LA HUMEDAD DEL AIRE
Por: Ing. Ana María Rengifo Panduro, Dra.
Universidad Nacional de la Amazonía Peruana.
Facultad de Agronomía
Escuela de Ing. en Gestión Ambiental
La humedad del aire
es la concentración de vapor de agua en el aire, es decir, la cantidad, o el
número de moléculas, de vapor de agua por unidad de volumen de aire.
Si la Humedad corresponde a 0% del volumen de ar Þ AIRE SECO
• Si la Humedad se
encuentra entre 0% e 4% del volumen del
aire Þ AIRE HUMEDO
• En Caso la Humedad
corresponde a 4% del volumen de ar AIRE SATURADO
TRANSPORTE
DE VAPOR DE AGUA
El agua es la única
sustancia que ocurre en las tres fases en la atmosfera. El agua en la
atmosfera
y sus cambios de fase desempeñan un papel importante en diversos procesos
fisico naturales:
-Transporte y
distribución de calor (Ciclo hidrológico)
-Absorción de
longitudes de onda de la radiación solar y terrestre (efecto invernadero
natural)
- Evaporación/
Evapotranspiración (Consumo de energía)
-Condensación/Rocío
(liberación de energía)
Conforme
se puede observar en la Fig. N° 02 una fracción del balance de Radiación es
utilizada en la evaporación del agua.
La cantidad de vapor de
agua introducida a la atmósfera aumenta con el aumento del saldo positivo de
Radiación, pero también bajo condición de balance negativo de radiación puede ocurrir evaporación
El vapor de agua emitido
por la superficie es transportado verticalmente en la atmósfera por difusión y
por convección y transportado horizontalmente por la advección.
FIGURA
N° 02. TRANSPORTE DE VAPOR DE AGUA
CONTENIDO DE VAPOR DE AGUA EN EL AIRE:
En una
dada presión y temperatura, el aire consigue retener el vapor de agua hasta una
cierta concentración límite.
Se dice que el aire es saturado cuando el
vapor de agua ocurre en su concentración máxima.
Para el mismo valor de
presión, ésa concentración máxima o de
saturación, crece con el aumento de la temperatura. Por tanto, cuanto
mayor la temperatura, mayor es la capacidad del aire en retener vapor de agua.
El vapor de agua que contienen el aire varía
constantemente y proviene de la continua
evaporación que se produce en los
mares, lagos, ríos y aún en la misma tierra cuando está húmeda.
Aproximadamente se requieren 590
calorías-gramo, para transformar un gramo de agua del estado líquido al estado
gaseoso.
El vapor de agua actúa como un gas
independiente, contribuyendo a la presión atmosférica con una cantidad que se
llama “presión parcial del vapor de agua” (e), que se expresa en Mb o en mm Hg.
La concentración del vapor del aire puede
expresarse con diferentes índices: humedad
absoluta, humedad especifica,
proporción de mezcla, presión parcial del vapor de agua,
punto de rocío y
humedad relativa.
Los
índices de humedad se basan en las coordenadas termodinámicas del sistema de
aire atmosférico:
SISTEMA: parcela de aire atmosférico.
COORDENADAS
TERMODINAMICAS: Presión, Volumen y
Temperatura.
|
AIRE HUMEDO = AIRE SECO + VAPOR DE AGUA
|
||
|
Gases :
N2
O2 Aire
Ar seco
CO2
Vapor de H20
Impurezas
Coordenadas: P, V, T, n
|
Gases: :
N2
O2 +
Ar
CO2
Coordenadas: Pa, V, T, na
|
Gas: Vapor de agua
Coordenadas: e, V, T, nv
|
OBSERVACIÓN:
V, T = volumen, temperatura, permanecen constantes → (ley de Dalton)
“cada gas, ocupa el volumen como si los otros no existieran”
“el vapor de agua ejerce una presión como si los otros no existieran”
e = Presión parcial
del vapor de agua
Pa
= presión parcial del aire seco
na =
Número de moles del aire seco
nv = Número de moles del
vapor de agua
P = Presión atmosférico
total = es igual a la suma de las
presiones parciales (Ley de Dalton)
P = Pa + e.
1. Razón de mezcla (r):
2. Humedad específica (q):
3. Humedad absoluta (HA.):
4. Humedad de saturación (HS):
5. Déficit de saturación:
6. Humedad Relativa (Hr) (%):
HUMEDAD RELATIVA DEL AIRE
El índice más
conocido para describir las características higrométricas de la atmósfera es la Humedad relativa del aire.
