Definición de Punto de rocío - Qué es el punto de rocío?
Punto de rocío o punto de rocío de agua es la temperatura a la que el aire se satura de humedad a una presión dada, lo que da lugar a la formación de rocío, niebla o escarcha. Es un indicador crucial de la humedad y desempeña un papel importante en diversas Aplicaciones, como el petróleo y el gas, la predicción meteorológica y la vida cotidiana (en casa).
Según el National Physical Laboratory (NPL), el punto de rocío se define como:
Punto de rocío 'La temperatura a la que se forma el rocío, o condensación, al enfriar un gas. Cuando el condensado es hielo, se conoce como punto de congelación.'
Cuáles son los factores que influyen en el Punto de rocío?
Es importante tener en cuenta que la condensación se produce cuando el nivel de humedad está en saturación (es decir, 100% HR) y sobre una superficie con una temperatura inferior a la temperatura del punto de rocío. La formación de condensación depende de la presión y de los niveles de humedad en el gas.
Aunque la temperatura no afecta directamente al punto de rocío, influye en la humedad relativa (rh%) y la humedad absoluta (Pv) del gas.
La presión, sin embargo, es una variable importante que determina el punto de rocío. Puede afectar al punto de rocío al influir en la capacidad del aire para retener vapor de agua.
Cuando aumenta la presión, las moléculas de gas se comprimen y el gas se vuelve más denso. En un aire o gas más denso, es más probable que las moléculas de vapor de agua choquen entre sí y se condensen en agua líquida.
Esto significa que, en condiciones de baja presión de vapor, el gas o el aire pueden contener más vapor de agua antes de alcanzar la saturación al 100%. En comparación, las condiciones de mayor presión de vapor conducen a la formación de escarcha.
Un principio común cuando se mide el punto de rocío es que un aumento de la presión generalmente eleva el punto de rocío, mientras que una disminución de la presión lo reduce.
Un ejemplo para demostrar este conocido principio se observa en el gráfico siguiente durante una prueba del Transmisor PST Michell Easidew.
El aumento de la presión desde 0 brag aumentó hasta el punto de rocío esperado, y una disminución de la presión bajó el punto de rocío esperado. Esto prueba directamente el efecto de la presión sobre el punto de rocío utilizando nuestro Transmisor Easidew.
Para conversaciones sobre el punto de rocío a presión, descargue una copia de nuestra tabla de punto de rocío a presión sobre hielo y agua.
El Punto de rocío es un parámetro estándar en meteorología. Sin embargo, en este artículo veremos por qué es esencial para una gran variedad de procesos industriales. (Si desea conocer las aplicaciones meteorológicas de las mediciones del punto de rocío, aquí encontrará una breve explicación de la Met Office del Reino Unido.)
A diferencia de otras variables de proceso como la temperatura, la presión y el caudal, la humedad tiene dos características únicas:
- Es difícil de medir con precisión, ya que la humedad se ve directamente afectada por la temperatura y la presión.
- La humedad del proceso es a menudo un contaminante y puede dañar gravemente los procesos, los equipos y reducir la calidad del producto.
Esto se puede prevenir con el uso de un Hidrómetro.
Qué es la higrometría? - Qué es un higrómetro (medidor del punto de rocío)?
La higrometría es la medición del contenido de humedad de los gases, y un higrómetro detecta, mide y emite o muestra la humedad relativa o absoluta del gas. Además del término 'Higrómetro' también se le puede llamar un:
- Analizador de humedad
- Sensor de humedad
- Medidor de punto de rocío
- Transmisor de Punto de rocío
- Monitor de punto de rocío
- Detector de humedad, etc.
PST marcas Michell Instruments y las soluciones de medición de humedad y humedad de Rotronic cuentan con la confianza de los expertos del sector para el análisis del punto de rocío.
Cuáles son las diferencias entre humedad, punto de rocío y humedad relativa?
Humedad es simplemente humedad que está disuelta en un gas o líquido. Siempre hay un nivel de humedad en el aire que nos rodea, pero cuando se trata de procesos industriales, a menudo es necesario controlar los niveles de humedad.
