Parte 32 · Clase 316 de 830

ARQ-316 · Humedad, filtración y control

Parte 32 · Clase desarrollada · Incorporada en v0.19.0.

Prerrequisitos conceptuales: ARQ-315, ARQ-278, ARQ-311. Sin calendario. Casos, observaciones y parámetros ficticios salvo antecedentes atribuidos. Material educativo; revisión externa especializada pendiente.

Pregunta central

¿Cómo separar mezcla, deshumidificación y filtración para no atribuir a un filtro de partículas funciones que pertenecen a otros procesos del sistema?

Resultado y continuidad

ARQ-315 comparó transporte sensible. Aquí se abren HUM-MEZ-01, una mezcla de aire húmedo, y FILT-BASE-01, un modelo independiente de captura de partículas. Calcularás masa de agua, entalpía, condensado y caudal equivalente tratado. Los ejemplos no son mediciones de una instalación ni fijan condiciones clínicas. FILT reaparecerá en ARQ-320 para estudiar mantenimiento sin cambiar sus fronteras.

1. Una propiedad ambiental no sustituye a otra

La humedad del aire, las partículas y las sustancias gaseosas requieren preguntas diferentes. La retención de una clase de partículas no demuestra extracción de vapor ni de cualquier gas. Un proceso de enfriamiento puede modificar humedad por condensación, pero no por eso elimina todas las fuentes de calidad de aire.

La EPA distingue el alcance de filtros portátiles y centrales y advierte que no retiran todos los contaminantes [AIR-FILTER]. Por ello debe indicarse qué especie, tamaño o familia se evalúa y bajo qué condiciones. “Filtrado” es una descripción incompleta cuando no identifica medio, caudal, montaje y función.

La arquitectura debe coordinar espacios y capas que hacen posibles esas funciones: accesos para sustitución, drenaje de condensados, continuidad de cerramientos y rutas de aire. Un sistema puede tener el componente adecuado y perder parte de su función por un camino que lo evita o por una condición no prevista.

2. Humedad relativa y razón de humedad

La razón de humedad w expresa masa de vapor por masa de aire seco. Es útil para balances porque el aire seco conserva su identidad durante mezcla y condensación bajo las hipótesis del capítulo. La humedad relativa relaciona el vapor presente con la condición de saturación a una temperatura; no se promedia directamente para obtener una mezcla.

Usaremos una aproximación de entalpía h = 1,006T + w(2.501 + 1,86T), con T en °C y h en kJ/kg de aire seco. Los coeficientes son los adoptados para el ejercicio y conservan la referencia habitual de sus términos. La expresión no reemplaza una evaluación psicrométrica completa ni comprueba por sí sola saturación.

Al mezclar, se ponderan w y h por masas de aire seco. Solo después se obtiene temperatura. Promediar temperaturas sin revisar sus capacidades y contenidos no es la misma operación. Los balances de batería consultados relacionan cambios de entalpía y de humedad con el aire tratado [HVAC-COILS].

3. Resolver una mezcla con referencia común

HUM-MEZ-01 combina una fracción de aire seco de 0,40 a 30 °C y w = 0,012, con otra de 0,60 a 22 °C y w = 0,006 kg/kg. Se supone mezcla adiabática sin líquido y presiones compatibles; la admisibilidad del estado debe contrastarse cuando se utilice una sustancia y presión reales.

Las entalpías de entrada son 60,8616 y 37,38352 kJ/kg seco. El balance da w_m = 0,40·0,012 + 0,60·0,006 = 0,0084. La entalpía mezclada es 46,774752 kJ/kg seco.

Despejando T de la expresión: T_m = (h_m−2.501w_m)/(1,006+1,86w_m) = 25,220974 °C. El promedio simple ponderado de temperaturas daría 25,20; la diferencia, aunque pequeña aquí, revela que se resolvieron ecuaciones distintas. No se redondea primero cada entrada para ocultarla.

4. De la mezcla a la retirada de agua

Una batería ideal procesa 0,50 kg/s de aire seco de esa mezcla y entrega aire a 14 °C y w = 0,006. No se afirma que esos valores provengan de una máquina seleccionada. El condensado es ṁ_cond = ṁ_seco(w_entrada−w_salida) = 0,0012 kg/s, equivalente a 4,32 kg/h.