Definiendo,
Humedad Relativa del aire, es
la relación entre la cantidad de vapor de agua (e), que tiene el aire y la que
tendría si estuviera saturado (es).
MEDICIÓN DE LA HUMEDAD RELATIVA DEL AIRE
La humedad relativa del aire es medida normalmente a través de
psicrómetros e higrómetros, y registrada por higrógrafos.
Figura N° 3 Psicrómetro Sin aspiración
Figura N° 4 Psicrómetro de giro
Figura N° 5 Psicrómetro tipo Assmann
Figura
N° 6 higrógrafo de cabellos.
Cálculo de la humedad del aire
™Para el cálculo de la
humedad del aire se conocen tres métodos: analítico, tabular y gráfico.
™METODO
ANALÍTICO
Desarrollando
las ecuaciones que se obtiene en el sistema atmosférico obtenemos la
Ecuación de la e: е = es - AP
(t –th)
donde:
e = Presión de vapor de agua (mm Hg)
es =
Presión de saturación de vapor de agua en la temperatura del bulbo húmedo (mm
Hg)
A =
Constante psicrométrica ºC-1 cuyos valores
son:
67 x 10-5
ºC-1 para el psicrómetro con aspiración
80 x 10-5 ºC-1 para el psicrómetro sin aspiración
P =
presión atmosférica del aire ( mmHg)
T =
temperatura del aire dada por el termómetro de bulbo seco ºC
Th =
temperatura en el termómetro de bulbo húmedo ºC.
Ejemplo:
Calcular
analíticamente la presión de vapor de agua en el aire a partir de las
siguientes lecturas de un psicrómetro no
aspirado 28.0°C y
27.0°C para los termómetros de bulbo seco y húmedo, respectivamente, en la
localidad de Iquitos donde la Presión
atmosférica es de 759.5 mm Hg. (datos del día 10 de octubre 2010).
Por la
tabla N° 1 (Tabla psicrométrica) mmHg, se determina la tensión de saturación
en la temperatura del termómetro de bulbo húmedo; luego para
th = 27.0,
se tiene esu
= 26.75 mmHg.
la
tensión de vapor de agua se calcula por la ecuación e= esu- AP(ts-th), considerando A=0.00080 °C-1 para psicrómetro sin
aspiración y a una presión atmosférica local P = 759.5mmHg
Reemplazando en la
formula tenemos:
e=
26.75mmHg - 0.00080 °C-1 X 759.50
mmHg
(28.0 - 27.0)°C
E =26.75 - 0.6076 mmHg.
e= 26.14 mmHg.
Luego se calcula
Humedad Relativa (Hr) (%).
Para la
humedad relativa se utiliza el valor de es para el termómetro seco ts
encontrada en la tabla N° 1(tensión de saturación de vapor de agua en el
aire mmHg.
para ts=28.0
es= 28.36 mmHg
Hr = 26.14 mmHg x 100 =0.9217
x 100 = 92%
28.36 mmHg
Hr =
92% para el 10 de octubre de 2010
TABLA N° 1. TABLA PSICROMÉTRICA
PRESIÓN DE VAPOR DE AGUA (mmHg)
|
TºC
|
0.0
|
0.1
|
0.2
|
0.3
|
0.4
|
0.5
|
0.6
|
0.7
|
0.8
|
0.9
|
|
-9
|
2.34
|
2.32
|
2.30
|
2.28
|
2.27
|
2.25
|
2.23
|
2.21
|
2.20
|
2.18
|
|
-8
|
