Evaluación de la Humedad Relativa

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Evaluación de la Humedad Relativa

Evaluación de la Humedad Relativa: Factores y Mediciones Claves

La comprensión de la relación entre la temperatura del bulbo seco, la temperatura del bulbo húmedo, la humedad relativa y la temperatura de punto de rocío es esencial en todas las facetas del aire acondicionado. Estos procesos psicrométricos desempeñan un papel especialmente importante en la integridad de los edificios y los materiales, la salud y el bienestar de los ocupantes y la calidad global del aire en los recintos cerrados.
La buena noticia, extrañamente es que  los niveles deficientes de humedad y temperatura es probable que ocasionen malestar a los ocupantes. Las quejas de los ocupantes le abren una ventana de oportunidad al contratista de calefacción , ventilación y aire acondicionado para descubrir proactivamente los efectos psicrométricos relacionados de tipo indeseado en la integridad de los materiales y la calidad del aire en recintos cerrados, entre ellos la propagación microbiana.

Para evaluar la humedad relativa, la temperatura de bulbo húmedo y el punto de rocío, los  técnicos en calefacción, ventilación y aire acondicionado, utilizaban tradicionalmente un psicrómetro de revoleo y una tabla psicrométrica. Hoy en día emplean medidores de “humedad” que son exáctos, más convenientes, y utilizables en ubicaciones reducidas que no son adecuadas para los psicrómetros de revoleo.

ADOPCIÓN DE NORMAS

Muchos estados han adoptado en sus códigos edilicios las normas ANSI/ASHRAE 55-2004 para la humedad y 62-2004 para la CARC. Como ambas normas han sido recientemente actualizadas, las siguientes descripciones pueden ayudar a los inspectores y contratistas a actualizar sus prácticas para satisfacer los nuevos requisitos.

BIENESTAR RELATIVO

La norma ANSI/ASHRAE 552004, condiciones térmicas ambientales para la ocupación humana, establece un límite superior a los niveles absolutos de humedad (índice de humedad 0,012, o 0,012 x 7000 = 84 granos de humedad por libra de aire seco, equivalente también a un punto de rocío [PR] de 16,7°C),  por encima del cual la mayoría  de los ocupantes comienzan a experimentar malestar.
Como todos los ocupantes no estarán satisfechos con las  mismas condiciones térmicas, especialmente todos al mismo tiempo, la norma trata de identificar una pauta basada en un VMP (Voto Medio Predictivo) de 80% de satisfacción. A partir de ello, un PIP (Porcentaje de Insatisfacción Previsto) del 10%, se calcula para una insatisfacción general respecto del bienestar térmico y 10% de PIP para una insatisfacción local respecto del bienestar térmico (“siento frío en mis tobillos”).
La norma lista seis factores principales que afectan el bienestar térmico: la tasa metabólica, el aislamiento de la vestimenta, la temperatura del aire y la humedad.
La comprensión de los efectos combinados de estos factores pueden ayudar a los técnicos a configurar adecuadamente los sistemas de los edificios.

NIVELES DE HUMEDAD

La norma ANSI/ASHRAE 62-2001, ventilación para calidad aceptable del aire en los recintos cerrados, específica que  “la humedad relativa en los espacios habitables deberá ser mantenida preferntemente entre 30% y 60% para cerrar el crecimiento de agentes alergenos u organismos patógenos.”
La norma ANSI/ASHRAE 62.12004 actualizada, ventilación para una calidad aceptable del aire en recintos cerrados, es más específica. Ahora, los límites superiores de la humedad relativa están basados en valores pico. “La humedad relativa en los espacios ocupados deberá ser diseñada para estar limitada a 65% o menos en cualquiera de las dos condiciones de diseño siguientes:

1. en las condiciones de diseño de punto de rocío pico en exteriores y diseño de carga latente pico en interiores  o
2. al más bajo índice de calor perceptible que se espera que ocurra en interiores y la condición de exteriores concurrente (simultánea).

