Presentado por:

Geraldine Peña

Viviana Salamanca

Presentado a:

German Antonio García Contreras

Procesos Industriales

Bogotá D, C Noviembre 19-2015

CARTA PSICOMETRICA

Psicrometría es una palabra que impresiona, y se define como la medición del contenido de humedad del aire. Profundizando en la definición, 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, incluyendo el método de controlar las propiedades térmicas del aire húmedo. Lo anterior, se puede llevar a cabo a través del uso de tablas psicromé- tricas o de la carta psicométrica. Las tablas psicométricas ofrecen una gran precisión, ya que sus valores son de hasta cuatro decimales; sin embargo, en la mayoría de los casos, no se requiere tanta precisión; y con el uso de la carta psicométrica, se puede ahorrar mucho tiempo y cálculos.

Los diagramas o cartas psicométricas, son graficas que representan el comportamiento de las diferentes propiedades de las mezclas aire-vapor, aunque los valores de su origen están tabulados, el procedimiento de lectura resulta más sencillo usando un diagrama. Se han elaborado cartas psicométricas para cada presión absoluta, la más conocida está basada en una presión de 101,3kPa, el rango de temperaturas esta entre -10°C y 50°C, las unidades que se manejan en esta carta se encuentran en Sistema Internacional y las temperaturas están en grados centígrados; el volumen en m³/kg; la humedad relativa en porcentajes; el contenido de humedad en g/kg aire seco; la entalpía está en kilo Joules (kJ) por kg de aire seco. Basta con conocer dos propiedades para ubicar un punto en la gráfica y realizar la lectura de los demás valores

Esta carta hace un esfuerzo por mostrar las relaciones en muchas de las propiedades del aire, esta carta muestra en su totalidad las siguientes propiedades: temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo húmedo, humedad relativa, punto de rocío, relación de humedad, calor total (entalpía) y volumen específico. Si por lo menos dos de estas propiedades listadas son conocidas, el resto pueden ser obtenidas.

Temperatura de Bulbo Seco (DB): La temperatura de una substancia tal como se lee de un termómetro común. La temperatura de bulbo seco es una indicación del calor sensible contenido en una substancia. Las temperaturas de bulbo seco se muestran en líneas verticales con origen en el eje horizontal al fondo de la carta.

Temperatura de Bulbo Húmedo (WB): La temperatura de bulbo húmedo es usada como una medición del contenido de agua en la humedad del aire. Se obtiene por pasar aire sobre un termómetro que tiene un trapo húmedo sobre su bulbo sensor. Cuanto más seco es el aire, más agua se evaporar del trapo lo que reduce la lectura del termómetro. Si el aire es saturado (100% de humedad relativa), no se evaporará agua del trapo y la temperatura de bulbo húmedo se igualará a la temperatura de bulbo seco. Las líneas de bulbo húmedo se originan donde las líneas de bulbo seco intersectan la línea de saturación y se inclina hacia abajo y a la derecha. Las líneas de bulbo húmedo son casi pero no exactamente paralelas a las líneas de entalpía.

Humedad Relativa (RH): La relación de la cantidad de vapor de agua en una muestra dada de aire a la máxima cantidad de vapor de agua que el mismo aire puede mantener. El 100% de humedad relativa indica aire saturado (el aire no puede mantener mas vapor de agua), y 0% de humedad relativa indica aire seco. (Nota: La definición de arriba es exacta para todos los procesos prácticos. La correcta definición de humedad relativa es la relación actual de presión de vapor de agua en una muestra de aire, para la presión de vapor de agua en aire saturado a la misma temperatura). El 100% de RH es la línea de saturación y las líneas de menor RH caen hacia abajo y a la derecha de esta línea.

Temperatura de Punto de Rocío (DP): La temperatura a la cual el aire tiene que ser enfriado antes de que comience la condensación de su humedad. Ya que una muestra de aire es enfriado, su RH sube hasta que alcanza 100% RH (aire saturado). Esta es la temperatura de punto de rocío. En la saturación, la temperatura de punto de rocío, la temperatura de bulbo húmedo y la temperatura de bulbo seco se igualan, y la RH es 100%. Si el aire es pasado a través de una superficie que está debajo del punto de rocío, la humedad del aire se condensara en esa superficie. Es el punto de rocío del aire yendo a través de las aletas del serpentín enfriador, la que determina si las aletas serán húmedas o secas. El punto de rocío se muestra en la línea de saturación.

