Humedad

Cantidad de vapor de agua en el aire.

Para la película serbia, vea Humedad (película) .

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

La humedad es la concentración de vapor de agua presente en el aire. El vapor de agua, el estado gaseoso del agua, generalmente es invisible para el ojo humano. ^{[1] La} humedad indica la probabilidad de que haya precipitación , rocío o niebla .

La humedad depende de la temperatura y la presión del sistema de interés. La misma cantidad de vapor de agua da como resultado una mayor humedad en el aire frío que en el aire caliente. Un parámetro relacionado es el punto de rocío . La cantidad de vapor de agua necesaria para lograr la saturación aumenta a medida que aumenta la temperatura. A medida que la temperatura de una parcela de aire disminuye, eventualmente alcanzará el punto de saturación sin agregar ni perder masa de agua. La cantidad de vapor de agua contenida en un paquete de aire puede variar significativamente. Por ejemplo, una parcela de aire cerca de la saturación puede contener 28 g (0,99 oz) de agua por metro cúbico de aire a 30 ° C (86 ° F), pero solo 8 g (0,28 oz) de agua por metro cúbico de aire a 8 ° C (46 ° F).

Se emplean ampliamente tres medidas primarias de humedad: absoluta, relativa y específica. La humedad absoluta describe el contenido de agua del aire y se expresa en gramos por metro cúbico ^[2] o gramos por kilogramo. ^[3] La humedad relativa , expresada como porcentaje, indica un estado actual de humedad absoluta relativa a una humedad máxima dada la misma temperatura. La humedad específica es la relación entre la masa de vapor de agua y la masa total de la parcela de aire húmedo.

La humedad juega un papel importante en la vida de la superficie. Para la vida animal que depende de la transpiración ( sudoración ) para regular la temperatura interna del cuerpo, la alta humedad afecta la eficiencia del intercambio de calor al reducir la tasa de evaporación de la humedad de las superficies de la piel. Este efecto se puede calcular utilizando una tabla de índice de calor , también conocida como humidex .

La noción de aire "reteniendo" vapor de agua o "saturado" por él se menciona a menudo en relación con el concepto de humedad relativa. Sin embargo, esto es engañoso: la cantidad de vapor de agua que entra (o puede entrar) en un espacio dado a una temperatura determinada es casi independiente de la cantidad de aire (nitrógeno, oxígeno, etc.) presente. De hecho, un vacío tiene aproximadamente la misma capacidad de equilibrio para contener vapor de agua que el mismo volumen lleno de aire; ambos están dados por la presión de vapor de equilibrio del agua a la temperatura dada. ^{[4] [5]} Hay una diferencia muy pequeña descrita en "Factor de mejora" a continuación, que puede pasarse por alto en muchos cálculos a menos que se requiera una alta precisión.

Definiciones

El Observatorio Paranal en Cerro Paranal en el Desierto de Atacama es uno de los lugares más secos de la Tierra. ^[6]

Humedad absoluta

La humedad absoluta es la masa total de vapor de agua presente en un volumen o masa de aire determinados. No tiene en cuenta la temperatura. La humedad absoluta en la atmósfera varía de casi cero a aproximadamente 30 g (1,1 oz) por metro cúbico cuando el aire está saturado a 30 ° C (86 ° F). ^{[7] [8]}

La humedad absoluta es la masa del vapor de agua , dividida por el volumen de la mezcla de aire y vapor de agua , que se puede expresar como:${\displaystyle (m_{H_{2}O})}$${\displaystyle (V_{net})}$

${\displaystyle AH={\frac {m_{H_{2}O}}{V_{net}}}.}$

La humedad absoluta cambia a medida que cambia la temperatura o la presión del aire , si el volumen no es fijo. Esto lo hace inadecuado para cálculos de ingeniería química , por ejemplo, en el secado , donde la temperatura puede variar considerablemente. Como resultado, la humedad absoluta en la ingeniería química puede referirse a la masa de vapor de agua por unidad de masa de aire seco, también conocida como relación de humedad o relación de mezcla de masa (ver "humedad específica" a continuación), que es más adecuada para calor y masa. cálculos de saldo. La masa de agua por unidad de volumen como en la ecuación anterior también se define como humedad volumétrica . Debido a la posible confusión, British StandardBS 1339 ^[9] sugiere evitar el término "humedad absoluta". Las unidades siempre deben revisarse cuidadosamente. Muchas tablas de humedad se dan en g / kg o kg / kg, pero se puede usar cualquier unidad de masa.

El campo que se ocupa del estudio de las propiedades físicas y termodinámicas de las mezclas de gas y vapor se denomina psicrometría .