La humedad relativa es una medida de la humedad en términos de su punto de saturación. Al igual que ocurre con la disolución de sólidos en un líquido, un gas sólo puede contener una cierta cantidad de humedad disuelta antes de empezar a condensarse de nuevo en la fase líquida. El punto de saturación varía en función de la temperatura del gas y de la presión. A mayor temperatura y menor presión, el gas puede retener más humedad. Si la temperatura disminuye o la presión aumenta, el punto de saturación cambia y el %rh también aumentará.
El %rh es una medida de lo cerca del punto de saturación que está la humedad en el gas.
El contenido de humedad también es un parámetro importante para muchos procesos. A diferencia de la humedad relativa o el punto de rocío, el contenido de humedad no cambia con la presión o la temperatura: es una medida de las moléculas reales de agua en el gas.
El contenido de humedad es un parámetro importante para muchos procesos.
Se expresa en partes por millón en volumen (PPMV)
El punto de rocío es la humedad del aire.
Punto de rocío es otra medida variable de la humedad. En lugar de fijarse en la capacidad del gas para retener la humedad, el punto de rocío mide la temperatura a la que la humedad líquida empezará a condensarse. Al igual que con la humedad relativa, la temperatura del punto de rocío depende de la presión del gas que se está midiendo.
Se indica como °C punto de rocío, °C punto de congelación o °Ctd
Cada uno de estos parámetros proporciona a los operadores un beneficio ligeramente diferente. Dado que el punto de rocío es una medida de la temperatura a la que se condensa la humedad líquida, resulta muy útil en aplicaciones en las que los operarios deben evitar que se condense la humedad, por ejemplo, en tuberías en las que la temperatura ambiente puede descender por debajo del punto de congelación. Asegurarse de que la temperatura del punto de rocío del gas está por debajo de la temperatura ambiente más baja posible significa que no se condensará humedad líquida y no habrá riesgo de bloqueos debidos al hielo.
El punto de rocío también es un parámetro habitual para controlar el rendimiento de los secadores industriales y también puede estar estipulado en las normativas de calidad.
Cómo calcular el punto de rocío con ecuaciones de vapor de agua?
La ecuación de vapor de agua que utilizará dependerá de si el punto de rocío está por encima o por debajo de 0°C.
Cuando el punto de rocío es superior a 0°C, se utiliza la ecuación "sobre el agua"; del mismo modo, si la temperatura es inferior a 0°C, el agua se condensará directamente en hielo, lo que significa que se debe utilizar la ecuación "sobre el hielo". Sin embargo, en algunos casos, puede producirse un fenómeno conocido como agua sobreenfriada.
Peligros al calcular el punto de rocío - Fenómeno del agua sobreenfriada y cómo solucionarlo
En casos en los que la temperatura es cercana pero inferior a 0°C (es decir, -5°C), a veces el agua puede seguir existiendo como líquido sin pasar a sólido (hielo). Este fenómeno se conoce como agua superenfriada. Puede resultar problemático a la hora de calcular la presión del vapor de agua, ya que la mayoría de las calculadoras de vapor de agua asumen que el punto de rocío está por debajo de cero. Si el condensado es líquido, entonces el cálculo de la presión de vapor diferiría en alrededor de un 10% en comparación con la presión de vapor de agua real, entonces se debe utilizar la ecuación 'sobre el agua'.
En sectores como la metrología atmosférica, dado que el fenómeno de superenfriamiento puede producirse en las nubes y en la atmósfera superior, la Organización Meteorológica Mundial (OMM) decidió hace casi medio siglo que la HR se calculara computando la presión de vapor de agua de saturación sobre el agua, independientemente de la temperatura. Esta decisión se tomó para evitar la posibilidad ocasional de que los valores de %HR superasen el 100% cuando la atmósfera se encontraba en un estado de superenfriamiento.
Las tecnologías de medición como nuestro espejo enfriado (Michell S8000 y Optidew) evitan esto reduciendo aún más la temperatura para garantizar que el condensado sea realmente hielo.
Ecuaciones del punto de rocío
Algunas de las fórmulas más utilizadas para calcular el punto de rocío son las fórmulas de presión de vapor de agua de Hyland y Wexler (1983) y Sonntag (1994) para industrias.
