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10-15 TRANSDUCTORES DE HUMEDAD


Hay muchas operaciones industriales que deben ejecutarse bajo condiciones de contenido de humedad específica y controlada. En algunos casos es de importancia la humedad contenida en el aire ambiental; en otros, la humedad contenida en el producto mismo es más importante para el éxito del proceso industrial. Analizaremos dos métodos comunes de medición del contenido de humedad del aire ambiental, y un método de medición del contenido de humedad de un producto laminado. La escala más común de medición del contenido de humedad del aire es la escala de humedad relativa (RH, por el inglés relative humidity). Formalmente, la humedad relativa es la relación de vapor de agua (humedad) presente en el aire con la cantidad máxima posible de vapor de agua que puede contener el aire.


1 0-1 5-1 Higrómetros resistivos

 
Un higrómetro resistivo es un elemento cuya resistencia cambia con los cambios en la humedad relativa del aire en contacto con el elemento. Los higrómetros resistivos generalmente consisten en dos electrodos de cinta metálica en una forma de plástico. Los electrodos no se tocan, y están aislados eléctricamente entre ellos por la forma de plástico. Se usa entonces una solución de cloruro de litio para recubrir por completo todo el dispositivo. Esta construcción se ilustra en la figura 10—44(a).
A medida que la humedad relativa del aire circundante aumenta, la película de cloruro de litio absorbe más vapor de agua del aire. Esto hace que su resistencia disminuya marcadamente. Debido a que la película de cloruro de litio está en contacto íntimo con los dos electrodos metálicos, la resistencia entre las terminales de los electrodos también disminuye marcadamente. La resistencia entre las terminales puede relacionarse entonces con la humedad relativa. Una curva característica de resistencia contra humedad relativa para un higrómetro resistivo se muestra en la figura 10—44(b).
Los transductores de higrómetro resistivo no pueden usarse a través del rango completo de humedades relativas (de 0% a 100%). La mayoría de ellos tienen un límite superior seguro de operación de un 90% de RH. La exposición al aire con una humedad relativa mayor a 90% puede dar como resultado una excesiva absorción de agua de la película de cloruro de litio. Una vez que esto ocurre, las características de resistencia del higrómetro se alteran de manera permanente.

10-15-2 Sicrómetros

 
Un sicrómetro es un dispositivo de medición de la humedad relativa que tiene dos transductores de temperatura (termómetros). Uno de los termómetros mide la temperatura (le un elemento que sencillamente esta en el aire ambiental. Este elemento se llama bulbo seco. EI segundo termometro mide la temperatura de un elemento que esta rodeado de un material fibroso saturado de agua pura Este elemento se llama bulbo humedo. El aire ambiental es forzado para que pase sobre el bulbo seco y el bulbo húmedo mediante un ventilador de algún tipo. Este arreglo se muestra en la figura 10--45(a).
Los transductores de temperatura mostrados en la figura 10--45(a) son RTD de alambre de platino. El bulbo seco permanece a la temperatura del aire ambiental que fluye, por lo que la temperatura del bulbo seco es sencillamente igual a la temperatura ambiental, sin importar su humedad. El bulbo húmedo, sin embargo, es más frío que el bulbo seco, debido a la evaporación del agua contenida por el material fibroso que rodea al bulbo húmedo. A mayor razón de evaporación del agua, mayor el efecto de enfriamiento en el bulbo húmedo, y menor la lectura de temperatura del bulbo húmedo. La razón de evaporación depende de la humedad relativa del aire en movimiento. Si el aire está seco (baja humedad relativa), la razón de evaporación será grande, y el bulbo húmedo estará mucho más frío que el bulbo seco. Si el aire es húmedo (humedad relativa alta), la razón de evaporación no será tan grande, y el bulbo húmedo estará sólo ligeramente más frío que el bulbo seco. La diferencia entre las temperaturas, por tanto, es una indicación de la humedad relativa del aire.
Para entender por qué la razón de evaporación del agua contenida por el material fibroso depende de la humedad relativa, piense en el asunto de esta manera: si el aire ambiental estuviera a una humedad relativa de 100%, no sería capaz de absorber más agua, pues ya estaría saturado. Por tanto, el agua no se evaporaría del material fibroso. Es fácil razonar hacia atrás a partir de esta condición extrema para comprender que entre más seco esté el aire, mejor capacidad tendrá para aceptar agua extra (causando evaporación).
Por tanto, a menor humedad relativa, mayor será la velocidad de evaporación del agua del material fibroso.
El porcentaje de humedad relativa puede leerse de una tabla de sincrómetro conociendo dos cosas:
1. La temperatura del bulbo seco.
2. La diferencia de temperatura entre los dos bulbos.
En la figura 10—45(b) se presenta una tabla de sicrómetro abreviada de este tipo. En los manuales de los sicrómetros están disponibles tablas de sicrómetro más precisas, graduadas en intervalos de 0.5°F.
El sicrómetro puede usarse para tomar lecturas manuales del porcentaje de humedad relativa, o puede usarse en una aplicación de control para mantener automáticamente una cierta humedad deseada. En el capítulo 15 se explorará un sistema de control de humedad automático que usa un sicrómetro.