Radio de Humedad (W): A veces llamado como “Humedad específica”, este es el peso actual de vapor de agua en una libra de aire seco. La W se mide en Libras (o granos) de vapor de agua por libras de aire seco. Las líneas de Relación de Humedad están en horizontal en el eje vertical del lado derecho de la carta. Entalpía (H): Este término se usa para describir el total de calor de una substancia y se mide en BTU/lb. Para la humedad del aire, la entalpía indica el total de calor en el la mezcla de aire-vapor y se mide en BTU/lb de aire seco. Aire seco a 0°F ha sido asignado una entalpía de 0 BTU/lb. Los

valores de la entalpía se encuentran en la escala encima y a la izquierda de la línea de saturación. Las líneas de entalpia constante están inclinadas hacia abajo a la derecha y paralelamente cerca de las líneas de bulbo húmedo.

Volumen Específico (SpV): Es el reciproco de la densidad, el volumen especifico se mide en pies cúbicos de mezcla agua-vapor por libras de aire seco. Las líneas de volumen específico comienzan en el eje horizontal y se inclinan hacia arriba y a la izquierda.

APLICACIONES EN LA INDUSTRIA

– Secado de alimentos

– Humidificación y Des humidificación

– Almacenamiento

– Refrigeración

– Fermentación de alimentos

– Climatización de plantas industriales y laboratorios

APLICACIONES EN LA INDUSTRIA

La importancia es que influyen en la conservación de los alimentos principalmente los alimentos frescos en los cuales se debe controlar la humedad del ambiente, la temperatura y la producción de CO2 (Dióxido de Carbono) al igual que la composición del aire. En la conservación de frutos secos se debe proteger al producto de la humedad del ambiente.

La psicrometría está relacionada con el diseño de empaques y embalaje de los alimentos. También en la postcosecha de granos, es de importancia el estudio de la psicrometría para diseñar los métodos de secado.

• En la conservación y almacenamiento de productos agrícolas se emplean diversas prácticas con participación directa de la psicrometría; una de dichas prácticas es el secado. En el secado a bajas temperaturas en particular, la tasa de secado depende de la capacidad del aire para evaporar la humedad (potencial de secado), la cual es determinada por las condiciones psicométricas del aire: temperatura y humedad relativa.

• En el secado y almacenamiento, uno de los conceptos más importantes es el contenido de humedad de equilibrio. Asf se denomina al intercambio recíproco de humedad entre materiales higroscópicos, tales como los granos, y el aire que los rodea; la condición de intercambio recíproco de humedad indica el equilibrio que hay entre el aire y el material. Se establece dicho equilibrio cuando la presión de vapor que corresponde a la humedad del producto es igual a la presión de vapor de la humedad presente en el aire, en condiciones fijas de temperatura. Por tanto, en los estudios de higroscopia, las propiedades termodinámicas del aire húmedo son de fundamental importancia.

• El conocimiento de las condiciones de humedad y temperatura del aire es de gran importancia también en muchos otros aspectos de la actividad humana. La conservación de productos talas como frutas, hortalizas, huevos y carnes, en cámaras frigoríficas, depende en gran medida de la mantención de la adecuada humedad relativa del ambiente. - a pérdida de peso depende de la humedad del aire en la cámara de almacenamiento; si la humedad es baja, la pérdida de peso es elevada.

¿Cuál es la composición del aire?

Desde los filósofos griegos se tuvieron distintas ideas para explicar el significado del aire, según Anaxímenes, el aire era el principio de todas las cosas, para Empédocles era uno de los cuatro elementos primordiales junto con el agua.

Primero se explica que es el aire:

Es una mezcla gaseosa que forma la atmosfera de la tierra, este se encuentra presente en todas partes, no se puede ver, oír, oler.

Las propiedades Físicas del aire son:

Es de menor peso que el agua Es de menor densidad que el agua No tiene volumen definido No existe en el vacío Es un fluido transparente, incoloro, inodoro e insípido Es un buen aislante térmico y eléctrico Un litro de aire pesa 1,29 gramos, en condiciones normales.

