¿Alguna vez te has preguntado cómo podemos medir la humedad en el aire? Los dispositivos de medición de humedad son herramientas esenciales para obtener datos precisos y fiables sobre el nivel de humedad en nuestro entorno. En este artículo, descubrirás cómo funcionan y cómo pueden ser útiles en diferentes sectores como la agricultura, la meteorología o incluso en nuestros hogares. ¡Prepárate para sumergirte en el fascinante mundo de la medición de humedad!
Este artículo describe los dispositivos de medición de humedad. Humedad es la cantidad de vapor de agua contenida en el aire.
Humedad absoluta: La medida de la cantidad real de vapor de agua en el aire, independientemente de la temperatura del aire, se denomina humedad absoluta. La humedad se mide en gramos de vapor de agua por metro cúbico de volumen de aire. Cuando la cantidad de vapor de agua en el aire es mayor, la humedad absoluta también es mayor.
Humedad relativa: La medida de la cantidad de vapor de agua que contiene el aire en comparación con la cantidad que puede contener a una temperatura específica se denomina humedad relativa. La humedad relativa se expresa en porcentaje. La humedad relativa depende de la temperatura.
Humedad Específica: El peso del vapor de agua contenido en una unidad de cantidad de aire se denomina humedad específica. La humedad específica se expresa en términos de gramos de vapor de agua por kilogramo de aire.
Punto de rocío: La temperatura a la que el aire se satura de agua y comienza la condensación se denomina punto de rocío. Cuanto mayor sea el punto de rocío, mayor será el contenido de humedad.
¿Por qué es importante medir la Humedad?
Humedad significa la presencia de agua en el aire. El vapor de agua presente en el aire puede afectar la comodidad personal. No solo esto, también tiene un impacto severo en varios procesos de fabricación en las industrias. Por ejemplo, en una industria de semiconductores, la humedad o el nivel de humedad deben regularse adecuadamente para garantizar un procesamiento perfecto de las obleas. El control de la humedad también es fundamental para las incubadoras, los equipos respiratorios, los esterilizadores y los productos biológicos. El nivel de humedad también puede afectar los procesos químicos, biológicos y físicos.
Medición de la humedad
Los siguientes son los dispositivos de medición de humedad utilizados para medir la humedad. Los diferentes métodos de medición de la humedad son:
1. Método Psicométrico
El método psicométrico es el método más antiguo para medir la humedad. El método psicométrico también se conoce como método de bulbo húmedo y seco. El sensor psicométrico no detectaría la humedad directamente; en cambio, detecta la temperatura e indirectamente encuentra la humedad. Los elementos sensores que se pueden utilizar son termómetros, RTD o termistores.
El método psicométrico utiliza dos elementos sensores; el primero es el “bulbo seco”, que mide la temperatura ambiente. El segundo es el “bulbo húmedo”, que está encerrado en una mecha saturada de agua destilada. El aire es forzado a través del bulbo húmedo que crea la evaporación. Debido a esto, la temperatura se enfría por debajo de la temperatura ambiente.
La cantidad de enfriamiento dependerá de la presión de vapor del aire. Con la ayuda de las temperaturas de bulbo húmedo y seco, la humedad relativa se puede consultar en el gráfico psicométrico. El gráfico psicométrico y las ecuaciones del punto de rocío se pueden almacenar en un microprocesador. Entonces, lo convertiría en un método de detección directa de la humedad relativa y el punto de rocío.
2. Método del punto de rocío
En la medición de humedad del tipo de punto de rocío hay dos tipos de sensores de punto de rocío. Son del tipo superficie de condensación enfriada y solución de cloruro de litio saturado.
La solución de cloruro de litio saturado no detectaría directamente la humedad relativa. Requiere saturar una mecha con electrodos resistivos en la solución y una corriente de excitación que fluye a través de la mecha creará un calentamiento en julios. Debido a este calentamiento, parte de la solución se evaporará, reduciendo la resistencia y ralentizando el calentamiento. Gradualmente, se alcanzará el equilibrio y la temperatura de la solución se podrá relacionar con el punto de rocío.