2.52
|
2.51
|
2.49
|
2.47
|
2.45
|
2.43
|
2.41
|
2.39
|
2.38
|
2.36
|
|
-7
|
2.73
|
2.71
|
2.69
|
2.67
|
2.65
|
2.62
|
2.60
|
2.58
|
2.56
|
2.54
|
|
-6
|
2.94
|
2.92
|
2.90
|
2.88
|
2.86
|
2.83
|
2.81
|
2.79
|
2.77
|
2.75
|
|
-5
|
3.17
|
3.15
|
3.12
|
3.10
|
3.07
|
3.05
|
3.03
|
3.01
|
2.99
|
2.96
|
|
-4
|
3.42
|
3.39
|
3.37
|
3.34
|
3.32
|
3.29
|
3.27
|
3.24
|
3.22
|
3.20
|
|
-3
|
3.68
|
3.65
|
3.62
|
3.60
|
3.57
|
3.55
|
3.52
|
3.49
|
3.47
|
3.44
|
|
-2
|
3.96
|
3.93
|
3.90
|
3.87
|
3.85
|
3.82
|
3.79
|
3.76
|
3.73
|
3.71
|
|
-1
|
4.26
|
4.23
|
4.20
|
4.17
|
4.14
|
4.11
|
4.08
|
4.05
|
4.02
|
3.99
|
|
-0
|
4.58
|
4.55
|
4.51
|
4.48
|
4.45
|
4.42
|
4.38
|
4.35
|
4.32
|
4.29
|
|
0
|
4.58
|
4.61
|
4.65
|
4.68
|
4.72
|
4.75
|
4.79
|
4.80
|
4.86
|
4.89
|
|
1
|
4.93
|
4.96
|
5.00
|
5.03
|
5.07
|
5.11
|
5.14
|
5.28
|
5.22
|
5.26
|
|
2
|
5.29
|
5.33
|
5.37
|
5.41
|
5.45
|
5.49
|
5.58
|
5.66
|
5.60
|
5.64
|
|
3
|
5.68
|
5.73
|
5.77
|
5.81
|
5.85
|
5.89
|
5.93
|
5.97
|
6.02
|
6.06
|
|
4
|
6.10
|
6.14
|
6.19
|
6.23
|
6.27
|
6.32
|
6.36
|
6.45
|
6.45
|
6.50
|
|
5
|
6.54
|
6.59
|
6.64
|
6.68
|
6.73
|
6.78
|
6.82
|
6.87
|
6.92
|
6.97
|
|
6
|
7.01
|
7.06
|
7.11
|
7.16
|
7.21
|
7.26
|
7.31
|
7.36
|
7.41
|
7.46
|
|
7
|
7.51
|
7.57
|
7.62
|
7.67
|
7.72
|
7.78
|
7.83
|
7.88
|
7.94
|
7.99
|
|
8
|
8.05
|
8.10
|
8.16
|
8.21
|
8.27
|
8.32
|
8.38
|
8.44
|
8.49
|
8.55
|
|
9
|
8.61
|
8.67
|
8.73
|
8.79
|
8.85
|
8.91
|
8.96
|
9.03
|
9.09
|
9.15
|
|
10
|
9.21
|
9.27
|
9.33
|
9.40
|
9.46
|
9.52
|
9.59
|
9.65
|
9.71
|
9.78
|
|
11
|
9.84
|
9.91
|
9.98
|
10.04
|
10.11
|
10.18
|
10.24
|
10.31
|
10.38
|
10.45
|
|
12
|
10.52
|
10.59
|
10.66
|
10.73
|
10.80
|
10.87
|
10.94
|
11.01
|
11.09
|
11.16
|
|
13
|
11.23
|
11.31
|
11.38
|
11.45
|
11.53
|
11.61
|
11.68
|
11.76
|
11.83
|
11.91
|
|
14
|
11.99
|
12.07
|
12.14
|
12.22
|
12.30
|
12.38
|
12.46
|
12.55
|
12.63
|
12.71
|
|
15
|
12.79
|
12.87
|
12.96
|
13.04
|
13.12
|
13.21
|
13.29
|
13.38
|
13.46
|
13.55
|
|
16
|
13.64
|
13.72
|
13.81
|
13.90
|
13.99
|
14.08
|
14.17
|
14.26
|
14.35
|
14.44
|
|
17
|
14.53
|
14.62
|
14.72
|
14.81
|
14.91
|
15.00
|
15.10
|
15.19
|
15.29
|
15.38
|
|
18
|
15.48
|
15.58
|
15.68
|
15.78
|
15.87
|
15.97
|
16.08
|
16.18
|
16.28
|
16.38
|
|
19
|
16.48
|
16.58
|
16.69
|
16.79
|
16.90
|
17.00
|
17.11
|
17.22
|
17.32
|
17.43
|
|
20
|
17.54
|
17.65
|
17.76
|
17.87
|
17.98
|
18.09
|
18.20
|
18.31
|
18.42
|
18.54
|
|
21
|
18.66
|
18.77
|
18.88
|
19.00
|
19.12
|
19.24
|
19.35
|
19.47
|
19.59
|
19.71
|
|
22
|
19.83
|
19.95
|
20.08
|
20.20
|
20.32
|
20.44
|
20.57
