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Simulación de los procesos psicrométricos
Los procesos físicos de evaporación y de condensación del agua y viceversa establecen mecanismos de adición y eliminación de humedad, provocando cambios en los diferentes sistemas ecológicos, habitacionales e industriales. Múltiples procesos de acondicionamiento de aire son necesarios en la industria. Estos procesos han sido modelados matemáticamente como operaciones unitarias de humidificación, deshumidificación y secado, los mismos que están en función de varios parámetros psicrométricos como temperatura, humedad relativa, humedad absoluta, presión, y otros. Su cálculo por ecuaciones resulta más o menos complejo, las soluciones gráficas son más prácticas, pero menos precisas, software y simuladores en psicrometría son escasos. Este estudio desarrolla la creación de un modelo computarizado, creado en función de un algoritmo que puede disminuir la complejidad, acelerar la secuencia de operaciones y mejorar la precisión de los cálculos, útil tanto en la industria como en la docencia. El software es basado en el lenguaje Java® para simular casos y métodos de cálculo de procesos de humidificación, deshumidificación, secado y mezclas de aire basado en las ecuaciones básicas de la psicrometría, para un amplio rango de temperaturas y a diferentes alturas sobre el nivel del mar. El modelo ha sido validado para las condiciones Ecuador, mostrando buena correlación entre los resultados calculados manualmente frente a los obtenidos por la simulación.
1. Introducción
La psicrometría es necesaria para comprender las relaciones aire-vapor de agua, estas resultan fundamentales en procesos industriales de humidificación, deshumidificación, secado; acondicionamiento de aire en hábitats; útil en el diseño y análisis de sistemas de almacenamiento como silos y secaderos de cereales, procesos de deshidratación de alimentos, diseño de torres de enfriamiento.
Partiendo de los principios básicos de la termodinámica se han generado conceptos y relaciones matemáticas para los sistemas aire –vapor de agua, que, expresadas en modelos matemáticos y gráficos,se traducen en parámetros que definen lo que podemos llamar la condición psicrométrica del aire. Estas herramientas analíticas nos ayudan a resolver un sinnúmero de problemas de ingeniería química. Aunque diversos autores han abordado estos problemas [1]-[6], existe muy poco software y simulaciones sobre procesos psicrométricos [7], de hecho, en la literatura se encuentra algunas soluciones gráficas, pero estas, o han quedado obsoletas para las plataformas actuales como http://www.vpclima.upv.es/psicro.htm[8], o en su defecto proponen soluciones analíticas parciales, limitadas a unos pocos parámetros, sin soluciones a procesos de mezcla de diversas calidades de aire, u omiten la visualización del diagrama psicrométrico [7].
Mago y Long [9] propone similares soluciones en Microsoft Excel, sin considerar presiones atmosféricas reducidas por la altura, los autores mencionados [7] y [9], destacan el uso pedagógico de estas herramientas que mejoran la experiencia de aprendizaje facilitando a los alumnos un mayor dominio de la psicrometría, facilitándoles cálculos de otra manera tediosos y repetitivitos, motivándoles a enfocarse más en aspectos de diseño y análisis del significado de los distintos parámetros con fines de aplicación tecnológica.
El presente estudio, que puede ser revisado en forma completa en [10], desarrolla una carta psicrométrica con una interfaz gráfica muy sencilla de utilizar, permite obtener propiedades del aire y resolver procesos para aire o mezclas de aire a distintas presiones y temperaturas. Abarca un rango mayor de posibilidades que las tablas publicadas en libros de texto que generalmente se limitan a condiciones de una atmósfera de presión.
