punto de rocío

Este artículo trata sobre el punto de rocío meteorológico. Para el término de petróleo, consulte Punto de rocío de hidrocarburos .

Humedad e higrometría
Conceptos específicos
Absoluto  / Específico  / Relativo Punto de rocío ( depresión ) Psicrometría
Conceptos generales
Aire Concentración Densidad Rocío Evaporación Almacenamiento en búfer de humedad ( Atm. ) Presión Agua líquida Ley de Avogadro Nucleación Equilibrio termodinámico
Medidas e instrumentos
Índice de calor Se sentó. vap. densidad Proporción de mezcla Actividad acuática Indicador H. tarjeta Higrómetro Temperatura de bulbo seco / húmedo
v t mi

El punto de rocío es la temperatura a la que el aire debe enfriarse para saturarse con vapor de agua . Cuando se enfría más, el vapor de agua en el aire se condensará para formar agua líquida ( rocío ). Cuando el aire se enfría hasta su punto de rocío a través del contacto con una superficie más fría que el aire, el agua se condensa en la superficie. ^{[1] [2]}

Cuando la temperatura está por debajo del punto de congelación del agua, el punto de rocío se llama punto de escarcha , ya que la escarcha se forma por deposición en lugar de condensación para formar rocío . ^[3] La medición del punto de rocío está relacionada con la humedad . Un punto de rocío más alto significa que hay más humedad en el aire. ^[2]

En líquidos, el punto de enturbiamiento es el término equivalente.

Humedad

Si todos los demás factores que influyen en la humedad permanecen constantes, a nivel del suelo la humedad relativa aumenta a medida que desciende la temperatura; esto se debe a que se necesita menos vapor para saturar el aire. En condiciones normales, la temperatura del punto de rocío no será mayor que la temperatura del aire, ya que la humedad relativa no puede superar el 100%. ^[4]

En términos técnicos, el punto de rocío es la temperatura a la que el vapor de agua en una muestra de aire a presión barométrica constante se condensa en agua líquida a la misma velocidad a la que se evapora. ^[5] A temperaturas por debajo del punto de rocío, la tasa de condensación será mayor que la de evaporación, formando más agua líquida. El agua condensada se llama rocío cuando se forma sobre una superficie sólida o escarcha si se congela. En el aire, el agua condensada se llama niebla o nube , dependiendo de su altitud cuando se forma. Si la temperatura está por debajo del punto de rocío y no se forma rocío ni niebla, el vapor se llamasobresaturado . Esto puede suceder si no hay suficientes partículas en el aire para actuar como núcleos de condensación . ^[6]

Una humedad relativa alta implica que el punto de rocío está cerca de la temperatura actual del aire. Una humedad relativa del 100% indica que el punto de rocío es igual a la temperatura actual y que el aire está saturado al máximo con agua. Cuando el contenido de humedad permanece constante y la temperatura aumenta, la humedad relativa disminuye, pero el punto de rocío permanece constante. ^[7]

Los pilotos de aviación general utilizan los datos del punto de rocío para calcular la probabilidad de formación de hielo y niebla en el carburador y para estimar la altura de la base de una nube cumuliforme .

Este gráfico muestra el porcentaje máximo, en masa, de vapor de agua que puede contener el aire a la presión del nivel del mar en un rango de temperaturas. Para una presión ambiental más baja, se debe trazar una curva por encima de la curva actual. Una presión ambiental más alta produce una curva por debajo de la curva actual.

El aumento de la presión barométrica aumenta el punto de rocío. ^[8] Esto significa que, si la presión aumenta, la masa de vapor de agua por unidad de volumen de aire debe reducirse para mantener el mismo punto de rocío. Por ejemplo, considere la ciudad de Nueva York (33 pies o 10 m de elevación) y Denver (5,280 pies o 1,610 m de elevación ^[9] ). Debido a que Denver se encuentra a una altitud más alta que Nueva York, tenderá a tener una presión barométrica más baja. Esto significa que si el punto de rocío y la temperatura en ambas ciudades son iguales, la cantidad de vapor de agua en el aire será mayor en Denver.