La entalpía de salida del aire es 29,24624 kJ/kg seco. El descenso transportado por el aire es 0,50·(46,774752−29,24624) = 8,764256 kW. Pero el agua líquida que sale también transporta entalpía respecto de la referencia elegida.

Adoptando salida de condensado a 14 °C y c_p líquido = 4,18 kJ/(kg·K), su aporte es 0,070224 kW. El calor retirado por la batería bajo esta frontera es 8,694032 kW. La comprobación conserva entrada de aire, salida de aire, condensado y calor. Omitir el término líquido sería otra aproximación que debe declararse, no la misma cuenta exacta.

5. La función de un filtro depende de qué pasa por él

FILT-BASE-01 recircula 400 m³/h. Para una clase ficticia de partículas, el medio retiene una fracción 0,80 del flujo que efectivamente lo atraviesa. Una fracción 0,10 del caudal evita el medio por un camino idealizado sin captura.

El flujo tratado es 400·(1−0,10) = 360 m³/h. Su capacidad equivalente de eliminación bajo mezcla uniforme es Q_eq = 400·0,90·0,80 = 288 m³/h. No son 320, porque no todo el flujo atravesó el medio. Tampoco son 288 m³/h de aire exterior físicamente introducido.

Este caudal equivalente se refiere únicamente a la especie y condiciones modeladas. No reemplaza balances de humedad, gases o aire exterior. El bypass es una hipótesis explícita; no se atribuye ese porcentaje a una instalación real por observar una junta.

Figura 316. Mezcla y condensación conservan aire seco, agua y energía. La filtración retira una especie del flujo recirculado; no crea aire exterior.

6. Combinar extracción y filtración sin contar dos veces

En un recinto auxiliar con fuente de partículas G y exterior libre de esa especie, podrían coexistir renovación Q_o y recirculación filtrada Q_eq. Bajo mezcla uniforme, sin otras fuentes o sumideros, la eliminación es (Q_o+Q_eq)C. El límite estacionario sería C∞ = G/(Q_o+Q_eq).

La suma es válida porque son dos mecanismos independientes dentro de esa ecuación. No es una regla para sumar caudales de equipos colocados en serie ni para asignar a todos ellos el mismo volumen de recinto. Tampoco permite sumar dos veces la misma corriente que primero se filtra y luego se contabiliza como una extracción adicional inexistente.

ARQ-320 retomará FILT con otro caudal y otra captura para comparar condiciones operativas. Las propiedades térmicas de HUM-MEZ no se trasladarán a esa caja. Cada cálculo conserva medio, fuente y frontera, aunque todos aparezcan bajo el título general de calidad ambiental.

7. Leer una clasificación con su alcance

Una clasificación de filtro resume resultados de un método para determinadas fracciones de partículas. La explicación pública de MERV distingue tamaños y compatibilidad de aplicación [AIR-MERV]. No se asigna una clasificación MERV a nuestra eficiencia uniforme inventada ni se convierte en una exigencia chilena.

La ficha de ISO 16890-1 describe clasificación para ventilación general y advierte que el ensayo no predice por sí solo toda la eficiencia o vida en servicio [AIR-ISO16890]. Se consultó su alcance público, no el texto íntegro. El proyecto de reemplazo indicado en catálogo no se presenta como edición final publicada.

La selección necesita relacionar función, pérdida de presión, caudal, compatibilidad, sellado y mantenimiento. La palabra “mejor” debe desagregarse: mayor captura puede coexistir con un caudal menor si cambia el punto operativo. Esa interacción, y no una etiqueta aislada, será la pregunta de operación.

8. Humedad, drenaje y mantenimiento se coordinan

Retirar vapor crea una corriente líquida que necesita un destino y condiciones de mantenimiento. El balance de 4,32 kg/h no dimensiona ese drenaje ni verifica pendientes, materiales o condiciones sanitarias. Permite identificar una interfaz que no debe desaparecer del plano por estar oculta dentro de un equipo.

Las superficies frías, aislamiento y posibles condensaciones requieren un análisis propio. No se aplica automáticamente la temperatura de salida del aire a todas las superficies del conjunto. La posición del sensor también importa: registrar antes o después de una batería, mezcla o ventilador describe estados distintos.

