OPERACIONES UNITARIAS IV ING. QUÍMICA

DETERMINACIÓN DE LA HUMEDAD RELATIVA EN SUCRE

1. OBJETIVOS Determinar experimentalmente la temperatura de bulbo húmedo Medir la humedad relativa con la ayuda de un higrómetro Calcular la humedad relativa a partir de la temperatura del bulbo húmedo Comparar los resultados de la humedad relativa determinada con el

hidrómetro con la humedad relativa calculada

2. FUNDAMENTO TEÓRICO2.1 Temperatura de bulbo húmedo (T w)

Es la temperatura que se mide con un termómetro envuelto en un material especial absorvente de agua (generalmente algodón), del cual se evapora en forma espontanea agua hacia la atmosfera, ver figura 1.

La energía necesaria para la evaporación se obtiene del bulbo del termómetro, por lo que la temperatura indicada es menor que la que da un termómetro sin el material absorvente (temperatura seca), a esta se le llama la temperatura de bulbo húmedo. Si el agua que se evapora del material absorvente a un ambiente totalmente seco, el aire absorvera gran cantidad de agua haciendo que la diferencia de temperatura entre los dos termómetros sea grande, por el contrario si el aire esta saturado, la temperatura de bulbo húmedo será igual a la temperatura seca.

Fig.1 Temperatura de bulbo húmedoFuente: Dr. José O. Valderrama, uvigo televisión, tv.uvigo.es

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2.2 Humedad absoluta (H)

La humedad absoluta o simplemente humedad, se define como los kilogramos de vapor de agua contenidos en 1 kilogramo de aire seco. La ecuación de a continuación permite calcular la humedad del aire en función a la presión parcial del vapor de agua y la presión total de la mezcla.

H=PM A

PM B( P A

P−PA)(1)

Donde :

A :representaal Agua

B: representaal aire

H=humedadabosolutadel aire

PA=Presión parcial del vapor deagua

PM A=Pesomolecular del agua

PM B=Pesomolecular del aire

También podemos determinar la humedad del aire a partir de la temperatura de bulbo húmedo.

H 1=

H 2 λ2T 1−T 2

−1.005

λ2T1−T 2

+1.88(2)

Donde :

H 1=Humedad absolutadel aire

T 2=T w=Temperaturadebulbo humedo

T 1=Temperaturadel aire

λ2=Entalpiade vaporizacióna temperaturade bulbohumedo

H 2=Humedad de saturación atemperatura debulbo humedo

λ2 se puede evaluar a partir de la ecuación de watson:

λ2=3072,27(1−T 2T C

)0.375

(3)

Donde :

T C=es latemperaturacritica del agua

T 2=Temperaturadebulbo húmedo

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2.3 Humedad de saturación(Hs)La humedad de saturación es la humedad del aire cuando el vapor de agua se encuentra en equilibrio con el agua líquida a la misma temperatura. La humedad de saturación ocurre cuando la presión parcial del vapor de agua en el aire iguala a la presión de vapor que ejerce el agua líquida a la misma temperatura. Cuando el aire está saturado, cualquier exceso de vapor de agua se condensa.

H s=18.0238.97 ( P A

s

PT−PAs ) (4)

Donde :PA

s =Presiónde saturacionPT=Presión total

2.4 Humedad relativa(Hr)La humedad relativa, o porcentaje de humedad relativa, es la razón entre la presión parcial del vapor de agua y la presión de vapor del agua (a la misma temperatura) multiplicada por 100:

H r=PA

PAS ∗100 (5)

Donde :

PA=Presión parcial del Agua

Pv=Presión devapor del agua alamisma temperatura

3. EQUIPO Y MATERIALESo 1 Higrómetroo 2 Termómetros o 2 vaso de precipitadoo Paño de algodóno Secadoro Estufa

4. PROCEDIMIENTO1. Determinar experimentalmente la temperatura de ebullición del agua2. Medir la temperatura y humedad relativa (Hidrómetro)

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3. Leer la temperatura de bulbo húmedo (estable) con una corriente de aire a condiciones ambiente

4. Generar corriente de aire caliente con el secador y leer nuevamente la temperatura de bulbo húmedo en las nuevas condiciones

5. CÁLCULOS5.1 TABULACIÓN DE DATOS EXPERIMENTALES

T w 15°CT Aire 25°C

T Ebullición 92°CH r(hidrómetro) 34%

T w 1(Aire caliente) 34°C5.2 CÁLCULOS

Partiendo de la ecuación 4, tenemos:

H s=18.0238.97 ( P A

s

PT−PAs ) (4)

La presión de saturación es calculada con la temperatura de bulbo húmedo.

PAs =85484mmHg

Además determinar la presión total a partir de la temperatura de ebullición del agua.

PT=345mmHg

Reemplazando en la ecuación (4), tenemos:

H s=18.0238.97 ( P A

s

PT−PAs )=53434 KgvaporKgAire

Calculo de la entalpia de vaporización a temperatura de bulbo húmedo, T 2=TW

λ2=3072,27(1−T 2T C

)0.375

Considerando que la humedad de saturación (bulbo húmedo) es igual a la humedad 2, H s=H 2

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H 1=

H 2 λ2T 1−T 2

−1.005

λ2T1−T 2

+1.88=232Kgvapor /KgAire

Despejando la presión parcial PA de la ecuación (1), H=H 1

H=PM A

PM B( P A

P−PA)(1)

PA=2323mmHgPor último calculamos humedad relativa;

H r=PA

PAS ∗100 (5)

H r=232%

6. CONCLUSIONES7. BIBLIOGRAFIAhttp://tv.uvigo.es/es/video/33383.htmlLibro base de Operaciones unitarias IV,Ing. Hernán Peñaranda, Humedad, Pags.43-56

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