Este documento es una breve descripción de las funciones Javascript, implementadas en la calculadora, para los cálculos relativos a la humedad, correspondiente el capítulo 2 del texto de la asignatura.
El cálculo de la humedad absoluta se realiza con la función humedad, así, el ejemplo del texto, se resuelve en la calculadora con la siguiente instrucción:
Debido a que la humedad es adimensional, el único requisito es que las presiones (parcial y total) estén en las mismas unidades (como ocurre en el ejemplo), sin embargo, si fuera necesario convertir la presión de kPa a mmHg (como se hace en el texto), se podría proceder de la siguiente forma:
Con lo que se obtiene el mismo resultado. Como se puede ver en el ejemplo, el método swiftConverter, de la clase Qty, permite convertir, simultáneamente, dos o más valores que están en una unidad a otra (se reitera que en este caso no es necesario ninguna conversión). Por supuesto, se puede resolver el problema sin el método swiftConverter, llevando a cabo una a una las conversiones:
O, directamente, en una instrucción:
En la calculadora, las ecuaciones de Antoine, Harlacher y Thek-Stiel, han sido programadas en las funciones antoine, harlacher y thekStiel, sin embargo, en la calculadora, estas funciones no sólo permiten calcular la presión de vapor del agua, sino la presión de vapor de cualquier compuesto del cual se manden la constantes: antA, antB y antC para Antoine, harA, harB, harC y harD para Harlacher y Tb (temperatura de ebullición), Tc (temperatura crítica), Pc (presión crítica) y Hvb (entalpía de vaporización a la temperatura de ebullición) para Thek-Stiel. No obstante, las constantes y propiedades tienen valores por defecto para el agua, por lo que, si no se mandan las constantes (o propiedades) la presión de vapor (o la temperatura de saturación) calculada corresponde al agua.
En estas funciones, para calcular la presión de vapor, se manda la temperatura (T) y para calcular la temperatura de saturación, se manda la presión (P). Así, el ejemplo del texto para la ecuación de Antoine, se resuelve con la siguiente instrucción:
Y, para calcular la temperatura de saturación, para una presión conocida, se escribe la siguiente instrucción:
Se procede de la misma forma con las ecuaciones de Harlacher y Thek-Stiel:
Con la ecuación de Antoine, la temperatura de saturación (igualmente para cualquier mezcla gas-vapor, no sólo aire-agua), se calcula con la función humSat que recibe la temperatura en Kelvin (T) y la presión en mmHg (P) del aire, opcionalmente, si se trata de un compuesto diferente al agua, se deben mandar las constantes de la ecuación de Antoine. Así para resolver el ejemplo del texto, se escriben las instrucciones:
En la calculadora, el porcentaje de humedad se calcula con la función porHum, que recibe la humedad (h) y la humedad de saturación (hs), así el ejemlo del texto, se resuelve con la siguiente instrucción:
En la calculadora la humedad relativa se calcula con la función humRel, que recibe la presión parcial del gas (Pp) y la presión de vapor del líquido (Pv). Así, el ejemplo del texto se resuelve con la instrucción:
La presión parcial se calcula con la función prePar, que recibe la humedad (h) y presión en mmHg (P) del gas. Opcionalmente, si no es una mezcla aire-agua, se deben mandar también los pesos moleculares promedio del vapor (pmv) y del gas (pmv). Así, el ejemplo del texto se resuelve con la instrucción:
Como se sabe, la temperatura de rocío, en el caso de las mezclas gas-vapor, es simplemente la temperatura de saturación y como se vio previamente, pueden ser calculadas con las ecuaciones de Antoine, Harlacher y Thek-Stiel, simplemente mandando la presión. Así, los ejemplos del texto, se resuelven con las siguientes instrucciones:
El volumen húmedo se calcula con la función volHum, que recibe la temperatura (T), la presión (P) y la humedad (h). Si la mezcla no es aire-agua, se debe mandar, además, el peso molecular del vapor (pmv) y el pes molecular del gas (pmg):
El calor sensible del gas se calcula con la función csGas, que recibe la humedad (h) del aire. Si la mezcla no es aire-agua, se debe mandar, además, la capacidad calorífica promedio del gas (cpg), Si la mezcla no es aire-agua, se debe mandar, además, la capacidad calorífica promedio del gas (cpg) y la capacidad calorífica promedio del vapor (cpv). Así, el ejemplo del texto, se calcula con la siguiente instrucción:
