La humedad relativa y su comportamiento
en función de la temperatura
Ramón Prat

Introducción

Esta información tiene por objeto intentar explicar el fenómeno de la humedad relativa de manera que resulte comprensible a los lectores que no tengan grandes conocimientos de física, pero por estar interesados en el tema estén dispuestos a hacer un pequeño esfuerzo para obtener unas ideas claras sobre el comportamiento de la humedad con relación a la temperatura.
Hemos hablado de humedad y temperatura, hay otro factor muy influyente en los valores de la humedad, éste es, la presión, presión atmosférica y presión del propio vapor del agua contenido en el aire. Estos factores son importantes por cuanto a cuantificar los valores de contenido de agua y de los valores de humedad relativa, pero no son importantes para la comprensión del fenómeno, por lo tanto, y para simplificar, hablaremos de presiones lo mínimo posible.

Para la comprensión de este artículo será muy útil haber leído antes; "El diagrama psicrométrico".

Humedad

Humedad es vapor acuoso existente en la atmósfera y que se encuentra en suspensión con el aire.
Este vapor de agua procede de la evaporación de mares, lagos, ríos, deshielos, etc.
El vapor de agua se mide en gramos por kg de aire.
El volumen de un kg de aire depende de la cantidad de agua en suspensión, pero siempre es poco menos de un metro cúbico, por lo que cuando hablemos de gramos de agua por kg de aire redondearemos y pensaremos en gramos de agua por metro cúbico de aire.
Cada kg de aire puede contener una cantidad limitada de gramos de agua dependiendo de la temperatura. Cuanto mayor sea la temperatura del aire, mayor será la cantidad de agua que podrá contener. Por ejemplo: el aire a 10°C puede contener aproximadamente y como máximo de 7,8 gramos de agua por kg de aire y el aire a 25°C, puede contener 20 gramos de agua por kg de aire.
El agua esta formada por átomos de hidrógeno y átomos de oxígeno, cuando se unen dos átomos de hidrógeno con uno de oxígeno se forma una molécula de agua.
Los átomos de hidrógeno se encuentran sueltos en el aire, o formando moléculas cuando están enlazados con átomos de oxígeno.
Cuando el aire se calienta, los enlaces que forman las moléculas se rompen, y dejan de ser vapor acuoso, la cantidad de moléculas que se evaporan está en función con el aumento de la temperatura y está controlado por la presión que forman los átomos liberados.
Cuando el aire se enfría, baja la presión interna del aire y los átomos vuelven a convertirse en moléculas.
Cuando todos los átomos de hidrógeno existentes en el aire estén enlazados con átomos de oxigeno se encontrarán formadas todas las moléculas de agua posibles, entonces la humedad relativa del aire será del 100%, esta situación es llamada punto de saturación o punto de rocío.
Cuando la mitad de los átomos de hidrógeno existentes en el aire estén enlazados con átomos de oxigeno se encontrarán formadas la mitad de las moléculas de agua posibles, entonces la humedad relativa del aire es del 50%.

Humedad relativa es, pues, la relación entre la cantidad de agua existente en forma de vapor acuoso y la cantidad de agua que existiría si todas la moléculas estuviesen formadas.

Cuando el aire tiene un bajo porcentaje de humedad (aire seco) se vuelve ávido de humedad y tiende a tomar agua de los elementos que lo circundan. Por ejemplo: un secador de manos o de cabellos consiste simplemente en una resistencia eléctrica que calienta el aire, en consecuencia, se descomponen las moléculas de agua y el aire resulta más seco, entonces el aire tiende a tomar agua de las manos o de los cabellos que ponemos a su alcance y, por lo tanto, los seca. De la misma forma un aire seco tomará agua de cualquier otro elemento que contenga un nivel de humedad superior a él, carnes, frutas, verduras, ropa tendida, etc., y como no, del tabaco. Este intercambio de humedad enriquece al aire y seca los elementos expuestos, tanto si se desea como si no.

Contrariamente, si el aire tiene un alto porcentaje de humedad (aire húmedo) tendrá entonces la facultad de ceder agua a los elementos que se encuentren más secos.
Si el aire alcanza su punto de saturación (100% de humedad) y se sigue enfriando, entonces se produce la decantación del agua, es cuando el agua se hace perceptible a nuestros sentidos, es el rocío que vemos sobre las plantas después de una noche fría, o el agua que moja las paredes de un vaso que contiene un liquido frío y, como no, la propia lluvia.

Para explicar un ejemplo observaremos la figura 1, se trata de una síntesis del diagrama psicrométrico de Mollier, es un documento científico e ilustra la evolución de la humedad y de la temperatura en todos sus puntos; en este diagrama, que hemos abreviado para hacerlo más comprensible, las líneas verticales corresponden al contenido de agua en gramos y va desde 0 a 28 gramos por kg de aire, las líneas horizontales corresponden a las temperaturas y va desde -18°C hasta +53°C y las líneas curvas corresponden al porcentaje de humedad relativa y van desde el 10% al 100%.

