrama psicrométrico de la imagen anterior.

       SOLUCIÓN

      Con las condiciones dadas (bs = 20 °C, bh = 18 °C y P = 1 atm), los resultados obtenidos para los parámetros higrométricos son:

      1 Punto de rocío: pr = 12 °C.

      2 Humedad absoluta: ha = 9 gr/kg de aire seco.

      3 Humedad relativa: hr = 30%.

      4 Volumen específico: 0,87 m3/kg.

      5 Entalpía: h= 54 kJ/kg de aire seco.

5. Resumen

      La producción de frío es un fenómeno de absorción de calor, siendo la fuente de calor el objeto o el espacio a enfriar. Los procesos de refrigeración más usados son los procesos físicos, concretamente los sistemas usuales para refrigeración son sistemas basados en la expansión adiabática de un fluido gaseoso. Todos estos procesos son ciclos termodinámicos formados por varios estados termodinámicos, definido cada uno por sus propiedades: presión, entropía, volumen, entalpía y temperatura. En todo ciclo termodinámico existirán al menos un foco frío y un foco caliente, transmitiéndose el calor del primero al segundo en los ciclos de refrigeración.

      El ciclo ideal, utilizado como referencia para el resto, es el ciclo inverso de Carnot. Este ciclo representa la mayor eficiencia energética posible. En la práctica se utiliza el ciclo de refrigeración por compresión, usando un fluido compresible, diferenciándose físicamente del ciclo de Carnot en que sustituye la turbina por una válvula de expansión.

      En los sistemas que utilizan aire como fluido caloportador se describe el ciclo de Joule-Brayton, siendo igualmente un ciclo ideal, ya que, entre otras cosas, tanto compresor como expansor poseen un rendimiento interno que hace que el trabajo teórico difiera del real.

      La higrometría se encarga de la medición de la humedad atmosférica. El vapor de agua puede encontrarse en varios estados: vapor saturado, vapor sobrecalentado o aire saturado. Los parámetros más utilizados para medir la humedad del aire son: presión de vapor, humedad absoluta, específica y relativa, punto de rocío y temperatura de bulbo húmedo y seco. Basándose en esto se definen las cinco clases de higrometría, en función del tipo de edificio y del uso que se prevea.

      Los parámetros de humedad del aire son complicados de calcular o medir, por lo que se utilizan los diagramas psicrométricos para su determinación. En estos diagramas basta conocer dos parámetros para obtener el resto de forma directa.

Ejercicios de repaso y autoevaluación

       1. De las siguientes afirmaciones, indique cuál es verdadera o falsa.

      1 El calor fluye de manera natural desde del foco frío hacia el foco caliente.VerdaderoFalso

      2 El ciclo de Carnot es un ciclo ideal.VerdaderoFalso

      3 La humedad absoluta es la relación entre la masa de vapor de agua que contiene una determinada masa de aire y la que tendría si estuviese saturada.VerdaderoFalso

       2. Enumere los parámetros más característicos para medir la humedad.

       3. Dibuje un esquema representando las distintas etapas de un ciclo de refrigeración por compresión.

       4. Complete.

      En los sistemas por ___________ la sustracción de ___________ del objeto o espacio a refrigerar se utiliza para pasar una sustancia de estado sólido a estado líquido.

       5. ¿Qué es el punto de rocío?

       6. ¿En qué clase higrométrica se incluiría una sala de cine?

      1 Clase 1.

      2 Clase 2.

      3 Clase 3.

      4 Clase 4.

       7. ¿Por qué motivo se sustituye la turbina por una válvula de expansión en el ciclo de refrigeración por compresión?

       8. Enumere las propiedades del