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Humidificadores de terrazas

Seguro que la mayoría de vosotros habréis visto estos días de verano un aparato como el de la siguiente fotografía en las terrazas de los bares:



Se llaman ventiladores-humidificadores, y es un producto totalmente comercial, tal y como lo demuestra el siguiente enlace. Lógicamente, su función es refrescar, y a pesar de lo que parezca, eso no lo consigue mojando a los clientes que estén en ese momento en la terraza. La explicación la encontramos en la termodinámica, tal y como se describe a continuación.

Para empezar, vamos a presentar el diagrama psicrométrico



Os recomiendo pinchar en la imagen para ver mejor. Este diagrama relaciona la humedad (líneas con puntos azules tienen misma humedad relativa), la entalpía, (líneas con puntos azules) y el volumen específico (líneas con puntos rojos).


Así definimos la humedad relativa: presión de vapor / presión del aire en seco.


Y por su parte, la humedad absoluta se define como w= masa del vapor / masa del aire seco.


La línea de presión que forma la envolvente de la gráfica, es la presión de saturación del aire: el agua puede ser gaseosa a cualquier temperatura, pero hay una presión en la que el gas está en equilibrio con el líquido, y esa es la presión de saturación, y la región donde tenemos aire húmedo, es por debajo de esa línea, por encima es algo así como sobresaturado. 

A continuación, también incluyo un gráfico orientativo de cómo se considera que está el aire en cada zona del diagrama.



Lo que queremos conseguir, ¿QUÉ ES? Queremos que el aire de la terraza se enfríe, y para ello estamos echándole gotas de agua. Por lo tanto, vamos a suponer que necesitamos ir de Hot Dry (en amarillo) a Warm Humid (rosa) para conseguir una sensación más agradable. En esa línea imaginaria que trazamos del amarillo al rosa, lo que estamos haciendo es bajar la temperatura, aumentar la humedad relativa. Por la pinta de las líneas en el primer diagrama, parece que lo que tenemos que recorrer es una línea de entalpía constante.

Lo que tenemos en nuestro problema es un contenido líquido (el recipiente del agua del humidificador), del que sale una pequeña cantidad de agua pulverizada. El aire y el agua al principio están en unas condiciones, sin embargo, en la pulverización, el aire está saturado.

En el siguiente dibujo tenemos las siguientes variables de entrada de nuestro sistema: T, humedad relativa y humedad absoluta.


Si en este sistema hacemos un balance de energías a partir del primer principio de la termodinámica, como el sistema es adiabático, sin trabajo y no tiene energía exterior, queda sólo el término de la entalpía.

No es el ánimo de este post desarrollar las ecuaciones, pero se demuestra que aproximadamente h1 y h2 son equivalentes. Es decir, la entalpía a la entrada y a la salida del sistema que hemos incluido en el dibujo anterior son aproximadamente iguales. Por lo tanto, podemos movernos en el diagrama psicrómetrico tal y como hemos predicho, a lo largo de una recta isoentálpica.

Cada vez que una gota de líquido se evapora, eso no es gratis, sino que enfría las gotas de alrededor, y de hecho, esa energía es la que hace que h1 y h2 no sean exactamente iguales. Tal y como cita la wikipedia básicamente, las gotas del humidificador necesitan una energía para evaporarse, y esa energía la pueden coger de las gotas de alrededor. Son ecuaciones (Clausius-Clapeyron) en las que no vamos a entrar ahora. 

Esto se puede enlazar con la sudoración típica de ambientes húmedos y costeros. Si estamos en un ambiente caluroso y seco, el cuerpo expele sudor, y éste se evapora. Esa evaporación es la que genera el enfriamiento del cuerpo. Sin embargo, en ambientes húmedos, el sudor no se evapora, por lo tanto, el cuerpo genera aún más sudor para intentar refrigerar el cuerpo.



No puedo cerrar el post sin nombrar a @tgacebo, en cuyas clases aprendí ésta y otros útiles conceptos termodinámicos, y gracias también por el tweet.

4 comentarios:

tgacebo dijo...

Gracias por las alusiones.
No es asunto fácil de explicar esto de la humedad. Como bien dices, estos equipos funcionan gracias a que el aire está seco (en ambientes húmedos no funcionan): las gotitas de agua líquida se evaporan en un entorno de aire seco, y la energía de vaporización la toman del ambiente, que se enfría. En la práctica se consigue una reducción de unos 3-4 ºC.

Jbros dijo...

Gracias por el comentario! He intentado ser riguroso y no meter la pata conceptualmente. Estas máquinas las he visto sobre todo en Madrid (interior, seco) y en la costa casi ninguno.

fbalas dijo...

A mi me parece que queda muy claro y muy conciso. Salvo porque es la primera ley de la termodinámica y no el primer principio (no es lo mismo), la explicación queda muy clara...

Jbros dijo...

Gracias por la opinión @fbalas. Sin embargo, respecto a lo que comentas, fíjate en la referencia de la Wikipedia http://es.wikipedia.org/wiki/Primer_principio_de_la_termodin%C3%A1mica#cite_note-0. Sin embargo, en inglés creo que no existe "principio" y sólo es "first law of thermodynamics"

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