Calentar aire depende de la Humedad Relativa?

Calentar aire a una temperatura precisa, es algo extremadamente difícil, y te explico las razones:

-El aire es algo muy poco denso, y por lo tanto si uno da apenas un poco de calor demás, la temperatura se escapa hacia arriba, si da algo menos, se escapa hacia abajo.

-Pero además de ser "poco denso", su densidad y calor especifico VARÍAN en función de la temperatura del aire, de su humedad relativa y de su PRESIÓN ATMOSFÉRICA. Así que si lograses un sistema "perfecto para funcionar en planta baja"... y lo subes a la azotea de ese edificio, ya no te funcionara igual, aun con esa pequeña variación de presión atmosférica de 10 o 20 pisos.

-Si a eso agregas que el ventilador podrá tener pequeñas variaciones de caudal al tener pequeñas variaciones de tensión de alimentación, o que la resistencia le pase igual y varíe algunos pocos vatios o fracciones de vatios por "subir o bajar la tensión"... el calculo se vuelve imposible.

-El bajo calor especifico del aire, hace que las variaciones de temperatura en funciones de pequeñas variaciones de caudal o de potencia entregada sean muy rápidas... y si uno no tiene un buen control, preferiblemente de tipo PROPORCIONAL y con corrección PID, mantener un valor estable, se vuelve poco menos que imposible.

Lógico, hablamos de mantener "estable en un rango estrecho", porque si vas a calentar un ambiente, y un día te sube 4 grados sobre la temperatura exterior y otro día 6 ... eso no sera drama, igual que no es drama si un secador de cabello un día saca aire a 60 grados y otro día lo saca a 55 o a 65 grados. Pero si ese aire se usa para "Incubar pollitos"... y te varia en medio grado hacia arriba o hacia abajo, si es un drama.

Calcular, por supuesto que si, e incluso lo he calculado más de una vez... Pero no es "Aplicar tal fórmula, poner los valores y te sale un numero"... Es algo que requiere varios días de estudios ingenieriles y de conocer todas las variables y características del equipo. Y eso es algo que no se puede hacer en un foro como estos, porque yo, Ingeniero, no podría dedicar dos días de estudio "sin cargo" para resolver ese problema. Deberías recurrir a algún ingeniero de tu zona, y pedirle los cálculos... Que de todos modos, deberán ser compensados como te dije, con un excelente sistema de control "Proporcional más PID", sin el cual, el resultado no funcionara.

Muchas gracias Boris,

El aparato es un equipo destinado a meter aire en casa para evitar humedades. El principio de funcionamiento es coger aire de la calle, calentarlo para subirle la HR y meterlo en casa.

No es importante la cantidad exacta. Siempre que meta aire con la HR más elevada de la que hay en la calle.

El problema es que creo que si la HR que me insufla el aparato es superior a la de casa, estoy "tirando piedras contra mi propio tejado". Por eso lo que he pensado es medir la Temperatura y HR del aire de la calle y calcular la Humedad Absoluta. Con esa Humedad absoluta y la temperatura resultante de subir la temperatura del aire de la calle con la resistencia, calcular la HR.

Si esa HR es superior a la HR de la casa, mantendré la máquina en marcha. Si por el contrario, es inferior, pararé la máquina para no meter aire más húmedo en casa.

Como ves, la temperatura que consigue calentar la resistencia no es crítica. Necesito un valor orientativo y quedarme con el valor más negativo. Lo pero que me puede pasar es que siga metiendo aire húmedo como hasta ahora, pero siempre será menos tiempo que actualmente, así que algo habré ganado.

Tengo las siguientes premisas:

Altura al nivel del mar, caudal de aire 60 m3/h. ¿Se puede hacer un cálculo o estimación?

Si no se puede calcular, siempre puedo medir cuánto me calienta con distintas condiciones en la calle, pero me gustaría hacer algo más "científico".

De partida... la mejor forma de "quitar humedad", es ENFRIANDO el aire, y no calentándolo.

Los equipos de aire acondicionado lo hacen en forma natural de ese modo.

Para detallarte: La "Humedad relativa" varia con la temperatura. Si una muestra de aire contiene 5 gramos de agua, y eso representa 80% de humedad relativa, al calentarla, seguirá conteniendo los 5 gramos de agua... porque cuanto más caliente este, más agua en forma de vapor admite. Solo que en el aire caliente, esos 5 gramos ahora tal vez sean solo un 70% de humedad relativa.

En cambio si se enfría, el aire admite menos vapor de agua... y esa humedad pasa a ser del 90% o más, parte condensa, y en vez de 5 gramos te quedaran solo 4

Muchas gracias por tus aclaraciones. Te voy a meter un pequeño rollo, pero la clave está en el último párrafo:

La máquina de la que estoy hablando es menos efectiva que un aire acondicionado, pero mucho mas barata en cuanto a instalación y consumo y sobre todo... ya la tengo montada, por lo que no me planteo cambiarla por otra ya que no quiero gastarme más dinero.

La puse porque tenía problemas de humedad en casa debido a condensaciones. El principio de funcionamiento es sobrepresionar la casa con aire de la calle y te hacen unas rendijas en las ventanas para que por ellas salga el aire "sobrante". De este modo consigues renovar todo el aire de la casa cada 2 - 3 horas y evitas la condensación en paredes y muebles.

