CAMARAS DE ENSAYOS CLIMATICOS Y DE ENVEJECIMIENTO AMBIENTAL ACELERADO
PARA REPRODUCCION Y SIMULACION EN LABORATORIO DE CLIMAS NATURALES O ARTIFICIALES
DISEÑO, INVESTIGACION Y DESARROLLO DESDE 1967

sábado, 20 de febrero de 2016

Humedad. Conceptos y consecuencias. Camaras climaticas.

Conceptos y definiciones

Definimos la Humedad como la cantidad de agua que contienen los materiales o la atmósfera, pero no hay que confundir el contenido en peso de agua que contiene un material con la humedad absoluta o la humedad relativa.
La Humedad Relativa es la cantidad de agua que se encuentra en el aire a una determinada temperatura, con respecto a la cantidad máxima de vapor de agua que el aire puede contener a esa temperatura en condiciones de saturación.
Recordemos por otra parte que el agua líquida comienza a evaporar cuando la presión atmosférica se iguala con la tensión superficial, y dichos parámetros son modificados con las temperaturas respectivas del agua y del aire. Para evaluar los diferentes casos posibles, existe el diagrama de Moliere y la tabla psicrométrica, la cual contempla todos los pares de valores posibles.
Punto de rocío: es la temperatura que el aire húmedo debe alcanzar (manteniendo constante la presión y la humedad) para condensar (saturarse).
Ejemplos:
A 21°C, 1 kg de aire seco puede contener hasta un máximo de aproximadamente 15,8 gramos de vapor de agua, que equivalen al 100% de Humedad Relativa (H.R.).
La cantidad de agua que el aire puede retener cambia en función de la temperatura y crece al aumentar la temperatura del aire. En consecuencia, mientras 1 kg de aire seco a 21°C puede contener hasta 15,8 g de vapor de agua, la misma cantidad de aire a -18 °C puede retener solamente unos 0,92 gramos de vapor de agua.
Refrigerando 1 kg de aire seco a 21°C con el 50% de H.R. (aproximadamente 7,9 gramos), se alcanza la saturación (100% de H.R.) a 9,5°C. Viceversa, aumentando la temperatura de 1 kg de aire seco -18°C con el 100% de H.R. (aproximadamente 0,92 gramos) sin añadir más vapor de agua, a 21°C se conseguirá el 6% de H.R.( 0,92/15,8 = 0,06).
La cantidad de agua que un metro cúbico de aire puede retener varía con su temperatura, aumentando a medida que la temperatura del aire aumenta. Esto se debe al hecho de que el aire se expande a medida que se calienta y se contrae a medida que se enfría. De acuerdo con esto, mientras que 1m3 de aire a 23ºC puede retener 21,2g. de vapor de agua, el mismo m3 de aire a 0ºC puede retener sólo 4,5g. de vapor de agua. Por lo tanto si se tiene 1m3 de aire a 0ºC y 70% HR (3g.) y se aumenta su temperatura a 23ºC sin agregar vapor de agua, terminará con: 3g. / 21,2. = 0,14 (14% HR). Esta condición resulta muy similar a la existente en desiertos tales como el del Sahara, o como el de Atacama, en donde la humedad media es del 12% HR, muy por debajo de la humedad recomendable para el confort y la salud (no inferior al 40%).

Aparatos de medida
Los aparatos para medir la humedad son de diversos tipos, en función de que se trate de humedad atmosférica o de contenido en agua de materiales.
En el caso de la humedad del aire podemos citar como más comunes los higrómetros de cabello (de utilización doméstica), psicrómetros de bulbo seco y bulbo húmedo (requieren el uso de tabla por diferencia de temperaturas), y finalmente los termohigrómetros electrónicos, los cuales presentan los valores de forma precisa y estable, especialmente los basados en la detección de empañamiento por punto de rocío mediante espejo.
Cuando se trata de medir la humedad de los materiales, el método más preciso es el de la balanza de secado por infrarrojos, en la cual la diferencia de pesadas (valor anterior e inferior al secado) se ofrece de forma directa como contenido en peso de agua. Menos engorroso es el empleo de sensores electrónicos de humedad por conductividad entre puntas de contacto, sensores de espada para áridos y resmas de papel, y finalmente los sensores de ultrasonidos o infrarrojos para procesos en continuo a distancia.
Materiales higroscópicos
Se define como material higroscópico a aquella sustancia que es capaz de absorber agua, modificando su peso, con posibilidad de  causar  variaciones dimensionales.
Cuando un material se encuentra en equilibrio con el contenido de humedad que se encuentra en el aire y se lo lleva a un ambiente calentado y con un contenido menor de vapor de agua, dicho material empieza a ceder parte de su humedad al aire seco del ambiente. Al perder el material su humedad, se “encoge” causando la formación de grietas o deformaciones. El mismo daño se puede detectar en el papel, en los tejidos, en algunos materiales plásticos, en la cera, en las frutas y en las verduras y en otros materiales que tienen la propiedad de absorber y ceder la humedad.
Materiales hidrófilos 

