Efecto de la temperatura y la presión sobre la %rh
La presión de vapor de saturación depende únicamente de la temperatura. La presión total no tiene ningún efecto y no hay diferencia entre la situación en un espacio abierto y la de un recipiente cerrado.
- En un espacio abierto, con un nivel de humedad y una temperatura constantes, la %rh es directamente proporcional a la presión total. Sin embargo, el valor de la %rh está limitado al 100 %, ya que p no puede ser mayor que ps.
- En un recipiente cerrado de volumen fijo, la %rh disminuye a medida que aumenta la temperatura, pero no tan fuertemente como en un espacio abierto.
Ejemplos
A) Edificio de oficinas
A efectos prácticos, un edificio de oficinas puede considerarse un entorno abierto.
Un aumento localizado de la temperatura creado por un calefactor o una máquina de oficina, por ejemplo, no modifica el valor de la presión parcial del vapor de agua, por lo que la presión de vapor local es la misma en todo el edificio. Sin embargo, la presión de vapor de saturación aumenta localmente. En consecuencia, la humedad relativa en las inmediaciones de la fuente de calor se reduce.
Si suponemos que en el resto del edificio la temperatura es de 25 °C y la humedad relativa es del 50 %, un aumento localizado de la temperatura a 30 °C reduce la humedad relativa de la siguiente manera:
ps a 25 °C = 3,17 kPa
ps a 30 °C = 4,24 kPa
p = 0,5 x 3,17 kPa = 1,585 kPa, lo que corresponde a un 50 %rh
%rh localizada = 100 x 1.585/4.24 = 37.4 %
B) Rocío en un espejo enfriado
Si la temperatura de un espejo se reduce exactamente al valor que hace que aparezca rocío en la superficie, el valor de la temperatura del espejo se denomina punto de rocío. Utilizando el ejemplo anterior, el punto de rocío correspondiente a una condición de 50 %rh y 25 °C se puede calcular de la siguiente manera:
ps a 25 °C = 3,17 kPa
p = 0,5 x 3,17 kPa = 1,585 kPa, correspondiente al 50 %rh
Si existe un equilibrio entre el rocío del espejo y el entorno, se deduce que ps a la temperatura del espejo enfriado debe ser igual a la presión de vapor p. Basándonos en una simple interpolación de los valores de las tablas de vapor de saturación, encontramos que un valor de ps de 1,585 kPa corresponde a una temperatura de 13,8 °C. Esta temperatura es el punto de rocío. El ejemplo anterior muestra que la conversión de la humedad relativa en punto de rocío y viceversa requiere el uso de un termómetro y tablas de vapor de saturación.
C) Compresión en una cámara cerrada
Si la presión total dentro de una cámara cerrada se incrementa de una a una atmósfera y media y la temperatura se mantiene constante, la presión parcial del vapor de agua se incrementa 1,5 veces. Como la temperatura es la misma, también lo es la presión de saturación ps. Si suponemos que antes de la compresión teníamos una condición de 50 % rh y 25 °C, la condición posterior es de 75 %rh y 25 °C.
D) Inyección de un gas seco en una cámara cerrada
Si se inyecta nitrógeno seco en una cámara cerrada donde ya hay aire en una condición de 50 % de humedad relativa y la temperatura se mantiene constante, la presión total en la cámara aumenta. Sin embargo, la presión parcial del vapor de agua p permanece constante porque la fracción molar del vapor de agua en la cámara disminuye en una cantidad que equilibra exactamente el aumento de la presión total (véase la ley de Dalton). Como la temperatura se mantiene constante, la presión de vapor de saturación ps tampoco varía. Por lo tanto, la humedad relativa se mantiene en el 50 %, a pesar de que se ha inyectado gas seco en la cámara.
Reglas generales para la humedad relativa en aplicaciones de aire húmedo
Recuerde que %rh = p/ps x 100
1. A medida que aumenta la temperatura de un sistema, la humedad relativa disminuirá porque ps aumentará mientras que p se mantendrá igual. Del mismo modo, a medida que disminuye la temperatura de un sistema, la humedad relativa aumentará porque ps disminuirá mientras que p se mantendrá igual.
A medida que la temperatura disminuye, el sistema acabará alcanzando la saturación, donde p = ps y la temperatura del aire = la temperatura del punto de rocío.
2. A medida que disminuye la presión total de un sistema, la humedad relativa disminuirá porque p disminuirá, pero ps no cambiará porque la temperatura no ha cambiado. Del mismo modo, a medida que aumenta la presión total de un sistema, la humedad relativa aumentará hasta que finalmente se alcance la saturación.
Obtenga más información sobre la humedad en el siguiente video: Explicación de la medición de la humedad relativa
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