Humedad relativa

La humedad relativa o de una mezcla de aire y agua se define como la relación entre la presión parcial del vapor de agua en la mezcla y la presión de vapor de equilibrio del agua sobre una superficie plana de agua pura ^[10] a una temperatura determinada: ^{[11] [12] [4]}${\displaystyle (RH}$${\displaystyle \phi )}$${\displaystyle (p_{H_{2}O})}$${\displaystyle (p_{H_{2}O}^{*})}$

${\displaystyle \phi ={p_{H_{2}O} \over p_{H_{2}O}^{*}}}$

En otras palabras, la humedad relativa es la proporción de cuánta agua hay en el aire y cuánta agua podría contener el aire . Depende de la temperatura del aire. Tenga en cuenta que la humedad relativa solo considera el vapor de agua invisible. Las nieblas, nubes y aerosoles de agua no cuentan para la medida de la humedad relativa del aire, aunque su presencia es una indicación de que una masa de aire puede estar cerca del punto de rocío .

La humedad relativa se expresa normalmente como porcentaje ; un porcentaje más alto significa que la mezcla de aire y agua es más húmeda. Al 100% de humedad relativa, el aire está saturado y se encuentra en su punto de rocío .

La humedad relativa es una métrica importante que se utiliza en los pronósticos e informes meteorológicos , ya que es un indicador de la probabilidad de precipitación , rocío o niebla. En un clima caluroso de verano , un aumento de la humedad relativa aumenta la temperatura aparente para los humanos (y otros animales ) al impedir la evaporación del sudor de la piel. Por ejemplo, según el índice de calor , una humedad relativa del 75% a una temperatura del aire de 80,0 ° F (26,7 ° C) se sentiría como 83,6 ° F ± 1,3 ° F (28,7 ° C ± 0,7 ° C). ^{[13] [14]}

Humedad específica

La humedad específica (o contenido de humedad) es la relación entre la masa de vapor de agua y la masa total del paquete de aire. ^[15] La humedad específica es aproximadamente igual a la relación de mezcla , que se define como la relación entre la masa de vapor de agua en un paquete de aire y la masa de aire seco para el mismo paquete. A medida que la temperatura disminuye, la cantidad de vapor de agua necesaria para alcanzar la saturación también disminuye. A medida que la temperatura de una parcela de aire desciende, eventualmente alcanzará el punto de saturación sin agregar ni perder masa de agua.

Conceptos relacionados

El término humedad relativa se reserva para los sistemas de vapor de agua en el aire. El término saturación relativa se utiliza para describir la propiedad análoga de los sistemas que constan de una fase condensable distinta del agua en una fase no condensable distinta del aire. ^[dieciséis]

Medida

Un higrómetro para control y registro de la humedad.

Higrómetro para uso doméstico, tipo psicrómetro húmedo / seco.

Reloj con higrómetro, que muestra una humedad muy baja en invierno.

Un dispositivo que se usa para medir la humedad del aire se llama psicrómetro o higrómetro . Un humidistato es un interruptor activado por la humedad, que a menudo se usa para controlar un deshumidificador .

La humedad de una mezcla de aire y vapor de agua se determina mediante el uso de gráficos psicrométricos si se conocen tanto la temperatura de bulbo seco ( T ) como la temperatura de bulbo húmedo ( T _w ) de la mezcla. Estas cantidades se estiman fácilmente utilizando un psicrómetro de honda .

Hay varias fórmulas empíricas que pueden usarse para estimar la presión de vapor de equilibrio del vapor de agua en función de la temperatura. La ecuación de Antoine se encuentra entre las menos complejas de estas, y tiene solo tres parámetros ( A , B y C ). Otras fórmulas, como la ecuación de Goff-Gratch y la aproximación de Magnus-Tetens , son más complicadas pero ofrecen una mayor precisión. ^{[ cita requerida ]}

La ecuación de Arden Buck se encuentra comúnmente en la literatura sobre este tema: ^[17]

${\displaystyle e_{w}^{*}=(1.0007+3.46\times 10^{-6}P)\times 6.1121\,e^{17.502T/(240.97+T)},}$

donde es la temperatura de bulbo seco expresada en grados Celsius (° C), es la presión absoluta expresada en milibares y es la presión de vapor de equilibrio expresada en milibares. Buck ha informado que el error relativo máximo es menos del 0,20% entre -20 y +50 ° C (-4 y 122 ° F) cuando se usa esta forma particular de la fórmula generalizada para estimar la presión de vapor de equilibrio del agua.${\displaystyle T}$${\displaystyle P}$${\displaystyle e_{w}^{*}}$

Hay varios dispositivos que se utilizan para medir y regular la humedad. Los estándares de calibración para la medición más precisa incluyen el higrómetro gravimétrico , el higrómetro de espejo frío y el higrómetro electrolítico . El método gravimétrico, aunque es el más preciso, es muy engorroso. Para una medición rápida y muy precisa, el método del espejo frío es eficaz. ^[18] Para las mediciones de procesos en línea, los sensores más comúnmente utilizados en la actualidad se basan en mediciones de capacitancia para medir la humedad relativa, ^[19]frecuentemente con conversiones internas para mostrar también la humedad absoluta. Estos son baratos, simples, generalmente precisos y relativamente robustos. Todos los sensores de humedad enfrentan problemas al medir el gas cargado de polvo, como las corrientes de escape de las secadoras .

