¿Qué son las cartas psicrométricas?

Las cartas psicrométricas son gráficos integrados por una familia de curvas, las cuales son trazadas a partir del cálculo de ecuaciones de estado. Estas ecuaciones relacionan los parámetros que caracterizan la mezcla de aire-vapor de agua.

Carta Psicrométrica
Carta psicrométrica

Las cartas psicrométricas permiten determinar parámetros de aire húmedo y realizar estudios rápidos de psicrometría, lo que permite al ingeniero acondicionar el aire en una gran variedad de campos, como por ejemplo, procesos de secado, conservación de alimentos, fabricación de medicamentos, climatización de áreas, controlar atmósferas explosivas, entre otros. En este artículo, describiremos las cartas psicrométricas y su interpretación.

Tabla de contenidos
  1. ¿Qué es la psicrometría?
  2. Definición de cartas psicrométricas
  3. Descripción de una carta psicrométrica
    1. Temperatura de bulbo seco (tbs)
    2. Temperatura de bulbo húmedo (tbh)
    3. Temperatura del punto de rocío (tpr)
    4. Humedad relativa (hr)
    5. Humedad absoluta (ha)
    6. Entalpía (h)
    7. Volumen específico (v)
  4. Lectura rápida de cartas psicrométricas


¿Qué es la psicrometría?

La psicrometría se define como la medición del contenido de humedad del aire. Con esto claro, podemos decir que la psicrometría es la ciencia que involucra las propiedades termodinámicas del aire húmedo y el efecto de la humedad atmosférica sobre los materiales y el confort humano. Asimismo, la psicrometría nos permite controlar las propiedades térmicas del aire húmedo, utilizando para este fin las tablas o cartas psicrométricas.


Definición de cartas psicrométricas


Carta psicrométricas para grandes altitudes
Carta psicrométrica para grandes altitudes. Imagen de slideshare

Las cartas psicrométricas o diagramas psicrométricos, como también se les conoce, son gráficos en los que se puede leer propiedades del aire, como la temperatura, la humedad relativa, el volumen, la presión, entre otras. La función principal de las cartas psicrométricas es determinar cómo varían estas propiedades (propiedades psicrométricas) al cambiar la humedad del aire.

Las propiedades psicrométricas que son representadas en las cartas, han sido recolectadas a partir de datos experimentales y cálculos matemáticos provenientes de ecuaciones de estado. Cabe destacar, que las tablas psicrométricas cuentan con mayor precisión que las cartas psicrométricas, sin embargo, la posibilidad de realizar estimaciones rápidas a partir de un gráfico, hace de las cartas psicrométricas herramientas muy populares en la ingeniería química, ya que es factible obtener valores casi inmediatos al conocer ciertos datos del aire, sin tener que realizar interpolaciones.

Las cartas psicrométricas, por lo general, se basan en datos obtenidos a presión atmosférica normal a nivel del mar, pero también, pueden estar basadas en presiones menores a la atmosférica, es decir, en sitios de mayor altitud que el nivel del mar.

Existen muchos tipos de cartas psicrométricas, los cuales, se adaptan a condiciones específicas de operación. Es por ello, que para seleccionar la carta más conveniente debemos tener muy claras nuestras condiciones de trabajo o de operación, ya que dichas condiciones influirán en la selección de la carta psicrométrica.

Las cartas psicrométricas más utilizadas, son las que están basadas en la presión atmosférica normal o presión atmosférica barométrica de 760 mmHg, las cuales tienen un rango de temperatura de bulbo seco (tbs) que va entre los -10 y los 500 grados Celsius, así como, un rango de temperatura de bulbo húmedo (tbh) que va entre los -10 hasta los 35 grados Celsius, y será la base que utilizaremos para describir el funcionamiento de las cartas psicrométricas.




Descripción de una carta psicrométrica

Las cartas psicrométricas tienen como principal característica que despliegan en sus curvas las propiedades más importantes del aire, como las siguientes:
  1. La temperatura de bulbo seco (tbs).
  2. La temperatura de bulbo húmedo (tbh).
  3. La temperatura del punto de rocío (tpr).
  4. La humedad relativa (hr).
  5. La humedad absoluta (ha).
  6. La entalpía (h).
  7. El volumen específico (v).

Al estar estas propiedades representadas en la carta psicrométrica, con tan sólo conocer un par de estas propiedades se pueden estimar las demás, mediante la lectura de las curvas que integran la carta. A continuación, veremos una descripción de cada una de estas propiedades.