Autores: Cardoso, Gustavo; Puzhi, Milton; Zhinín, Saúl
Idioma: Español
Editor: Facultad de Ciencias Químicas, Universidad de Cuenca
Año: 2016
Artículos
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Licencia
Atribución – No comercial – Compartir igual
Consultas: 1908
Citaciones: Revista de la Facultad de Ciencias Químicas. Número 15 2016
Este artículo fue preparado por Gustavo Cardoso (Escuela de Ingeniería Química, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad de Cuenca, Ecuador), Milton Puzhi y Saúl Zhinín, para la Revista de la Facultad de Ciencias Químicas, la RFCQ es una revista científica de acceso abierto dirigida a estudiantes, profesionales y personal académico del área de Bioquímica y Farmacia, de Ingeniería Química, Ingeniería Industrial e Ingeniería Ambiental que quieran mantenerse informados sobre los avances científicos en sus respectivos campos. Correo de contacto: revista.ccquimicas@ucuenca.edu.ec ; diuc@ucuenca.edu.ec.
Los procesos físicos de evaporación y de condensación del agua y viceversa establecen mecanismos de adición y eliminación de humedad, provocando cambios en los diferentes sistemas ecológicos, habitacionales e industriales. Múltiples procesos de acondicionamiento de aire son necesarios en la industria. Estos procesos han sido modelados matemáticamente como operaciones unitarias de humidificación, deshumidificación y secado, los mismos que están en función de varios parámetros psicrométricos como temperatura, humedad relativa, humedad absoluta, presión, y otros. Su cálculo por ecuaciones resulta más o menos complejo, las soluciones gráficas son más prácticas, pero menos precisas, software y simuladores en psicrometría son escasos. Este estudio desarrolla la creación de un modelo computarizado, creado en función de un algoritmo que puede disminuir la complejidad, acelerar la secuencia de operaciones y mejorar la precisión de los cálculos, útil tanto en la industria como en la docencia. El software es basado en el lenguaje Java® para simular casos y métodos de cálculo de procesos de humidificación, deshumidificación, secado y mezclas de aire basado en las ecuaciones básicas de la psicrometría, para un amplio rango de temperaturas y a diferentes alturas sobre el nivel del mar. El modelo ha sido validado para las condiciones Ecuador, mostrando buena correlación entre los resultados calculados manualmente frente a los obtenidos por la simulación.
1. Introducción
La psicrometría es necesaria para comprender las relaciones aire-vapor de agua, estas resultan fundamentales en procesos industriales de humidificación, deshumidificación, secado; acondicionamiento de aire en hábitats; útil en el diseño y análisis de sistemas de almacenamiento como silos y secaderos de cereales, procesos de deshidratación de alimentos, diseño de torres de enfriamiento.
Partiendo de los principios básicos de la termodinámica se han generado conceptos y relaciones matemáticas para los sistemas aire –vapor de agua, que, expresadas en modelos matemáticos y gráficos,se traducen en parámetros que definen lo que podemos llamar la condición psicrométrica del aire. Estas herramientas analíticas nos ayudan a resolver un sinnúmero de problemas de ingeniería química. Aunque diversos autores han abordado estos problemas [1]-[6], existe muy poco software y simulaciones sobre procesos psicrométricos [7], de hecho, en la literatura se encuentra algunas soluciones gráficas, pero estas, o han quedado obsoletas para las plataformas actuales como http://www.vpclima.upv.es/psicro.htm[8], o en su defecto proponen soluciones analíticas parciales, limitadas a unos pocos parámetros, sin soluciones a procesos de mezcla de diversas calidades de aire, u omiten la visualización del diagrama psicrométrico [7].
Mago y Long [9] propone similares soluciones en Microsoft Excel, sin considerar presiones atmosféricas reducidas por la altura, los autores mencionados [7] y [9], destacan el uso pedagógico de estas herramientas que mejoran la experiencia de aprendizaje facilitando a los alumnos un mayor dominio de la psicrometría, facilitándoles cálculos de otra manera tediosos y repetitivitos, motivándoles a enfocarse más en aspectos de diseño y análisis del significado de los distintos parámetros con fines de aplicación tecnológica.
