Índice

INTRODUCCIÓN..................................................................................................................................2

Humedad............................................................................................................................................3

Humedad en la atmósfera..................................................................................................................3

Cuantificación de la humedad en la atmósfera..............................................................................4

Presión de vapor............................................................................................................................4

Humedad absoluta:........................................................................................................................5

Razón de mezcla:...........................................................................................................................5

Humedad específica:......................................................................................................................5

Humedad Relativa..........................................................................................................................6

¿Cómo saber la humedad relativa?............................................................................................7

Porqué la humedad relativa puede ser menor del 100% cuando está lloviendo........................7

Humedad y densidad del aire.....................................................................................................8

El papel de la humedad..............................................................................................................8

Clima interior..............................................................................................................................9

Métodos de medición de la humedad relativa...........................................................................9

Diagrama sicrométrico.................................................................................................................10

Pulverización - Evaporación - Vaporización......................................................................................12

Casos Prácticos.................................................................................................................................14

Bibliografía.......................................................................................................................................15

1

INTRODUCCIÓN

¿Qué relaciones exactas existen entre el aire, la humedad y la temperatura? Cuando se

dice aire, se piensa siempre también en una parte de agua, pues el aire contiene siempre

agua, es decir humedad en forma de vapor de agua. La pregunta es sólo cuánta. Si un

metro cúbico de aire, por ejemplo, contiene 4,2 gramos de vapor de agua, este aire

podemos sentirlo como expresamente húmedo o también como muy seco. Se trata de sí

está frío o caliente. A 0°C es desagradablemente húmedo, mientras que a 20°C será muy

seco. En consecuencia, la temperatura juega un papel decisivo. La cantidad de agua que

está contenida en un m3 de aire, en nuestro ejemplo 4,2 gramos, se denomina humedad

absoluta. La humedad absoluta, sin embargo, no tiene en la práctica de las industrias

ninguna importancia, ya que no se tienen en cuenta otras magnitudes importantes, como

es por ejemplo la temperatura. Ante una temperatura determinada, el aire siempre sólo

puede absorber una muy determinada cantidad de vapor de agua, y precisamente tanto

mayor cuanto más alta sea la temperatura del aire. Por la humedad máxima posible del

aire se entiende la cantidad de vapor de agua, que el aire puede absorber ante una

determinada temperatura hasta la saturación. El vapor de agua que puede absorber una

determinada cantidad de aire para estar saturado depende en consecuencia de su

temperatura. Si se relaciona la humedad absoluta (a la temperatura correspondiente) con

la humedad máxima posible del aire, entonces se obtiene la humedad relativa del aire

(HR). La fórmula es consecuentemente:

HR= humedad absolutadel aireHumedad máx . Posible del aire

=100

La humedad máxima posible del aire a una temperatura determinada puede verse en

diagramas especiales, los denominados diagramas sicométricos, y es aproximadamente:

4,7 g agua a 0°C

6,8 g agua a 5°C

9,5 g agua a 10°C

17,3 g agua a 20°C

23,0 g agua a 25°C

31,1 g agua a 30°C

2

1. Humedad

El vapor de agua siempre está presente en el aire y su cantidad varía. La cantidad de

agua que el aire puede sostener depende de la temperatura, cuanto mayor es la

temperatura más vapor de agua puede sostener. El punto de condensación es la

temperatura en la cual el aire, que contiene cierta cantidad de vapor agua se satura;

cualquier reducción en la temperatura daría lugar a la condensación.

2. Humedad en la atmósfera

El aire en la atmósfera se considera normalmente como una mezcla de dos

componentes: aire seco y agua. La capacidad de la atmósfera para recibir vapor de agua

se relaciona con los conceptos de humedad absoluta, que corresponde a la cantidad de

agua presente en el aire por unidad de masa de aire seco, y la humedad relativa que es la

razón entre la humedad absoluta y la cantidad máxima de agua que admite el aire por

unidad de volumen. Se mide en tantos por ciento y está normalizada de forma que la

humedad relativa máxima posible es el 100%. Cuando la humedad alcanza el valor del

