Hoy es mi cumpleaños y mi querido Fran, por vosotros conocido como Isotacas, me ha hecho dos grandes regalos: Un barómetro aneroide y un psicrómetro.
En la época en que todo es digital, a mi (y a él) me encantan los aparatos de medida clásicos.
El barómetro es una preciosidad, se ve todo el sistema, la cápsula, el sistema para amplificar el movimiento de la aguja, etc.
El psicrómetro mola, jeje, pero nada mas instalarlo se ha helado el agua del depósito y ante esta situación la familia ha empezado a agobiar....que si no vale, que si la tabla no tiene esos datos, que si no sirve para temperaturas negativas...
Por eso me he decidido a escribir esto que espero que a alguien le sirva.
MEDIDA DE LA HUMEDAD ATMOSFÉRICA:
Vamos a determinar la tensión de vapor atmosférico mediante las fórmulas de Haegens y Sprung y, a partir de ese dato, calcular la humedad relativa del aire.
¿Qué se necesita?
Pues un Psicrómetro de August, tablas de tensión de vapor saturada según la temperatura, un barómetro de mercurio con su termómetro adjunto (ya puestos que menos que aprender a usar uno de éstos que, dicho sea de paso, son una preciosidad, aunque Onuba no opine lo mismo
y que son los padres de todos los barómetros) y las tablas Psicrométricas para comparar.
FUNDAMENTO TEÓRICO:
El Psicrómetro de August está formado por dos termómetros idénticos. Uno se mantiene seco (y por ello se llama termómetro seco
) y el otro se mantiene en contacto, por medio de una muselina de algodón, con agua destilada que contiene un pequeño depósito, así su bulbo se mantiene constantemente húmedo y de ahí también su nombre: termómetro húmedo.
El termómetro húmedo, al producirse la evaporación sobre su bulbo, se enfría mas que el seco y, cuanto mas seco esté el aire, mas se enfría el termómetro húmedo porque se produce mas evaporación (el agua, para cambiar de estado y pasar a vapor, almacena calor latente de vaporización, por lo tanto “roba” calor al aire y en este caso al termómetro húmedo)
De la diferencia de temperaturas marcadas por los dos termómetros se puede obtener la tensión de vapor mediante las fórmulas adecuadas.
Una de estas fórmulas es la de Haegens, que es la siguiente:
(1-a)
e = E´ - [(0,480 * (t – t´)) / (610 – t´)]*P para temperaturas mayores que 0ºC
(1-b)
e = E´ - [(0,480 * (t – t´)) / (689 – t´)]*P para temperaturas menores que 0ºC
donde
e es la tensión de vapor a la temperatura
t (en milímetros de Mercurio, mm de Hg)
E´ es la tensión de vapor saturante a la temperatura
t´ ( en mm de Hg)
P es la presión atmosférica ( en mm de Hg)
t es la temperatura del termómetro seco (en ºC)
t´ es la temperatura del termómetro húmedo (en ºC)
Otra de las fórmulas empleadas para determinar la tensión de vapor es la de Sprung:
(2)
e = E´ - (1/2)* (t – t´)* (P / 755)siendo
e, E´, P, t y t´ lo mismo que en la ecuación anterior.
Una vez conocida la tensión de vapor e, se puede determinar la humedad relativa del aire, ya que:
(3)
h = (e / E) * 100siendo
h la humedad relativa del aire expresada en tanto por ciento,
e la tensión de vapor a la temperatura
t y
E la tensión de vapor saturante a la temperatura
t.
CASO PRÁCTICO
Ya conocemos el fundamento teórico, ahora instalamos el psicrómetro en un lugar ventilado y protegido de la radiación solar, lo ideal para este tipo de psicrómetros seria en una garita meteorológica, ya que se supone que la intensidad promedio del viento debe ser de 1,0 a 1,5 m/s. Se llena el depósito con agua destilada y se le da tiempo para que se estabilicen los termómetros y alcancen la temperatura correcta, si no los datos no serian correctos.
Se anotan las temperaturas de los dos termómetros, por ejemplo t = 23,5ºC y t´ = 18ºC.
Utilizando la tabla de tensiones saturantes se buscan los valores correspondientes a las temperaturas t y t´.
E = 28,95 mb = 21,72 mm de Hg (para 23,5 ºC)
E´= 20,63 mb = 15,48 mm de Hg (para 18 ºC)
Se hace una lectura de la presión atmosférica en el barómetro y se efectúan las correcciones pertinentes: corrección de altura, de latitud, de capilaridad, de temperatura.
Las correcciones de altura y latitud dependen del lugar donde se sitúe el barómetro y se calculan mediante fórmulas matemáticas. Para Salamanca, por ejemplo, la de altura es –0,1 mm de Hg y la de latitud –0,058 mm de Hg.
La corrección de capilaridad nos la da el fabricante del barómetro, debe ser muy pequeña para que sea un buen aparato (supongo que es 0 mm de Hg)
La de temperatura se calcula mediante la fórmula: C = -0,000163 *t *h
Donde C es la corrección, t la temperatura del termómetro unido al barómetro y h la presión leída. Así, si h = 687,8 mm de Hg y t = 22,0 ºC, C será –2,47 m e Hg.
Luego, la presión corregida a nivel de la estación será:
P = 687,8 – 0,1 – 0,058 – 2,47 = 685,2 mm de Hg
Se calcula la tensión de vapor, e, mediante las fórmulas (1-a) y (2), conocemos ya el valor de P, de E´, de t´ y t y (t – t´) = 5,5 ºC.
Con (1-a) se obtiene e = 12,4 mm de Hg
Y con (2) e = 13,0 mm de Hg
Haciendo la media se obtiene e = 12,7 mm de Hg
Ahora se calcula la humedad por la fórmula (3) (ojo, ahora se utiliza E, no E´)
y se obtiene h = 58 % de humedad relativa.
Habitualmente no se calcula así, sino que se usan tablas Psicrométricas calculadas pr M.T. Haegens valiéndose de sus fórmulas (1-a) y (1-b)
Haciendo uso de esas tablas para (t- t´)= 5,4 ºC (no dispongo de la de 5,5) se tiene e = 16,31 hPa = 12,23 mm de Hg, y h= 57% , valores muy próximos a los calculados.
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