Obtención de las propiedades del aire húmedo con una hoja de cálculo

Cuando se realizan proyectos de climatización o refrigeración, es necesario trabajar con las propiedades del aire húmedo. Si tenemos nuestros procesos automatizados con hojas de cálculo, resulta engorroso acudir a un software de terceros para obtener los valores que necesitamos. Aún es peor si tenemos que usar el diagrama psicrométrico porque no contemos con ningún software instalado.

En esta entrada os dejo una hoja de cálculo en la que tenéis un ejemplo de cálculo y las fórmulas que necesitáis.

Mediante esta hoja podréis obtener las propiedades del aire húmedo que se usan habitualmente a partir de la temperatura seca, en ºC y de la humedad relativa en %.

A continuación os detallo las fórmulas utilizadas para completar cada paso de cálculo.

Presión de saturación de vapor

Consideramos el aire húmedo como una mezcla de gases ideales, formada por aire seco y agua. El primer paso es calcular la presión de saturación de vapo, que es la presión parcial que tendrá el vapor de agua, en el momento que la mezcla se satura, y ya no puede admitir más vapor. Este cálculo es un paso previo para la obtención de la humedad específica.

Siendo:

p_vs la presión de vapor saturado, en Pa

T la temperatura absoluta del aire seco, en K

Presión parcial de vapor de agua

La presión parcial de vapor de agua la obtenemos a partir de la presión de saturación y la humedad relativa, como sigue:

Siendo:

p_v la presión parcial de vapor de agua, en Pa

p_vs la presión de vapor saturado, en Pa

H_r la humedad relativa del aire en porcentaje

Humedad específica

La humedad específica del aire o razón de mezcla se define como la cantidad de agua, expresada en masa, contenida en un kilogramo de aire seco. Se calcula de acuerdo con la siguiente expresión:

Siendo:

w la humedad específica, en g de agua / kg de aire seco

p la presión atmosférica, que podemos considerar 101.325 Pa

p_v la presión parcial de vapor de agua, en Pa

Entalpía del aire húmedo

La entalpía del aire representa la cantidad de calor que el aire intercambia con su entorno. Conocer la diferencia de entalpía entre el inicio y el final de un proceso, permitirá conocer la cantidad de energía necesaria para enfriar o calentar el aire. La entalpía puede calcularse como:

Siendo:

h la entalpía del aire húmedo, en kJ/kg

t la temperatura seca del aire, en ºC

w la humedad específica del aire, en g/kg

Temperatura de rocío

La temperatura de rocío representa la temperatura por debajo de la que, una superficie produce condensación de la humedad presente en el aire. Se puede calcular de manera aproximada con la siguiente expresión:

Siendo:

t_r la temperatura de rocío del aire, en ºC

H_r la humedad relativa del aire en porcentaje

t la temperatura seca del aire, en ºC

Hoja de cálculo

A continuación os dejo el enlace a una hoja de cálculo en la que se ve un ejemplo del uso de estas fórmulas.

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