Las propiedades químicas son:

Reacciona con la temperatura, condensándose en hielo a bajas temperaturas y produce corrientes de aire.

Está compuesto por varios elementos básicos de la vida.

Componentes del aire:

Se pueden dividir en constantes y variables:

Los componentes constantes del aire son: de un 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno y el 1% faltante se compone de gases como el dióxido de carbono, argón, neón, helio, hidrogeno, otros gases y vapor de agua.

Los componentes variables del aire son: los demás gases y vapores característicos del aire de un lugar determinado, como ejemplo pueden ser los óxidos de nitrógeno provenientes de las descargas eléctricas durante las tormentas o el óxido de carbono que viene de los escapes de los motores. El aire puro y limpio, forma una capa aproximadamente de 500.000 millones de toneladas que rodea la tierra.

A continuación se muestra la composición del aire puro:

A medida que se aleja y aumenta la distancia de la superficie de la tierra, la densidad del aire va

disminuyendo y su composición varia en las capas altas debido a las constantes mezclas producidas por las corrientes de aire.

Principales fuentes de energía que se utilizan en la actualidad

En la actualidad las fuentes de energía que usa el hombre son:

Carbón: Representa un cuarto de la producción energética mundial. 

Ventajas: según la Agencia Internacional de la Energía, su empleo puede contribuir a un uso sostenible de los recursos energéticos, gracias a la tecnología. Sin embargo, muchos de estos métodos están en fase experimental o son demasiado caros.

Desventajas: es una fuente no renovable y contaminante.

Petróleo: Formado por una amplia variedad de hidrocarburos, sus derivados (como la gasolina o el gasóleo) se usan como combustible en la mayoría de vehículos y en algunas centrales térmicas. 

Ventajas: a pesar de sus continuas subidas de precio, es la energía más económica para los vehículos.

 Desventajas: no es renovable y el fin de las reservas no parece estar muy lejano. Su combustión produce gases nocivos y sus residuos son contaminantes.

Gas natural: Su principal componente es el metano. Se usa como sistema de calefacción y refrigeración y como combustible para vehículos. También como fuente de energía eléctrica, junto al vapor de agua, en las centrales de ciclo combinado.

Ventajas: su rendimiento es del 90%. 

Desventajas: sus reservas son limitadas. Produce gases de efecto invernadero, aunque menos que otras fuentes no renovables. Como combustible es muy caro.

Nuclear: Es la energía liberada mediante una reacción entre átomos de elementos radiactivos. Puede ser por fusión (la unión de núcleos) y por fisión (separación). Un kilo de uranio genera la misma energía que 1.000 toneladas de carbón. 

Ventajas: su alto rendimiento y no emite gases de efecto invernadero.

Desventajas: los minerales usados en la fisión no son renovables. Genera residuos radiactivos (la fusión, no, pero requiere gran inversión).

Solar: Hay varias formas para obtener energía solar: Solar térmica: Es la energía que se utiliza para calentar el agua que se usa en las

viviendas. Mantiene el agua caliente y la conduce hacia cocinas y baños. 

Ventajas: es renovable. 

Desventajas: es generalmente de uso muy localizado, algunas viviendas.

Solar fotovoltaica: Unos paneles fotovoltaicos transforman la energía solar en electricidad. España es uno de los principales productores de estos dispositivos, pero sólo el 10% se instala en el país. 

Ventajas: no contamina y con una amplia distribución en España se podría cubrir la demanda eléctrica.

 Desventajas: sólo entre un 15% y un 20% se transforma en electricidad. Depende de la cantidad de luz solar y su precio es elevado.

Eólica: Las palas de los molinos recogen la energía cinética del viento y la emplean para bombear agua o producir energía. 

Ventajas: no contamina y es inagotable. 

Desventajas: el terreno no es llano, hay que emplear máquinas más pequeñas que producen menos energía. Los vientos deben ser de más de 30 km/h como media, pero las ráfagas a más de 25 m/s pueden ocasionar continuas paradas y reducir la producción.

Hidráulica: Emplea los saltos del agua para accionar turbinas y producir electricidad. Se divide en la gran hidráulica, que requiere la construcción de embalses y pantanos.