Las buenas prácticas de selección de equipos de calefacción, ventilación y aire acondicionado generalmente recomiendan:

• 20°C a 21,1°C y 30% de HR (humedad relativa) para diseño de invierno y

• 23,3°C a 24,4°C y 50% a 60% HR para diseño de verano en

• condiciones de exteriores de 97,5% en invierno y 2,5% en verano, de bulbo seco (BS).

Esto significa que en promedio, el 2,5% de las temperaturas estacionales extremas estarán por encima de la capacidad del equipo. En esas ocasiones el equipo estará efectivamente  subdimensionado.
Esto resulta críticamente importante para la selección de equipos, ya que sólo el 30% de las horas de operación del equipo para generar enfriamiento que produzca bienestar tienen lugar dentro del 5% de la temperatura de bulbo seco de diseño exterior. El control de la carga latente en verano es más difícil de lograr controlar en condiciones de carga parcial, aunque la mayoría de los equipos comerciales vienen en etapas o tienen alguna forma de control de la capacidad.
Si el equipo de enfriamiento para producir bienestar está sobredimensionado, aumentarán las quejas y los problemas  relacionados con la humedad. Las bombas de calor de uso domiciliario deberán ser seleccionadas en función de las necesidades de enfriamiento, y no los requisitos de calor,

La psicrometría tiene un lenguaje propio. Para comprender mejor la manera en que interactúan los diversos parámetros para respaldar el bienestar térmico, he aquí algunos de los términos más comunes descritos en este documento:
Temperatura de bulbo húmedo: representa el efecto de enfriamiento del agua evaporada; la temperatura del aire se enfriará cuando el agua se evapore en el aire no saturado.

Temperatura punto de rocío: es la temperatura debajo de la cual se condensará el agua presente .

Temperatura de bulbo seco: temperatura del aire determinada por un termómetro común ordinario.

Humedad relativa: cociente entre la presión del vapor de agua (cantidad presente en ese momento en el aire) y la presión de saturación del vapor (la cantidad que el aire puede alojar) a una temperatura dada del aire.

Tasa metabólica: el índice por el cual el cuerpo transforma la energía química en calor y trabajo a través de la actividad. En la norma ASHRAE55, dicho índice se mide en “unidades met” (18,4Btu/h*pie2).

Enfriamiento perceptible: los factores tales como la gente, los aparatos, la radiación solar y la infiltración, crean una ganancia de calor, donde cada uno de ellos añade una carga perceptible de temperatura al entorno existente dentro de una casa, oficina, etc. Esta carga aumenta la temperatura de bulbo seco. El proceso por medio del cual la temperatura perceptible o de bulbo seco se reduce sin modificación del contenido de humedad del aire se denomina proceso de enfriamiento perceptible.

Enfriamiento latente: una cierta cantidad de humedad es añadida al aire interior por las plantas, la gente, la cocción y otras fuentes. Un proceso de enfriamiento latente implica la condensación de humedad presente en el aire, reduciendo los niveles de  bulbo húmedo, punto de rocío y humedad, pero dejando inalterada la temperatura de bulbo seco.

Índice P/T: el cociente entre el calor  perceptible y el calor total, o factor de calor perceptible. De la capacidad total de un sistema de enfriamiento, hay una capacidad perceptible y una capacidad latente. La capacidad perceptible enfría el aire absorbiendo calor para reducir la temperatura de bulbo seco. La capacidad latente absorbe el calor latente de la vaporización para extraer la humedad del aire sin modificar la temperatura efectiva de bulbo seco. El índice P/T, cuando se lo utiliza con  una tabla psicrométrica, proveerá la  temperatura a la cual deberá operar una serpentina de enfriamiento para proveer  la eliminación del calor tanto perceptible como latente.

“Síndrome de los calcetines sucios”: una condición habitual durante el período de enfriamiento que describe un olor  generado por la combustión de los contaminantes transportados por el aire en una serpentina de interior, típicamente durante el ciclo de descongelamiento de la bomba de calor. clo:una unidad de medición para  expresar la cantidad de térmico  aislamiento térmico provisto por la  ropa y otras prendas de vestir.

