Informe técnico
La importancia del control de la humedad en entornos comerciales y residenciales
INTRODUCCIÓN
La humedad se define como una medida del contenido de vapor de agua en el aire (u otro gas). El término "humedad" es un término general para cuantificar la cantidad de vapor de agua en el gas o la atmósfera. El vapor de agua juega un papel fundamental en el mantenimiento de la calidad y la eficacia de los productos y tecnologías que se utilizan todos los días, además es imprescindible para la existencia humana. Es indispensable que los fabricantes de diversas industrias comprendan cómo funcionan las mediciones precisas de humedad y los roles que desempeñan los productos de sensores.
Las mediciones precisas de la humedad son vitales para prevenir la degradación y el daño en
productos de uso común como madera, metales, alimentos, productos farmacéuticos, combustibles, productos de papel y componentes electrónicos, así como el mantenimiento de la salud y la productividad de los empleados. El control preciso de la humedad es importante por una variedad de razones y hay problemas que pueden ocurrir tanto con muy poca como con demasiada humedad. Los sistemas HVAC de hoy en día utilizan una variedad de equipos y técnicas para monitorear y controlar la temperatura y la humedad, así como para monitorear la calidad del aire interior y mucho más.
La humedad es la cantidad de vapor de agua en el aire y se puede medir tanto en términos absolutos como relativos. La humedad absoluta es la masa de agua (MW) en un volumen de aire y se expresa comúnmente en unidades de g/m3. La mayoría de las personas están más familiarizadas con la humedad relativa, que se define como la cantidad de vapor de agua en el aire en relación con la cantidad máxima de vapor de agua que el aire puede contener a una temperatura determinada y se expresa como un porcentaje simple de 0 % a 100 %. El otro término con el que muchos están familiarizados gracias a los meteorólogos locales es el término "punto de rocío", que se define como la temperatura atmosférica (que varía según la presión y la humedad) por debajo de la cual comienzan a condensarse gotas de agua y se puede formar rocío.
El contenido máximo de humedad del aire depende de la temperatura (y la presión) del aire, como se puede ver en el gráfico. El aire puede retener más humedad a temperaturas más altas, razón por la que los días de verano en muchos lugares se sienten "calientes y pegajosos" y por la que los altos puntos de rocío hacen que el aire exterior se sienta incómodo.
La mayoría de las personas están al menos algo familiarizadas con los problemas de los altos niveles de humedad interior. Estos problemas pueden incluir una mala calidad del aire interior, crecimiento de moho, menor productividad en entornos industriales y sueño de menor calidad en entornos residenciales, aumento de los síntomas de asma y alergia, maderas torcidas y muebles deformados, sistemas de HVAC cansados y facturas de servicios públicos más altas.
Por otro lado, hay muchos problemas asociados con el aire seco o con bajos niveles de humedad interior y son, por lo general, menos conocidos y comprendidos. Estos problemas incluyen cosas como el procesamiento y la manipulación de muchos materiales en fábricas y entornos industriales, descarga electroestática, como así también la salud y la comodidad humanas. Muchos materiales higroscópicos como papel, cuero, libros, pinturas y productos de madera requieren cierto nivel de humedad en el aire para evitar que se agriete y se encrespe, que se pudra en seco, que falle el encolado, que se deforme y otros efectos. La descarga electroestática (ESD) afecta todo, desde equipos de oficina electrónica, incluidos centros de datos, instalaciones de fabricación de productos electrónicos y cualquier instalación que maneje materiales inflamables.
Por el lado de la salud, el cuerpo humano es aproximadamente un 65 % de agua y es sumamente importante evitar la deshidratación. Existen muchos mecanismos humanos para mantener el equilibrio general de líquidos en el cuerpo y la salud y la comodidad se ven afectadas significativamente por la humedad del aire interior. Nuestra piel, ojos y sistema respiratorio necesitan una humedad adecuada para una salud y funcionalidad óptimas. La investigación demuestra que existe un vínculo entre la baja humedad y la probabilidad de transmisión de la gripe. Estudios demuestran que los niveles más altos de humedad reducen la infectividad del virus de la influenza. Las defensas de nuestro cuerpo son más fuertes a niveles de humedad relativa > 30 %, hay menos virus de la gripe infecciosa en el aire a niveles más altos de humedad relativa y la probabilidad de infectividad de la gripe.
Por lo tanto, desde el punto de vista de la salud, así como desde el punto de vista de los factores de comodidad y productividad general, se puede demostrar que el control de la humedad baja y alta es importante para el bienestar, la salud y la comodidad. Existen rangos óptimos de humedad no solo para los niveles de confort humano, sino también para la propagación bacteriana, la productividad y mucho más. Desde el punto de vista del entorno laboral, los estudios concluyeron en una amplia gama de mejoras en la productividad a través del bienestar, incluyendo:
• Reducción de la fatiga ocular
• Reducción de la tensión vocal
• Reducción del impacto de la alergia y el asma
• Aumento del rendimiento de los empleados
• Agudeza mental
• Mejora del confort percibido ("humidex")
Detección de humedad en sistemas HVAC
Los sistemas HVAC han evolucionado de sistemas que solo controlan la temperatura (calefacción o refrigeración o ambas) a sistemas que monitorean y controlan no solo la temperatura, sino también la humedad, la calidad del aire y mucho más. Desde una perspectiva de humedad, casi todos los sistemas más nuevos monitorean y muestran los niveles de humedad, pero muchos sistemas hoy en día, especialmente en un entorno industrial, pueden controlar el nivel de HR en el edificio. Los sistemas de enfriamiento, por su naturaleza, extraen la humedad del aire, pero por sí mismos solo son efectivos cuando el sistema requiere enfriamiento. Con el fin de proporcionar el mejor ambiente interior siempre y para hacerlo de manera eficiente y efectiva, muchos sistemas HVAC ahora incluyen componentes específicos para humidificación y deshumidificación.
