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PSICROMETRÍA
Psicrometría
Problemas
PROBLEMA 1*. Una mezcla de dióxido de carbono y
vapor de agua contiene 0,053 kmoles de vapor de agua por
kmol de CO2 seco a una temperatura de 35º C y una
presión total de 750 mm Hg.
Determinar:
Nomenclatura utilizada
%Sat
Tbs
Tbh
Tsa
Hr
porcentaje de saturación
temperatura de bulbo seco
temperatura de bulbo húmedo
temperatura de saturación adiabática
humedad relativa
(1) Porcentaje de saturación de la mezcla.
(2) Humedad relativa.
(3) La temperatura a que debe calentarse la mezcla para que la humedad relativa sea del 30%.
PROBLEMA 2*. Una corriente de aire con un porcentaje de saturación del 50 % y temperatura de
bulbo seco de 14 ºC, se calienta por medio de una resistencia eléctrica hasta la temperatura de 45 ºC, a
presión atmosférica.
(a) Usando las ecuaciones necesarias, determine:
- la humedad absoluta inicial y final;
- el calor necesario por kg de aire seco para lograr tal aumento de temperatura;
- el valor del porciento de saturación en las nuevas condiciones.
(b) Evaluar los puntos anteriores utilizando una carta psicrométrica.
PROBLEMA 3. Se dispone de aire de las siguientes características:
Tbs = 25 ºC,
%Sat = 40 %
Calcular utilizando la carta psicrométrica:
(a) La cantidad de calor necesaria para calentar 10 m3 de aire hasta 45 ºC y luego hasta 94 ºC.
(b) La temperatura correspondiente al punto de rocío cuando el aire se enfría a presión constante.
PROBLEMA 4. En una instalación de acondicionamiento de aire, éste entra a 20 ºC con una
temperatura de bulbo húmedo de 10 ºC y sale a 55 ºC con un porcentaje de saturación del 20%.
Determinar:
(a) Las restantes propiedades del aire a la entrada y a la salida.
(b) El calor recibido por el aire durante el proceso.
(c) Los caudales completos de entrada y salida considerando que circula 1 kg a.s./h.
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PROBLEMA 5*. Use la carta psicrométrica para estimar:
(a) La humedad absoluta, temperatura de bulbo húmedo, volumen húmedo, punto de rocío y
entalpía específica del aire húmedo a 45 ºC y 10% de porcentaje de saturación;
(b) La cantidad de agua contenida en 125 m3 de aire en esas condiciones.
PROBLEMA 6. Se dispone de aire con las siguientes características:
Tbs = 34 ºC,
Tbh = 22 ºC
Calcular utilizando la carta psicrométrica:
(a) La temperatura del punto de rocío (a presión constante).
(b) La temperatura de saturación adiabática.
(c) La humedad relativa.
(d) La humedad absoluta.
(e) El volumen específico húmedo.
(f) La entalpía del aire húmedo.
PROBLEMA 7*. En una cámara se mezclan dos corrientes de aire de las siguientes características:
Corriente 1: Tbh = 20 ºC y Tbs = 30 ºC.
Corriente 2: Tbh = 40 ºC y Tbs = 60 ºC.
La presión total del sistema es 101,3 kPa y la relación entre el caudal de aire seco de las corrientes 1 y
2 es V1’/V2’ = 0,7. Determinar las condiciones de la corriente de salida: Tbs, Tbh, %Sat, Hr, entalpía,
presión parcial del agua y temperatura de rocío.
PROBLEMA 8. Se utiliza una torre de rocío de agua para enfriar 80 m3/h de aire de las características
que figuran más abajo, hasta una temperatura de 27 ºC:
Tbh = 22 ºC,
Tbs = 43 ºC
Suponiendo que el proceso es adiabático, calcular la cantidad de agua añadida al aire y el porcentaje de
saturación a la salida.
PROBLEMA 9*. En un proceso en que se emplea benceno como disolvente, éste se recupera por
medio de nitrógeno seco. La mezcla de nitrógeno/benceno se obtiene a 30 ºC y a 117,7 kPa de presión,
tiene un porcentaje de saturación del 70 %. Se desea condensar el 80 % del benceno por un proceso de
enfriamiento y compresión. Si la temperatura se disminuye a 0º C, ¿a qué presión debe comprimirse el
gas?
ln Pi sat [mm Hg]  Ai 
i
benceno
dimetil-propano
Ai
15,9008
15,2069
Bi
T [K ]  C i
Bi
2788,51
2034,15
Ci
-52,36
-45,37
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PROBLEMA 10. Repita el problema anterior considerando que el benceno se arrastra con una corriente
de dimetil-propano (neopentano) seco en vez de nitrógeno.
PROBLEMA 11. En la parte superior de una chimenea, los gases de combustión tienen una
temperatura de 82º C y una temperatura de húmeda de 56º C. La composición del gas seco es la siguiente:
CO2: 14,1 %; O2: 6 %; N2: 79,9 %. Si la temperatura de los gases de combustión disminuye 40º C dentro
de la chimenea, calcular el peso de agua en kg que se condensaría por kg de gas seco.