100%, se dice que aire está saturado, y el exceso de vapor se condensa para convertirse

en niebla o nubes. El fenómeno del rocío en las mañanas de invierno se debe a que la

humedad relativa del aire ha alcanzado el 100% y el aire no admite más agua. También

se alcanza el la saturación cuando usamos agua muy caliente en un recinto cerrado

como por ejemplo en un baño, en este caso el agua caliente se evapora fácilmente y el

aire de la habitación alcanza con rapidez el 100% de humedad relativa. Estos dos

fenómenos son diferentes pero ilustran las dos formas en que puede aumentar la

humedad de un recinto: por disminución de la temperatura ambiental o por aumento de

la cantidad de agua en el ambiente. El primero de los fenómenos se relaciona con el

concepto de temperatura de rocío. Si se mantiene la cantidad de agua en el ambiente

constante y se disminuye la temperatura llega un momento en que se alcanza la

saturación, a esta temperatura se le llama temperatura del punto de rocío. Cualquier

objeto de una habitación que tenga una temperatura menor que la temperatura de rocío

presenta condensación en sus paredes por este fenómeno. Así ocurre, por ejemplo,

cuando sacamos una lata de bebida del refrigerador, su temperatura es seguramente,

menor que la de rocío y observamos como la lata se empaña de humedad.

3

s

2.1. Cuantificación de la humedad en la atmósfera

Para formalizar los conceptos recién expuestos se usan diferentes parámetros que

expresan cuantitativamente el contenido de humedad en la atmósfera, los que

veremos a continuación.

2.2. Presión de vapor:

La cantidad de vapor presente en la atmósfera se puede expresar por la presión que

ejerce el vapor, e, independientemente de los otros gases. La presión total de la

atmósfera es la suma de la presión que ejerce el aire seco más la presión ejercida

por el vapor de agua, e (según la ley de Dalton) y la cantidad máxima de vapor que

puede presentarse depende de la temperatura ambiente. Cuanto mayor sea la

temperatura, más vapor puede contener el aire. Cuando el aire esta saturado de

vapor de agua, la presión parcial del vapor de agua, es, depende sólo de la

temperatura de acuerdo a la ecuación de Clausius-Clapeyron

e = 6.11⋅10 [ 7.5⋅T /(T 237.3)]

Donde T se entrega en [ºC] y el resultado , es, es en [hPa]

4

2.3. Humedad absoluta:

La humedad absoluta, ρv [g/m3], es la densidad de vapor de agua contenido en el

aire a una temperatura y presión determinados (masa/volumen):

eRv T

donde e esta en [hPa] y T esta en [ºK], Rv = 461 [J/(kg ºK)]. Si el aire esta

saturado se tiene ρv = ρvs (es,T).

2.4. Razón de mezcla:

La razón de mezcla, r [g/Kg], se define como la razón entre la masa de vapor de

agua,

ρv , y la masa de aire seco, ρd:

Donde p es la presión atmosférica (medida en hPa). Si el aire esta saturado se tiene

r = rs (es,p).

2.5. Humedad específica:

La humedad específica, q [g/Kg], de una muestra de aire húmedo, representa la

cantidad de vapor de agua, ρv, contenida en la masa de aire húmedo, ρv+ ρd:

Donde p es la presión de atmosférica en hPa. Si el aire está saturado se tiene

q=qs(es,p).

5

2.6. Humedad Relativa.

Humedad Relativa= g . vapor de agua presenteg . vapor de agua ensaturacion

x100

Resultado : Humedad Relativa ………….X%

Cuando el aire es más caliente, mayor cantidad de agua puede sostener. El punto de

condensación es la medida de cuanto vapor de agua hay realmente en el aire. La

humedad relativa es una medida de la cantidad de agua en el aire comparada con la

cantidad de agua que el aire puede sostener a la temperatura existente cuando se

mide. Para ver cómo funciona esto, use la tabla de abajo, la cual está adaptada de

Meteorology Today (Meteorología de Hoy) por C.Donald Ahrens,publicada por

West Publishing.

Temperatura del aire en grados

ºC

Vapor de agua que el aire puede

sostener a esta temp.

30ºC 30 gramos por metro cúbico de aire

20ºC 17 gramos por metro cúbico de aire

10ºC 9 gramos por metro cúbico de aire

Estas cifras se aplican al aire a la presión de nivel del mar y están basadas en

mediciones a lo largo de los años, son hechos físicos básicos. Ahora veamos cómo

trabajan el punto de rocío y la humedad relativa. Imagine que a las 3 de la tarde

usted mide 30ºC de temperatura del aire, y la humedad es de 9 gramos por metro

cúbico de aire. ¿Qué sucedería si este aire es enfriado a 10ºC sin ningún vapor de

agua añadido? Sí lo enfría a 10ºC el aire se saturará; esto significa que no puede

sostener más vapor de agua que 9 gramos por metro cúbico. Si enfría el aire,

aunque solo sea un poco más, el vapor de agua comenzará a condensarse y se

formarán las nubes, niebla o rocío. Dependiendo de si el aire está a mucha altura de

la tierra, a poca altura o justo sobre tierra. Después de las 3 de la tarde, cuando

6

nosotros hacemos las mediciones, podríamos decir que el punto de rocío del aire

está en 10ºC.Es decir, que este aire enfriado a 10ºC a nivel del suelo, comenzará a

condensarse para formar rocío.