La humedad también se mide a escala global utilizando satélites colocados de forma remota . Estos satélites son capaces de detectar la concentración de agua en la troposfera en altitudes entre 4 y 12 km (2,5 y 7,5 millas). Los satélites que pueden medir el vapor de agua tienen sensores que son sensibles a la radiación infrarroja . El vapor de agua absorbe y vuelve a irradiar específicamente la radiación en esta banda espectral. Las imágenes satelitales de vapor de agua juegan un papel importante en el monitoreo de las condiciones climáticas (como la formación de tormentas eléctricas) y en el desarrollo de pronósticos meteorológicos .

Densidad y volumen del aire

Artículos principales: Volumen (termodinámica) y Densidad del aire.

La humedad depende de la vaporización y la condensación del agua, que, a su vez, depende principalmente de la temperatura. Por lo tanto, al aplicar más presión a un gas saturado de agua, todos los componentes inicialmente disminuirán en volumen aproximadamente de acuerdo con la ley de los gases ideales.. Sin embargo, parte del agua se condensará hasta volver casi a la misma humedad que antes, dando el volumen total resultante desviándose de lo que predijo la ley de los gases ideales. Por el contrario, la disminución de la temperatura también haría que se condensara algo de agua, lo que nuevamente haría que el volumen final se desviara del predicho por la ley de los gases ideales. Por lo tanto, el volumen de gas puede expresarse alternativamente como volumen seco, excluyendo el contenido de humedad. Esta fracción sigue con mayor precisión la ley de los gases ideales. Por el contrario, el volumen saturado es el volumen que tendría una mezcla de gases si se le añadiera humedad hasta la saturación (o 100% de humedad relativa).

El aire húmedo es menos denso que el aire seco porque una molécula de agua ( M ≈ 18 u ) es menos masiva que una molécula de nitrógeno (M ≈ 28) o una molécula de oxígeno (M ≈ 32). Aproximadamente el 78% de las moléculas en el aire seco son nitrógeno (N ₂ ). Otro 21% de las moléculas en el aire seco son oxígeno (O ₂ ). El 1% final de aire seco es una mezcla de otros gases.

Para cualquier gas, a una temperatura y presión determinadas, el número de moléculas presentes en un volumen particular es constante; consulte la ley de los gases ideales . Entonces, cuando se introducen moléculas de agua (vapor) en ese volumen de aire seco, el número de moléculas de aire en el volumen debe disminuir en el mismo número, si la temperatura y la presión permanecen constantes. (La adición de moléculas de agua, o cualquier otra molécula, a un gas, sin eliminar un número igual de otras moléculas, requerirá necesariamente un cambio en la temperatura, presión o volumen total; es decir, un cambio en al menosuno de estos tres parámetros. Si la temperatura y la presión permanecen constantes, el volumen aumenta, y las moléculas de aire seco que fueron desplazadas inicialmente se moverán hacia el volumen adicional, después de lo cual la mezcla eventualmente se volverá uniforme por difusión.) De ahí la masa por unidad de volumen del gas— su densidad — disminuye. Isaac Newton descubrió este fenómeno y escribió sobre él en su libro Opticks . ^[20]

Dependencia de la presión

La humedad relativa de un sistema aire-agua depende no solo de la temperatura sino también de la presión absoluta del sistema de interés. Esta dependencia se demuestra al considerar el sistema aire-agua que se muestra a continuación. El sistema está cerrado (es decir, no entra ni sale nada del sistema).

Si el sistema en el Estado A se calienta isobáricamente (calentamiento sin cambios en la presión del sistema), entonces la humedad relativa del sistema disminuye porque la presión de vapor de equilibrio del agua aumenta al aumentar la temperatura. Esto se muestra en el estado B.

Si el sistema en el estado A está isotérmicamente comprimido (comprimido sin cambios en la temperatura del sistema), entonces la humedad relativa del sistema aumenta porque la presión parcial del agua en el sistema aumenta con la reducción de volumen. Esto se muestra en el estado C. Por encima de 202,64 kPa, la HR excedería el 100% y el agua podría comenzar a condensarse.

Si se cambiara la presión del Estado A simplemente agregando más aire seco, sin cambiar el volumen, la humedad relativa no cambiaría.

Por lo tanto, un cambio en la humedad relativa puede explicarse por un cambio en la temperatura del sistema, un cambio en el volumen del sistema o un cambio en ambas propiedades del sistema.

Factor de mejora

El factor de mejora se define como la relación entre la presión de vapor saturada del agua en el aire húmedo y la presión de vapor saturada del agua pura:${\displaystyle (f_{w})}$${\displaystyle (e'_{w})}$

${\displaystyle f_{W}={\frac {e'_{w}}{e_{w}^{*}}}.}$

El factor de mejora es igual a la unidad para los sistemas de gas ideal. Sin embargo, en sistemas reales, los efectos de interacción entre las moléculas de gas dan como resultado un pequeño aumento de la presión de vapor de equilibrio del agua en el aire en relación con la presión de vapor de equilibrio del vapor de agua pura. Por lo tanto, el factor de mejora es normalmente ligeramente mayor que la unidad para sistemas reales.