|
20.70
|
20.82
|
20.95
|
|
23
|
21.07
|
21.20
|
21.33
|
21.46
|
21.59
|
21.72
|
21.85
|
21.98
|
22.12
|
22.25
|
|
24
|
22.38
|
22.52
|
22.65
|
22.79
|
22.92
|
23.06
|
23.20
|
23.34
|
23.48
|
23.62
|
|
25
|
23.76
|
23.90
|
24.05
|
24.19
|
24.33
|
24.48
|
24.62
|
24.77
|
24.92
|
25.07
|
|
26
|
25.22
|
25.37
|
25.52
|
25.67
|
25.82
|
25.97
|
26.13
|
26.28
|
26.44
|
26.59
|
|
27
|
26.75
|
26.90
|
27.06
|
27.22
|
27.38
|
27.54
|
27.70
|
27.87
|
28.03
|
28.19
|
|
28
|
28.36
|
28.52
|
28.69
|
28.86
|
29.03
|
29.19
|
29.36
|
29.54
|
29.71
|
29.88
|
|
29
|
30.05
|
30.23
|
30.40
|
30.58
|
30.75
|
30.93
|
31.11
|
31.29
|
31.47
|
31.65
|
|
30
|
31.83
|
32.02
|
32.20
|
32.38
|
32.57
|
32.76
|
32.95
|
33.13
|
33.32
|
33.51
|
METODO
TABULAR:
La Tabla N° 02,
proporciona los valores de la humedad relativa del aire en función de la
temperatura del termómetro de bulbo húmedo y de la Depresión psicrométrica.
TABLA
N° 2. TABLA PSICROMETRICA
METODO
GRAFICO:
El ábaco de la Figura
N° 7 , denominado gráfico psicrométrico, permite determinar
gráficamente la Humedad relativa del aire
en función de las lecturas de un psicrómetro sin aspiración
Figura
N° 7. Gráfico Psicrométrico.
Cuadro
N° 1: Valores
horarios de Temperatura, Presión de Vapor y Humedad Relativa-Estación
Zungarococha (06/abril/1974)
|
Hora
|
T (°C)
|
e (mmHg)
|
Hr (%)
|
|
2
|
22.0
|
19.8
|
96
|
|
4
|
22.0
|
19.8
|
96
|
|
6
|
22.0
|
19.8
|
97
|
|
8
|
22.0
|
19.8
|
97
|
|
10
|
23.5
|
21.7
|
90
|
|
12
|
24.5
|
23.1
|
85
|
|
13
|
24.5
|
23.1
|
80
|
|
14
|
25.0
|
23.8
|
78
|
|
16
|
25.5
|
24.5
|
72
|
|
18
|
26.0
|
25.2
|
91
|
|
20
|
24.0
|
22.4
|
95
|
|
22
|
22.5
|
20.4
|
97
|
|
24
|
22.0
|
19.8
|
97
|
Figura: N° 8. Variación diaria de la
temperatura, humedad relativa, y presión de vapor (06 de abril 1974)
Cuadro N° 2: Valores mensuales de
Humedad Relativa y Precipitación
|
MESES
|
Humedad (%)
|
Precipitación (mm)
|
|
ENE
|
81.0
|
215.13
|
|
FEB
|
83.8
|
171.2
|
|
MAR
|
83.8
|
166.37
|
|
ABR
|
83.5
|
121.15
|
|
MAY
|
84.0
|
131.55
|
|
JUN
|
85.7
|
107.17
|
|
JUL
|
84.9
|
129.56
|
|
AGO
|
80.4
|
48.75
|
|
SEP
|
80.6
|
48.27
|
|
OCT
|
80.3
|
115.57
|
|
NOV
|
82.2
|
160.03
|
|
DIC
|
82.6
|
84.33
|
Figura N° 9. Variación mensual de la
humedad relativa, y precipitación (año 2010)
EVALUACION:
- ™Definición de la humedad del aire
- ™¿Cómo llega el vapor de agua a la atmósfera?
- ™¿Cuántos métodos conoces para determinar la humedad relativa?
- ™¿Cómo es la variación diaria y mensual de la humedad relativa del aire?
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