Para mejorar el efecto, el aire de la calle se calienta con el fin de disminuir la HR y darle así al aire que metes en casa más capacidad para absorver agua. Como luego ese aire se irá por las rendijas, el efecto es que te llevas el agua de la casa.

El inconveniente que le veo a este sistema es que si en la cale el aire ya viene con mucha humedad relativa, hay momentos en los que por mucho que caliente el aire que meta en casa (la máquina tampoco es que tenga una gran capacidad de calentar), no voy a conseguir meter are con menos HR que el que tengo ya dentro, con lo que en vez de ayudarme, la máquina me está perjudicando. Por ejemplo, si en casa tengo 21 ºC y 70% y en la calle hacen 23ºC y 80% ó 5ºC y 90%, nunca conseguiré que ese aire de la calle me mejore lo que tengo dentro, por lo que me interesaría apagar la máquina.

La custión es cómo relaciono el aire que me entra en la máquina (su HR y T) con lo que me sale de la máquina.

He pensado que podría calcular la entalpía que aporta la máquina en un caso concreto que ya he medido:

Con 14 ºC y 88% de HR en la calle (37 KJ/Kg), me calienta el aire a 18 ºC y 66% (41 KJ/Kg), es decir, la máquina me aporta unos 4 KJ/Kg.

¿Puedo suponer que la máquina siempre que la resistencia funcione me aportará 4 KJ/Kg? Para mí esta es la clave, porque si esto fuera cierto, podría calcular la entalpía y humedad absoluta para cada caso concreto que esté pasando en la calle, sumarle los 4 KJ/Kg y a partir de esa nueva entalpía, como sé la humedad absoluta y ésta no varía por calentar el aire, puedo saber la HR y T del aire que soplará la máquina y decidir si me interesa parar la máquina o no.

Interesante!. Dame que lo leo, lo pienso un poco y mañana te contesto "ya digerida la informacion", ¿ok?

Claro! Gracias por tu interés.

Pensado un poco mas... y lo sigo viendo dificil.

Bien... vamos a un extremo: Si tuvieses el aire exterior al 100% de humedad relativa a 20 grados, tendrias unos 20 gramos de agua por cada metro cubico de aire. Caliento el aire 4 grados... Asi que ahora tendre OTRO problema: Ya no tengo mas 1 m3... sino que por dilatacion de aire, tengo algo asi de 1,5% mas de volumen de "aire"... pero el agua que es liquido, no se dilato en la misma proporcion, sino que muchisimo menos.

El aumento de volumen por dilatacion, me provoca lo que mencionaste de "aumento de la presion interna respecto a la externa" (Ademas del provocado por la energia que le dio al aire el sistema del ventilador que lo inyecto). Eso me pone en "un pequeño aprieto": Ahora, sigo teniendo los mismos 20 gramos de agua... pero el aire esta ligeramente mas enrarecido, por lo que, si bien al ser mas caliente tiene mas capacidad de "llevar agua" (tal vez ahora sean 20,5 gramos... por presuponer una cifra), la masa de agua estara en aire menos denso. Asi que uno tira hacia abajo la HR... y el otro me la tira hacia arriba.

Y me deja en que habria que ponerse a estudiar eso en forma muy fina y cuidadosa, para ver que efectivamente, no terminemos con mas HR que antes.

Me hizo acordar al problema del "Demonio de Maxwell", donde se demuestra que "pasar calor de la fuente fria a la caliente no violaria un principio de la termodinamica"... aunque hacerlo en la practica es casi imposible. Aca nos enfrentamos a un problema parecido:

-Aumenta la temperatura del aire, y por logica, debe bajar la HR del mismo

-Pero por otro lado, aumenta el volumen y se hace menos denso... y la misma masa de agua debe ser contenida por un volumen de aire ligeramente menor.

Un par de cosas que son absolutamente indiscutibles:

-A tu pregunta: Si, se puede suponer que la maquina aportara siempre esos 4 kJ/Kg, si nos mantenemos en las logicas condiciones "normales" (o sea que no hablamos de aire a 200 grados ni a 100 bajo cero). Habra cambios, justamente por la variacion de la cantidad de agua en el aire, pero no seran muy grandes

-Una extra: Al subir la temperatura del aire, sube la temperatura de "Punto de rocio", asi que si, la humedad del ambiente (paredes, objetos...), se va a evaporar, y se va a eliminar cuando salga ese aire.

Mi impresion con "solo un estudio de una hora del problema": El sistema va a SECAR EL INTERIOR, provocando la evaporacion del agua en paredes y objetos... pero no va a bajar significativamente la HR del aire en el interior... ya que la evaporacion de la humedad interna, compensara la baja de la HR por subida de temperatura.

O sea que el aparato funcionara bien para "secar el ambiente", pero sin bajar mucho la HR del aire, para resumir brevemente.

¡Muchas gracias por tus explicaciones!

Ahora lo tengo mucho más claro.

Está claro que la máquina, en general, me ayuda pero en días como hoy (25 ºC y 75 %) en la calle, es más bien al contrario.

Voy a modificarla para que funcione sólo cuando me interesa y a ver si mejoro la situación.

De nuevo, muchas gracias!