• Ejemplo: un conjunto que incluya  calzoncillos, camiseta, remera, calcetines hasta mitad de la pantorrilla, zapatos, pantalones comunes, camisa de vestir de manga larga y chaleco grueso  totaliza 1,14 clo*

• Ejemplo: un conjunto que incluye  calzoncillos, camisa deportiva de punto de manga corta, pantalones cortos y sandalias totaliza 0,31 clo*

*valores clo de acuerdo con ASHRAE 55-2004.

Especialmente en  áreas geográficas en donde prevalece el “síndrome de los  calcetines sucios” y el equipo  de administración del aire se encuentra ubicado en un espacio de servicios.

HONGOS

Con suficiente conocimiento y medición, los sistemas de  calefacción, ventilación y aire acondicionado pueden ser  configurados a las condiciones psicrométricas adecuadas a  verano para desalentar el crecimiento de hongos. Las condiciones para el crecimiento de hongos incluyen esporas asentadas sobre una superficie, un microambiente que asegure el oxígeno, temperaturas óptimas, nutrientes y humedad. Cuatro de estas condiciones se encuentran en casi todos los ambientes. La variante más controlable es la humedad.
Una humedad relativa de más de 60% puede alentar el crecimiento de hongos en superficies higroscópicas (Absorbentes) y es probable que las superficies higroscópicas a 80% de HR promuevan el crecimiento de hongos. Casi todas las superficies son, o pueden tornarse, absorbentes y las mismas incluyen las superficies pintadas, las paredes de yeso secas, las alfombras, los revestimientos de paredes y los productos de mampostería. Hasta incluso el vidrio con una película de suciedad y polvo sobre el mismo puede alentar el crecimiento de hongos.
Los productos de mampostería tales como los ladrillos, los bloques de escorias y el hormigón son excelentes absorbentes y pueden absorber grandes cantidades de humedad y convertirse en un ambiente de crianza acogedor para el moho. La presión de vapor presente dentro de los poros de la mampostería de producción industrial pueden ser menor que la presión de vapor del aire ambiental, que desplaza humedad desde el aire hacia los poros de la mampostería. A medida que los poros se humedecen, aparece la acción capilar y cubre los poros, sumistrando así, un terreno de crianza ideal para la proliferación de hongos. Esto explica por qué algunas superficies pueden  volverse húmedas por encima  del punto de rocío.

CONDENSACIÓN

Las condiciones que permiten que se forme condensación en las superficies son más obvias, de modo que se puede tomar acción inmediatamente. Cuando la temperatura de una superficie es la temperatura del punto de rocío se encuentra debajo de la misma, se formará condensación. Los lugares probables para que ocurra esto son las superficies de los sótanos, las superficies de los espacios de servicio y los caños de agua fría situados sobre los equipos de administración del aire y las redes de tubos, y  ocultos dentro de las paredes.
Los sótanos generalmente requieren equipos de deshumidificación adicionales, ya que los equipos de enfriamiento para el bienestar no pueden controlar la humedad de los sótanos con  mínima ganancia de calor. Los espacios de servicio son particularmente difíciles y costosos de abordar,  su sellado con  barreras de vapor hasta el nivel del suelo en el exterior, así como también su aislamiento y su incorporación al espacio acondicionado y la adición de medios de deshumidificación pueden controlar muchos problemas de humedad en los espacios  de servicio, siempre y cuando no haya presente agua estancada o excesiva humedad del terreno (esto supone  que no se requiere el suministro de aire libre en el espacio  de servicio para los combustibles fósiles) . Los caños de agua pueden ser aislados. Los equipos administradores de aire y la red de conductos, deben ser sellados contra la entrada de aire y aislados sin interrupciones en la barrera de vapor, especialmente cuando estén ubicados fuera de la cubierta del espacio acondicionado. La red de conductos en todas las paredes debe ser sellada para reducir una migración inadvertida de humedad, debido a las diferencias en la  presión del aire.

