en dicha máquina puede ser aprovechado. Este proceso se realiza sin intercambio de calor.4 4-1: Calentamiento isobárico: el aire a baja temperatura absorbe calor del foco frío. Dicho proceso se realiza a presión constante.
El ciclo descrito es un ciclo ideal, ya que en la práctica el trabajo necesario para la compresión es mayor y el trabajo obtenido en la expansión es menor. Esto es debido a los rendimientos internos tanto del compresor como de la turbina o la máquina de pistón.
Recuerde
El ciclo de refrigeración por compresión utiliza un fluido compresible y el ciclo de Joule-Brayton utiliza aire.
Otros ciclos de refrigeración
Existen otros muchos ciclos de refrigeración, la mayoría basados en el ciclo de compresión de vapor, salvo sustituyendo algunos de sus procesos por otros de efectos similares. Es el caso, por ejemplo, del ciclo de absorción. Este ciclo aprovecha las propiedades de algunas sustancias, como el bromuro de litio, de absorber otra sustancia, como el agua, en estado vapor. Otra de las posibilidades es usar el agua como sustancia absorbente y amoníaco como sustancia absorbida. En este ciclo se sustituye la compresión mecánica por una absorción del vapor en líquido.
Siendo:
1 Tc: temperatura del foco caliente.
2 Tf: temperatura del foco frío.
3 Qc: calor cedido al foco caliente.
4 Qf: calor cedido al foco frío.
Nota
Existen numerosos ciclos de refrigeración, además de los expuestos. Algunos de ellos realizan los mismos procesos de los ciclos básicos, pero en varias etapas. Ejemplo de esto son los sistemas con compresión múltiple, en los que la compresión consta de dos o más etapas.
Actividades
4. Buscar en el entorno equipos de refrigeración (aire acondicionado, frigorífico, etc.) e intentar deducir su ciclo termodinámico.
5. ¿Sería posible el uso de placas solares para calentar el agua necesaria para el ciclo de absorción? Investigar sobre esta aplicación solar.
3. Higrometría
La higrometría es la parte de la física que se encarga de la medición de la humedad atmosférica. El aire siempre contiene una cierta cantidad de humedad, es decir, está compuesto por una mezcla de aire seco y vapor de agua. La higrometría es la característica del aire que transporta el vapor de agua.
El vapor de agua puede encontrarse en varios estados:
1 Vapor saturado: es aquel estado de vapor que no admite más evaporación, correspondiendo a cada valor de presión un valor único de temperatura. El vapor saturado puede ser húmedo o seco, según se encuentre o no parte de líquido mezclado con el vapor.
2 Vapor sobrecalentado: es aquel estado de vapor por encima de la temperatura correspondiente a vapor saturado, admitiendo más evaporación.
3 Aire saturado: aire cuyo contenido de vapor se encuentra saturado, es decir, que la presión del aire a una determinada temperatura coincide con la presión de saturación del vapor a esa misma temperatura. Si a partir de este estado se aumenta la proporción de vapor, se llegará a la condensación. En cambio, si el aire se encuentra sobrecalentado, se podrá aumentar la proporción de vapor hasta llegar a la saturación.
Importante
Si en una mezcla de aire saturado se aumenta la cantidad de vapor, se llegará a la condensación, pasando el vapor de agua a su estado líquido.
3.1. Parámetros característicos de la humedad
Existen numerosos conceptos y parámetros para medir la humedad, siendo los más característicos:
1 Presión de vapor: normalmente, el vapor de agua presente en el aire es vapor sobrecalentado. El aire, mezcla de aire seco y vapor de agua, ejercerá una presión, presión atmosférica, que será igual a la suma de la presión que ejercería si solo fuese aire seco más la presión que ejercería si solo fuese vapor de agua.Siendo:Patmosférica: presión atmosférica, presión del aire.Paire seco: presión del aire seco, sin vapor de agua.Pvapor agua: presión del vapor de agua.La cantidad de vapor de agua que contiene el aire puede expresarse por la presión que ejerce dicho vapor. Cuando el aire está saturado, la presión del vapor de agua depende solo de la temperatura, por lo que la máxima cantidad de vapor que puede presentarse depende de la temperatura.
2 Humedad absoluta: es la masa de vapor de agua por unidad de volumen de aire. Se suele medir en gramos de vapor por metro cúbico de aire (gr/m3).Siendo:Ha: humedad absoluta.mv: masa de vapor de agua.Va: volumen de aire.
3 Humedad específica: es la masa de vapor de agua por unidad de masa de aire. Se suele medir en gramos de vapor por kilogramo de aire (gr/kg).Siendo:He: humedad específica.mv: masa de vapor de agua.ma: masa de aire.
4 Humedad relativa: es la relación entre la masa de vapor de agua que contiene una determinada masa de aire y la que tendría si estuviese saturada a la misma temperatura. Se suele medir en porcentaje (%).Siendo:Hr: humedad relativa.mv: masa de vapor de agua.Va: masa de vapor de agua saturada.
5 Punto de rocío: si el aire, mezcla de aire seco y vapor de agua, es enfriado a presión constante, se denomina punto de rocío a la temperatura a la que se obtiene vapor saturado. El valor de presión constante corresponderá a la presión de saturación del vapor a dicha temperatura.
6 Temperatura de bulbo húmedo y de bulbo seco: se define como temperatura de bulbo húmedo a la temperatura que se obtiene en un termómetro cuyo bulbo está cubierto de una gasa empapada en agua, entendiéndose como temperatura de bulbo seco aquella que se obtiene mediante un termómetro convencional. Si se hace pasar aire no saturado a una velocidad suficiente sobre un termómetro de bulbo húmedo se capta una temperatura menor a la que indicaría un termómetro de bulbo seco (convencional). Dicha diferencia es producida por la evaporación del aire.
Sabía que...
Existe un aparato de medida llamado “psicrómetro”, el cual está formado básicamente por un termómetro de bulbo húmedo y uno de bulbo seco. Haciendo pasar aire a través de este instrumento se toman lecturas de ambas temperaturas, pudiendo determinar mediante tablas la humedad relativa del aire.
