Enfriamiento de Aire
En el enfriamiento o calentamiento del aire, desde condiciones indeseables hasta condiciones que son adecuadas para el confort humano, se debe considerar la adición o remoción de dos tipos de calor: calor sensible y calor latente. A continuación, veremos algunos ejemplos de cambios de calor sensible y cambios de calor latente.
Enfriamiento Sensible
El término «cambio de calor sensible», se refiere a un cambio en calor que provocará un cambio en la temperatura del aire. Con frecuencia, al enfriar el aire seco y caliente del desierto, o al calentar aire helado, se requerirá tan sólo un cambio en el calor sensible del aire. Puesto que un cambio en el calor sensible del aire no afectará la cantidad de humedad de éste; dicho cambio puede graficarse en la carta psicrométrica, paralelo a las líneas constantes de punto de rocío. Esto significa que el punto de rocío del aire, no cambiará mientras sea solamente calor sensible el que se agrega o se quita. Por otra parte, el peso total del aire en kg permanece constante, pero su volumen (m³/kg) sí cambia, puesto que el aire se contrae al ser enfriado.
Veamos un ejemplo de enfriamiento sensible de aire. Si originalmente está a 43 o C de bs, y 21 o C de bh, y se quiere enfriarlo a 17 o C de bs y 12 o de bh. Comparando las propiedades de la condición inicial (1), con las de la condición final (2), podemos ver que hemos aumentado la hr del aire de aproximadamente 13%, a aproximadamente 56%, como se muestra en la figura 13.21, aunque no se ha cambiado el contenido de humedad del aire. Esto es porque al enfriar el aire, se le reduce su capacidad de retención de humedad en saturación, y consecuentemente, se aumenta la relación de humedad en el aire, con la máxima que podría retener a esa temperatura de bs.
Esta línea de enfriamiento sensible (1-2), es casi paralela a las líneas constantes de contenido de humedad, que son las mismas de la temperatura de punto de rocío; por lo que estos dos valores son constantes y no cambian durante el enfriamiento sensible. En este ejemplo, el contenido de humedad es de aproximadamente 6.4 g/kg de aire seco, y la temperatura de punto de rocío es de 8.2 o C.
También podemos ver que al enfriar el aire, se ha disminuido su volumen específico de aproximadamente 0.905 m³/kg, que tenía en el punto 1, a aproximadamente 0.835 m³/kg en el punto 2. Consecuentemente, al disminuir su volumen específico, aumenta su densidad. Como es lógico, el aire con un cierto contenido de humedad, mientras más frío está es más denso.
Al graficar el cambio de entalpía para este efecto de enfriamiento sensible, se puede ver que en la condición 1, contenía 61 kJ/kg (14.58 kcal/kg), mientras que en la condición 2 contiene 34.2 kJ/kg (8.17 kcal/kg). Si restamos la entalpía 2 de la entalpía 1, llegamos a un cambio total de entalpía de 6.41 kcal/kg. Por lo tanto, por cada kilogramo de aire que se enfríe de la condición inicial a la final, se deben quitar 6.41 kcal/kg. Este cambio de calor sensible se muestra en la figura 13.21 como hs.
En la figura 13.22, se indican los resultados del enfriamiento sensible para las temperaturas de bulbo seco, bulbo húmedo y de punto de rocío, y también para el volumen al pasar el aire a través del equipo enfriador, en este caso, el serpentín (evaporador).
Aunque el ejemplo anterior muestra un proceso de enfriamiento sensible solamente, los cálculos para hacer exactamente lo opuesto, como los sistemas de calefacción en invierno, son los mismos. Esto es, cada kilogramo de aire calentado de 17 o C de bs y 12 o C de bh, hasta 43 o C de bs y 21 o C de bh, requerirá que se le agreguen 6.41 kilocalorías. Cualquier fuente de calor seco, ya sea un horno, un serpentín de agua caliente o un calentador eléctrico, producirá un cambio en el calor sensible solamente. Sin embargo, en el proceso de enfriamiento, la superficie exterior del serpentín de enfriamiento (evaporador), debe estar arriba de la temperatura de punto de rocío del aire, o se condensará la humedad, resultando en una transferencia de su calor latente también.
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