Los sensores de humedad juegan un papel clave no solo en el monitoreo de la humedad tanto en interiores como en exteriores, sino también como componentes clave en el monitoreo y control de los equipos utilizados para modificar la humedad. Los sensores de humedad han evolucionado desde simples dispositivos resistivos con rango y precisión limitados hasta modelos totalmente digitales que pueden medir tanto la temperatura como la humedad en una amplia gama de condiciones con alta precisión y poca o ninguna deriva.
Sensores de temperatura y humedad
TE Connectivity ha presentado un sensor combinado de salida digital de humedad y temperatura para montaje en superficie, los HTU31, en un paquete de 2.5 x 2.5 x 0.9 mm. Estos sensores de alta precisión calibrados individualmente se serializan para la trazabilidad y brindan una precisión típica de ±2 % para la humedad relativa y de ±0.2 °C para la temperatura. Vienen en un paquete DFN compacto de 6 pines, ofrecen un tiempo de respuesta rápido y tienen un consumo de energía típico de solo 3.78 μW. Los sensores están disponibles tanto en un formato digital I2C con direcciones configurables, como en una versión analógica con una salida de 0.5 V a 4.5 V.
En este episodio de nuestra serie de videos SMARTER WITH SENSORS, presentaremos el sensor de humedad y temperatura HTU31. Vea este breve video para conocer la gama de aplicaciones donde se utiliza el HTU31, los detalles técnicos, cómo funciona la detección de humedad y más.
Además del HTU31, TE tiene una amplia gama de otros productos de detección de humedad, incluida la serie HTU2x de sensores digitales de humedad-temperatura, los módulos de humedad y temperatura HTU35 y HTU38, las sondas de humedad-temperatura y humedad HM y HTM, así como el elemento de humedad HS1101LF. Nuestra línea de sensores de humedad utiliza una tecnología de detección capacitiva que puede detectar la humedad relativa en todo el rango de 0-100 % HR, responder rápidamente a los niveles cambiantes de HR y puede recuperarse rápidamente de la condensación. La mayoría incluyen un sensor de temperatura que permite el cálculo directo del punto de rocío, así como la capacidad de monitorear la temperatura en una habitación o recinto.
Los sensores, al igual que la electrónica en general, continúan evolucionando con huellas más pequeñas, mejor precisión, salidas totalmente digitales y menor potencia. El funcionamiento de baja potencia les permite ser utilizados en una gama más amplia de aplicaciones, incluidas las que funcionan con baterías. Las huellas más pequeñas permiten que los sensores se ubiquen más cerca de la ubicación de interés y también les permite responder más rápido a las condiciones cambiantes.
TE Connectivity ofrece soluciones de sensores para medir y regular la presión, la temperatura, la posición, el nivel y otros parámetros que son importantes en de HVAC en aplicaciones de HVAC.
Sensores de presión HVAC
TE tiene una de las líneas más amplias de sensores de presión que incluye:
• Productos de montaje en superficie utilizados para medir la presión barométrica y la altitud
• Sensores de presión montables a placa para medir presiones de aire y gas muy bajas a medias
• Módulos para una amplia gama de presiones para equipos HVAC, así como equipos de diagnóstico
• Transductores de presión para refrigerante y otras presiones en enfriadores, bombas de calor y otros entornos resistentes
Con la reciente incorporación de Silicon Microstructures Incorporated (SMI), TE ahora ofrece de muy baja presión que se pueden usar para monitorear filtros en sistemas de aire forzado, así como monitorear y regular el flujo de aire en VAV y sistemas zonificados. Estos sensores de presión se ofrecen en un paquete SOIC de 16 pines que es adecuado para el montaje en superficie.
Sensores de temperatura HVAC
TE también ofrece una amplia gama de tecnologías de detección de temperatura independientes que se pueden utilizar para monitorear y controlar la temperatura del aire en entornos industriales y residenciales, así como sondas y conjuntos de temperatura resistentes para entornos de alta humedad, como en sistemas de control para bombas de calor y una variedad de otros equipos de HVAC.
Las tecnologías de temperatura incluyen termistores NTC, RTD de platino, termopares, termopilas y sensores de temperatura digitales. Los paquetes van desde un nuevo TSYS03 totalmente digital en un paquete XDFN6 ultracompacto que es de solo 1.5 mm2 x 0,38 mm con una precisión de ±0.5 °C de 0 °C a 60 °C hasta conjuntos de termistores NTC sobremoldeados diseñados específicamente para aplicaciones de alta humedad y congelación-descongelación típicas en entornos HVAC.
Humedad en entornos interiores
Nuestros entornos interiores son cada vez más cómodos y eficientes debido al crecimiento de tecnologías y sensores innovadores que monitorean y regulan la calefacción, la ventilación y el aire acondicionado. Si bien la temperatura es el parámetro ambiental que las personas probablemente noten primero, la humedad en entornos industriales y residenciales es fundamental para la salud y el bienestar a largo plazo de las personas, ya sea que estén en el trabajo o en el hogar. La detección y el control de la humedad también son importantes para muchos materiales y procesos en el entorno de la fabricación, al igual que para la seguridad de los equipos y de los empleados. El nivel correcto de humedad es fundamental para la salud y el bienestar general de las personas, así como de los equipos y productos. La capacidad de detectar y controlar la humedad continúa progresando y los sensores juegan un papel crítico en esa evolución.