La matriz de coordinación vinculará origen de humedad, transformación, agua retirada, drenaje, acceso y evidencia. No se recomiendan dosis, limpieza química o procedimientos biológicos. La operación real necesita responsables, productos y métodos pertinentes a la instalación y a sus riesgos.

Práctica independiente

Mezcla partes iguales de aire seco a 28 °C con w = 0,010 y a 20 °C con w = 0,006. Calcula w, h y T mediante las ecuaciones, sin promediar humedad relativa. No evalúes saturación sin datos adicionales.

Otro filtro recibe 300 m³/h, captura 0,70 de la clase ficticia y tiene bypass 0,20. Obtén Q_eq. Un estado posterior tiene caudal 240, captura 0,85 y el mismo bypass: compara ambas cantidades y explica por qué no basta mirar el porcentaje de captura.

Autoevaluación y enlace

Comprueba masa de aire seco, agua y entalpía; conserva el condensado y distingue flujo tratado de flujo exterior. ARQ-317 estudiará el espacio que estos componentes necesitan para instalarse, operar y mantenerse, no solo el volumen de su carcasa.

Decisión pedagógica y posición curricular

Por qué existe

Esta clase existe para resolver una necesidad concreta del recorrido: ¿Cómo separar mezcla, deshumidificación y filtración para no atribuir a un filtro de partículas funciones que pertenecen a otros procesos del sistema?

Por qué está exactamente aquí

Ocupa el lugar 6 de la Parte 32. Se estudia después de ARQ-315 · Distribución por aire y por agua porque usa esa base para responder «¿Cómo separar mezcla, deshumidificación y filtración para no atribuir a un filtro de partículas funciones que pertenecen a otros procesos del sistema?». Se ubica antes de ARQ-317 · Salas técnicas, ductos y registros porque la evidencia producida aquí debe estar disponible para ese paso.

• Prerrequisitos: ARQ-315, ARQ-278, ARQ-311
• Capacidad que introduce: ARQ-315 comparó transporte sensible. Aquí se abren HUM-MEZ-01 , una mezcla de aire húmedo, y FILT-BASE-01 , un modelo independiente de captura de partículas. Calcularás masa de agua, entalpía, condensado y caudal equivalente tratado.
• Clases o experiencias que dependen de ella: ARQ-317, ARQ-319, ARQ-320

flowchart LR
    A["Prerrequisitos · ARQ-315, ARQ-278, ARQ-311"] --> B["ARQ-316 · necesidad y fundamento"]
    S["Fuentes · AIR-FILTER Air Cleaners and Air Filters in the Home + AIR-MERV What is a MERV rating? + AIR-ISO16890 ISO 16890-1:2016…"] --> B
    B --> C["Actividad auténtica"]
    C --> D["Evidencia auditable"]
    D --> E["Continuidad · ARQ-317, ARQ-319, ARQ-320"]

El diagrama permite comprobar una relación que el texto lineal oculta con facilidad: esta clase recibe capacidades previas, toma decisiones apoyadas por fuentes, exige una experiencia y produce evidencia que habilita trabajo posterior. No representa un procedimiento de obra.

Resultado observable, evidencia y evaluación

1. Identificar y delimitar las condiciones necesarias para responder la pregunta central de humedad, filtración y control.
2. Producir y comprobar la evidencia declarada por la clase: ARQ-315 comparó transporte sensible. Aquí se abren HUM-MEZ-01 , una mezcla de aire húmedo, y FILT-BASE-01 , un modelo independiente de captura de partículas. Calcularás masa de agua, entalpía, condensado y caudal equivalente tratado.
3. Justificar una decisión de humedad, filtración y control mediante fuentes, supuestos, alternativas y límites explícitos.

Actividad, evidencia y criterio de aceptación

Actividad: Mezcla partes iguales de aire seco a 28 °C con w = 0,010 y a 20 °C con w = 0,006. Calcula w, h y T mediante las ecuaciones, sin promediar humedad relativa. No evalúes saturación sin datos adicionales.

Evidencia mínima: ARQ-315 comparó transporte sensible. Aquí se abren HUM-MEZ-01 , una mezcla de aire húmedo, y FILT-BASE-01 , un modelo independiente de captura de partículas. Calcularás masa de agua, entalpía, condensado y caudal equivalente tratado.

Archivo sugerido: evidence/ARQ-316/evidencia.md.