En los sistemas de enfriamiento, la humedad relativa en  los conductos de suministro puede ser del 95% o mayor, y los  evaporadores y las bandejas de condensación estarán húmedos. De modo que, como el control de la humedad no resulta factible,  es esencial para controlar el crecimiento de los hongos, mantener el control de las esporas transportadas por el aire y de su alimento (polvo y partículas transportadas por el aire) con buenos sistemas de filtrado  herméticamente cerrados. Si los componentes del evaporador  son resistentes a la radiación ultravioleta, una luz  UVC  “germicida” que pueda ver toda la superficie del evaporador puede matar el moho y los microbios. Deberían seleccionarse luces UVC que no emitan ozono, que es  irritante. Los equipos sobre-dimensionados experimentarán menores tiempos de operación que ocasionarán una menor  producción de condensación, lo que puede de hecho aumentar la colonización microbiana en las superficies de las aletas.

MEDIDORES DE  TEMPERATURA Y HUMEDAD

Apartir de las mediciones de la temperatura de bulbo seco y la humedad relativa, medidores de temperatura y humedad tales como el Fluke 971 pueden  calcular la temperatura de  bulbohúmedo y la temperatura de punto de rocío, puntos psicrométricos que son esenciales para las evaluaciones y  diagnósticos de la calefacción,  la ventilación y el  aire acondicionado.

• El concepto de bulbo húmedo se encuentra estrechamente asociado con el de entalpía, o sea, el calor total del aire (bulbo seco y bulbo húmedo). La temperatura de retorno de bulbo húmedo es imperativa para cargar con exactitud un sistema de  enfriamiento que incorpore  un dispositivo de medición  con restrictor fijo.

• Las temperaturas de bulbo húmedo de suministro y retorno de un evaporador pueden utilizarse con una tabla psicrométrica o una  tabla de entalpías para  calcular capacidad total de enfriamiento, la capacidad perceptible y latente, y el índice P/T.

• El calor total puede ser  hallado multiplicando cfm x 4,5 x diferencia de entalpía  a través del evaporador  (Qt =cfm x 4,5x ∆h).

• La comparación del  enfriamiento perceptible contra el latente y el índice S/T pueden ser encontrados trazando las  condiciones en una tabla psicrométrica o mediante una calculadora psicrométrica.

• El punto de rocío resulta crítico en las evaluaciones tanto de verano como de invierno. La temperatura  superficial de los conductos debe ser mantenida por  encima del punto de rocío  para evitar la condensación  ya sea dentro o fuera del recinto acondicionado.

• La humedad relativa en  interiores y en invierno, debe ser mantenida lo suficientemente baja como para asegurar que las temperaturas superficiales de las paredes interiores y las ventanas no se acerquen al punto de rocío. Si apareciera condensación en las ventanas o en las superficies de las paredes, es posible que haya condensación oculta dentro de las paredes de la cubierta del recinto.

ATENCIÓN DE LAS QUEJAS VINCULADAS AL GRADO DE BIENESTAR

Con los equipos que no cuentan con control de la capacidad, o vienen en etapas, la mayoría  de las quejas sobre el grado  de bienestar vinculadas con la humedad tienen lugar en condiciones de carga parcial cuando los tiempos de operación  basados en las temperaturas  de termostato de bulboseco son menores. Menor tiempo  de operación significa menor  remoción de humedad. Los equipos sobredimensionados  sólo exacerbarán esto así como  también aumentarán las ocurrencias de las condiciones perjudiciales coincidentes. Cambiando desde un dispositivo de medición de restrictor fijo a una válvula térmica de expansión se asegurará una máxima capacidad del evaporador a condiciones de carga parcial y se utilizará más superficie de la serpentina para extracción de la humedad.
La mayoría de los equipos de enfriamiento pueden tolerar reducciones de los volúmenes de aire de alrededor del 20%. Si los volúmenes de aire del evaporador se reducen de 400cfm/ton a alrededor de 325cfm/ton, la  temperatura del evaporador caerá más allá del punto de rocío y el mismo extraerá más humedad del aire. Este cambio reducirá  también la temperatura superficial de los conductos y la temperatura del registro en la dirección de la temperatura del punto de rocío y del tiro del  registro, afectando los patrones de aire de los espacios ocupados.