Vea las ecuaciones a continuación:
Ecuación de presión de vapor de Hyland y Wexler (1983) sobre agua líquida por debajo de 0OC
\( \ln(e_w) = -0.58002206 \times 10^4 / T + 0.13914993 \times 10^1 - 0.48640239 \times 10^{-1} T + 0.41764768 \times 10^{-4} T^2 - 0.14452093 \times 10^{-7} T^3 + 0.65459673 \times 10^1 \times \ln(T) \)
Donde:
- ( \ln(e_w) \) es el logaritmo natural de la presión de vapor sobre el agua líquida (Pa)
- ( T \) es la temperatura en Kelvin (K).
Ecuación de la presión de vapor de Sontag (1994) sobre agua líquida por debajo de 0°C
\( \ln(e_w) = -\frac{6096.9385}{T} + 16.635794 - 2.711193 \times 10^{-2} T + 1.673952 \times 10^{-5} T^2 + 2.433502 \times \ln(T) \)
Donde:
- ( \ln(e_w) \) es el logaritmo natural de la presión de vapor sobre el agua líquida (hPa).
- ( T \) es la temperatura en Kelvin (K). .
Ecuación de presión de vapor sobre presión de vapor sobre hielo de Hyland y Wexler (1983)
Hyland y Wexler (Hyland y Wexler, 1983.):
Log ei = -0.56745359 × 104 / T
+ 0.63925247 &veces; 101
- 0.96778430 &veces; 10-2 T
+ 0.62215701 &veces; 10-6 T2
+ 0,20747825 &veces; 10-8 T3
- 0.94840240 &veces; 10-12 T4
+ 0.41635019 &veces; 101 Log(T)
con T en [K] y ei en [Pa]
Fuente: Formulaciones de la presión de vapor del agua (colorado.edu)
Sonntag's (1994) sobre la presión de vapor sobre el hielo
Sonntag, (1994)
Log ei = -6024.5282 / T
+ 24.721994
+ 1.0613868 &veces; 10-2 * T
- 1,3198825 &veces; 10-5 * T2
- 0.49382577 * Log(T)
con T en [K] y ei en [hPa]
Fuente: Formulaciones de la presión de vapor de agua (colorado.edu)
Puedes encontrar más ecuaciones de vapor de agua aquí: Formulaciones de la presión de vapor de agua (colorado.edu)
Para aplicaciones industriales, ambas fórmulas difieren en sus rangos de temperatura aplicables. La fórmula Hyland-Wexler es efectiva dentro del rango de temperaturas de -100°C a 0°C, mientras que la fórmula Sonntag es aplicable dentro del rango más amplio de -80°C a +50°C. Esto indica que la fórmula Sonntag es más versátil, lo que la hace adecuada para diversas aplicaciones.
La medición del Punto de rocío y otros parámetros de humedad son primordiales para muchas Aplicaciones. Puede utilizar nuestra calculadora de humedad y punto de rocío gratuita para realizar conversiones y cálculos de humedad fácilmente.
Qué industrias miden el punto de rocío y por qué?
El Punto de rocío se mide ligeramente de varias maneras para diferentes aplicaciones, pero en última instancia se utiliza para controlar la humedad en un ambiente específico. Los propietarios de viviendas pueden medir el punto de rocío para controlar el vapor de agua que conduce a la formación de moho o para determinar qué niveles de humedad son más cómodos para los seres humanos.
Rango típico de medición del punto de rocío
Según el Servicio meteorológico nacional, el punto de rocío es un buen parámetro para saber lo seco o húmedo que está el aire. Si el punto de rocío es menor o igual a 55 grados, el aire debe ser lo suficientemente seco y cómodo para los seres humanos, entre 55 y 65 punto de rocío el aire se vuelve pegajoso, mientras que el punto de rocío mayor o igual a 65 tiende a mantener más humedad en el aire.
Para las industrias, existe la necesidad de un aire aún más seco o el control de la humedad para aplicaciones industriales para cumplir con las normas, mejorar el rendimiento del proceso, o mantener la calidad de los productos.
En aplicaciones de aire comprimido, es importante monitorizar continuamente los sistemas de aire comprimido para cumplir las normas ISO que especifican los niveles permitidos de partículas sólidas, aceite y humedad.
