HUMIDIFICACION-DESHUMIDIFICACION

HUMIDIFICACION-DESHUMIDIFICACION

INTRODUCCIÓN 

En las operaciones de humidificación se incrementa la cantidad de vapor presente en una corriente gaseosa al ponerse en contacto con un líquido puro, en el cual el gas es prácticamente insoluble, que se evapora en el gas. La transferencia hacia el interior de la corriente gaseosa tiene lugar por difusión, y en la interfase líquido-gas ocurre una transferencia simultánea de calor y masa

En la operación de deshumidificación, por contacto directo con un líquido puro se reduce la cantidad de este componente presente como vapor en una corriente gaseosa mediante su condensación parcial y la separación del líquido formado.

Aplicaciones 

El contacto directo de un gas con un líquido puro puede tener uno de los siguientes fines:

1.- Operaciones adiabáticas 

a) Enfriamiento de un líquido: El enfriamiento sucede por la transferencia de calor sensible y también por evaporación. La aplicación principal es el enfriamiento de agua por contacto con aire atmosférico.

b) Enfriamiento de un gas caliente: El contacto directo proporciona un intercambio de calor no problemático, que es muy efectivo, en caso de que no importe la presencia de una pequeña cantidad de vapor de líquido.

c) Humidificación de un gas: Esta puede utilizarse, por ejemplo, para controlar el contenido de humedad del aire para secado.

d) Deshumidificación de un gas: El contacto de una mezcla vapor-líquido con un líquido frío produce la condensación del vapor. Se puede aplicar en aire acondicionado, recuperación de vapores de solvente a partir de gases utilizados para el secado y similares.

2.- Operaciones no adiabáticas 

a) Enfriamiento por evaporación: Un líquido o un gas dentro de un tubo se enfría con un flujo de agua en forma de película en la superficie externa del tubo; a su vez, esta última se enfría por contacto directo con aire.

b) Deshumidificación de un gas: Una mezcla de vapor-gas se pone en contacto con tubos refrigerantes y el vapor se condensa en los tubos.

EQUIPOS 

Cualquiera de los equipos de contacto continuo o discontinuo para operaciones gas-líquido se pueden utilizar para las operaciones de humidificación-deshumidificación.

Torres de platos 

Son muy efectivas, pero no se utilizan debido al costo y a la caída de presión relativamente alta.

Cámaras de aspersión 

Se utilizan con frecuencia para las operaciones de enfriamiento por humidificación adiabática cuando el líquido se recircula. (Gs = 0.8 a 1.2 kg/m2.s).

Columnas empacadas

En general para el enfriamiento de agua, se utilizan las columnas empacadas con fracción de espacios vacíos mayores de 90%, con el fin de que la caída de presión sea lo más pequeña posible. Por lo tanto, la interfase aire-agua no incluye solamente la superficie de las películas líquidas que humedecen los enrejados, sino también la superficie de las gotas que caen como lluvia.

Estas torres son económicas para ciertas cargas de calor y lugares, y los siguientes cuatros tipos de torres comerciales son los más utilizadas:

1.- Torres atmosféricas

2.- Torres de tiro natural

3.- Torres de tiro forzado

4.- Torres de tiro inducido

Torres atmosféricas:[4]

Estas torres dependen de que el viento atmosférico sople horizontalmente (o casi) a través de ellas, y deben ubicarse en áreas relativamente abiertas para recibir el viento disponible desde cualquier dirección particular. Las torres operan adecuadamente cuando las velocidades del viento son de 7.2 a 10.4 km/h (4.5 a 6.5 mph). El viento fluye en flujo cruzado con el agua que cae, y la eficiencia de operación es de 30-35%.

Las torres atmosféricas no son capaces de producir agua a una temperatura muy cercana a los 2.2 °C (4 °F) de la temperatura de bulbo húmedo del aire entrante; no requieren de ventilador, pero consumen potencia para bombear el agua al tope (relativamente alto) de la torre, y ocupan grandes áreas de terreno.

Torres de tiro natural

Esta torre depende de la acción de tiro (aspiración) natural, similar a la de una chimenea, que aspira aire frío en el fondo y lo expulsa por el tope como aire húmedo caliente. La acción de torre depende de la temperatura del aire atmosférico, por consiguiente, en un día caliente la acción de la torre puede ser menos efectiva que en un día frío.

Las torres de tiro natural son muy grandes, y requieren potencia para bombear el agua a un punto en la torre que generalmente es mas bajo que en las torres atmosféricas. No requieren de ventilador, y se han construidos torres de 95 m (310 pies) de altura, diámetro en la base de 64 m (210 pies), de 38 m (124 pies) en la garganta y 41 m (134 pies) en el tope.

Las torres de tiro natural se utilizan en la zona sudoeste de Estados Unidos y en el Medio Oriente, en donde la humedad es generalmente baja, en ciertas partes de Europa en lugares donde las temperaturas del aire son generalmente bajas y, con mayor frecuencia, en todas las partes donde aumente el costo de la energía para la potencia del ventilador.

Torres de tiro forzado

Este tipo de torre utiliza ventiladores en la base para forzar aire a través del relleno o empaque de la torre. Debido a la relativamente baja velocidad del aire en la salida de la torre, hay una tendencia para que el aire caliente descargado sea recirculado por el ventilador y así reducir el rendimiento de la torre. El ventilador solamente maneja aire atmosférico, por lo tanto se reducen los problemas de corrosión cuando se comparan con los ventiladores de torres de flujo inducido.

El tamaño de estas torres es menor que las torres atmosféricas y tiro natural, debido a las mayores velocidades de transferencia de calor.

Torres de tiro inducido 

Estas torres utilizan ventiladores en el tope de la columna para impulsar (aspirar) aire desde la base de la torre, a través del relleno hasta la descarga del ventilador; y permiten una distribución interna más uniforme del aire. En este tipo de torres de tiro mecánico, el aire húmedo caliente es descargado verticalmente (usualmente) a la atmósfera con una velocidad que elimina la posibilidad de recirculación de este aire en la base de la torre. Este aire húmedo es corrosivo a las partes del ventilador y por consiguiente requiere protección de recubrimiento plástico o aspas de metal especial y motores sellados y engranajes de reducción.

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