Temperatura de bulbo seco (tbs)

Líneas de temperatura de bulbo seco en carta psicrométrica
Líneas de temperatura de bulbo seco

Es la temperatura del aire que se toma utilizando un termómetro ordinario. En la carta psicrométrica corresponde al eje de las abscisas en la parte de debajo de la carta, como puede verse en la figura. Las líneas de tbs son verticales y se extienden desde la parte baja hasta la parte alta de la carta y se les denomina líneas de bulbo seco.


Temperatura de bulbo húmedo (tbh)

Líneas de temperatura de bulbo húmedo en carta psicrométrica
Líneas de temperatura de bulbo húmedo

Las medidas de temperatura de bulbo húmedo son hechas con un termómetro de bulbo húmedo, y representan la temperatura que resulta cuando se evapora el agua de la mecha que cubre el bulbo del termómetro ordinario. Su escala se puede localizar en la curva superior de la carta psicrométrica. Las líneas de bulbo húmedo son oblicuas, extendiéndose diagonalmente de izquierda a derecha, y de arriba hacia abajo, con un ángulo de 30 grados Celsius con respecto a la horizontal.


Temperatura del punto de rocío (tpr)

Líneas de temperatura de punto de rocío en carta psicrométrica
Líneas de temperatura de punto de rocío

Esta propiedad representa la temperatura a la cual condensará la humedad sobre una superficie. La escala de la tpr es la misma que para la tbh, pero sus líneas se despliegan horizontalmente de izquierda a derecha, como podemos ver en la figura.


Humedad relativa (hr)

Líneas de temperatura de humedad relativa en carta psicrométrica
Líneas de humedad relativa

Las líneas de humedad relativa son curvas que se despliegan hacia arriba y de izquierda a derecha. Se expresan en porcentajes y el valor para cada una de ellas está impreso sobre cada curva. La curva exterior representa el 100% de saturación. El valor de las curvas disminuye hacia abajo y hacia la derecha, como podemos ver en la figura.


Humedad absoluta (ha)

Líneas de temperatura de humedad absoluta en carta psicrométrica
Líneas de humedad absoluta

Estas líneas representan el peso real del vapor de agua en el aire y también son conocidas como humedad específica. Su escala es vertical y se encuentra del lado derecho de la carta psicrométrica (eje de las ordenadas). Sus valores se expresan en: (g de humedad) / (Kg de aire seco). Las líneas de humedad absoluta se despliegan de manera horizontal de derecha a izquierda y son paralelas a las líneas de punto de rocío.


Entalpía (h)

Líneas de temperatura de entalpía en carta psicrométrica
Líneas de entalpía

Son extensiones de las líneas de bulbo húmedo, debido a que el calor total del aire depende de la tbh. La escala se encuentra del lado izquierdo alejada de la curva de saturación y se expresa en el sistema internacional en KJ/Kg.


Volumen específico (v)

Líneas de temperatura de volumen específico en carta psicrométrica
Líneas de volumen específico

El volumen específico se representa por líneas inclinadas en un ángulo de 60 grados con respecto a la horizontal, y aumentan su valor de izquierda a derecha. Por lo general, se expresan en m3/Kg de aire para el sistema internacional.


Lectura rápida de cartas psicrométricas

Lectura en cartas psicrométricas
Lectura en carta psicrométrica

Como podemos notar, en una carta psicrométrica las diferentes líneas que la componen se cruzan entre sí, como en cualquier diagrama termodinámico. Es por ello, que al situarnos sobre cualquier punto dentro de la carta (por ejemplo, en una línea de bulbo seco), dicho punto también corresponderá a otras propiedades, como por ejemplo, a las líneas de bulbo húmedo que pasan por el punto, a las de humedad relativa, a las de humedad absoluta, a las de entalpía y a las de volumen específico. Por lo tanto, ya que cada una de estas líneas también pasa por dicho punto, sólo se debe buscar la dirección de cada línea o curva y hacer la intersección sobre el punto y leer su valor.

En resumen, para realizar la lectura de una carta psicrométrica, sólo se deben conocer dos propiedades del aire y leer sobre las líneas constantes el valor de las otras propiedades, a partir del punto ubicado con las dos propiedades iniciales. Como siempre, quedo atento a sus comentarios para establecer intercambio de ideas y complementar conceptos.

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2 Comentarios

  1. Donde puedo comprar las cartas psicrométricas a diferentes altitudes?

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    1. Las cartas psicrométricas, generalmente se encuentran a nivel del mar, realizando una búsqueda detallada en internet, textos de termodinámica o psicrometría se podrían encontrar cartas psicrométricas a diferentes altitudes y temperaturas.

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