Relación con la comodidad humana

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Cuando la temperatura del aire es alta, el cuerpo humano utiliza la evaporación del sudor para enfriarse, con el efecto de enfriamiento directamente relacionado con la rapidez con la que se evapora la transpiración. La velocidad a la que se puede evaporar la transpiración depende de la cantidad de humedad que haya en el aire y de la cantidad de humedad que pueda contener el aire. Si el aire ya está saturado de humedad (húmedo), la transpiración no se evaporará. La termorregulación del cuerpo producirá transpiración en un esfuerzo por mantener el cuerpo a su temperatura normal incluso cuando la tasa a la que produce sudor exceda la tasa de evaporación, por lo que uno puede cubrirse de sudor en días húmedos incluso sin generar calor corporal adicional (como como haciendo ejercicio).

A medida que el aire que rodea el cuerpo se calienta con el calor corporal, se elevará y será reemplazado por otro aire. Si el aire se aleja del cuerpo con una brisa natural o un ventilador, el sudor se evaporará más rápido, lo que hará que la transpiración sea más efectiva para enfriar el cuerpo. Cuanto más transpiración no evaporada, mayor es la incomodidad.

Un termómetro de bulbo húmedo también utiliza enfriamiento por evaporación , por lo que proporciona una buena medida para evaluar el nivel de comodidad.

La incomodidad también existe cuando el punto de rocío es muy bajo (por debajo de alrededor de -5 ° C o 23 ° F). ^{[ cita requerida ]} El aire más seco puede hacer que la piel se agriete y se irrite más fácilmente. También secará las vías respiratorias. La Administración de Salud y Seguridad Ocupacional de EE. UU . Recomienda que el aire interior se mantenga a 20-24,5 ° C (68-76 ° F) con una humedad relativa del 20-60%, ^[10] equivalente a un punto de rocío de 4,0 a 15,5 ° C (39 a 60 ° F). ^{[ cita requerida ]}

Los puntos de rocío más bajos, menos de 10 ° C (50 ° F), se correlacionan con temperaturas ambientales más bajas y hacen que el cuerpo requiera menos enfriamiento. Un punto de rocío más bajo puede ir acompañado de una temperatura alta solo a una humedad relativa extremadamente baja, lo que permite un enfriamiento relativamente efectivo.

Las personas que habitan en climas tropicales y subtropicales se aclimatan un poco a puntos de rocío más altos. Así, un residente de Singapur o Miami , por ejemplo, podría tener un umbral de incomodidad más alto que un residente de un clima templado como Londres o Chicago.. Las personas acostumbradas a los climas templados a menudo comienzan a sentirse incómodas cuando el punto de rocío supera los 15 ° C (59 ° F), mientras que otros pueden encontrar cómodos los puntos de rocío de hasta 18 ° C (64 ° F). La mayoría de los habitantes de las áreas templadas considerarán que los puntos de rocío por encima de los 21 ° C (70 ° F) son opresivos y similares a los tropicales, mientras que los habitantes de las áreas cálidas y húmedas pueden no encontrar esto incómodo. El confort térmico depende no solo de factores ambientales físicos, sino también de factores psicológicos. ^[11]

punto de rocío		Humedad relativa a 32 ° C (90 ° F)
Más de 26 ° C	Más de 80 ° F	73% y más
24–26 ° C	75–80 ° F	62–72%
21–24 ° C	70–74 ° F	52–61%
18-21 ° C	65–69 ° F	44–51%
16–18 ° C	60–64 ° F	37–43%
13–16 ° C	55–59 ° F	31–36%
10-12 ° C	50–54 ° F	26-30%
Menos de 10 ° C	Menos de 50 ° F	25% y menos

Medida

Los dispositivos llamados higrómetros se utilizan para medir el punto de rocío en una amplia gama de temperaturas. Estos dispositivos consisten en un espejo de metal pulido que se enfría a medida que pasa el aire sobre él. La temperatura a la que se forma el rocío es, por definición, el punto de rocío. Los dispositivos manuales de este tipo se pueden usar para calibrar otros tipos de sensores de humedad, y los sensores automáticos se pueden usar en un circuito de control con un humidificador o deshumidificador para controlar el punto de rocío del aire en un edificio o en un espacio más pequeño para una fábrica. proceso.

