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La operación unitaria de humidificación

Enviado por Palmer Pulla



Partes: 1, 2

  1. Introducción
  2. Definición de humidificación y deshumidificación
  3. Definiciones básicas
  4. Diagrama psicrométrico o diagrama de humedad
  5. Métodos de determinación de humedad
  6. Métodos para incrementar o disminuir la humedad de una masa de aire
  7. Enfriamiento de agua: torres de enfriamiento
  8. Mecanismos de interacción del gas y del líquido
  9. Bibliografía

Introducción

En las operaciones básicas controladas por la transferencia de materia y de calor se da simultáneamente estas dos; hay, por tanto, dos fuerzas impulsoras separadas que pueden ir en el mismo sentido o en sentidos opuestos. Las operaciones básicas más importantes son: el acondicionamiento de gases o enfriamiento de líquidos (fases presentes líquido/gas); y el secado (fases presentes sólidos o líquidos/gas).

El acondicionamiento de gases es una operación que tiene por objeto modificar las condiciones de humedad de una corriente de aire por interacción con una corriente de agua; se conoce como humidificación o deshumidificación, se puede aplicar a cualquier sistema gas/líquido aunque la aplicación más extendida es al sistema aire/agua. Industrialmente tiene gran importancia el enfriamiento de una corriente de agua por interacción con aire.

La humidificación como una operación unitaria en la cual se da una transferencia simultánea de materia y calor sin la presencia de una fuente de calor externa, tiene lugar cuando un gas se pone en contacto con un líquido puro, en el cual es prácticamente insoluble. Este fenómeno nos conduce a diferentes aplicaciones además de la humidificación del gas, como son su deshumidificación, el enfriamiento del gas (acondicionamiento de gases), el enfriamiento del líquido, además de permitir la medición del contenido de vapor en el gas. Generalmente la fase líquida es el agua, y la fase gas el aire. Su principal aplicación industrial es el enfriamiento de agua de refrigeración.

En la deshumidificación, agua fría se pone en contacto con aire húmedo. La materia transferida entre las fases es la sustancia que forma la fase líquida, que dependiendo de cómo estemos operando, o se evapora (humidificación), o bien se condensa (deshumidificación.)

Existen diferentes equipos de humidificación, entre los que destacamos las torres de enfriamiento por su mayor aplicabilidad. En ellas, el agua suele introducirse por la parte superior en forma de lluvia provocada, y el aire fluye en forma ascendente, de forma natural o forzada. En el interior de la torre se utilizan rellenos de diversos tipos que favorecen el contacto entre las dos fases.

Definición de humidificación y deshumidificación

  •  Humidificación

La humidificación es una operación que consiste en aumentar la cantidad de vapor presente en una corriente gaseosa; el vapor puede aumentar pasando el gas a través de un líquido que se evapora en el gas. Esta transferencia hacia el interior de la corriente gaseosa tiene lugar por difusión y en la interfase hay, simultáneamente, transferencia de calor y de materia.

A grandes rasgos, el proceso que tiene lugar en la operación de humidificación es el siguiente:

  • Una corriente de agua caliente se pone en contacto con una de aire seco (o con bajo contenido en humedad), normalmente aire atmosférico.

  • Parte del agua se evapora, enfriándose así la interfase.

  • El seno del líquido cede entonces calor a la interfase, y por lo tanto se enfría.

  • A su vez, el agua evaporada en la interfase se transfiere al aire, por lo que se humidifica.

  •  Deshumidificación

La deshumidificación es una operación que consiste en reducir la cantidad de vapor presente en una corriente gaseosa, mediante una condensación parcial del vapor, que se separa.

  •  Aplicación de la humidificación/deshumidificación

  •  Aplicación general

La principal aplicación de la humidificación y de la deshumidificación es en el acondicionamiento de aire y en el secado de gases. Un aspecto de interés relacionado con esta operación básica es el enfriamiento de aguas después de un proceso industrial, con el fin de poder ser utilizada nuevamente; el equipo utilizado tiene forma de torre en la que el agua caliente se introduce por la parte superior y fluye sobre un relleno en contracorriente con aire que entra por la parte inferior de la torre de enfriamiento.

El conocimiento de los procesos de humidificación y deshumidificación, así como sus cálculos implicados en ella, serán útiles en el diseño y análisis de diferentes sistemas de almacenamiento y procesado de alimentos. Así mismo, resulta imprescindible conocer las propiedades de las mezclas aire – vapor de agua en el diseño de sistemas tales como equipos de aire acondicionado para conservar alimentos frescos, secaderos de granos de cereal y torres de enfriamiento en plantas de procesado de alimentos.

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