El factor de mejora se usa comúnmente para corregir la presión de vapor de equilibrio del vapor de agua cuando se usan relaciones empíricas, como las desarrolladas por Wexler, Goff y Gratch, para estimar las propiedades de los sistemas psicrométricos.

Buck ha informado que, al nivel del mar, la presión de vapor de agua en aire húmedo saturado equivale a un aumento de aproximadamente 0,5% sobre la presión de vapor de equilibrio del agua pura. ^[17]

Efectos

Sala de guitarras acústicas en Guitar Center humidificada al 50% de humedad relativa en invierno.

Humidor , utilizado para controlar la humedad de los puros.

El control climático se refiere al control de la temperatura y la humedad relativa en edificios, vehículos y otros espacios cerrados con el fin de brindar comodidad, salud y seguridad a las personas, y de cumplir con los requisitos ambientales de las máquinas, materiales sensibles (por ejemplo, históricos) y técnicos. Procesos.

Clima

Ver también: Precipitación (meteorología) y Clima subtropical húmedo

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Climas de la Tierra en función de los valores de humedad.

  Clima húmedo

  Clima semiárido

  Clima árido

Si bien la humedad en sí misma es una variable climática, también domina otras variables climáticas. La humedad se ve afectada por los vientos y las lluvias.

Las ciudades más húmedas de la tierra generalmente se encuentran más cerca del ecuador, cerca de las regiones costeras. Las ciudades del sur y sudeste de Asia se encuentran entre las más húmedas. Kuala Lumpur , Manila , Yakarta y Singapur tienen una humedad muy alta durante todo el año debido a su proximidad a los cuerpos de agua y al ecuador y, a menudo, el clima nublado. Algunos lugares experimentan una humedad extrema durante la temporada de lluvias combinada con un calor que da la sensación de una sauna tibia, como Kolkata , Chennai y Cochin en India , y Lahore enPakistán . La ciudad de Sukkur, ubicada en el río Indo en Pakistán, tiene algunos de los puntos de rocío más altos e incómodos del país, con frecuencia superando los 30 ° C (86 ° F) en la temporada de los monzones . ^[21]

Las altas temperaturas se combinan con el alto punto de rocío para crear un índice de calor superior a 65 ° C (149 ° F). Darwin, Australia, experimenta una estación húmeda extremadamente húmeda de diciembre a abril. Shanghai y Hong Kongtambién tienen un período extremadamente húmedo en sus meses de verano. Durante las temporadas de monzón del suroeste y noreste (respectivamente, de finales de mayo a septiembre y de noviembre a marzo), se esperan lluvias fuertes y una humedad relativamente alta después de las lluvias. Fuera de las temporadas de los monzones, la humedad es alta (en comparación con los países más alejados del Ecuador), pero abundan los días completamente soleados. En lugares más fríos como el norte de Tasmania, Australia, se experimenta una alta humedad durante todo el año debido al océano entre Australia continental y Tasmania. En el verano, el aire caliente y seco es absorbido por este océano y la temperatura rara vez supera los 35 ° C (95 ° F).

Clima global

Ver también: efecto invernadero

La humedad afecta el balance energético y, por tanto, influye en las temperaturas de dos formas principales. Primero, el vapor de agua en la atmósfera contiene energía "latente". Durante la transpiración o evaporación, este calor latente se elimina del líquido de la superficie, enfriando la superficie de la tierra. Este es el mayor efecto de enfriamiento no radiativo en la superficie. Compensa aproximadamente el 70% del calentamiento radiativo neto promedio en la superficie.

En segundo lugar, el vapor de agua es el más abundante de todos los gases de efecto invernadero . El vapor de agua, como una lente verde que permite que la luz verde pase a través de ella pero absorbe la luz roja, es un "absorbente selectivo". Junto con otros gases de efecto invernadero, el vapor de agua es transparente para la mayoría de la energía solar, como se puede ver literalmente. Pero absorbe la energía infrarroja emitida (irradiada) hacia arriba por la superficie de la tierra, razón por la cual las áreas húmedas experimentan muy poco enfriamiento nocturno, pero las regiones desérticas secas se enfrían considerablemente por la noche. Esta absorción selectiva provoca el efecto invernadero. Aumenta la temperatura de la superficie sustancialmente por encima de su temperatura teórica de equilibrio radiativo con el sol, y el vapor de agua es la causa de más de este calentamiento que cualquier otro gas de efecto invernadero.

