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Calor sensible, calor latente y la carta psicrométrica

Escrito por: Alberto Rodrigo de la Torre Viladomat

El calor sensible está definido como aquél que causa un cambio de temperatura en una sustancia sin que cambie de estado. 

El calor latente es aquél que provoca el cambio de estado en una sustancia sin que la temperatura varíe (Emerson, 2013).

Los estados de la materia son 3: sólido, líquido y gas. Por ejemplo el agua se puede encontrar como hielo, agua y vapor.

La psicrometría es la rama de la fisicoquímica que estudia las propiedades del aire húmedo y el efecto de la humedad atmosférica en los materiales y el confort humano (ASHRAE, 2015).

La carta psicrométrica es una herramienta para los que estudian el aire y personas dedicadas a sistemas HVAC. En ésta se encuentran graficados los parámetros más importantes del aire como son: humedad relativa, humedad específica, temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo húmedo, volumen, entalpía.

En la carta psicrométrica podemos graficar o proponer procesos de enfriamiento o calefacción sensible, o procesos de calor latente (humidificación, deshumidificación). A continuación un breve diagrama de una carta psicrométrica mostrando un proceso de enfriamiento sensible:

Enfriamiento sensible

En los procesos comunes nos referimos a enfriamiento sensible o calefacción sensible a cuando disminuimos o aumentamos la temperatura de bulbo seco; causando que la humedad relativa y temperatura de bulbo húmedo varíen también, sin embrago la humedad absoluta permanecerá constante.   En los procesos de calefacción o enfriamiento latentes la temperatura de bulbo húmedo variará a razón de la humedad que fue agregada o retirada del aire, por lo que la humedad relativa y absoluta variarán también; sin embargo la temperatura de bulbo seco permanecerá constante todo el tiempo.

Enfriamiento latente

En la imagen Enfriamiento sensible podemos observar un proceso en el cual la temperatura de bulbo seco (BS) se reduce de 45°C hasta 20°C BS. Sin embargo la temperatura de bulbo húmedo (BH) que intersectan las líneas BS se reducen de 25°C hasta 17°C aproximadamente y las curvas de humedad relativa pasan de tener 20% de humedad relativa (hr) en el aire en el punto 1 hasta 50% hr aproximadamente en el punto 2.  A pesar de todo el contenido de agua presente en el aire en todo momento es el mismo. En el proceso de calefacción pasa algo similar pero en sentido contrario, las temperaturas de bulbo seco y húmedo aumentan, la humedad relativa disminuye; y al igual que en el proceso de enfriamiento sensible la cantidad de agua presente permanece igual en todo momento.

Por el contrario en la imagen Enfriamiento latente podemos ver que BH varía considerablemente aún cuando la BS permanece constante todo el tiempo. Lo que se reducirá de manera considerable será la hr, también se disminuirá la cantidad de agua presente en el aire o deshumidificamos el aire. El proceso inverso es la humidificación del aire y los mismos parámetros cambiarán pero en sentido contrario.

En las aplicaciones de confort generalmente sólo se realizan procesos de calefacción y enfriamiento sensibles, esto puede llevar a tener muy bajas humedades relativas en invierno—período de calefacción—y muy altas humedades relativas en verano. Esto puede provocar problemas para la salud. En invierno la gente sufre de nariz, ojos y garganta reseca. En verano el alto contenido de humedad relativa puede promover el crecimiento de moho en los equipos, ductos, charolas de condensados. 

NOTA: El moho crecerá siempre que haya exista un alto contenido de humedad en el ambiente.

En algunas aplicaciones industriales se toman todos los parámetros y se realizan procesos combinados. Esto quiere decir que se pueden abatir o aumentar los calores sensible y latente al mismo tiempo.

Es muy importante conocer las condiciones psicrométricas del lugar en donde se llevará a cabo el proceso. Así como las necesarias para el producto o proceso. De esta manera se puede realizar un cálculo adecuado con el apoyo de la carta psicrométrica.AHR Expo Guadalajara, Guadalajara, Jalisco.

 Referencias:

EMERSON. Climate Technologies. (2013). Manual Técnico de Refrigeración y Aire Acondicionado. -: EMERSON.

BOHN. (2013). Manual de Ingeniería. Querétaro: UL.

Jose Luis Frías & Jose Luis Trillo. Termodinámica y Psicrometría. Ing. Adolfo Zamora Chávez. ASHRAE.