Contenido de humedad de equilibrio

El contenido de humedad de equilibrio ( CME ) de un material higroscópico rodeado, al menos parcialmente, de aire, es aquel en el que el material no gana ni pierde humedad. El valor del CME depende del material y de la humedad relativa y la temperatura del aire con el que está en contacto. La velocidad a la que se alcanza depende de las propiedades del material, de la relación superficie-volumen de su forma y de la velocidad a la que la humedad se desplaza hacia o desde el material (por ejemplo, difusión en aire estancado o convección en aire en movimiento).

El contenido de humedad de los granos es una propiedad esencial en el almacenamiento de alimentos. El contenido de humedad seguro para el almacenamiento a largo plazo es del 12 % para el maíz, el sorgo, el arroz y el trigo, y del 11 % para la soja ^{[ 1 ].}

A una humedad relativa constante del aire, el EMC disminuirá aproximadamente un 0,5% por cada aumento de 10  °C en la temperatura del aire. ^{[ 2 ]}

La siguiente tabla muestra los equilibrios para varios granos (datos de ^{[ 1 ]} ). Estos valores son solo aproximaciones, ya que los valores exactos dependen de la variedad específica de cada grano. ^{[ 2 ]}

El contenido de humedad de la madera por debajo del punto de saturación de la fibra es función tanto de la humedad relativa como de la temperatura del aire circundante. El contenido de humedad ( M ) de la madera se define como:

${\displaystyle M={\frac {m-m_{od}}{m_{od}}}}$

donde m es la masa de la madera (con humedad) y${\displaystyle m_{od}}$es la masa de madera seca al horno (es decir, sin humedad). ^{[ 3 ]} Si la madera se coloca en un ambiente a una temperatura y humedad relativa determinadas, su contenido de humedad generalmente comenzará a cambiar con el tiempo, hasta que finalmente alcance el equilibrio con su entorno y el contenido de humedad deje de variar. Este contenido de humedad es el contenido de humedad de equilibrio (CME) de la madera para esa temperatura y humedad relativa.

La ecuación de Hailwood-Horrobin para dos hidratos se usa a menudo para aproximar la relación entre EMC, temperatura ( T ) y humedad relativa ( h ): ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

${\displaystyle M_{\mathrm {eq} }={\frac {1800}{W}}\left[{\frac {kh}{1-kh}}\,+\,{\frac {k_{1}kh+2k_{1}k_{2}k^{2}h^{2}}{1+k_{1}kh+k_{1}k_{2}k^{2}h^{2}}}\right]}$

donde M _eq es el contenido de humedad de equilibrio (porcentaje), T es la temperatura (grados Celsius), h es la humedad relativa (fraccional) y:

${\displaystyle W=349+1.29\,T+0.0135T2\,T^{2}}$

${\displaystyle k=0.805+7.36\times 10^{-4}\,T-2.73\times 10^{-6}\,T^{2}}$

${\displaystyle k_{1}=6.27-9.38\times 10^{-3}\,T-3.03\times 10^{-4}\,T^{2}}$

${\displaystyle k_{2}=1.91+4.07\times 10^{-2}\,T-2.93\times 10^{-4}\,T^{2}}$

Para temperaturas en grados Fahrenheit,  :${\displaystyle W,k,k_{1},k_{2}}$se determinan como:

${\displaystyle W=330+0,452\,T+0,00415\,T^{2}}$

${\displaystyle k=0.791+4.63\times 10^{-4}\,T-8.44\times 10^{-7}\,T^{2}}$

${\displaystyle k_{1}=6.34+7.75\times 10^{-4}\,T-9.35\times 10^{-5}\,T^{2}}$

${\displaystyle k_{2}=1.09+2.84\times 10^{-2}\,T-9.04\times 10^{-5}\,T^{2}}$

Esta ecuación no considera las ligeras variaciones según la especie de madera, el estado de tensión mecánica o la histéresis . Se trata de un ajuste empírico a los datos tabulados que figuran en la misma referencia, y coincide bastante con ellos. Por ejemplo, a T=140 °F, h=0,55, EMC=8,4 % según la ecuación anterior, mientras que EMC=8,0 % según los datos tabulados.

Los materiales como las piedras, la arena y la cerámica se consideran "secos" y tienen un contenido de humedad de equilibrio mucho menor que los materiales orgánicos como la madera y el cuero. ^{[ 7 ]} típicamente una fracción de un porcentaje en peso cuando están en equilibrio con el aire de humedad relativa del 10% al 90%. Esto afecta la velocidad a la que los edificios necesitan secarse después de la construcción, los cementos típicos comienzan con un contenido de agua del 40-60%. Esto también es importante para materiales de construcción como el revoco reforzado con materiales orgánicos, ya que cambios modestos en el contenido de diferentes tipos de paja y virutas de madera tienen una influencia significativa en el contenido de humedad general ^{[ 8 ].}

• Hoadley, R. Bruce (2000). Entendiendo la madera: Guía del artesano para la tecnología de la madera (2.ª  ed.). Taunton Press . ISBN 1-56158-358-8.
• Robert J. Ross, ed. (2010). Manual de la madera: La madera como material de ingeniería (PDF) . Laboratorio de Productos Forestales de EE. UU. pp. 4-3 – 4-4 . Informe técnico general FPL–GTR–190. Archivado del original (PDF) el 13 de febrero de 2017. Recuperado el 19 de mayo de 2016 . 

• "Quién, por qué, cuándo y cómo del equilibrio de la humedad" . Image Permanence Institute . Rochester Institute of Technology. Archivado del original el 10 de junio de 2015. Consultado el 7 de octubre de 2013 .