Calculando el punto de rocío

Gráfico de la dependencia del punto de rocío de la temperatura del aire para varios niveles de humedad relativa.

Ver también: tabla psicrométrica

Una aproximación conocida que se utiliza para calcular el punto de rocío, T _dp , dada solo la temperatura del aire real ("bulbo seco"), T (en grados Celsius) y la humedad relativa (en porcentaje), RH, es la fórmula de Magnus:

$${\displaystyle {\begin{aligned}\gamma (T,\mathrm {RH} )&=\ln \left({\frac {\mathrm {RH} }{100}}\right)+{\frac {bT}{c+T}};\\[8pt]T_{\mathrm {dp} }&={\frac {c\gamma (T,\mathrm {RH} )}{b-\gamma (T,\mathrm {RH} )}};\end{aligned}}}$$

La formulación más completa y el origen de esta aproximación involucra la presión de vapor de agua saturada interrelacionada (en unidades de milibares , también llamados hectopascales ) en T , P _s ( T ), y la presión de vapor real (también en unidades de milibares), P _a ( T ), que puede encontrarse con RH o aproximarse con la presión barométrica (en milibares), BP _mbar y temperatura de " bulbo húmedo ", T _w es (a menos que se indique lo contrario, todas las temperaturas se expresan engrados Celsius ):

$${\displaystyle {\begin{aligned}P_{\mathrm {s} }(T)&={\frac {100}{\mathrm {RH} }}P_{\mathrm {a} }(T)=ae^{\frac {bT}{c+T}};\\[8pt]P_{\mathrm {a} }(T)&={\frac {\mathrm {RH} }{100}}P_{\mathrm {s} }(T)=ae^{\gamma (T,\mathrm {RH} )}\\&\approx P_{\mathrm {s} }(T_{\mathrm {w} })-BP_{\mathrm {mbar} }0.00066\left(1+0.00115T_{\mathrm {w} }\right)\left(T-T_{\mathrm {w} }\right);\\[8pt]T_{\mathrm {dp} }&={\frac {c\ln {\frac {P_{\mathrm {a} }(T)}{a}}}{b-\ln {\frac {P_{\mathrm {a} }(T)}{a}}}};\end{aligned}}}$$

Para una mayor precisión, P _s ( T ) (y por lo tanto γ ( T , RH)) se puede mejorar, utilizando parte de la modificación de Bögel , también conocida como la ecuación de Arden Buck , que agrega una cuarta constante d :

$${\displaystyle {\begin{aligned}P_{\mathrm {s,m} }(T)&=ae^{\left(b-{\frac {T}{d}}\right)\left({\frac {T}{c+T}}\right)};\\[8pt]\gamma _{\mathrm {m} }(T,\mathrm {RH} )&=\ln \left({\frac {\mathrm {RH} }{100}}e^{\left(b-{\frac {T}{d}}\right)\left({\frac {T}{c+T}}\right)}\right);\\[8pt]T_{dp}&={\frac {c\gamma _{m}(T,\mathrm {RH} )}{b-\gamma _{m}(T,\mathrm {RH} )}};\end{aligned}}}$$

dónde

• a = 6,1121 mbar, b = 18,678, c = 257,14 ° C, d = 234,5 ° C.

Hay varios conjuntos de constantes diferentes en uso. Los utilizados en la presentación de la NOAA ^[12] están tomados de un artículo de 1980 de David Bolton en Monthly Weather Review : ^[13]

• a = 6,112 mbar, b = 17,67, c = 243,5 ° C.

