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Por ser una ciencia térmica, la psicrometría basa todo sus datos en relaciones termodinámicas que permiten medir y controlar todos los dispositivos de climatización. A continuación se enumeran los conceptos termodinámicos básicos, su definición y su simbología con el objetivo de comprender de manera correcta los desarrollos matemáticos que se utilizarán de aquí en adelante.

1.3.1 Temperatura absoluta

La medición de la temperatura estuvo siempre ligada a un cuerpo de referencia, inicialmente en el Sistema Internacional (SI) el cuerpo de referencia era el agua, de manera que el punto de fusión era el 0 de la escala y el punto de ebullición eran 100 unidades de la misma. Pero la temperatura va más allá de un concepto de comparación entre frío y calor, la temperatura está ligada al movimiento de las partículas que conforman un cuerpo, llegará un punto en que las partículas no se muevan y la temperatura será la misma independientemente del cuerpo de referencia, a esta temperatura se le conoce como cero absoluto.
La temperatura absoluta es una medida basada en escalas absolutas que parten del cero absoluto y que utilizan instrumentos de medición basados en radiación térmica, los cuales son más precisos y no dependen de ningún cuerpo de referencia. La Escala Internacional de Temperatura (ITS-90) utiliza como unidad de medida de la temperatura absoluta el Kelvin (K), y relaciona varios puntos termodinámicos de referencia para la calibración de los instrumentos de medición de la temperatura, entre ellos el punto de fusión del agua que se encuentra a 273.15 K.
El uso del Kelvin como unidad de medida de la temperatura absoluta está basado en la misma unidad de medida de los grados Celsius, de manera que 100ºC son 373.15 K. Pero la diferencia radica en que la ITS-90 el grado Celsius no está relacionado exactamente con los puntos de fusión y ebullición del agua, de hecho, hoy en día el punto de ebullición del agua es de 373.12 K, lo que equivale a 99.97ºC.
En cuestiones de simbología, siempre que se hable de temperaturas absolutas se utiliza el símbolo T, mientras que cuando se trabaja con temperaturas relativas como los grados Celsius, se utiliza el símbolo t. De manera tal que:
Ecuacion1

1.3.2 Razón de humedad de saturación del aire

Es la primera medida de humedad y se refiere a un límite de equilibrio entre presión atmosférica y temperatura ambiente hasta donde se permite que existan en equilibrio el aire seco en fase gaseosa, junto con el agua en forma líquida o sólida. El aire siempre buscará el equilibrio, por lo que al cruzar este límite implica que el aire seco se saturará de agua y la cederá al ambiente, este fenómeno sucede de muchas maneras dependiendo de los cuerpos que se encuentren alrededor del aire, el ejemplo más utilizado es el rocío y la niebla, por lo que es común creer que la saturación solo genera condensación del agua, sin embargo, la saturación ocurre también por precipitación de agua que ya está en estado líquido, o incluso la solidificación puede existir bajo ciertas condiciones atmosféricas, el granizo es un ejemplo de ello. Cuanto menor sea la presión atmosférica y mayor sea la temperatura ambiente, más alta será la humedad específica de saturación del aire.
La razón de humedad de saturación del aire es una relación entre la masa de agua máxima que puede retener el aire seco por cada unidad de masa de aire seco. Pese a que es una relación siempre se deberá añadir las unidades de masa con que es medido. En el sistema internacional se utilizan las unidades de kgw/kg pero estos valores son muy bajos por lo que ASHRAE® utiliza las unidades de gw/kgda. Los subíndices w y da se refieren a medidas de agua y aire seco respectivamente, estos se pueden obviar, aunque es mejor mantenerlos para evitar posibles confusiones a la hora de realizar cálculos.
Para simbolizar la razón de humedad siempre se utiliza el símbolo W, y para referirse a propiedades en el estado de saturación siempre se utiliza el subíndice s, de manera que la humedad específica de saturación se simboliza como Ws.