¿Cómo saber la humedad relativa?.

A las 3 de la tarde tenemos 9 gramos de vapor de agua por metro cúbico de aire.

Dividimos 9 entre 30 y lo multiplicamos por 100 para obtener una humedad relativa

del 30%.En otras palabras,el aire tiene actualmente un 30% de vapor de agua que

podría sostener a la temperatura actual.Enfríe el aire a 20ºC.Ahora dividimos 9,el

vapor de agua actual en el aire,entre 17,el vapor que podría sostener a esta nueva

temperatura,y multiplicamos por 100 para obtener una humedad relativa del 53%

(redondeando). Finalmente,cuando el aire se enfría a 10ºC,dividimos 9 entre 9 y

multiplicamos por 100 para obtener una humedad relativa del 100%.El aire tiene

ahora todo el vapor de agua que puede sostener con esta nueva temperatura. Porqué

la humedad relativa puede ser menor del 100% cuando está lloviendo. La humedad

es una medida de cantidad de vapor de agua en el aire,no del total de vapor y

líquido.Para que las nubes se formen y comience a llover el aire debe alcanzar el

100% de humedad relativa,pero solo cuando las nubes se están formando o está

llegando la lluvia.Esto normalmente ocurre cuando el aire se levanta y enfría.A

menudo,la lluvia puede caer de las nubes cuando la humedad es del 100% en el aire

o con una humedad menor.Alguna de este agua de lluvia se evapora en el aire

cuando está cayendo, incrementando la humedad,pero normalmente no lo suficiente

para alcanzar una humedad del 100%.

Porqué la humedad relativa puede ser menor del 100% cuando está lloviendo.

La humedad es una medida de cantidad de vapor de agua en el aire,no del total de

vapor y líquido.Para que las nubes se formen y comience a llover el aire debe

alcanzar el 100% de humedad relativa,pero solo cuando las nubes se están

formando o está llegando la lluvia.Esto normalmente ocurre cuando el aire se

levanta y enfría.A menudo,la lluvia puede caer de las nubes cuando la humedad es

del 100% en el aire o con una humedad menor.Alguna de este agua de lluvia se

evapora en el aire cuando está cayendo, incrementando la humedad,pero

normalmente no lo suficiente para alcanzar una humedad del 100%.

7

Humedad y densidad del aire

Mucha gente que no tiene estudios físicos o químicos encuentra dificil de creer que

el aire húmedo es menos denso que el aire seco. ¿Cómo puede el aire ser menos

denso si le añadimos vapor de agua? Los científicos saben esto desde hace mucho

tiempo.El primero fue Isaac Newton,quien constató que el aire húmedo es menos

denso que el seco en 1717 en su libro Optics. Pero otros científicos no entienden

esto incluso en este siglo. Para ver que el aire húmedo es menos denso que el seco

tenemos que retroceder a una de las leyes de la naturaleza que el físico italiano

Amadeo Avogadro descubrió el el 1800. En términos simples,el descubrió que un

volumen fijo de gas,digamos un metro cúbico,a la misma temperatura y

presión,tendría siempre el mismo número de moléculas,sin importar que el gas esté

en un recipiente. La mayoría de libros de química comienzan explicando esto.

Imagine un metro cúbico perfecto de aire seco.Este contiene sobre un 78% de

moléculas de nitrógeno,cada una de las cuales tiene un peso atómico de 28.Otro

21% del aire es oxígeno,cada una de sus moléculas tiene un peso atómico de 32.El

otro 1% es una mezcla de otros gases,de los cuales no nos preocuparemos.Las

moléculas de agua que reemplazan a nitrógeno u oxígeno tienen un peso atómico de

18.Esto es,mas ligero que ambas de nitrógeno y oxígeno.Reemplazando el

nitrógeno y oxígeno con vapor desciende el peso del aire en el metro cúbico,esto

significa que la densidad decrece. Pero un momento,usted puede decir,”el agua pesa

mas que el aire”.Cierto,el agua en estado líquido es mas pesada,o mas densa que el

aire.Pero el agua que hace húmedo el aire no está en estado líquido,es vapor de

agua,está en estado gaseoso y es más ligero que el nitrógeno y el oxígeno.