Sin embargo, a diferencia de la mayoría de los demás gases de efecto invernadero, el agua no está simplemente por debajo de su punto de ebullición en todas las regiones de la Tierra, sino por debajo de su punto de congelación en muchas altitudes. Como gas de efecto invernadero condensable, se precipita , con una altura de escala mucho menor y una vida útil atmosférica más corta: semanas en lugar de décadas. Sin otros gases de efecto invernadero, la temperatura del cuerpo negro de la Tierra , por debajo del punto de congelación del agua, provocaría la eliminación del vapor de agua de la atmósfera. ^{[22] [23] [24]} El vapor de agua es, por tanto, un "esclavo" de los gases de efecto invernadero no condensables. ^{[25] [26] [27]}

Vida animal y vegetal

Tillandsia usneoides en Casa Tropical, Royal Botanic Gardens, Kew. Crece donde el clima es lo suficientemente cálido y tiene una humedad promedio relativamente alta.

La humedad es uno de los factores abióticos fundamentales que define cualquier hábitat (la tundra, los humedales y el desierto son algunos ejemplos), y es un factor determinante de qué animales y plantas pueden prosperar en un entorno determinado. ^[28]

El cuerpo humano disipa el calor a través de la transpiración y su evaporación. La convección de calor al aire circundante y la radiación térmica son los modos principales de transporte de calor desde el cuerpo. En condiciones de alta humedad, la tasa de evaporación del sudor de la piel disminuye. Además, si la atmósfera es tan cálida o más cálida que la piel durante momentos de alta humedad, la sangre que llega a la superficie del cuerpo no puede disipar el calor por conducción al aire. Con tanta sangre que va a la superficie externa del cuerpo, menos a los músculos activos , el cerebro y otros órganos internos . La fuerza física disminuye y la fatigaocurre antes de lo que ocurriría de otra manera. El estado de alerta y la capacidad mental también pueden verse afectados, lo que resulta en un golpe de calor o hipertermia .

Confort humano

Aunque la humedad es un factor importante para el confort térmico, los seres humanos son más sensibles a las variaciones de temperatura que a los cambios en la humedad relativa. ^{[29] La} humedad tiene un pequeño efecto sobre el confort térmico en exteriores cuando las temperaturas del aire son bajas, un efecto ligeramente más pronunciado a temperaturas del aire moderadas y una influencia mucho más fuerte en temperaturas del aire más altas. ^[30]

Los seres humanos son sensibles al aire húmedo porque el cuerpo humano utiliza el enfriamiento por evaporación como mecanismo principal para regular la temperatura. En condiciones de humedad, la velocidad a la que la transpiración se evapora en la piel es menor de lo que sería en condiciones áridas. Debido a que los humanos percibimos la tasa de transferencia de calor del cuerpo en lugar de la temperatura misma, sentimos más calor cuando la humedad relativa es alta que cuando es baja.

Los seres humanos pueden sentirse cómodos dentro de una amplia gama de humedades dependiendo de la temperatura, de 30 a 70% ^[31] , pero idealmente no por encima del absoluto (punto de rocío de 60 ° F). ^[32] , ... entre el 40  % ^[33] y el 60  %. ^[34] En general, las temperaturas más altas requerirán humedades más bajas para lograr el confort térmico en comparación con las temperaturas más bajas, con todos los demás factores mantenidos constantes. Por ejemplo, con el nivel de la ropa = 1, la tasa metabólica = 1,1 y la velocidad del aire 0,1 m / s, un cambio en la temperatura del aire y la temperatura media radiante de 20 ° C a 24 ° C reduciría la humedad relativa máxima aceptable de 100% a 65% para mantener las condiciones de confort térmico. El CBELa herramienta de confort térmico se puede utilizar para demostrar el efecto de la humedad relativa en condiciones específicas de confort térmico y se puede utilizar para demostrar el cumplimiento de la norma ASHRAE 55-2017. ^[35]

Algunas personas experimentan dificultad para respirar en ambientes húmedos. Es posible que algunos casos estén relacionados con afecciones respiratorias como el asma , mientras que otros pueden ser producto de la ansiedad . Las víctimas suelen hiperventilar en respuesta, provocando sensaciones de entumecimiento , desmayo y pérdida de concentración , entre otras. ^[36]

La humedad muy baja puede generar malestar, problemas respiratorios y agravar las alergias en algunas personas. La baja humedad hace que el tejido que recubre los conductos nasales se seque, se agriete y se vuelva más susceptible a la penetración de los virus del resfriado por rinovirus . ^[37] Las  humedades relativas extremadamente bajas (por debajo del 20 %) también pueden causar irritación ocular. ^{[38] [39]} El uso de un humidificador en el hogar, especialmente en los dormitorios, puede ayudar con estos síntomas. ^{[40] Las} humedades relativas interiores deben mantenerse por encima del 30% para reducir la probabilidad de que las fosas nasales de los ocupantes se sequen, especialmente en invierno. ^{[38] [41] [42]}