La entalpía del gas húmedo se calcula con la función entGas, que recibe la temperatura (T) y la humedad (h) del gas. Si la mezcla no es aire-agua, se debe mandar, además, la capacidad calorífica promedio del gas (cpg), la capacidad calorífica promedio del vapor (cpv), la entalpía de vaporización (Hv) a su temperatura de soldificación (Ts) y la temperatura de soldificación (Ts) del vapor. Así, para resolver el ejemplo del texto, se escribe:
La entalpía del líquido, necesaria para calcular la entalpía del aire, se calcula con la función entLiq que recibe la temperatura (T) del líquido. Si el líquido no es agua, se debe mandar, además, la capacidad calorífica promedio del líquido (cpl) y la temperatura de solidificación del líquido. Así, el ejemplo del texto se resuelve con:
La temperatura de saturación adiabática, calculada con el balance de entalpía tomando como referencia el punto de fusión/solidificación del vapor (primera forma), se calcula con la función temSatAdiabatica, que recibe la temperatura (T1) y humedad (h1) iniciales del aire, la presión de operación (P) y el porcentaje final de saturación del aire (ps), alternativamente (en lugar de la presión y el porcentaje de saturación) puede recibir la humedad final (h2) o la temperatura final (T2). Si el gas húmedo no es aire-agua, se deben enviar, además, las constantes de la ecuación de Antoine (antA, antB y antC), las capacidades caloríficas medias del gas, vapor y líquido (cpg, cpv, cpl), la temperatura de solidificación y la entalpía de vaporización a esa temperatura (Ts, Hv).
Así, el ejemplo del texto, se resuelve con:
La función devuelve la temperatura redondeada al segundo dígito después del punto y la humedad al sexto dígito después del punto.
Si en lugar de la presión de operación (P) y el porcentaje de saturación (ps), se envía la humedad final, se obtiene la temperatura final (T2):
Y si se envía la temperatura final (T2), se obtiene la humedad final (h2):
La entalpía de vaporización, necesaria para el cálculo de la temperatura de saturación adiabática, empleando la segunda forma, se calcula con la función entVap, que recibe la temperatura (T) a la cual se quiere calcular la entalpía de vaporización. Si la mezcla no es aire-agua, se debe mandar, además, la entalpía de vaporización (Hv0) a la temperatura (T0) y la temperatura crítica (Tc) del vapor.
La temperatura de saturación adiabática, calculada con el balance de entalpía tomando como referencia la temperatura final del aire (segunda forma), se calcula con la función temSatAdiabática2, que, al igual que temSatAdiabática, recibe la temperatura (T1) y humedad (h1) iniciales del aire, la presión de operación (P) y el porcentaje final de saturación del aire (ps), alternativamente (en lugar de la presión y el porcentaje de saturación) puede recibir la humedad final (h2) o la temperatura final (T2). Si el gas húmedo no es aire-agua, se deben enviar, además, las constantes de la ecuación de Antoine (antA, antB y antC), las capacidades caloríficas medias del gas y vapor (cpg, cpv), la entalpía de vaporización (HV0) a la temperatura T0, y la temperatura crítica (Tc).
Esta función se emplea igual que la primera forma. Así para los mismos valores que con la primera forma, se obtiene:
El cálculo de la humedad, conociendo la temperatura de bulbo húmedo del aire, se calcula con la función humBulbo, que recibe la temperatura del aire (T), la temperatura de bulbo húmedo (Tbh) y la presión de operación (P). Si la mezcla no es aire-agua, se debe mandar, además, las constantes de la ecuación de Antoine (antA, antB, antC), las capacidades caloríficas medias del gas, vapor y líquido (cpg, cpv, cpl) y la entalpía de vaporización (Hv) a la temperatura de solidificación (Ts) del vapor.
Así, el ejemplo del texto se resuelve con:
Que, como se puede ver, devuelve el resultado redondeado al sexto dígito después del punto.
Finalmente, el cálculo inverso, es decir el cálculo de la temperatura de bulbo húmedo, para una temperatura (T1), humedad (h1) y presión (P) dadas, que como se sabe es simplemente es la temperatura de saturación adiabática cuando la el porcentaje de saturación (ps) es del 100%, se la realiza con temSatAdiabatica o temSatAdiabatica2. Así, el ejemplo del texto se resuelve con:
La referencia detallada de las funciones presentadas en este capítulo (incluido el código), está disponible en el siguiente enlace (donde se irán incorporando otras funciones a medida que se las utilicen):
Referencia funciones disponibles