Humedad metodos de medicion

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Humedad metodos de medicion

  1. 1. 5. Métodos para medir la humedad5.1 Principios de funcionamiento de los diversos higrómetrosLa humedad influye en un gran número de procesos físicos, químicos y biológicos. Por este motivo,existen numerosos tipos de efectos relacionados con la humedad que pueden aprovecharse paraindicar los cambios de humedad. A continuación se ofrece la descripción de algunos de los métodosmás importantes para medir la humedad, en términos generales y por orden de importancia.5.2 MecánicoLos higrómetros mecánicos usan la expansión y contracción de materiales orgánicos con los cambiosde humedad. El elemento sensible puede ser un cabello, un elemento textil o plástico. Los cambiosde longitud se amplifican mediante la acción de palancas para mover una aguja en un dial, o un lápizque registra un diagrama. Principalmente adecuado para condiciones ambientales normales.Incertidumbre de la medición alrededor de ± 5 % a ± 15 % de humedad relativa.• Pueden no necesitar potencia eléctrica o baterías• Los tipos de “gráfico” proporcionan un registro permanente• Pueden resultar baratos• Respuesta lenta a los cambios de humedad• Pueden sufrir de histéresis• Se desajustan fácilmente por vibración o transporte5.3 Bulbo húmedo y seco (sicrómetro)Un higrómetro de bulbo húmedo y seco se compone de dos sensores de temperatura emparejadossobre los cuales se aspira aire húmedo. Un sensor está encerrado en un material poroso (mecha o“gasa húmeda”) que se mantiene húmedo por la acción capilar desde un depósito de agua.El agua se evapora de la mecha a una velocidad relacionada con la humedad del aire.La evaporación hace que el sensor húmedo se enfríe.Las temperaturas de los sensores húmedo y seco se utilizan para calcular la humedad del aire conayuda de unas tablas.Principalmente adecuado para grandes espacios y humedades medias o altas. Incertidumbre demedición alrededor de ± 2 % a ± 5 % de humedad relativa.• Los sicrómetros son unos instrumentos relativamente sencillos, baratos,fiables y robustos• Pueden tener una buena estabilidad• Amplia gama de humedades• Toleran unas elevadas temperaturas y condensación• Normalmente se necesita cierta destreza para usar y mantener el instrumento• Los resultados pueden tener que ser calculados de lecturas de temperatura (aunque algunos sonautomáticos)• Se necesita una muestra grande de aire para la medición• La muestra será humedecida por la evaporación de la mecha húmeda
  2. 2. • Las partículas o impurezas de agua suspendidas en el aire pueden contaminar la mecha; estopuede y debe ser remediado mediante una limpieza periódica o sustitución• La medición se puede complicar por debajo de aprox. 10°C, por la duda entre la presencia de aguao hielo en la mecha cuando ésta cae por debajo de 0°C5.4 Impedancia eléctrica (sensores capacitivos o resistivos)Este tipo general de sensor se fabrica de material higroscópico, cuyas propiedades eléctricas sealteran a medida que absorbe las moléculas de agua.Los cambios de humedad se miden como un cambio en la capacitancia o resistencia eléctrica delsensor, o una combinación de ambas.La mayoría de los modernos sensores de impedancia usan la tecnología de “película delgada”. Loshigrómetros eléctricos son normalmente compactos y portátiles. A menudo están equipados con unfiltro contra la contaminación. (Sin embargo, los tiempos de respuesta son más rápidos sin estaprotección). Los higrómetros de impedancia también están equipados normalmente con un sensor detemperatura. Las lecturas se muestran directamente, a veces en diversas unidades (por ejemplo,humedad relativa o punto de rocío), y también pueden disponer de una salida de señal eléctrica (porejemplo, voltaje analógico).Hay varios tipos bien diferenciados de sensores eléctricos.Sensores capacitivos: responden más a la humedad relativa que al punto de rocío, con una buenalinealidad a bajas humedades relativas. En general, los sensores capacitivos no resultan dañados porla condensación (es decir, una Mantenimiento hidráulicoshumedad relativa del 100 %), aunque puede cambiar la calibración como resultado.Sensores resistivos: responden más a la humedad relativa que al punto de rocío. La linealidad de lossensores resistivos es mejor a altas humedades. La mayoría de los sensores resistivos no puedentolerar la condensación. Sin embargo, algunos están “protegidos contra la saturación”, mediantecalentamiento automático para impedir la condensación.Sensores de impedancia del tipo de punto de rocío: son un caso especial de higrómetro deimpedancia, utilizado para medir en unidades absolutas en lugar de humedad relativa. Siguiendo unprincipio general similar, el sensor puede incorporar óxido de aluminio u otros óxidos de metal, o unabase de silicio para el elemento activo. Este tipo de sensor responde a la presión parcial de vapor deagua. Normalmente, la señal se convierte en otras unidades absolutas, cuyos valores son mostradospor el instrumento en punto de rocío o partes por millón y por volumen. Estos sensores pueden teneruna extensa gama de medición, incluyendo gases muy secos.Los sensores resistivos y capacitivos se usan para una variedad de aplicaciones, incluido el controlde aire acondicionado y otros procesos. Algunos se utilizan en ambientes extremos. Los tipos de“punto de rocío” se diferencian de los otros de este grupo en que cubren unos niveles mucho másbajos de humedad, en unidades