Qué es la psicrometría: guía del aire húmedo

La psicrometría es la rama de la termodinámica que describe el comportamiento del aire húmedo, una mezcla de aire seco y vapor de agua. Con unas pocas magnitudes (temperatura, humedad específica, humedad relativa, entalpía, punto de rocío) y un solo gráfico, el diagrama psicrométrico, permite prever condensaciones, dimensionar una instalación de climatización o hacer funcionar un secadero. El aire nunca es solo caliente o frío: también es húmedo o seco, y esa segunda propiedad es la que decide si se empañan los cristales, cuánta energía consume la climatización o cuánto aguanta almacenado el grano.

Qué estudia exactamente la psicrometría

El aire que nos rodea no es un gas puro. Es una mezcla, en torno al 99 % de nitrógeno y oxígeno, que contiene además vapor de agua. La cantidad de ese vapor y cómo se comporta a distintas temperaturas es justo lo que estudia la psicrometría.

La palabra viene del griego psychrós (frío) y métron (medida): en su origen significaba medir la humedad por enfriamiento. Hoy el término abarca toda la termodinámica del aire húmedo.

La herramienta clave es el [diagrama psicrométrico](/es/articulos/guia-diagrama-psicrometrico/). En España y Latinoamérica se usa sobre todo el de Carrier, que en los países de habla hispana también se llama *carta psicrométrica*; en Centroeuropa, su equivalente con los ejes intercambiados, el diagrama de Mollier h-x. En un solo gráfico recoge todas las propiedades importantes del aire húmedo y permite seguir gráficamente qué ocurre cuando el aire se calienta, se enfría, se humecta o se seca.

Las propiedades básicas del aire húmedo

Sin unos pocos conceptos, el diagrama no se puede leer.

Temperatura seca ($t$)

La que mide un termómetro normal. Se designa $t$ [°C] y, en el diagrama de Carrier, forma el eje horizontal.

Humedad específica ($W$)

Indica cuántos gramos de vapor de agua hay en 1 kg de aire seco: $W$ [g/kg de aire seco]. Esta magnitud no cambia cuando el aire solo se calienta; el punto se desplaza hacia la derecha en el diagrama, pero $W$ sigue igual. Una gran parte de los cálculos de climatización se apoya en esta propiedad.

Humedad relativa ($\varphi$)

Es la relación entre la presión real del vapor de agua y la presión de saturación a la misma temperatura ($\varphi = p_v/p_{vs}$); dicho de forma sencilla, qué porcentaje de la saturación ha alcanzado el aire a esa temperatura. Atención: con el mismo contenido de agua (la misma $W$), la humedad relativa cambia con la temperatura. Si el aire se calienta de 20 a 30 °C, la humedad relativa baja aproximadamente a la mitad (en concreto, a un 55 % del valor inicial). Por eso el aire de una vivienda con calefacción es tan seco en invierno. Los detalles están en el artículo sobre la humedad relativa.

Entalpía ($h$)

La entalpía $h$ [kJ/kg de aire seco] expresa el contenido total de calor del aire húmedo: la suma del calor sensible (que depende de la temperatura) y del calor latente (que depende del contenido de vapor). Es la magnitud más importante para el balance energético de la climatización: la diferencia de entalpía entre la entrada y la salida de un equipo da la energía por kilogramo de aire, y multiplicada por el caudal másico da directamente la potencia necesaria.

Temperatura de rocío ($t_r$)

Si el aire se enfría con la humedad específica constante, llega un momento en que el vapor de agua empieza a condensar: el aire está saturado. La temperatura a la que ocurre es el punto de rocío. Un cristal en invierno, una botella fría en verano: siempre que una superficie baja del punto de rocío del aire que la rodea, aparece condensado.

Cómo lo reúne todo el diagrama psicrométrico

En el diagrama de Carrier, la temperatura seca va en el eje horizontal y la humedad específica en el vertical. Las curvas de humedad relativa cruzan el gráfico, y las líneas de entalpía y de bulbo húmedo bajan en diagonal hacia la derecha. El elemento clave es la curva de saturación ($\varphi = 100\ \%$), que separa la región del aire húmedo de la región de niebla y gotas. El diagrama de Mollier, que el ingeniero alemán Richard Mollier publicó en 1923, contiene la misma física con los ejes intercambiados y la entalpía en un eje oblicuo.

Cada estado del aire es un punto del diagrama, y cada proceso (calentamiento, enfriamiento, humectación, mezcla de dos corrientes) es una línea. Esa correspondencia entre puntos y líneas es la razón de que el diagrama psicrométrico sea la herramienta de referencia en los proyectos de climatización. Los procesos básicos del aire húmedo tienen cada uno su dirección característica en el gráfico.

Dónde se encuentra la psicrometría en la práctica

• Climatización y ventilación: cualquier proyectista de instalaciones térmicas trabaja a diario con el diagrama, desde el dimensionado de los equipos hasta el ajuste de las consignas de control.
• Secado industrial: madera, grano, alimentos, textiles; el control preciso de la humedad del aire de secado decide el coste y la calidad.
• Física de la edificación: las condensaciones en el interior de los cerramientos, la ventilación de sótanos y el diseño de las barreras de vapor dependen de cómo se comporta el vapor de agua a distintas temperaturas.
• Agricultura: los invernaderos, los almacenes de grano y el secado poscosecha deciden la calidad y la conservación de la cosecha.
• **[Centros de datos](/es/articulos/humedad-centros-de-datos/)**: una humedad demasiado baja provoca descargas electrostáticas y una demasiado alta, corrosión; el estrecho margen de condiciones admisibles lo fijan, por ejemplo, las recomendaciones de ASHRAE (el manual *Thermal Guidelines for Data Processing Environments*, del comité técnico TC 9.9).

Por qué la psicrometría gana terreno

Las exigencias de eficiencia energética, en España las del RITE y del Código Técnico de la Edificación, empujan a dimensionar caso por caso procesos que antes se sobredimensionaban con reglas prácticas. El enfriamiento gratuito (free cooling), el enfriamiento adiabático y el secado agrícola dependen de leer con precisión el estado del aire, y ahí es donde el diagrama psicrométrico demuestra su valor. En un clima como el del interior peninsular, con veranos calurosos y secos, el enfriamiento evaporativo es especialmente eficaz.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre la humedad específica y la humedad relativa? La humedad específica $W$ es la cantidad absoluta de agua por kilogramo de aire seco y no cambia al calentar el aire. La humedad relativa $\varphi$ es la relación con la capacidad máxima a esa temperatura; por eso baja al calentar, aunque la cantidad de agua del aire siga siendo la misma.

¿El diagrama psicrométrico y el diagrama de Mollier son lo mismo? Muestran las mismas magnitudes, pero con los ejes orientados de otra forma. El diagrama de Carrier tiene la temperatura seca en el eje horizontal y la humedad específica en el vertical; es el habitual en España, Latinoamérica y Norteamérica. El diagrama de Mollier h-x, con coordenadas oblicuas, es el estándar en Centroeuropa.

¿Hace falta saber aplicar las fórmulas para usar el diagrama? No. Basta con introducir dos magnitudes independientes (por ejemplo, la temperatura y la humedad relativa) y PsychroView calcula todas las demás. Las fórmulas sirven para entender, no para el trabajo diario; si las necesita, están reunidas en el artículo sobre el cálculo de la humedad del aire.