Estas valoraciones proporcionan un error máximo del 0,1%, para −30 ° C ≤ T ≤ 35 ° C y 1% <RH <100% . También es digno de mención el Sonntag1990, ^[14]

• a = 6,112 mbar, b = 17,62, c = 243,12 ° C; para −45 ° C ≤ T ≤ 60 ° C (error ± 0,35 ° C).

Otro conjunto común de valores se origina en las Tablas Psicrométricas y Psicrométricas de 1974 , presentadas por Paroscientific , ^[15]

• a = 6,105 mbar, b = 17,27, c = 237,7 ° C; para 0 ° C ≤ T ≤ 60 ° C (error ± 0,4 ° C).

Además, en el Journal of Applied Meteorology and Climatology , ^[16] Arden Buck presenta varios conjuntos de valoración diferentes, con diferentes errores máximos para diferentes rangos de temperatura. Dos conjuntos en particular proporcionan un rango de −40 ° C a +50 ° C entre los dos, con un error máximo incluso más bajo dentro del rango indicado que todos los conjuntos anteriores:

• a = 6,1121 mbar, b = 17,368, c = 238,88 ° C; para 0 ° C ≤ T ≤ 50 ° C (error ≤ 0,05%).
• a = 6,1121 mbar, b = 17,966, c = 247,15 ° C; para −40 ° C ≤ T ≤ 0 ° C (error ≤ 0,06%).

Aproximación simple

También existe una aproximación muy simple que permite la conversión entre el punto de rocío, la temperatura y la humedad relativa. Este enfoque tiene una precisión de aproximadamente ± 1 ° C siempre que la humedad relativa sea superior al 50%:

$${\displaystyle {\begin{aligned}T_{\mathrm {dp} }&\approx T-{\frac {100-\mathrm {RH} }{5}};\\[5pt]\mathrm {RH} &\approx 100-5(T-T_{\mathrm {dp} });\end{aligned}}}$$

Esto se puede expresar como una simple regla de oro:

Por cada 1 ° C de diferencia en el punto de rocío y las temperaturas de bulbo seco, la humedad relativa disminuye en un 5%, comenzando con RH = 100% cuando el punto de rocío es igual a la temperatura de bulbo seco.

La derivación de este enfoque, una discusión de su precisión, comparaciones con otras aproximaciones y más información sobre la historia y aplicaciones del punto de rocío se dan en el Boletín de la Sociedad Meteorológica Estadounidense. ^[17]

Para temperaturas en grados Fahrenheit, estas aproximaciones funcionan para

$${\displaystyle {\begin{aligned}T_{\mathrm {dp,^{\circ }F} }&\approx T_{\mathrm {{}^{\circ }F} }-{\tfrac {9}{25}}\left(100-\mathrm {RH} \right);\\[5pt]\mathrm {RH} &\approx 100-{\tfrac {25}{9}}\left(T_{\mathrm {{}^{\circ }F} }-T_{\mathrm {dp,^{\circ }F} }\right);\end{aligned}}}$$

Por ejemplo, una humedad relativa del 100% significa que el punto de rocío es igual a la temperatura del aire. Para una humedad relativa del 90%, el punto de rocío es 3 ° F más bajo que la temperatura del aire. Por cada 10 por ciento más bajo, el punto de rocío cae 3 ° F.

Punto de escarcha

El punto de congelación es similar al punto de rocío en que es la temperatura a la que se debe enfriar una determinada porción de aire húmedo, a presión atmosférica constante , para que el vapor de agua se deposite en una superficie como cristales de hielo sin pasar por la fase líquida ( comparar con la sublimación ). El punto de congelación de una determinada porción de aire es siempre más alto que el punto de rocío, ya que la unión más fuerte entre las moléculas de agua en la superficie del hielo requiere una temperatura más alta para romperse. ^[18]

Ver también

• Punto burbuja
• Calor del carburador
• Punto de rocío de hidrocarburos
• Psicrometría
• Diagramas termodinámicos

