La psicrometría es el estudio de las propiedades físicas y térmicas de las mezclas de aire y vapor de agua. La capacidad del aire para absorber calor y humedad depende de sus características. Se utilizan siete características físicas y térmicas para describir las mezclas de aire y vapor de agua. La comprensión de estas características y sus relaciones entre sí ayudará a entender mejor los principios de la ventilación.
Las siete propiedades físicas y térmicas son:
| Temperatura detemperatura de bulbo | °F |
| Relación de humedad | libra de H20/libra de aire seco |
| Humedad relativa | % |
| Entalpía | BTU / lb aire seco |
| Temperatura del punto de rocíopunto de rocío | °F |
| Temperatura detemperatura de bulbo | °F |
| Volumen específico | ft3/libra de aire seco |
La interrelación entre el aire y la humedad que contiene proporciona la base para mantener un ambiente adecuado. Las siete propiedades anteriores se utilizan para describir los principios de la ventilación. Una carta psicrométrica es una forma conveniente de describir gráficamente las interrelaciones entre las siete propiedades físicas y térmicas. Conocer dos de los valores psicrométricos define los otros cinco valores.
¿Qué es un ‘BTU’?
Una unidad térmica británica (BTU) es la cantidad de energía térmica necesaria para elevar la temperatura de una libra de agua en 1°F. Esta es la medida estándar utilizada para indicar la cantidad de energía que tiene un combustible, así como la cantidad de salida de cualquier dispositivo generador de calor, incluyendo los pollos en un gallinero.
Todos los materiales combustibles tienen una clasificación BTU. Por ejemplo, el propano tiene unos 15.000 BTU por libra y la madera (seca) tiene unos 7.000 BTU por libra.
Aunque todavía se utiliza «extraoficialmente» en algunos países de habla inglesa métrica (como Canadá, Estados Unidos y el Reino Unido), su uso ha disminuido o ha sido sustituido en otras partes del mundo. En contextos científicos, el BTU ha sido sustituido en gran medida por el sistema internacional de unidades (abreviado SI del francés Le Système International d’Unités) de energía, el joule (J), aunque puede utilizarse como medida de producción de energía agrícola (BTU/kg).
La temperatura del bulbo seco es la temperatura regular medida con un termómetro común u otro sensor de temperatura. Describe lo caliente o frío que está el aire. La temperatura se mide comúnmente en grados Fahrenheit (°F) o grados Celsius (°C) (véase la Figura 7.2 a continuación para las conversiones). El bulbo seco se abrevia a veces como «db».
Figura 7.2 – Comparación de las escalas de temperatura Celsius y Fahrenheit en un termómetro de bulbo seco
El índice de humedad es una característica del aire muy importante aunque no se utilice habitualmente fuera de la ingeniería. El ratio de humedad describe la capacidad de retención de humedad del aire. No hay una forma común de medir directamente el ratio de humedad. Los valores son muy pequeños y pueden oscilar entre 0 y 0,044319 lb H2O/lb de aire seco para el aire saturado a 100°F db.
El aire saturado es un aire que está reteniendo la máxima cantidad de humedad posible de retener en el aire. La regla general es que la capacidad de retención de humedad del aire saturado se duplica por cada aumento de 20 °F en la temperatura. El aire a 50 grados retiene 0,0077 libras de H2O/libra de aire seco, lo que supone algo más del doble de la capacidad de retención de humedad a 30°F, 0,0035 libras de H2O/libra de aire seco. Del mismo modo, el aire a 70 °F contiene 0,0158 lb de H2O/libra de aire seco, que es aproximadamente el doble de la capacidad de retención de humedad del aire a 50 °F.
La humedad relativa es un término comúnmente utilizado para describir la cantidad de vapor de agua que hay en el aire como un porcentaje. El aire saturado tiene una humedad relativa (HR) del 100%. El aire con una HR del 50% y 100 °F contiene la mitad de vapor de agua que el aire saturado con una HR del 100% y 100 °F.
La entalpía describe el contenido de energía térmica (BTU/libra de aire seco) de la mezcla de aire y vapor de agua. El contenido de energía del aire cambia si cambian el bulbo seco y la proporción de humedad, o ambos. Por lo tanto, la entalpía (energía) es importante no sólo en los procesos de calefacción y refrigeración, sino también en los procesos de humidificación y deshumidificación.
La temperatura del punto de rocío es la temperatura a la que empieza a condensarse la humedad del aire con una proporción de humedad constante. Las temperaturas del punto de rocío se comunican habitualmente en los informes meteorológicos para indicar la cantidad de humedad en el aire. Está directamente relacionada con la proporción de humedad. Las superficies (por ejemplo, los lados de las bebidas frías con hielo, las superficies interiores de los edificios) a temperaturas inferiores a la temperatura del punto de rocío del aire tendrán condensación en ellas. La escarcha es la condensación en las superficies a temperaturas por debajo del punto de congelación. En las naves avícolas es necesario el aislamiento en climas fríos para mantener las paredes y los techos por encima de la temperatura del punto de rocío para evitar la condensación o la formación de escarcha.
La temperatura del bulbo húmedo es una temperatura medida por un termómetro con el bulbo o el sensor cubierto con una mecha humedecida con agua en una corriente de aire en movimiento (véase la figura 7.3). La temperatura de bulbo húmedo es siempre inferior a la temperatura de bulbo seco. La diferencia entre las temperaturas de bulbo húmedo y seco es importante en la refrigeración por evaporación.
Figura 7.3 – Comparación de los termómetros de bulbo seco (a la izquierda) y de bulbo húmedo (a la derecha)
El volumen específico es el volumen en pies cúbicos ocupado por una libra de aire seco a una temperatura y presión de bulbo seco específicas, expresado como pies cúbicos por minuto (CFM) a la masa (libras) de aire seco que se intercambia durante la ventilación.
El calor sensible es el que produce un cambio en la temperatura de bulbo seco. Se necesitan aproximadamente 0,24 BTU para elevar una libra de aire seco 1°F. Los calentadores suplementarios se utilizan para añadir calor sensible al aire para mantener una temperatura deseada.
El calor latente (de vaporización) es el calor utilizado para evaporar el agua. La evaporación transforma el agua líquida en vapor de agua. El calor latente del aire cambia si y sólo si hay un cambio en la proporción de humedad del aire. La cantidad de energía calorífica necesaria para evaporar una libra de agua varía en función de la temperatura, pero es habitual utilizar un valor de 1.044 BTU/libra de H2O para los procesos en los que intervienen animales agrícolas.