HUMIDIFICACIÓN
INTRODUCION
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).
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.
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.
DEFINICIONES
PROCESOS EN LA OPERACIÓN DE HUMIDIFICACION
En la imagen se muestra un panel humidificador de
celulosa. Aprovechando su porosidad, una vez humedecido con agua se hace
pasar aire caliente y seco (flecha roja), a través del panel, obteniéndose aire
frío y húmedo
A continuación, se adjuntan unos videos para una
mayor ejemplificación.
ESQUEMA
Cuando
un líquido caliente se pone en contacto con un gas no saturado, parte del
líquido se evapora, disminuyéndose su temperatura. Este enfriamiento del
líquido es el propósito de muchas operaciones de contacto gas-líquido,
especialmente en el caso del sistema aire-agua. Grandes cantidades de agua se
enfrían en estanques con aspersores y, más frecuentemente, en torres altas a
través de las cuales circula aire con tiro natural o impulsado mediante un
ventilador.
El material de relleno habitual es
madera de ciprés, que es el más económico, y que resiste la acción combinada
del viento y el agua. En la torre, una parte del agua se evapora en el aire y
se transfiere calor sensible desde el agua caliente hacia el aire más frío.
Ambos procesos disminuyen la temperatura del agua. Para mantener el balance de
agua solamente se requiere reponer las pérdidas por evaporación y de arrastre
por el viento
Torres y cámaras de aspersión
Las
cámaras de aspersión pueden tener configuraciones de flujo concurrente, en
contra-corriente y en corriente curvada. El principio de operación es por interceptación
y colisión de partículas de polvo con gotas de líquido, debido a la diferencia
entre sus velocidades.
Unas de sus funciones son:
Mantener
velocidad del gas baja.
Tiempo de
contacto alto.
Aplicaciones:
Operaciones
a pequeña escala.
Control de
humedad de un cuarto.
Torres de enfriamiento
Como
objetivo tiene enfriar una corriente de agua por vaporización parcial de esta
con el intercambio de calor sensible y latente de una corriente de aire seco y
frío que circula en el mismo equipo.
Frecuentemente
son construidos de Armazón y empaque interno de Madera, impregnación de la
madera con fungicida.
Entablados
de los costados es de pino, cemento de asbesto, poliéster reforzado con vidrio,
plásticos.
Existen
empaques plásticos: Polipropileno.
Tienen
altos espacios vacíos (90%) para evitar grandes caídas de presión.
Tipos de torre de enfriamiento
Torres de Circulación Natural:
Atmosféricas.
Aprovecha las corrientes
atmosféricas de aire, este penetra a través de rompevientos en una sola
dirección, cambiando con las estaciones del año y las condiciones atmosféricas.
Se
depende de los vientos predominantes para el movimiento del aire
Se utilizan en pequeñas
instalaciones
Tiro natural
El flujo de aire necesario se obtiene como resultado de la diferencia de densidades entre el aire más frío en el exterior y húmedo del interior de la torre.
Utilizan
chimeneas de gran altura para lograr el tiro deseado, construidas de cemento
reforzado de forma hiperbólica.
El aire
que sale está tibio y húmedo y al tener contacto con el aire ambiental que está
más frío, una parte de la humedad se condensa, formando una nube de vapor que
el viento arrastra.
Son muy
usadas en las centrales térmicas.
Las torres de tiro natural deben ser altas para promover el efecto de las densidades,
deben tener una sección transversal grande debido a la baja velocidad con que
el aire circula comparada con las torres de tiro mecánico.
Torres de Tiro Mecánico:
El aire se
fuerza por un ventilador situado en el fondo de la torre y se descarga por la parte
superior.
Presentan
problemas de recirculación de aire caliente y húmedo que es descargado, lo que
reduce la efectividad de la torre.
Tiro Inducido
El aire se
succiona a través de la torre mediante un ventilador situado en la parte
superior de la torre
Son las
usadas más utilizadas.
Aplicaciones en las industrias de los humidificadores
Los
humidificadores son utilizados en una amplia gama de industrias con distintos
fines. Entre algunos ejemplos de sus aplicaciones en distintas industrias
encontramos:
Humidificación para la industria
automotriz. Se
utilizan principalmente en las cabinas de pintura que requieren de una humedad
relativa constante del 72 por ciento, para reducir la evaporación de la
pintura, garantizando que ésta sea aprovechada al máximo y evitar que haya
filtraciones de polvo; en los bancos de lijado, para suprimir el polvo y la
estática del ambiente, lo que reduce drásticamente el tiempo de lijado; y en
las celdas de prueba de motores, donde las pruebas de emisiones de escape deben
llevarse a cabo en un ambiente controlado de temperatura y humedad.
Humidificación
de salas blancas y laboratorios.
Estos lugares requieren de un ambiente estéril para la producción, en donde la
más mínima variación del nivel de humedad puede causar que los procesos se
sequen con rapidez, se genere estática o errores en ciertas aplicaciones.
Para
lograr mantener la humedad en el rango adecuado se requieren dispositivos de
humidificación especializados, como los de H2O TEK, para conservar las
condiciones ambientales 24/7, a un costo operativo y consumo energético
adecuados.
Puede ser
porque los materiales procesados son sensibles a la humedad y cualquier cambio
en su contenido de humedad puede cambiar su composición. Asimismo, la
humidificación se utiliza también como agente activador y para prevenir desequilibrios
químicos.
Humidificación
para la producción de papel.
Se controla la pérdida de humedad posterior al proceso secado. Un bajo nivel de
humedad, menos del 50 por ciento, hace que el papel se encoja, se curve y
pierda estabilidad en su forma. Para evitar esto, el nivel óptimo de humedad es
de 55 por ciento.
Humidificación
para la industria farmacéutica. Gran
parte de los procesos en la industria farmacéutica requieren un estricto
control de humedad.
Entre
ellos, los recubrimientos de los comprimidos con soluciones, la impresión con
tintas con base acuosa, entre otros.
El control
ambiental debe ser 24/7, por lo que es importante que un sistema de
humidificación esté diseñado especialmente para la aplicación.
Humidificación
para la producción tabacalera.
Es la principal industria que utiliza los humidificadores.
El tabaco en hojas y cortado y el papel
utilizado son extremadamente sensibles a los cambios de humedad.
El aire
seco hace que se degraden las propiedades del tabaco, se encoja, pierda peso,
se quiebre y parta; lo que provoca de que se salga de los cigarrillos, que el
papel de los cigarrillos sea alimentado incorrectamente en las máquinas y que
las hojas de los cigarros se quiebren.
Por lo que
se requiere conservar los niveles de humedad durante los distintos procesos.
Para la producción primaria es de 60 a 68 de humedad relativa, en los depósitos
de tabaco de 60 a 70 por ciento de humedad y en las cámaras de triturado de 65
por ciento de humedad relativa.
Exposición del blog
Referencias
Humidificadores.mx. (s.f.). Obtenido de
https://humidificadores.mx/noticias/que-son-los-humidificadores-y-cuales-son-sus-aplicaciones-en-la-industria/
Nieto, A. (s.f.). Mundo
HVAC&R. Obtenido de
https://www.mundohvacr.com.mx/2009/03/torres-de-enfriamiento/
Kern, D. Q. Procesos de
transferencia de calor, Editorial Patría, México, (2009).
Perry, R. H., Manual del Ingeniero Químico, 7ª
Edición, McGraw-Hill, NewYork, (2010).
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