Un deshumidistato puede reducir los volúmenes de aire a mayores niveles de humedad. Otra alternativa es utilizar un  dispositivo temporizado a  control, para proveer menores cfm durante los primeros 5 a 10 minutos de la demanda de enfriamiento, y luego conmutar a las cfm de diseño para finalizar  el ciclo de enfriamiento. Puede  ubicarse un deshumidificador portátil en zonas de alta humedad, tales como un sótano, para reducir la humedad,  aumentar la ganancia de calor  y forzar ciclos más largos de  enfriamiento. Asegúrese de que las habitaciones con recepción intermitente de alta humedad, tales como baños, cocinas, y áreas de lavandería estén  ventiladas hacia el exterior (no hacia el altillo  ni el espacio de servicios).

ATENCIÓN DE QUEJAS  VINCULADAS CON EL PUNTO DE ROCÍO Y/O LA PRESENCIA DE HONGOS

Los conductos en espacios no acondicionados que transporten aire frío y húmedo deben estar sellados herméticamente con una masilla para conductos aprobada por la NFPA. Toda fuga de aire en un conducto inutilizará el  aislamiento en dicho punto y es probable que tenga lugar  condensación. El aislamiento que envuelve un conducto no debe ser comprimido por ganchos.  Los ganchos deben ser colocados debajo del aislamiento que envuelve el conducto. Las  barreras de aislamiento que envuelven el conducto no deben estar rotas y deben estar selladas en las costuras.

En altillos no acondicionados, el aumento de la temperatura del altillo puede incrementar la ganancia de calor de los techos que se encuentran por debajo, pero reducirán la ocurrencia de condensación en los conductos. Los altillos de las casas con  técnicas de construcción más recientes pueden tener menores temperaturas del altillo, pero  esto incrementa la posibilidad de  condensación en las superficies de conductos o administradores del aire. Esto puede ser compensado sellando las aberturas de ventilación del altillo y añadiendo lámparas controladas por humidistatos para aumentar la temperatura del altillo.

Los espacios de servicio  ofrecen oportunidades especiales. El tamaño típico de las salidas de un espacio de servicio es inadecuado para controlar la humedad mediante la ventilación. Un método preferido de control de la humedad, que a menudo requiere de una deshumidificación  adicional, es cubrir el 100% del terreno con una barrera de vapor por la pared interior hasta una altura igual al nivel del terreno exterior, sellando las salidas de aire, aislando las paredes perimetrales y tratándolo como un espacio acondicionado. Los equipos administradores de aire en un espacio de servicios deben contar con un excelente filtrado de partículas sin fugas de aire  del lado del retorno para reducir la presencia de microbios y sus fuentes de alimento en el evaporador y el conducto de suministro. Los niveles de humedad en los sótanos deben estar regulados  a menos del 60 % de HR con el objeto de desalentar el  crecimiento y aumento de microbios. La pintura de las superficies de mampostería hidroscópica (bloques de  escorias, ladrillos, argamasa) reducirán la retención de humedad, desalentado  los microbios.

RECURSOS

Si los complejos temas que  fueron brevemente tratados aquí despertaron su interés de seguir investigando, se encuentran disponibles recursos adicionales provistos por ASHRAE en www.ashrae.org. Los manuales de ASHRAE y su publicación mensual constituyen un excepcional recurso   durante  la investigación. Las tablas  psicrométricas vienen ahora incluidas dentro de programas  de software que facilitan los  cálculos. Otras organizaciones  de calefacción, ventilación y  aire acondicionado incluyen:

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