PROBLEMA 12*. Una habitación tiene las siguientes medidas: largo: 5 m, ancho: 4m., alto: 3 m. El
aire contenido en esa habitación tiene una presión de 740 mm Hg, una temperatura de 20º C y una
humedad relativa ambiente del 30 %.
¿Qué cantidad de agua se le tendrá que incorporar a ese ambiente para que ésta tenga una humedad
relativa del 100 %?
PROBLEMA 13. El informe matutino radial del clima indicó que en la tarde la temperatura llegaría a
los 34 ºC, la humedad relativa (no %Sat) sería de 43%, la presión barométrica sería de 753,5 mm Hg,
que estaría despejado o parcialmente nublado, con viento del SSE a 13 km/h. ¿Cuántos quilogramos de
vapor de agua habrá en 1000 m3 de aire vespertino? ¿Cuál será el punto de rocío de ese aire? ¿Se
aproximan los resultados si usa la carta psicrométrica para los cálculos?
PROBLEMA 14*. Use la carta psicrométrica para resolver los siguientes problemas de torres de spray.
(a) Una torre de spray en contracorriente se usa para enfriar y humidificar aire con temperatura
de bulbo seco y bulbo húmedo de 40 y 18 ºC, respectivamente. El aire sale de la torre a 20 ºC. La
operación de la torre es tal que el aire sigue una curva de humidificación adiabática. ¿Cuánta agua debe
agregarse como reposición por kg de aire seco tratado? Realice un esquema del equipo.
(b) Una corriente de aire a 37 ºC y 50% de porcentaje de saturación que fluye a 1250 kg/h debe
enfriarse a 15 ºC y deshumidificarse en una torre de spray. El aire sale saturado de la torre. El agua sale
de la torre a 12 ºC; parte se elimina y parte se enfría y recircula. No hay transferencia de calor entre la
torre y sus alrededores. Calcule el caudal extraído (kg/h) de agua y el flujo de energía extraído en el
condensador (kW). Realice un esquema del equipo.
PROBLEMA 15*. Para el secado de cierto producto farmacéutico, se utiliza aire caliente que se
mantiene en un circuito cerrado para evitar la contaminación del producto con impurezas externas. El
aire que sale del secadero, 5000 kmol/h de aire a 105 kPa y 42 ºC con humedad relativa de 90 %, se
alimentan a un condensador para eliminar parte del agua que capturó durante el secado. El aire egresa
del condensador a 17 ºC y 100 kPa con un contenido de 91 kmol/h de vapor de agua. A continuación, el
aire se calienta en un intercambiador de calor a 90 ºC, y de ahí pasa al secador. A la entrada del secador,
la presión del flujo ha bajado a 95 kPa y la temperatura es de 82 ºC.
(a) ¿Cuál es el flujo por hora del agua condensada?
(b) ¿Qué cantidad de calor recibe el aire en el intercambiador?
(c) ¿Cuál es el punto de rocío y la temperatura de bulbo húmedo del aire en la salida del
condensador?
(d) Bosqueje el proceso aproximadamente en la carta psicrométrica. ¿Qué consideraciones se
ve obligado a hacer?
PROBLEMA 16. Un día de verano de mucho calor, el aire ambiente está a 30,6 ºC, con un porcentaje
de saturación de 80%. El equipo de aire acondicionado de un laboratorio tiene que enviar 0,472 m3/s de
aire a 12,8 ºC para mantener el aire interior a una temperatura promedio de 23,9 ºC y porcentaje de
saturación de 40%.
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PSICROMETRÍA
(a) Si la perilla de ventilación del equipo de aire acondicionado se coloca en posición “abierto”, el aire
externo entra al equipo como se muestra abajo:
En el equipo, el aire se enfría a una temperatura suficientemente baja como para condensar cierta
cantidad de agua y se recalienta a 12,8 ºC, punto en el cual tiene la misma humedad absoluta que el aire
de la habitación. Use la carta psicrométrica para estimar el caudal (kg/s) de agua que se condensa, la
temperatura a la que se enfría el aire para tal condensación, y la cantidad neta de calor requerido.
(b) Si la perilla de ventilación del aire acondicionado se coloca en posición “cerrado” (como
normalmente debería estar), el aire interior debería recircularse a través del equipo como muestra el
siguiente diagrama.
La relación de reciclo (m3 recirculados/m3 exhaustos) es 6:1. Calcular el agua condensada y los
requerimientos totales de calor si el aire se acondiciona con el mismo caudal, temperatura y porcentaje
de saturación que en la parte (a). ¿Qué porcentaje de la carga de frío se ahorra recirculando el aire?
(c) Podría requerirse una carga de calor aún menor si todo el aire que pasa por el aire acondicionado
fuera reciclado y no sólo la relación 6/7 de él, eliminando así la necesidad de aire externo y en
consecuencia de aire exhausto. ¿Por qué esto no es una buena idea?
Los problemas marcados con un asterisco (*) deberán llevarse
resueltos a la clase de problemas.
Sitio web: http://www.herrera.unt.edu.ar/operacionesunitarias2y3
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