Veamos el ejemplo siguiendo la línea en trazo rojo:
Un kg de aire que se encuentra a 37°C y 50% de humedad (punto "A"), observemos siguiendo la línea vertical que contiene 20 gramos de agua (10 de ellos se encuentran en forma de moléculas y los otros 10 gramos en forma de átomos), si lo enfriamos, seguiremos por la misma línea vertical hacía abajo y veremos como vamos atravesando las líneas curvas de humedad cada vez mas alta, esto indica que se irán formando progresivamente moléculas de agua, de forma que al llegar a 25°C (punto "B") habremos alcanzado la curva correspondiente al 100% de humedad, es decir, que estarán formadas todas las moléculas de agua posibles y el contenido líquido será de 20 gramos de agua en forma de vapor acuoso. Si seguimos enfriando dicho aire, deberemos seguir por la línea curva de saturación, entonces se producirá la decantación del agua, esto es la separación del agua del aire, esta separación será progresiva a medida que enfriemos más el aire, de forma que al llegar a 14°C (punto "C") se habrán separado 10 gramos de agua y quedarán en suspensión 10 gramos. En este punto la humedad relativa seguirá siendo del 100% ya que el sobreenfriamiento del aire a partir del punto de saturación solo se traduce en eliminaci—n de agua. Si ahora elevamos la temperatura del kg de aire siguiendo por la línea vertical hacia arriba, las moléculas del agua restante se irán rompiendo y dejando se ser agua, hasta el punto de que al llegar a 25°C (punto "D"), observaremos que este punto se cruza con la línea curva correspondiente al 50% de humedad relativa, si seguimos calentando el aire hasta los 37°C (punto "E"), temperatura que teníamos inicialmente, nos encontraremos entre las líneas curvas correspondientes al 20% y 30%, esto es aproximadamente el 25% de humedad relativa.

Conclusión:
- Cuando el aire se calienta, la humedad relativa disminuye.
- Cuando el aire se enfría, la humedad relativa aumenta.
- Cuando el aire se enfría por debajo del punto de saturación, el agua se condensa y se elimina permanentemente, entonces el aire resulta más seco.
- La figura 2 es un ejemplo de la evolución de la humedad según las variaciones de la temperatura. Se trata de un registro tomado con un termo hidrógrafo en un día de verano y en tiempo real, en ella podemos ver unas variaciones oscilantes de temperatura entre 19°C y 32°C debidas a la acción del sol a lo largo de un día, el contenido de agua es estable y las variaciones del porcentaje de humedad relativa son debidas al fenómeno de composición y descomposición de moléculas que hemos explicado, observaremos como una pequeña oscilación de la temperatura repercute en una importante oscilación de la humedad. Esta situación correspondería a la línea vertical de 11,5 gramos de agua del diagrama de la figura 1, en ella vemos en trazo azul que en esta línea a la temperatura de 19°C (punto "F") le corresponde una humedad relativa del 85% y a la temperatura de 32°C (punto "G") le corresponde una humedad relativa del 38%, y así los puntos intermedios.

Humedad y cantidad de agua (verano e invierno)

Existe la creencia popular de que en verano hay menos agua en suspensión con el aire que en invierno, efectivamente, en verano se palpa que todo nuestro entorno esta mucho mas seco que en invierno, la tierra, las plantas, la ropa que se tiende se seca antes, etc., sin embargo como hemos visto en la explicación anterior es simplemente que al aumentar la temperatura las moléculas de agua se decomponen resultando con un porcentaje de humedad más bajo, si bien, los átomos de hidrógeno permanecen en el aire. Esta situación de baja humedad relativa del aire hace que este tome agua de todo aquello que se encuentra a su alcance y en consecuencia lo seca, pero el contenido real de agua es considerablemente alto. Veamos en el diagrama de la figura 1 (punto I) como con 47°C de temperatura y 20 gramos de agua por Kg. de aire, solamente tenemos un 30% de humedad relativa.

Sin embargo cuando decrece la acción del sol y nos trasladamos hacía el invierno la temperatura va bajando la humedad va subiendo y pronto nos encontramos en la curva de vapor saturado o punto de rocío (100% de humedad), en este punto, como se ha dicho alto el agua se condensa y se elimina permanentemente del aire, mojando todo el entorno especialmente las partes mas sensibles a la temperatura, como por ejemplo las plantas. De esta forma podemos ver en el diagrama de la figura 1 (punto J) como con 4°C de temperatura y solamente 4 gramos de agua por Kg. de aire, resulta una humedad relativa del 80%.

Esto nos ayudará a entender en nuestro articulo "El climatizador Compact Cold" el porque tenemos que añadir agua a nuestro aparato en invierno, y no durante el resto del año.