Comparadas las diferencias entre temperatura y presión del aire,la humedad es un

pequeño factor en la densidad del aire.Pero el aire húmedo es mas ligero que el aire

seco a la misma temperatura y presión.

El papel de la humedad.

El porqué el grado de temperatura y humedad decrece rápidamente con la altitud.

La humedad del aire a nivel del suelo cambia constantemente.Durante el día el agua

se vaporiza en bosques,campos y cesped en sobre 1mm/día,cifra casi igual que en

los lagos. El aire húmedo se eleva a niveles más fríos y las nubes se

forman.También hay siempre grado de humedad tanto en zonas soleadas como en

8

zonas de sombra en la tierra. Incluso un leve viento es eficaz a la hora de transferir

la humedad a un punto refrigerado, donde sucede la condensación. Durante el ciclo

diurno,el contenido de agua en el aire aumenta mientras hay rayos de sol.Durante la

noche se forman las gotas de rocío y reciclan la humedad del suelo. En zonas

costeras,la humedad puede alcanzar el 100% habitualmente por la noche.

Clima interior.

El clima interior defiere en varios puntos fundamentales del clima al aire

libre,porque el aire dentro de los edificios está confinado en un volumen muy

pequeño comparativamente hablando.De hecho,a menudo es insuficiente para

mantener el nivel de humedad del cuerpo humano.Como resultado,la calidad del

aire en sitios cerrados tiene diversas variaciones en un corto periodo de tiempo.Esto

se refleja en los índices de humedad en interior.La humedad existente en un sitio

cerrado se incrementa rapidamente porque cada individuo añade humedad al aire en

forma de transpiración y a través de su aliento,en una cantidad de varios litros de

agua al día.Este agua se condensa fácilmente en ventanas y paredes frías porque no

hay suelo o superficie que la absorba.Así,si los edificios no se ventilan

cuidadosamente,el ambiente del interior se satura de humedad,causando no solo

problemas en la calidad del aire,si no también eventuales daños estructurales.

Métodos de medición de la humedad relativa

Medir la humedad relativa y la temperatura de rocío de un recinto no es tarea fácil.

La forma más sencilla es medir lo que se conoce como temperatura de bulbo seco

y temperatura de bulbo húmedo. La temperatura de bulbo seco, corresponde a la

temperatura ambiente, la que se mide habitualmente con un termómetro de

mercurio. Para medir la temperatura de bulbo húmedo se usa el mismo tipo de

termómetro pero se realiza la siguiente operación. Se rodea el bulbo del

termómetro con una tela humedecida. El aire circulante en la atmósfera choca con

el algodón humedecido y evapora parte del agua. Al evaporarse el agua se absorbe

calor latente y esto se logra quitándole calor al bulbo del termómetro. Entonces la

temperatura del termómetro desciende continuamente hasta que el aire de los

alrededores se satura, es decir, no admite más agua. Así la temperatura

permanece en un valor fijo que se denomina temperatura del bulbo húmedo. El

instrumento que mide ambas temperaturas se denomina psicrómetro

9

3. Diagrama sicrométrico

Con el diagrama de la figura 1, que muestra la dependencia de la humedad relativa del

aire respecto a la temperatura y al contenido absoluto de agua, se puede determinar una

de las magnitudes mencionadas, en tanto sean conocidas las otras dos. Tomemos

nuestro ejemplo de 4,2 gramos de vapor de agua por m3 de aire. Para estar saturado a

0°C, un metro cúbico tendría que contener 4,7 gramos de vapor de agua, lo que

corresponde a una humedad relativa del aire del 89%. Ahora calentamos este aire, sin

modificar la cantidad de vapor de agua, a 20°C. Como así para la saturación total

pueden absorberse 17,3 gramos de vapor de agua, nuestros 4,2 gramos sólo

corresponden a una humedad relativa del aire del 24%. La característica del aire de

absorber humedad es tanto más pronunciada, cuanto más seco está. Por ello, el aire muy

seco absorbe realmente toda la humedad existente. Cuanto más caliente está el aire,

tanta más agua podrá absorber. Y cuanto más húmedo está ya, tanto menor es su

capacidad de absorber humedad adicional. Ante una humedad del aire relativamente

elevada, nuestro cuerpo apenas puede emitir agua al aire ambiente, por lo que a elevada

temperatura sudamos o nos helamos con el frío. Tampoco la naturaleza suministra

siempre y en todas partes un clima agradable para el ser humano. Así, hasta en las zonas

templadas pueden producirse insolaciones también en la estación fría debido a la

“desecación" del cuerpo. En tales casos y ante un ejercicio corporal pesado y continuo