Referencias

1. "Punto de rocío" . Glosario: Servicio meteorológico nacional de la NOAA . 25 de junio de 2009.
2. John M. Wallace; Peter V. Hobbs (24 de marzo de 2006). Ciencia atmosférica: una encuesta introductoria . Prensa académica. págs. 83–. ISBN 978-0-08-049953-6.
3. "Punto de escarcha" . Glosario: Servicio meteorológico nacional de la NOAA . 25 de junio de 2009.
4. "Temperatura de punto de rocío observada" . Departamento de Ciencias Atmosféricas (DAS) de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Consultado el 15 de febrero de 2018 .
5. "punto de rocío" . Diccionario Merriam-Webster .
6. Skilling, Tom (20 de julio de 2011). "Pregúntele a Tom por qué: ¿Es posible que la humedad relativa supere el 100 por ciento?" . Chicago Tribune . Consultado el 24 de enero de 2018 .
7. Horstmeyer, Steve (15 de agosto de 2006). "Humedad relativa ... ¿relativa a qué? La temperatura del punto de rocío ... un mejor enfoque" . Steve Horstmeyer . Consultado el 20 de agosto de 2009 .
8. "Punto de rocío en aire comprimido - Preguntas frecuentes" (PDF) . Vaisala . Consultado el 15 de febrero de 2018 .
9. "Guía de hechos de Denver - hoy" . La ciudad y el condado de Denver. Archivado desde el original el 3 de febrero de 2007 . Consultado el 19 de marzo de 2007 .
10. "24/02/2003 - Reiteración de la política de OSHA existente sobre la calidad del aire interior: temperatura / humedad de la oficina y humo de tabaco ambiental. | Administración de salud y seguridad ocupacional" . www.osha.gov . Consultado el 20 de enero de 2020 .
11. Lin, Tzu-Ping (10 de febrero de 2009). "Percepción, adecuación y asistencia térmica en una plaza pública en regiones cálidas y húmedas" (PDF) . Edificación y Medio Ambiente . 44 (10): 2017-2026. doi : 10.1016 / j.buildenv.2009.02.004 . Consultado el 23 de enero de 2018 .
12. Humedad relativa y temperatura del punto de rocío a partir de la temperatura y la temperatura de bulbo húmedo
13. Bolton, David (julio de 1980). "El cálculo de la temperatura potencial equivalente" (PDF) . Revisión mensual del clima . 108 (7): 1046–1053. Código Bibliográfico : 1980MWRv..108.1046B . doi : 10.1175 / 1520-0493 (1980) 108 <1046: TCOEPT> 2.0.CO; 2 . Archivado desde el original (PDF) el 15 de septiembre de 2012 . Consultado el 4 de julio de 2012 .
14. Nota de aplicación SHTxx Cálculo del punto de rocío
15. "Cálculo del punto de rocío de MET4 y MET4A" . Archivado desde el original el 26 de mayo de 2012 . Consultado el 7 de octubre de 2014 .
16. Buck, Arden L. (diciembre de 1981). "Nuevas ecuaciones para calcular la presión de vapor y el factor de mejora" (PDF) . Revista de meteorología aplicada . 20 (12): 1527-1532. Código Bibliográfico : 1981JApMe..20.1527B . doi : 10.1175 / 1520-0450 (1981) 020 <1527: NEFCVP> 2.0.CO; 2 . Archivado desde el original (PDF) el 4 de marzo de 2016 . Consultado el 15 de enero de 2016 .
17. Lawrence, Mark G. (febrero de 2005). "La relación entre la humedad relativa y la temperatura del punto de rocío en aire húmedo: una conversión y aplicaciones simples". Boletín de la Sociedad Meteorológica Estadounidense . 86 (2): 225–233. Código bibliográfico : 2005BAMS ... 86..225L . doi : 10.1175 / BAMS-86-2-225 .
18. Haby, Jeff. "Punto de escarcha y punto de rocío" . Consultado el 30 de septiembre de 2011 .

Enlaces externos

• Respuestas a menudo necesarias sobre temperatura, humedad y punto de rocío de la meteorología sci.geo.