Diferencia entre las temperaturas del bulbo seco el húmedo

 

 

 

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31

 

 

 

 

 

 

 






 

 

 

 

10-15-3 Detección de condiciones de humedad en un material sólido

 
Los higrómetros y los sicrómetros son dispositivos capaces de medir el contenido de humedad del aire expresado en una escala universalmente aceptada, la escala de humedad relativa. Con los datos de calibración adecuados, pueden medir la humedad relativa de cualquier mezcla de gases (no sólo aire) en esta escala bien conocida. A veces, sin embargo, no es importante conocer el contenido de humedad según se expresa en alguna escala científica universal. A veces sólo es importante conocer si el contenido de humedad esta por encima o por debajo de un cierto contenido de humedad deseado, o contenido de referencia. Esto es especialmente cierto en las situaciones industriales en las que debe manipularse y procesarse una tira continua de material (textiles, etc.). Cuando todo lo que se necesita es el contenido de humedad de una tira sólida de material en relación con algún contenido de referencia, el método común de medición se muestra en la figura 10--46(a). En esta figura. la tira de material es pasada entre dos rodillos que hacen contacto con lados opuestos de la tira. Cada rodillo tiene una Terminal de alambre conectada a su soporte de cojinete estacionario. La resistencia medida entre las terminales entonces es una indicación del contenido de humedad del material en cuestión. Prácticamente todos los materiales tendrán una resistencia baja al estar húmedos y una resistencia mas alta al estar secos. El usuario determina la resistencia en los conductores cuando el material tiene un contenido optimo de humedad a sus propósitos. El sisteimia entonces detecta cualquier desviación de esa resistencia e intenta corregir esa desviación.

Un circuito de detección de variaciones de humedad/resistencia es el conocido puente de Wheatstone dibujado en la figura 10—46(b). Suponga que la resistencia del material Rmat  es de 3250 ohms cuando el contenido de humedad es el correcto. El puente puede construirse con R1= 3250 entonces, si el material tuviera el contenido adecuado de humedad. R sería igual a 3250 ohms. el puente estaría balanceado. Vsalida sería igual a 0. Si el contenido de humedad cambiara por algún error en el sistema, el puente saldría de balance. La magnitud de Vsalida indicaría la dirección de la desviación entre la condición real y la condición deseada, y la polaridad de Vsalida indicaría la cantidad de desviación. La señal Vsalida  podría entonces ser aplicada a alguna clase de controlador para restaurar el contenido de humedad al nivel adecuado.
En este tipo de aplicación de control no se toma por sí misma ninguna medición. Es decir, no hay un resultado de medición que pueda ser expresado en una escala universal de medición. Simplemente ha una comparación de la condición actual de humedad con una condición deseada de humedad, y no se hace ningún intento por expresar estas condiciones de humedad en una escala numérica.

 

 

 

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