absolutas, y se emplean para control y monitorización de gasesrelativamente secos. Estos incluyen los sensores de óxido de aluminio y otros óxidos de metal, asícomo sensores con base de silicio. Los tipos de “humedad relativa” pueden lograr unasincertidumbres de 2% a 3% del valor, en el mejor de los casos, mientras que los tipos de “punto derocío” tienen unas incertidumbres de alrededor de 2°C del punto de rocío, en el mejor de los casos,hasta un 5°C a puntos de rocío bajos.En general, los sensores de impedancia:Son normalmente fáciles de usar• Cada vez están más disponibles con funciones de memoria integral para almacenar los resultados• Pueden sufrir cambios de calibración si se usan a altas temperaturas (por encima de 40°C) y altahumedad (varía el rendimiento)• Pueden sufrir deriva e histéresis• Pueden resultar dañados por productos químicos agresivosLos sensores capacitivos en particular ...• Toleran normalmente la condensación (aunque puede cambiar la calibración)Los sensores resistivos en particular ...• Pueden resultar dañados si se produce condensación (aunque algunos sensores están protegidos)Los sensores de impedancia, del tipo punto de rocío en particular ...• Toleran normalmente la condensación (aunque puede cambiar la calibración)
  3. 3. • Pueden tener una amplia gama de medición• Pueden ser lentos de asentar a humedades (absolutas) muy bajas• Tienen cierta tendencia a la deriva5.5 CondensaciónLa temperatura de punto del rocío se puede medir enfriando una muestra de gas hasta que aparezcacondensación, y observando la temperatura a la cual sucede eso.En un higrómetro de punto de rocío óptico, se induce la condensación en forma de rocío (o escarcha)en un pequeño espejo del instrumento. El inicio de la condensación se capta ópticamente,detectando los cambios en la forma en que el espejo refleja o difunde la luz. La lectura se puederegistrar en el instante de la condensación, o se puede mantener el espejo a esa temperatura yobtener una lectura continua. Los diseños varían; algunos son en forma de sonda, mientras que otrosutilizan el muestreo a través de un tubo. Aunque las sondas pueden ser razonablemente compactas,el cuerpo principal del instrumento suele ser relativamente grande, por lo que no es portátil. Laslecturas se muestran como temperatura de punto de rocío, y la salida también está normalmentedisponible en forma de señal electrónica.Otros sensores (no ópticos) de punto de rocío detectan la condensación eléctricamente, o medianteotros métodos tales como el cambio de frecuencia de un cristal de cuarzo resonante.Los higrómetros de punto de rocío ópticos se usan frecuentemente como patrón de referencia paralas calibraciones, particularmente a baja (pero también a alta) humedad. Incertidumbre de punto derocío alrededor de ± 0.2°C a ± 1.0°C, dependiendo de la gama.• Pueden proporcionar una medición precisa• Pueden tener un buen rendimiento a largo plazo• Extensa gama de medición• Precisan normalmente cierta destreza para su manejo• Los higrómetros de punto de rocío ópticos son generalmente caros• La contaminación puede ocasionar lecturas incorrectas• El espejo se debe limpiar con agua purificada• Las lecturas de punto de rocío justo por debajo de 0°C precisan una cuidadosa interpretación,dependiendo de si el condensado es hielo o agua. (Servirá de ayuda el hecho de que el higrómetroesté equipado con un visor microscópico.)5.6 Cambio de colorExisten indicadores que muestran los cambios de la humedad en forma del cambio de color de unatira de papel u otro material. El material sensible se impregna de cloruro de cobalto. El cambio decolor tiene lugar como resultado de una reacción de la humedad con este producto químico. Otrasmediciones mediante cambio de color implican el bombeo de gas a través de un tubo lleno decristales cuyo color cambia de acuerdo con la humedad del gas.
  4. 4. 5.7 Resumen Humedad Gama típica(Gama ampliada) Tipo de sensor absoluta o Unidades típicas relativa Humedad Temperatura 20 %hr a 80 Cerca de la %hr Mecánico R %hr temperatura ambiente 5 %hr a 100 0 ºC a 100 ºC %hr %hr (también (frecuentemente Bulbo húmedo y utilizable por calculado de forma R seco(sicrómetro) encima y manual partiendo debajo de esta de las lecturas de temperatura) temperatura) 5 %hr a 95 -30 ºC a 60 ºC %hr Resistivo R %hr ( y hasta (-50 ºC a 200 99 %hr) ºC) 5 %hr a 100 -30 ºC a 60 ºC %hr %hr (y hasta (-40 ºC a 200 Capacitivo R cerca de 0 ºC) %hr Puntos de La mayoria de Punto de rocio, rocio a -85 ºC las presión de vapor Impedancia, tipo ( o menores) a temperaturas A punto de rocio +60 ºC hasta + 60 ºC evitando la saturación Puntos de -85 ºC a 100 ºC Punto de rocio rocio menores (cuerpo de -85 ºC a principal del Condensación A +100 ºC instrumento a temperatura ambiente) 20 %hr a 80 Cerca de al %hr Cambio de color R %hr temperatura ambiente Tolerancia de contaminación, Mejor incertidumbre directriz Configuración del Tipo de sensor valores después muestreo de la humedad en uso 3( ± ) de la limpieza entre paréntesis Mecánico *** Inmersión total 5 - 15 %hr * Inmersión total (o 2 - 5 %hr Bulbo húmedo y (**) flujo de gas de seco(sicrómetro) muestra) ** sonda (o 2 - 3 %hr Resistivo inmersión total) ** sonda (o 2 - 3 %hr Capacitivo inmersión total) Impedancia, tipo * sonda 2 – 5 ºC punto de rocio (**) * flujo de gas de 0,2 – 1 ºC Condensación (**) muestra ( o sonda) Papel (o bomba 10 – 20 %hr Cambio de color con tubo de vidrio)

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