La siguiente tabla muestra las clases de pureza (calidad) del aire comprimido para la humedad según BCAS.
| Clase | Presión de vapor Punto de rocío oC | Líquido g/m3 |
|---|---|---|
| 0 | Según especifique el usuario del equipo y más estricto que la clase 1 | |
| 1 | ≤ -70 | - |
| 2 | ≤ -40 | - |
| 3 | ≤ -20 | - |
| 4 | ≤ +3 | - |
| 5 | ≤ +7 | - |
| 6 | ≤ +10 | - |
| 7 | - | ≤ 0,5 |
| 7 | - | ≤ 0,5 - 5 |
| 9 | - | - 10 |
| x | - | > 10 |
Otro ejemplo es el gas natural y las aplicaciones de hidrocarburos, donde las trazas de humedad pueden provocar la oxidación de las tuberías y la formación de hidratos que pueden afectar al proceso (flujo de gas) o a la calidad del producto final.
Los revestimientos resistentes a la corrosión pueden ayudar a evitar la formación de óxido en las tuberías.
Sin embargo, no es una solución duradera debido a otros factores como el envejecimiento y el desgaste, los bordes y juntas de las tuberías y las condiciones ambientales como temperaturas extremas, exposición a productos químicos o alta humedad, pueden afectar a la durabilidad del revestimiento.
Además de la formación de óxido, cuando se produce una saturación de agua en los gasoductos de gas natural, se forman hidratos (como se ve en la imagen superior), que pueden bloquear el flujo de gas en el gasoducto.
Expertos de diferentes sectores industriales utilizan higrómetros de punto de rocío e higrómetros de punto de rocío portátiles de PST Michell para controlar la humedad en sus procesos.
Cuál es la mejor forma de medir el punto de rocío en un proceso industrial?
Hay muchas opciones a disposición de los operarios para medir el punto de rocío en procesos industriales - la elección final depende de la aplicación específica y, a menudo, del presupuesto:
Transmisores de punto de rocío son pequeños y rentables y se adaptan a una amplia gama de aplicaciones seguras y peligrosas.
Higrómetros portátiles de punto de rocío (medidores de punto de rocío) son los más adecuados para fines de prueba y verificación. Se pueden utilizar para comprobar las lecturas de los analizadores de humedad en línea y también para realizar comprobaciones puntuales en diferentes puntos de un proceso, por ejemplo, para identificar la ubicación de fugas.
Analizadores de humedad de proceso suelen ser, aunque no siempre, sistemas homologados para zonas peligrosas que incluyen el procesamiento de muestras y un analizador de humedad. Suelen estar diseñados para su uso en refinerías o plantas de procesamiento de gas natural.
Higrómetros de Espejo enfriado miden la formación real de condensado en una superficie de temperatura controlada. Ofrecen una excelente precisión con muy poca deriva - aunque a menudo se utilizan como referencias de laboratorio, muchos modelos son adecuados para monitorizar procesos industriales como la fabricación de Semiconductores o procesos metalúrgicos.
Cuáles son las ventajas de medir el punto de rocío en un proceso?
La humedad puede penetrar prácticamente en cualquier superficie, inutilizar los resultados de las pruebas, provocar una mala calidad del producto, causar corrosión en los tubos, provocar la formación de hielo a bajas temperaturas, causar un desgaste prematuro y averías en los equipos, así como reaccionar con otros productos químicos y gases.
La monitorización del punto de rocío en un gas de proceso proporciona las siguientes ventajas:
Seguridad del proceso y protección de los equipos
El exceso de humedad en las tuberías puede provocar corrosión y reducir la integridad del equipo, así como posibles fugas o incluso explosiones. En condiciones de frío, puede formarse hielo y bloquear las tuberías. Controlar la humedad reduce la necesidad de mantenimiento no programado y protege al personal.
Calidad
La humedad tiene un efecto perjudicial en muchos productos finales. En la metalurgia, el nivel de humedad en un horno necesita un control cuidadoso para evitar productos débiles, mientras que en la producción farmacéutica los polvos deben mantenerse secos para evitar la formación de grumos. En las refinerías es necesario un bajo nivel de humedad para evitar reacciones químicas no deseadas.
Ahorro de energía
El coste más elevado de muchos procesos es el calor necesario para los secadores. La supervisión de la producción de los secadores garantiza que el ciclo pueda detenerse en cuanto se haya completado.
Cumplir la normativa
Muchos organismos industriales mundiales acuerdan normas internacionales de calidad, que a menudo incluyen niveles de humedad o de punto de rocío. Un ejemplo de ello son las normas de gas EASEE para la calidad del gas natural.
Asesoramiento experto para su aplicación
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