El presente estudio, que puede ser revisado en forma completa en [10], desarrolla una carta psicrométrica con una interfaz gráfica muy sencilla de utilizar, permite obtener propiedades del aire y resolver procesos para aire o mezclas de aire a distintas presiones y temperaturas. Abarca un rango mayor de posibilidades que las tablas publicadas en libros de texto que generalmente se limitan a condiciones de una atmósfera de presión.
Descripción
Los procesos físicos de evaporación y de condensación del agua y viceversa establecen mecanismos de adición y eliminación de humedad, provocando cambios en los diferentes sistemas ecológicos, habitacionales e industriales. Múltiples procesos de acondicionamiento de aire son necesarios en la industria. Estos procesos han sido modelados matemáticamente como operaciones unitarias de humidificación, deshumidificación y secado, los mismos que están en función de varios parámetros psicrométricos como temperatura, humedad relativa, humedad absoluta, presión, y otros. Su cálculo por ecuaciones resulta más o menos complejo, las soluciones gráficas son más prácticas, pero menos precisas, software y simuladores en psicrometría son escasos. Este estudio desarrolla la creación de un modelo computarizado, creado en función de un algoritmo que puede disminuir la complejidad, acelerar la secuencia de operaciones y mejorar la precisión de los cálculos, útil tanto en la industria como en la docencia. El software es basado en el lenguaje Java® para simular casos y métodos de cálculo de procesos de humidificación, deshumidificación, secado y mezclas de aire basado en las ecuaciones básicas de la psicrometría, para un amplio rango de temperaturas y a diferentes alturas sobre el nivel del mar. El modelo ha sido validado para las condiciones Ecuador, mostrando buena correlación entre los resultados calculados manualmente frente a los obtenidos por la simulación.
1. Introducción
La psicrometría es necesaria para comprender las relaciones aire-vapor de agua, estas resultan fundamentales en procesos industriales de humidificación, deshumidificación, secado; acondicionamiento de aire en hábitats; útil en el diseño y análisis de sistemas de almacenamiento como silos y secaderos de cereales, procesos de deshidratación de alimentos, diseño de torres de enfriamiento.
Partiendo de los principios básicos de la termodinámica se han generado conceptos y relaciones matemáticas para los sistemas aire –vapor de agua, que, expresadas en modelos matemáticos y gráficos,se traducen en parámetros que definen lo que podemos llamar la condición psicrométrica del aire. Estas herramientas analíticas nos ayudan a resolver un sinnúmero de problemas de ingeniería química. Aunque diversos autores han abordado estos problemas [1]-[6], existe muy poco software y simulaciones sobre procesos psicrométricos [7], de hecho, en la literatura se encuentra algunas soluciones gráficas, pero estas, o han quedado obsoletas para las plataformas actuales como http://www.vpclima.upv.es/psicro.htm[8], o en su defecto proponen soluciones analíticas parciales, limitadas a unos pocos parámetros, sin soluciones a procesos de mezcla de diversas calidades de aire, u omiten la visualización del diagrama psicrométrico [7].
Mago y Long [9] propone similares soluciones en Microsoft Excel, sin considerar presiones atmosféricas reducidas por la altura, los autores mencionados [7] y [9], destacan el uso pedagógico de estas herramientas que mejoran la experiencia de aprendizaje facilitando a los alumnos un mayor dominio de la psicrometría, facilitándoles cálculos de otra manera tediosos y repetitivitos, motivándoles a enfocarse más en aspectos de diseño y análisis del significado de los distintos parámetros con fines de aplicación tecnológica.
El presente estudio, que puede ser revisado en forma completa en [10], desarrolla una carta psicrométrica con una interfaz gráfica muy sencilla de utilizar, permite obtener propiedades del aire y resolver procesos para aire o mezclas de aire a distintas presiones y temperaturas. Abarca un rango mayor de posibilidades que las tablas publicadas en libros de texto que generalmente se limitan a condiciones de una atmósfera de presión.