al aire libre ya no funciona la regulación térmica del cuerpo. La superficie de la piel

permanece seca y en consecuencia no actúa el efecto de refrigeración, que aporta

normalmente la evaporación del sudor. Se produce una acumulación de calor en el

cuerpo y la consecuencia puede ser una insolación. Precisamente ahora se trataba del

hombre en la naturaleza. El tema de la humidificación del aire-humedad del aire se

presenta, sin embargo, en relación con el clima en locales cerrados, el microclima, es

decir, el entorno en el que básicamente se encuentra el hombre. Aquí se altera con

frecuencia el clima natural, en primer lugar por la calefacción. Es importante saber que

la humedad relativa del aire está influenciada decisivamente por la temperatura. Un

cambio de temperatura de 1ºC en un local cerrado influye en la humedad relativa en un

2-5%, tal como muestra la Tabla 1.

10

Tabla 1Temperatura ambiente Humedad relativa del aire

30ºC 32%28ºC 37%26ºC 41%24ºC 47%22ºC 53%20ºC 60%18ºC 68%16ºC 77%14ºC 88%

Las 4 zonas climáticas principales de la TierraClima frío:media mínima de temperatura al mes = inferior a 15ºC (Groenlandia, Siberia)Clima moderado:entre –15 y +25ºC de media mensual(Norte y Centroeuropa, zona norte de los E.E.U.U.)Clima seco:media máxima al mes superior a 25ºC (Nordafrica, zona sur de los E.E.U.U. Clima húmedo cálido:mínimo una media mensual superior a *25ºC/80% HR (Zona de Amazonas, India, Africa Central)

En este punto y para completar el tema de la humidificación del aire entraremos en

algunas características del aire y del agua. El aire es una mezcla de gas con los

siguientes elementos:

78,10 vol. % nitrógeno.

20,93 vol. % oxígeno.

0,93 vol. % argón.

0,03 vol. % dióxido de carbono.

0,01 vol. % hidrógeno

Además pequeñas cantidades de otros gases, como por ejemplo: helio, neón, criptón,

xenón.

11

4. Pulverización - Evaporación - Vaporización

Existen tres posibles sistemas de humidificación del aire:

Pulverización

Evaporación

Vaporización

Cada uno de estos sistemas cuenta con una serie de equipos y modelos que a través de

distintos métodos pueden aportar al aire, de forma artificial, rápida y segura toda la

humedad necesaria. Según las necesidades, los requisitos, el tipo de materiales o

productos a tratar, el volumen del local y el tipo de agua disponible se debe determinar

el sistema más idóneo. La humidificación es posible instalarla directamente en el local,

para una humidificación en ambiente o a través de los conductos de aire acondicionado,

si lo hubiera. El mercado internacional ofrece distintas marcas dando así a los usuarios

la posibilidad de escoger entre una amplia gama de aparatos dentro de cada uno de los

sistemas. (Véase Tablas II y III). En momentos como los actuales en los que la

ejecución de obras genera una masiva afluencia de empresas que presentan sus

presupuestos para participar en la ejecución de los proyectos existentes, intentando para

conseguir la adjudicación abaratar peligrosamente sus ofertas con sistemas, marcas

equipos y modelos de escasa calidad, mínima durabilidad, grandes gastos de

mantenimiento y nulo servicio de posventa es importante que la propiedad, la empresa

de ingeniería o la compañía contratante realice un control sobre las ofertas recibidas

pidiendo en ellas la mayor cantidad de datos posibles, porque si bien, en principio, el

desembolso inicial puede ser relativamente pequeño en comparación con otras ofertas

recibidas, los gastos de mantenimiento, el índice de averías, la falta de servicio posventa

pueden llegar a convertir esa inversión en un gasto inútil.

Los campos de aplicación de la humidificación son ilimitados, dentro del confort, en los

distintos sectores industriales y artesanales y para la adecuada conservación de objetos

12

5. Casos Prácticos

Humedad relativa: cociente entre la fracción molar de vapor de agua en una muestra

de aire húmedo y la fracción molar de vapor en una muestra de aire saturado a la misma

temperatura y la misma presión de la mezcla.

13

6.

Bibliografía

http://hidroair.com/e107_files/downloads/Humedad.pdf

http://www.hanseata.es/downloads/articulos-tecnicos/Articulo-CLIMA-

TEMPERATURA-Y-HUMEDAD.pdf

https://www.u-cursos.cl/usuario/2775c7595e300ed228a801eb8341e457/mi_blog/r/

1_PROBLEMAS_DE_ING_QMC_DE_OCON_TOJO_TOMO_II.pdf

14