Humedad relativa L40/RH

Mediciones de humedad en el análisis térmico

Para muchas aplicaciones del análisis térmico, la atmósfera desempeña un papel importante, ya que puede afectar al comportamiento de la muestra o activar reacciones. La influencia de la humedad en los materiales de construcción, el tiempo de almacenamiento de productos farmacéuticos y alimentos o la influencia en las propiedades mecánicas de los polímeros son algunos de los ejemplos más comunes.

Por supuesto, los instrumentos Linseis son adecuados para este tipo de experimentos, sin embargo, hay un hecho que a menudo causa confusión y debe ser considerado cuidadosamente: La diferencia entre vapor de agua y humedad relativa.

Diferencia entre humedad relativa y vapor de agua

Los generadores de humedad relativa se suelen utilizar para experimentos en torno a la temperatura ambiente, mientras que las aplicaciones de vapor de agua tienen lugar a temperaturas más altas.

Cuando el agua se calienta hasta su punto de ebullición o superior, el agua cambia su forma agregada de líquida a gaseosa. Entonces existe como vapor de agua (vapor). Si este vapor se introduce en cualquier tipo de cámara o instrumento de reacción, se denomina aplicación de vapor de agua.

En cambio, todo gas puede transportar y contener una cierta cantidad de agua a una temperatura determinada. Esto se denomina humedad. Considerando el aire como ejemplo, siempre hay una cantidad de agua contenida en el aire, incluso por debajo del punto de ebullición del agua, que se define como grado de humedad o humedad relativa.

Mediciones de humedad

El rango de temperatura típico para el generador de humedad está entre la temperatura ambiente y los 80°C con una humedad relativa controlable desde el 0,2% hasta el 98%. Puede utilizarse para aplicaciones en dispositivos analíticos térmicos, como dilatómetros, calorímetros de barrido diferencial o analizadores térmicos simultáneos, especialmente para el análisis de alimentos, productos farmacéuticos, materiales de construcción o procesos biológicos.

Esto significa que la misma cantidad de agua, o más exactamente, de vapor de agua en el aire (gramos de H2O por kilogramo de aire) se traduce en diferentes niveles de humedad relativa, dependiendo de la temperatura, ya que la capacidad de la atmósfera cambia. Esta cantidad máxima de agua (capacidad) depende en gran medida de la temperatura y varía desde una fracción de gramos por metro cúbico (a temperaturas inferiores a 0 °C) hasta unos 600 gramos por metro cúbico a 100 °C.

Humedad relativa

La medida de humedad más utilizada es la humedad relativa. La humedad relativa puede definirse simplemente como la cantidad de agua en el aire en relación con la cantidad de saturación que el aire puede contener a una temperatura determinada multiplicada por 100. El aire con una humedad relativa del 50% contiene la mitad del vapor de agua que podría contener a una temperatura determinada.

Si la humedad relativa está entre el 0,1% y el 100%, el agua puede existir en forma de vapor de agua. Si se alcanza una humedad relativa del 100% y se enfría el aire ambiente, se supera el punto de rocío (que define la cantidad máxima de agua que puede contener el aire a una temperatura determinada) y el agua se condensa del aire, en forma de agua líquida.

El residuo es un equilibrio entre el agua líquida y el vapor de agua a la temperatura específica. Por otro lado, si la temperatura aumenta por encima del punto de ebullición del agua (100°C en condiciones de nivel del mar), el agua del aire sólo puede existir en forma de vapor de agua.

En particular, con respecto a las condiciones de vida en la tierra, la indicación de la humedad relativa es muy útil, ya que el estrecho rango de concentración de vapor de agua en el que un mamífero, como el ser humano, se siente cómodo, puede representarse gráficamente mediante la indicación de la humedad relativa.

Esto da lugar a dos casos principales de aplicaciones analíticas térmicas. El primero es una aplicación de barrido de temperatura en la que se establece un nivel de humedad definido a temperatura ambiente y la muestra, incluido el entorno, se calentará o enfriará a una temperatura preestablecida.

En este caso, la cantidad de agua dentro de la cámara de medición permanece constante, pero la humedad relativa cambia en función de la temperatura.

La otra posibilidad es medir en condiciones isotérmicas, lo que permite establecer niveles de humedad definidos y constantes entre el 0,2% y el 98% de humedad relativa. El aire frío por debajo de la temperatura ambiente sólo puede contener vapor de agua en una cantidad muy limitada que disminuye con la temperatura. El aire por debajo de 0°C ya no puede contener vapor de agua.

(véase el gráfico anterior).

En cuanto la humedad relativa está por encima del punto de rocío (por ejemplo, durante el enfriamiento), el vapor de agua se condensa en forma de humedad y, si la temperatura circundante es inferior a 0°C, se congela. Este procedimiento requiere un equipo de hardware más amplio, por ejemplo, una línea de transferencia calentada para las temperaturas de las muestras por encima de la temperatura ambiente.

Un generador de humedad crea una atmósfera que contiene vapor de agua haciendo pasar un gas a través de agua caliente y saturándolo así. A continuación, el gas se ajusta al 100 % de HR añadiendo aire seco hasta una humedad relativa predeterminada mediante un sensor de punto de rocío. Se pueden solicitar configuraciones personalizadas para el gas portador y las composiciones, utilizando MFC adicionales o sensores de punto de rocío externos.

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