Material hidrófilo es un producto o material con capacidad de absorber humedad sin que afecte a sus dimensiones iniciales.
La absorción hidrófila, consiste en la absorción de agua entre las células, de la cual NO deriva ninguna variación de las dimensiones. Los materiales higroscópicos siempre tienden a alcanzar un equilibrio con el ambiente que los rodea.
La avidez higroscópica es la capacidad de los materiales para absorber humedad, en cantidad y rapidez. En la mayoría de los casos, cuando el material ha alcanzado su límite de absorción de agua, lo habitual es que se produzca un aumento de volumen.
Las variaciones dimensionales de los materiales, debidas a un cambio de la humedad ambiental, pueden condicionar la calidad y la manejabilidad de los materiales y los procesos de elaboración, independientemente de la dilatación por efecto de la temperatura.
Si nos basamos en la climatología y por tanto en la humedad relativa, la protección de los materiales higroscópicos se puede garantizar solamente mediante la estabilidad del ambiente en que se encuentran. Este objetivo se consigue mediante la deshumidificación cuando el aire se convierte en aire demasiado húmedo y mediante la humidificación cuando el aire está demasiado seco.
Consecuencias del contenido de humedad en los materiales
Las condiciones climáticas pueden afectar a los materiales, los equipos y los sistemas industriales, además de a las personas, tanto por exceso como por defecto.       
Tanto en ambientes artificiales como naturales a medida que disminuye la temperatura exterior también disminuye la humedad relativa interior al calentar  los ambientes.
Esto tiene efectos nocivos tanto en las personas como para las distintas industrias: papelera, textil, alimenticia, laboratorios, oficinas, museos, equipos electrónicos, etc.
La única forma de evitar las consecuencias derivadas de los climas extremos es controlar la humedad relativa; es decir: deshumidificar cuando el aire es muy húmedo y humidificar cuando se seca demasiado.
Como no siempre esto es posible, los fabricantes tienen que desarrollar materiales, equipos y sistemas capaces de soportar condiciones climáticas adversas y además evaluar su resistencia y comportamiento por medio de cámaras climáticas.
Un ejemplo de las consecuencias de la baja humedad se encuentra en la industria, dado que produce fenómenos de electricidad estática.
La electricidad estática se reduce notablemente cuando la humedad relativa se mantiene a un valor más alto del 35%. Existen muchos sectores industriales que son especialmente sensibles a este problema.
Acondicionamiento climático
Una correcta humidificación, además de reducir el polvo en suspensión, permite a quienes se encuentran en ambientes cerrados respirar bien sin los problemas que derivan de la sequedad de las principales vías respiratorias. Además, la reducción de la evaporación cutánea que resulta de una correcta humidificación, altera la sensación de frío y permite como consecuencia bajar la temperatura de los locales, permitiendo de esta forma un ahorro en los gastos de calefacción y limitando la dispersión del calor entre el ambiente interno y el externo.
Conservación de productos
Determinados productos perecederos han de ser conservados en ambientes climáticamente controlados.
Control de calidad de materiales, aparatos y sistemas
La calidad de los materiales, aparatos y sistemas, tanto de forma estática como dinámica (condiciones de funcionalidad), pueden verse afectados por las condiciones climáticas extremas, corrosión de aceros, rozamientos, roturas, fragilidad (elasticidad de poliamidas en función del contenido de humedad), etc., de ahí la importancia de controlar las condiciones climáticas de los entornos e investigar la resistencia a escala de laboratorio mediante el uso de las cámaras climáticas.
Las cámaras climáticas son recintos isoclimáticos perfectamente estancos, tanto desde el punto de vista térmico como psicrométrico, capaces de reproducir cualquier clase de clima, natural o artificial, con la máxima precisión y estabilidad.