En el tipo de superficie de condensación enfriada, la temperatura a la que comienza la condensación se mide con precisión. El dispositivo más utilizado para detectar la condensación es un espejo. El sistema está configurado de manera que un LED (diodo emisor de luz) refleja el espejo en un ángulo de 45 grados. El foto-transistor detectará la luz reflejada. La temperatura del espejo se controla eléctricamente. Ahora, la superficie del espejo se enfría por debajo de la temperatura ambiente hasta que se forma condensación.
Debido a la condensación en la superficie del espejo, la luz LED se dispersa. Debido a esto, hay una caída repentina en la salida del fototransistor. En este punto, la temperatura de la superficie del espejo se lee usando un sensor de temperatura, por ejemplo, un RTD o un termistor. Esta temperatura que se lee es el punto de rocío.
Cuando se crea un circuito de retroalimentación, el enfriamiento o calentamiento del espejo rastreará continuamente el punto de rocío. Hay muchos diseños de superficies de condensación que se utilizan. El método más estable y preciso para medir la humedad relativa es el método del espejo enfriado.
En este método, es fundamental mantener limpio el espejo. Además, el sensor de temperatura y el espejo deben ser de alta calidad. Tiene el mejor rango de humedad (0-100% HR). Se puede utilizar para varios gases a muchas presiones. Son voluminosos y muy caros.
3. Método higrométrico
El higrómetro es un dispositivo de medición de humedad diseñado para medir la humedad relativa en un área abierta o cerrada. Mide indirectamente la humedad detectando los cambios en las propiedades físicas o eléctricas de los materiales causados por el contenido de humedad dentro de ellos. Por lo tanto, la salida es directamente indicativa de la humedad.
3a. Higrómetro laminado
El higrómetro laminado se fabrica uniendo tiras delgadas de madera a tiras delgadas de metal, formando así un laminado. El higrómetro laminado tiene forma de hélice. Cuando cambia la humedad, hay un cambio en la hélice. Esto se debe a que hay un cambio en la longitud de la madera debido a la humedad. El extremo de la hélice está unido con un puntero y, por lo tanto, da lugar a la deserción. La escala del puntero está graduada en porcentaje de humedad.
3b. Higrómetro de cabello
Un higrómetro de cabello es el tipo de higrómetro más simple y antiguo. En esto, se usa cabello humano. El cabello humano tiene una tendencia a alargarse un 3% cuando la humedad cambia de 0 a 100%. Este cambio de longitud se puede utilizar para controlar un puntero para indicación o un transductor como un LVDT (transductor diferencial variable lineal) para salida eléctrica. Tiene una precisión de ± 5 % para una humedad que oscila entre el 20 y el 90 % en el rango de temperatura de 5 a 40 °C.
3c. Higrómetro resistivo
En los higrómetros resistivos, hay dos electrodos con dedos interdigitados sobre un sustrato aislante. Los electrodos tienen un revestimiento de un material higroscópico (material que adsorbe agua, por ejemplo, cloruro de litio). Debido a este revestimiento, se proporciona un camino conductor entre los electrodos. El coeficiente de resistencia del camino es inversamente proporcional a la humedad.
Los electrodos también se pueden recubrir con una película de polímero a granel que liberaría iones proporcionales a la humedad relativa. Las variaciones en estos dispositivos son los higrómetros electrolíticos y de resistencia-capacitancia.
3d. Higrómetro capacitivo
Ciertas películas delgadas de polímero tienen la propiedad de que el dieléctrico constante cambia con un cambio en la humedad. Este principio constituye la base de los higrómetros capacitivos. La capacitancia entre las dos placas hechas usando el polímero como dieléctrico será directamente proporcional a la humedad. Tienen buena longevidad. El rango de trabajo de los higrómetros capacitivos es de 0 a 100°C. Tienen un tiempo de respuesta rápido. También se pueden compensar en temperatura para dar una precisión de ±0,5 % en todo el rango de humedad.
3e. Higrómetro piezoeléctrico
Los higrómetros piezoeléctricos utilizan dos osciladores de cristal piezoeléctricos. De estos uno se usa como referencia. Está encerrado en una atmósfera seca. El segundo oscilador se expone a la humedad que se va a medir. Debido a la humedad, hay un aumento en la masa del cristal, lo que disminuirá su frecuencia de resonancia. Cuando se comparan las frecuencias de ambos osciladores, se puede calcular la humedad. Puede medir gases con contenido de humedad de 1 a 25.000 ppm.
Esto es todo acerca de los dispositivos de medición de humedad.
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