5.1.- Variables representadas en el diagrama

Diagrama Psicrométrico

Los cálculos de los parámetros del aire a diferentes temperaturas y grados de humedad serían muy laboriosos si los hiciéramos analíticamente. Por ello, se utilizan con frecuencia los diagramas gráficos y más recientemente programa informáticos que permiten no solo calcular parámetros, sino representar gráficamente los procesos higrotérmicos a los que se somete el aire: enfriamiento, calentamiento, humectación, etc. En resumen, los procesos a que puede someterse el aire, además del filtrado son:

• Mezcla, de aire de retorno y exterior, en la sección de mezcla (SM).
• Calentamiento, en la batería de calor (BC).
• Humidificación en la sección de humectación (BH).
• Enfriamiento y deshumidificación en la batería de frío (BF).

En cada uno de estos procesos el aire entra en la correspondiente sección de una unidad de tratamiento de aire (UTA), en unas condiciones definidas por su temperatura seca y húmeda, humedad específica, humedad relativa, punto de rocío y entalpía, y sale en otras diferentes. En cada proceso se puede hacer un balance energético, de forma que en un calentamiento de aire, por ejemplo, el calor absorbido por el aire deberá ser el mismo que el cedido por la batería de agua caliente. Para ello, se utilizan unos diagramas que, conociendo las magnitudes características del aire húmedo, permiten colocar el punto indicador del mismo sobre el diagrama y deducir en él las demás características.

En función de cuáles sean las magnitudes prefijadas, se pueden utilizar principalmente dos diagramas, el de Carrier y el de Mollier, en esta unidad de trabajo trabajaremos con el diagrama de Carrier, carta psicrométrica o diagrama psicrométrico, por ser el de uso más común. El diagrama de Mollier lo emplearemos en el estudio de las máquinas frigoríficas.

En un diagrama psicrométrico, en el eje horizontal están representadas las temperaturas de bulbo seco t_bs y en el eje vertical las humedades específicas (w). Cada punto del diagrama vendrá dado por su temperatura de bulbo seco y su humedad específica. En el diagrama se recogen otras escalas: humedad relativa, temperatura de bulbo húmedo, entalpía y peso específico.

Notemos que la masa de aire seco permanece constante en el transcurso de las diferentes transformaciones que experimenta el aire en una instalación de climatización (u otras instalaciones). De este modo, los valores del aire húmedo se obtienen, pues, del volumen específico del aire seco que le sirve de soporte (por eso muchas magnitudes van en las unidades correspondientes partidos por cada kg de aire seco.

La mayor parte de los diagramas se trazan para una presión constante de 101 325 Pa (nivel del mar). Cuando cambian las condiciones de presión, relacionadas con la altitud (por ejemplo a 1 000 m, la presión es, aproximadamente, de  90 000 Pa), cambian asimismo las magnitudes características. Deben calcularse entonces las nuevas características, o sea utilizar los diagramas correspondientes a las presiones de utilización o los factores correctores correspondientes. Los diagramas establecidos a 101 325 Pa se emplean hasta una altitud de 500 m.

En este gráfico vemos que un aire con una humedad relativa del 40%, a una temperatura de bulbo seco de 35 ºC, tiene una humedad específica (absoluta) de 15 g/kg de aire seco, una temperatura de bulbo húmedo de unos 24 ºC, una entalpía de alrededor de 75 kJ/kg de aire seco y volumen específico de 0,89 m³/kg de aire seco.

A la izquierda del diagrama se encuentra la curva que delimita al mismo, se trata de la curva de saturación, a la izquierda de la cual el aire no puede permanecer estable separándose ambos fluidos, se conoce como zona de niebla.