El aire acondicionado reduce las molestias al reducir no solo la temperatura sino también la humedad. Calentar el aire exterior frío puede reducir los niveles de humedad relativa en el interior por debajo del 30%. ^[43] De acuerdo con la norma ASHRAE 55-2017: Condiciones ambientales térmicas para la ocupación humana , el confort térmico interior se puede lograr mediante el método PMV con humedades relativas que oscilan entre 0% y 100%, dependiendo de los niveles de los otros factores que contribuyen a la comodidad. ^[44] Sin embargo, el rango recomendado de humedad relativa interior en edificios con aire acondicionado es generalmente de 30 a 60%. ^{[45] [46]}

Salud humana

Una humedad más alta reduce la infectividad del virus de la influenza en aerosol. Un estudio concluyó: "Mantener la humedad relativa interior> 40% reducirá significativamente la infectividad del virus en aerosol". ^[47]

El aclaramiento mucociliar en el tracto respiratorio también se ve obstaculizado por la baja humedad. Un estudio en perros encontró que el transporte de moco era menor con una humedad absoluta de 9 g de agua / m ³ que con 30 g de agua / m ³ . ^[48]

Construcción de edificios

Efectos del alto nivel de humedad en la estructura de un edificio ( eflorescencia primaria ).

Los métodos de construcción comunes a menudo producen cerramientos de edificios con un límite térmico deficiente, lo que requiere un sistema de aislamiento y barrera de aire diseñado para retener las condiciones ambientales interiores mientras resiste las condiciones ambientales externas. ^[49] La arquitectura fuertemente sellada y energéticamente eficiente introducida en el siglo XX también selló el movimiento de la humedad, y esto ha resultado en un problema secundario de formación de condensación dentro y alrededor de las paredes, lo que fomenta el desarrollo de moho y hongos. Además, los edificios con cimientos no sellados adecuadamente permitirán que el agua fluya a través de las paredes debido a la acción capilar.de poros que se encuentran en los productos de albañilería. Las soluciones para edificios energéticamente eficientes que eviten la condensación son un tema actual de la arquitectura.

Para el control del clima en edificios que usan sistemas HVAC , la clave es mantener la humedad relativa en un rango cómodo, lo suficientemente bajo para ser cómodo pero lo suficientemente alto como para evitar problemas asociados con el aire muy seco.

Cuando la temperatura es alta y la humedad relativa es baja, la evaporación del agua es rápida; la tierra se seca, la ropa mojada colgada de una cuerda o una rejilla se seca rápidamente y la transpiración se evapora fácilmente de la piel. Los muebles de madera pueden encogerse, provocando que la pintura que cubre estas superficies se fracture.

Cuando la temperatura es baja y la humedad relativa alta, la evaporación del agua es lenta. Cuando la humedad relativa se acerca al 100  %, puede ocurrir condensación en las superficies, lo que genera problemas de moho , corrosión, descomposición y otros deterioros relacionados con la humedad. La condensación puede representar un riesgo para la seguridad, ya que puede promover el crecimiento de moho y la podredumbre de la madera, así como posiblemente cerrar las salidas de emergencia por congelación.

Ciertos procesos y tratamientos de producción y técnicos en fábricas, laboratorios, hospitales y otras instalaciones requieren que se mantengan niveles específicos de humedad relativa mediante humidificadores, deshumidificadores y sistemas de control asociados.

Vehículos

Los principios básicos para edificios mencionados anteriormente también se aplican a los vehículos. Además, puede haber consideraciones de seguridad. Por ejemplo, la alta humedad dentro de un vehículo puede provocar problemas de condensación, como empañamiento de los parabrisas y cortocircuito de los componentes eléctricos. En vehículos y recipientes a presión , como aviones presurizados , sumergibles y naves espaciales , estas consideraciones pueden ser críticas para la seguridad y se necesitan sistemas de control ambiental complejos que incluyan equipos para mantener la presión .

Aviación

Los aviones de pasajeros operan con una humedad relativa interna baja, a menudo por debajo del 20  %, ^[50]especialmente en vuelos largos. La baja humedad es una consecuencia de la aspiración del aire muy frío con una humedad absoluta baja, que se encuentra en las altitudes de crucero de los aviones. El calentamiento posterior de este aire reduce su humedad relativa. Esto causa molestias como dolor en los ojos, piel seca y sequedad de la mucosa, pero no se emplean humidificadores para elevarla a niveles cómodos de rango medio porque el volumen de agua necesario para llevar a bordo puede ser una penalización de peso significativa. A medida que los aviones de pasajeros descienden de altitudes más frías hacia un aire más cálido (quizás incluso volando a través de nubes a unos pocos miles de pies sobre el suelo), la humedad relativa ambiental puede aumentar drásticamente. Una parte de este aire húmedo suele introducirse en la cabina de la aeronave presurizada y en otras áreas no presurizadas de la aeronave y se condensa en el revestimiento frío de la aeronave.Por lo general, se puede ver agua líquida corriendo a lo largo del revestimiento de la aeronave, tanto en el interior como en el exterior de la cabina. Debido a los cambios drásticos en la humedad relativa dentro del vehículo, los componentes deben estar calificados para operar en esos entornos. Las calificaciones ambientales recomendadas para la mayoría de los componentes de aeronaves comerciales se enumeran en RTCA DO-160.