Ventajas: es una fuente de energía renovable y no contamina.

 Desventajas: depende de las lluvias y del agua disponible.

Biomasa: Muchos desechos agrícolas, ganaderos y forestales almacenan energía en forma de carbono. Podría sustituir al tradicional empleo de la leña y otros compuestos insostenibles, que suponen el 10% del consumo mundial de energía primaria. 

Ventajas: es limpia y renovable.

Desventajas: su uso se limitaría a aquellas zonas donde se producen estos residuos y habría que suprimir a los que contaminan con la turba.

Mareas: El movimiento de mares y océanos se puede utilizar como energía un di motriz (la fuerza de las olas) o como mareomotriz (basada en los desniveles de agua que crean corrientes marinas). Ambas emplean el agua para accionar sistemas generadores de electricidad. 

Ventajas: es limpia e inagotable.

Desventajas: las centrales podrían causar un impacto negativo en el paisaje y sobre la flora y fauna. Es cara.

Hidrógeno: Las pilas de combustible, que generan electricidad a través de hidrógeno, son una alternativa a los motores de combustión tradicional. Ya existen diseños de coches que funcionan con hidrógeno. 

Ventajas: no produce gases contaminantes, sólo calor y vapor. 

Inconvenientes: es un gas muy inflamable, por lo que los coches necesitarían un dispositivo de seguridad. Su uso masivo podría dañar la atmósfera por el exceso de vapor.

Diferencias entre las energías renovables y no renovables

Definición: A todos los elementos de la naturaleza que puedan suministrar energía se les denomina Fuentes de energía.

Fuentes de energía renovables: son aquellas a las que se puede recurrir de forma permanente porque son inagotables por ejemplo: el sol, el agua o el viento, además estas se caracterizan por su impacto ambiental nulo en la emisión de gases de efecto invernadero.

Las Fuentes de energía renovables son:

Energía solar: Se obtiene de la luz solar. (es una energía producida por el sol y que es convertida a energía útil por el ser humano, ya sea para calentar algo o producir electricidad).

Energía hidráulica: Se obtiene a partir de la evaporación del agua. Energía eólica: Se obtiene del viento. (energía cinética generada por efecto de las

corrientes de aire, y es transformada en otras formas útiles para las actividades humanas).

Biomasa: Se obtiene a partir del tratamiento de la materia orgánica. (todo material que forma parte de los seres vivos).

Energía Mareomotriz: Se obtiene del mar. (energía resultante del aprovechamiento de las mareas).

Energía Geotérmica: Se obtiene de la tierra. (es la energía que se obtiene por extracción del calor interno de la tierra).

Fuentes de energía no renovables: Son aquellas cuyas reservas son limitadas, por lo tanto disminuyen a medida que son consumidas, por ejemplo: el petróleo, el carbón o el gas natural, a medida que las reservas son menores, es más difícil su extracción y aumenta su coste.

Las Fuentes de energía no renovables son:

Carbón. Petróleo. Gas natural. Uranio.

Diferencias:

ENERGIA RENOVABLE ENERGIA NO RENOVABLENo emisión de gases Contaminan

Larga duración Generan emisiones y residuosCostos de operación muy bajos Son limitadasNo generan residuos peligrosos Provocan dependencia exterior

Equilibran desajustes interterritoriales Utilizan tecnología importadaInagotables Producen mucha energíaAutóctonas Fácil disponibilidad

Producen impactos visuales elevados Difícil reciclajeNo están suficientemente desarrolladas

tecnológicamenteSon relativamente baratos.

Pueden der remplazados o reutilizados No pueden ser remplazados, al final se agotanEstán disponibles en cantidades abundantes Muy eficientes

Pueden ser ruidosos Al final van a desaparecer

Bibliografía

http://www.ingenieroambiental.com/?pagina=695 https://avdiaz.files.wordpress.com/2009/01/i-unidad3.pdf http://procesosbio.wikispaces.com/Carta+Psicrom%C3%A9trica http://datateca.unad.edu.co/contenidos/211616/2014_I/Unidad_2.pdf http://www.portalplanetasedna.com.ar/recursos_naturales1.htm http://www.vidaecologica.info/fuentes-de-energia-renovables-y-no-renovables/ http://www.ingenieroambiental.com/