Criterio de aceptación: la entrega se acepta cuando:

• La entrega responde explícitamente a la pregunta: ¿Cómo separar mezcla, deshumidificación y filtración para no atribuir a un filtro de partículas funciones que pertenecen a otros procesos del sistema?
• La actividad conserva las fronteras del caso y permite reconstruir el procedimiento: Mezcla partes iguales de aire seco a 28 °C con w = 0,010 y a 20 °C con w = 0,006. Calcula w, h y T mediante las ecuaciones, sin promediar humedad relativa. No evalúes saturación sin datos adicionales.
• Cada afirmación externa puede seguirse hasta una fuente, su alcance consultado y su límite.
• La evidencia deja disponible una entrada comprobable para ARQ-317.
• Comprueba masa de aire seco, agua y entalpía; conserva el condensado y distingue flujo tratado de flujo exterior. ARQ-317 estudiará el espacio que estos componentes necesitan para instalarse, operar y mantenerse, no solo el volumen de su carcasa.

La rúbrica común complementa estos criterios; no los reemplaza. Una entrega puede superar un promedio y continuar pendiente si oculta una condición crítica.

Trazabilidad de las decisiones

La tabla permite auditar las relaciones; la explicación, el caso y la práctica de la clase siguen siendo la documentación principal.

Autoevaluación, recuperación y continuidad

Errores diagnósticos

Antes de avanzar, comprueba si puedes reconstruir cada resultado sin mirar la solución, señalar qué evidencia lo sostiene y nombrar una condición que obligaría a revisar tu decisión. Conserva la primera versión, la objeción recibida y la revisión.

Conexión siguiente: La continuidad inmediata es ARQ-317 · Salas técnicas, ductos y registros; conserva el método y vuelve a verificar datos y límites.

Fuentes y alcance de uso

Los casos, datos, diagramas y soluciones son elaboraciones originales. Las fuentes nuevas se consultaron el 23 de septiembre de 2026; las heredadas conservan su alcance. No se declara lectura integral cuando el acceso fue parcial ni se anuncian ensayos reales.

[AIR-FILTER] Air Cleaners and Air Filters in the Home

U.S. Environmental Protection Agency. https://www.epa.gov/indoor-air-quality-iaq/air-cleaners-and-air-filters-home

Consulta: Presentación web: equipos portátiles, filtración central y límites; no todos los documentos enlazados. Apoyo: La limpieza complementa control de fuentes y ventilación y no retira todos los contaminantes. Límite: Ámbito doméstico de la referencia; no se seleccionan equipos ni se prescribe filtración clínica.

[AIR-MERV] What is a MERV rating?

U.S. Environmental Protection Agency. https://www.epa.gov/indoor-air-quality-iaq/what-merv-rating

Consulta: Definición pública, dependencia del tamaño de partícula y notas de compatibilidad; sin adoptar su tabla como exigencia. Apoyo: Una clasificación de captura no reemplaza verificar caudal, montaje y compatibilidad con el sistema. Límite: Las eficiencias y bypass de los casos son parámetros inventados, no equivalencias MERV ni valores de un filtro comercial.

[AIR-ISO16890] ISO 16890-1:2016 — Air filters for general ventilation

International Organization for Standardization. https://www.iso.org/standard/57864.html

Consulta: Ficha pública: alcance, límites de predicción en servicio y reemplazo FDIS en desarrollo indicado en catálogo. Apoyo: Distinguir clasificación de filtros de ventilación general y rendimiento del sistema instalado. Límite: No se consultó el texto íntegro ni se aplica su procedimiento. Un proyecto en fase FDIS no se presenta como norma final. No clasifica purificadores portátiles.

[HVAC-COILS] EnergyPlus 24.2 Engineering Reference: Coils

EnergyPlus / U.S. Department of Energy. https://bigladdersoftware.com/epx/docs/24-2/engineering-reference/coils.html

Consulta: Apartados DX Cooling Coil Model: separación sensible/latente, capacidad bruta, condiciones de entrada y funcionamiento parcial; también balance de serpentín. Apoyo: Relacionar capacidad, condiciones de ensayo y componentes sensible y latente; distinguir salida de batería y servicio de zona. Límite: Edición documental 24.2 elegida como referencia, no afirmada como versión actual. No se ejecutó EnergyPlus ni se reprodujo su modelo completo.