El aire frío y húmedo puede promover la formación de hielo, lo que es un peligro para los aviones, ya que afecta el perfil del ala y aumenta el peso. Los motores de carburador tienen un peligro adicional de formación de hielo dentro del carburador . Por lo tanto, los informes meteorológicos de aviación ( METAR ) incluyen una indicación de la humedad relativa, generalmente en forma de punto de rocío .

Los pilotos deben tener en cuenta la humedad al calcular las distancias de despegue, porque la alta humedad requiere pistas más largas y disminuirá el rendimiento de ascenso.

La altitud de densidad es la altitud relativa a las condiciones atmosféricas estándar (atmósfera estándar internacional) a la que la densidad del aire sería igual a la densidad del aire indicada en el lugar de observación, o, en otras palabras, la altura cuando se mide en términos de densidad. del aire en lugar de la distancia del suelo. "Altitud de densidad" es la altitud de presión ajustada para una temperatura no estándar.

Un aumento de la temperatura y, en mucho menor grado, la humedad, provocará un aumento de la densidad de altitud. Por lo tanto, en condiciones cálidas y húmedas, la altitud de densidad en un lugar particular puede ser significativamente mayor que la altitud real.

Electrónica

Bolsa desecante ( gel de sílice ), comúnmente incluida en paquetes que contienen productos electrónicos para controlar la humedad.

Los dispositivos electrónicos a menudo están clasificados para funcionar solo en condiciones de humedad específicas (por ejemplo, del 5% al ​​95%). En el extremo superior del rango, la humedad puede aumentar la conductividad de los aisladores permeables y provocar un mal funcionamiento. Una humedad demasiado baja puede hacer que los materiales se vuelvan frágiles. Un peligro particular para los artículos electrónicos, independientemente del rango de humedad de funcionamiento establecido, es la condensación . Cuando un artículo electrónico se traslada de un lugar frío (por ejemplo, garaje, automóvil, cobertizo, un espacio con aire acondicionado en los trópicos) a un lugar cálido y húmedo (casa, fuera de los trópicos), la condensación puede cubrir las placas de circuito y otros aislantes, lo que provoca cortocircuitos. circuito dentro del equipo. Dichos cortocircuitos pueden causar daños permanentes sustanciales si el equipo se enciende antes de que se produzca la condensación.evaporado . A menudo se puede observar un efecto de condensación similar cuando una persona que lleva gafas entra del frío (es decir, las gafas se empañan). ^[51] Es aconsejable permitir que los equipos electrónicos se aclimaten durante varias horas, después de haberlos recuperado del frío, antes de encenderlos. Algunos dispositivos electrónicos pueden detectar tal cambio e indicar, cuando están enchufados y generalmente con un pequeño símbolo de gota, que no se pueden usar hasta que haya pasado el riesgo de condensación. En situaciones en las que el tiempo es crítico, aumentar el flujo de aire a través de las partes internas del dispositivo, como quitar el panel lateral de la carcasa de una PC y dirigir un ventilador para que sople en la carcasa, reducirá significativamente el tiempo necesario para aclimatarse al nuevo entorno.

Por el contrario, un nivel de humedad muy bajo favorece la acumulación de electricidad estática , lo que puede provocar el apagado espontáneo de las computadoras cuando se producen descargas. Además de la función errática espúrea, las descargas electrostáticas pueden causar una ruptura dieléctrica en los dispositivos de estado sólido, lo que resulta en daños irreversibles. Los centros de datos a menudo monitorean los niveles de humedad relativa por estas razones.

Industria

La alta humedad a menudo puede tener un efecto negativo en la capacidad de las plantas químicas y refinerías que utilizan hornos como parte de ciertos procesos (por ejemplo, reformado con vapor, procesos de ácido sulfúrico húmedo). Por ejemplo, debido a que la humedad reduce las concentraciones de oxígeno ambiental (el aire seco es típicamente un 20,9% de oxígeno, pero al 100% de humedad relativa el aire es un 20,4% de oxígeno), los ventiladores de gases de combustión deben tomar aire a una velocidad mayor de la que se requeriría para mantener la temperatura ambiente. misma velocidad de disparo. ^[52]

Hornear

La alta humedad en el horno, representada por una temperatura de bulbo húmedo elevada , aumenta la conductividad térmica del aire alrededor del artículo horneado, lo que lleva a un proceso de horneado más rápido o incluso a quemarlo. Por el contrario, la baja humedad ralentiza el proceso de horneado. ^[53]

Otros hechos importantes

En este contexto, un gas se denomina saturado cuando la presión de vapor de agua en el aire está en la presión de vapor de equilibrio para el vapor de agua a la temperatura de la mezcla de gas y vapor de agua; el agua líquida (y el hielo, a la temperatura adecuada) no perderá masa por evaporación cuando se exponga al aire saturado. También puede corresponder a la posibilidad de rocío o niebla.formando, dentro de un espacio que carece de diferencias de temperatura entre sus porciones, por ejemplo, en respuesta a la disminución de la temperatura. La niebla consiste en gotitas de líquido muy diminutas, sostenidas principalmente en el aire por movimiento isostático (en otras palabras, las gotitas caen a través del aire a una velocidad terminal, pero como son muy pequeñas, esta velocidad terminal también es muy pequeña, por lo que no es así). nos mira como si estuvieran cayendo, y parecen estar sostenidos en alto).