1.3.3 Volumen específico del aire

En psicrometría el volumen específico difiere levemente del concepto general de volumen específico, el volumen específico del aire es la relación entre el volumen que ocupa el aire húmedo por cada unidad de masa de aire seco. De hecho, para cálculos psicrométricos todas las propiedades termodinámicas específicas son medidas en relación a la masa de aire seco.
Un volumen específico total que mediría la relación volumen masa del aire húmedo no es útil para cálculos de procesos y ciclos termodinámicos prácticos. Esto se debe a que tanto el volumen, como la masa de aire húmedo son variables en el tiempo, en cambio la cantidad de aire seco dentro de un espacio se conserva independientemente del proceso psicrométrico que se realice.
En este momento es bueno hacer una anotación muy importante, muchos diseñadores de aire acondicionado utilizan valores constantes de volumen específico que sacan de libros o cartas psicrométricas y lo aplican para todos los cálculos como si se tratara de una constante. Esto es una pésima práctica ya que el cambio del volumen específico con la presión atmosférica y la temperatura ambiente es de valores considerables y no puede ser despreciado. En pocas palabras, siempre debe calcular el volumen específico del aire para todas las condiciones ambientales que esté considerando.
El volumen específico tiene el símbolo v , aunque por recomendación personal es bueno agregarle una línea en la mitad para diferenciarlo de la velocidad, la cual utiliza la misma simbología. En psicrometría se trabajan con tres tipos de volúmenes específicos de referencia: el volumen específico de saturación del aire vs, el volumen específico del aire seco vda, y la diferencia entre estos dos vas. Por ser una relación de volumen y masa trabaja con unidades de m3/kgda.

1.3.4 Entalpía específica del aire

La entalpía es la medida de calor por excelencia, mide la cantidad de energía térmica que contiene un cuerpo. Este concepto es importante por el hecho de que explica como dos cuerpos con las mismas temperaturas pueden estar transfiriendo calor entre ellos. La entalpía es la suma de las energías térmicas que tiene un cuerpo las cuales son la energía interna producto de su temperatura y masa, y la energía transferida por la presión a la que se encuentra. Es decir, en términos termodinámicos, para que un cuerpo tenga una entalpía nula tendría que estar en vacío y cero absoluto.La entalpía específica del aire es una relación entre la cantidad de entalpía del aire húmedo por cada unidad de masa de aire seco. Nuevamente, difiere levemente del concepto de entalpía específica total que se utiliza en la termodinámica por las mismas razones que en el del volumen específico.
La entalpía específica del aire se simboliza con h y sus unidades pueden ser tanto J/kgda como kJ/kgda, nótese que no se utiliza J/gda ya que la unidad de medida de la masa en el sistema internacional es el kilogramo y no el gramo. Actualmente no existe un instrumento de medida que referencie la entalpía desde el vacío y cero absoluto, por lo que siempre es común encontrar un sin número de valores de entalpía para un mismo valor de presión y temperatura de un cuerpo. Estos valores son tomados con referencia a un cuerpo, temperatura y presión patrones (análogo a como sucede con las escalas de temperatura relativas). Esto no presenta ningún problema en cuestiones de cálculos ya que lo importante de la entalpía no es medir la cantidad de calor exacta que contiene, sino la diferencia de entalpía que presenta frente a otro cuerpo.

1.3.5 Entropía específica del aire

La entropía es una medida de la mínima ineficiencia energética que puede tener un proceso, cuando existe un ciclo térmico, la suma de las entropías de todos los procesos siempre va a ser mayor o igual a cero. Este concepto es fundamental para cualquier diseño térmico ya que en la vida real no se puede llegar a eficiencias del 100%, de hecho, en procesos ideales tampoco , ya que para alcanzar una entropía igual a cero se necesita estar en condiciones específicas bajo el cero absoluto.La entropía específica del aire es la cantidad de entropía que tiene el aire húmedo por cada unidad de masa de aire seco. Análoga a la entalpía, la entropía no se puede medir desde el cero absoluto, por lo que siempre se utiliza un patrón de comparación, lo que hace que las tablas de entropía difieran unas de otras. Esto no genera ningún problema ya que lo importante en el diseño no es conocer la entropía exacta del aire, sino el cambio que existe de esta al pasarlo de un estado a otro.
La entropía específica se mide en kJ/kgdaּK, su símbolo es s. Para cálculos psicrométricos la entropía tendrá un valor de 1 cuando la temperatura sea de 0 ºC. La entropía es una propiedad que nació de un concepto matemático, y actualmente no existe un instrumento que la pueda medir directamente, los datos que uno encuentra en las tablas termodinámicas son deducciones promediadas del cambio de entalpía que se registró. Si se tiene la función de la entalpía con respecto a la temperatura se puede calcular la entropía específica de la siguiente manera:

Ecuación 2

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] AMERICAN SOCIETY OF HEATING, REFRIGERATING AND AIR-CONDITIONING ENGINEERS.
Fundamentals Handbook. Psychrometrics [Archivo de lectura Acrobat Reader *.pdf].
ASHRAE’s online bookstore [online]. 2010. Avalaible from
internet:<http://www.techstreet.com/standards/ASHRAE/F01_2009_I_P_?product_id=1644226&gt;.
16 p.