La afirmación de que la humedad relativa ( % RH  ) nunca puede estar por encima del 100  %, aunque es una guía bastante buena, no es absolutamente precisa, sin una definición de humedad más sofisticada que la que se da aquí. La formación de nubes, en las que las partículas de aerosol se activan para formar núcleos de condensación de nubes , requiere la sobresaturación de una parcela de aire a una humedad relativa ligeramente superior al 100  %. Un ejemplo a menor escala se encuentra en la cámara de niebla de Wilson en experimentos de física nuclear, en los que se induce un estado de sobresaturación para cumplir su función.

Para un punto de rocío dado y su correspondiente humedad absoluta , la humedad relativa cambiará inversamente, aunque de manera no lineal, con la temperatura . Esto se debe a que la presión parcial del agua aumenta con la temperatura, el principio operativo detrás de todo, desde secadores de cabello hasta deshumidificadores .

Debido al potencial creciente de una presión parcial de vapor de agua más alta a temperaturas del aire más altas, el contenido de agua del aire al nivel del mar puede llegar hasta el 3% en masa a 30 ° C (86 ° F) en comparación con no más de aproximadamente 0,5 % en masa a 0 ° C (32 ° F). Esto explica los bajos niveles (en ausencia de medidas para agregar humedad) de humedad en las estructuras calentadas durante el invierno, lo que resulta en piel seca , picazón en los ojos y persistencia de cargas eléctricas estáticas . Incluso con saturación (100% de humedad relativa) en el exterior, el calentamiento del aire exterior infiltrado que entra en el interior aumenta su capacidad de humedad, lo que reduce la humedad relativa y aumenta las tasas de evaporación de las superficies húmedas en el interior (incluidos los cuerpos humanos y las plantas domésticas).

De manera similar, durante el verano en climas húmedos se condensa una gran cantidad de agua líquida del aire enfriado en los acondicionadores de aire. El aire más cálido se enfría por debajo de su punto de rocío y el exceso de vapor de agua se condensa. Este fenómeno es el mismo que hace que se formen gotas de agua en el exterior de una taza que contiene una bebida helada.

Una regla práctica útil es que la humedad absoluta máxima se duplica por cada 20 ° F (11 ° C) de aumento de temperatura. Por lo tanto, la humedad relativa se reducirá en un factor de 2 por cada aumento de temperatura de 20 ° F (11 ° C), asumiendo la conservación de la humedad absoluta. Por ejemplo, en el rango de temperaturas normales, el aire a 68 ° F (20 ° C) y 50% de humedad relativa se saturará si se enfría a 50 ° F (10 ° C), su punto de rocío y 41 ° F (5 ° C) el aire al 80% de humedad relativa calentado a 68 ° F (20 ° C) tendrá una humedad relativa de solo 29% y se sentirá seco. En comparación, el estándar de confort térmico ASHRAE 55 requiere sistemas diseñados para controlar la humedad para mantener un punto de rocío de 16.8 ° C (62.2 ° F) aunque no se establece un límite de humedad inferior. ^[44]

El vapor de agua es un gas más ligero que otros componentes gaseosos del aire a la misma temperatura, por lo que el aire húmedo tenderá a subir por convección natural . Este es un mecanismo detrás de las tormentas eléctricas y otros fenómenos meteorológicos . La humedad relativa se menciona a menudo en los pronósticos e informes meteorológicos , ya que es un indicador de la probabilidad de rocío o niebla. En climas cálidos de verano , también aumenta la temperatura aparente para los humanos (y otros animales ) al impedir la evaporación del sudor de la piel a medida que aumenta la humedad relativa. Este efecto se calcula como el índice de calor ohumidex .

Un dispositivo que se usa para medir la humedad se llama higrómetro ; uno que se usa para regularlo se llama humidistato o, a veces, higrostato . (Son análogos a un termómetro y un termostato para la temperatura, respectivamente).

Ver también

• Concentración
• Depresión del punto de rocío
• Índice de calor
• Almacenamiento en búfer de humedad
• Tarjeta indicadora de humedad
• Indicador de humedad
• Psicrometría
• Densidad de vapor de saturación
• Actividad acuática

Referencias

Citas

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Enlaces externos

Busque humedad en Wikcionario, el diccionario gratuito.

Wikisource tiene el texto del artículo " Humedad " de la Nueva Enciclopedia Internacional de 1905 .

• Mapa actual de la humedad relativa global