METODOS Y EQUIPOS DE HUMIDIFICACION.docx

INSTITUTO TECNOLOGICO DE ACAPULCO DEPARTAMENTO DE INGENIERIA BIOQUIMICA Y QUIMICA

INGENIERIA BIOQUIMICA

OPERACIONES UNITARIAS 3 UNIDAD # 1 METODOS Y EQUIPOS DE HUMIDIFICACION

M.C: Carolina Pi!n Ma"aa

EQUIPO# $ CARMONA PALOMARES %OSE BALAM NA&ARRETE FLORES GEONNEY MONSERRAT

F'()a *' 'n+r'"a: $,-%nio-1/

METODOS Y EQUIPOS DE HUMIDIFICACION H0i*ii(a(i!n 2 *'3)0i*ii(a(i!n:

Q' '3 la )0'*a*:

Humedad, medida del contenido de agua en la atmósfera. La atmósfera contiene siempre algo de agua en forma de vapor. La cantidad máxima depende de la temperatura; crece al aumentar ésta: a 4,4 °C, .!!! "g de aire #$medo contienen un máximo de % "g de vapor; a &',( °C .!!! "g de aire contienen ( "g de vapor. Cuando la atmósfera está saturada de agua, el nivel de incomodidad es alto )a *ue la transpiración +evaporación de sudor corporal con resultado refrescante se #ace imposi-le. l peso del vapor de agua contenido en un volumen de aire se conoce como #umedad a-soluta ) se expresa en unidades de masa de agua por unidades de masa o de volumen de aire seco. /recuentemente se utili0a la medida de gramos de vapor de agua por metro c$-ico de aire. La #umedad relativa, dada en los informes meteorológicos, es la ra0ón entre el contenido efectivo de vapor en la atmósfera ) la cantidad de vapor *ue saturar1a el aire a la misma temperatura. 2i la temperatura temperatura atmosférica aumenta ) no se producen producen cam-ios en el contenido de vapor, la #umedad a-soluta no var1a mientras *ue la relativa disminu)e. 3na ca1da de la temperatura incrementa la #umedad relativa produciendo roc1o por  condensación del vapor de agua so-re las superficies sólidas.

La #umed #umedad ad se mide mide con con un #igró #igrómet metro. ro. l 1ndice 1ndice de tempe temperat ratura ura#u #umed medad ad +1ndic +1ndice e 5H, H, tam-ié tam-ién n llamad llamado o 1ndice 1ndice de inco incomod modida idad d expre expresa sa con con un valor  valor  numér numérico ico la relac relación ión entre entre la temper temperatu atura ra ) la #umed #umedad ad como como medida medida de la comodidad o de la incomodidad. 2e calcula sumando 4! al '67 de la suma de las tempe tempera ratur turas as en un termó termómet metro ro seco seco ) en otro otro #$med #$medo. o. 8or 8or e9emp e9emplo, lo, si la temperatura en el termómetro seco es de &! °C ) en el #$medo es de 6! °C, el 1ndice 5H será de '. Cuando el valor es '!, la ma)or1a de la gente está cómoda, si el 1ndice es de '% el am-iente se #ace más incómodo.

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H0i*ii(a(i!n:

La #umidificación #umidificación comien0a desde #ace muc#os aos, sin em-argo #o) en d1a se #ace una necesidad para la industria ) el confort.
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Humidificadores Centr1fugos 5ipo electrodo =e vapor vivo 8or atomi0ación

Comerciali0amos una gran variedad de e*uipos #umidificadores, para lograr las condiciones *ue usted re*uiera conforme a sus necesidades.

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H0i*ii(a*or'3 ('n+ri"o3:

Los #umidificadores centr1fugos tra-a9an con un motor ) un disco rompe gotas *ue #ace *ue el agua *ue pasa por el disco sea centrifugada #acia el rompe gotas ) pulveri0ada para lograr vapor de agua, este sistema es uno de los más comunes ) se utili0a en espacios a-iertos o para ductos.

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H0i*ii(a*or'3 *' El'(+ro*o:

sto stos s e*ui e*uipo pos s tratra-a9 a9an an con con elec electr tric icid idad ad,, con con -ase -ase a un cili cilind ndro ro *ue *ue tien tiene e electrodos donde entra el agua ) por medio de esta se genera una resistencia, calentando calentando el agua #asta el punto de e-ullición ) generando generando vapor, estos e*uipos tam-ién pueden ser utili0ados para espacios a-iertos ) para instalación en ductos.

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H0i*ii(a*or'3 *' &a4or &i5o:

stos e*uipos son utili0ados normalmente para aplicaciones donde cuenten con vapor vivo, este #umidificador se conforma por medio de una trampa de vapor, una válvu válvula la *ue *ue #a-ré #a-ré ) cierra cierra la in)ecc in)ección ión de vapor vapor,, un distri distri-u -uido idor, r, entre entre otros otros

componentes; estos #umidificadores son para instalarse en ductos de in)ección de aire.

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H0i*ii(a*or'3 4or A+o0ia(i!n:

Los #umidificadores por atomi0ación son los *ue utili0an agua a presión o agua ) aire comprimido; normalmente se utili0an para espacios a-iertos, por e9emplo en la industria papelera, invernaderos, textil, etc.

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D'3)0i*ii(a(i!n:

La des#umidificación es el proceso de retirar el vapor de agua contenida en el aire, aire, llamada llamada tam-ién tam-ién #umedad. #umedad. xisten xisten diferen diferentes tes procesos procesos para remover remover la #umedad del aire, estos son: por enfriamiento, #asta alcan0ar una temperatura por  de-a9o del punto de roc1o, por el incremento de la presión total, lo cual causa la condensación, ) por $ltimo poner en contacto un desecante con el aire, con lo cual, la #umedad del aire migra #acia el desecante, impulsado por la diferencia en las presiones de vapor entre el aire ) el desecante.

n des#umidificadores:

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=es#umidificador por refrigeración o enfriamiento. =es#umidificador a -ase de 2ilica >el o desecantes.

D'3)0i*ii(a(i!n 4or r'ri"'ra(i!n o 'nria0i'n+o:

l aire ire puede des#umid midific ifica arse rse con sist istemas emas de aire ire aco acondicio iciona nad do convenc convenciona ionales les de compresi compresión ón de vapor vapor.. stos stos enfr1an enfr1an al aire a una presión presión constante #asta una temperatura a-a9o de la temperatura del punto de roc1o, ocurre *ue se condensa parte del vapor de agua presente en el aire. ste tipo de des#u des#umid midifi ificac cación ión es el más más utili0 utili0ad ado o en los e*uip e*uipos os de aire aire acon acondic dicio ionad nado o comercial ) residencial. 8ara reali0ar este proceso el evaporador, del sistema de compresión de vapor, de-e operar a una temperatura más -a9a *ue la *ue es re*uerida para extraer la carga de calor sensi-le de enfriamiento del espacio acondicionado, esto #ace *ue el sistema tenga -a9os coeficientes de operación

+C?8. @demás, algunas veces es necesario recalentar el aire para evitar un excesivo enfriamiento sensi-le del espacio acondicionado. 5enemo nemos s e*ui e*uipo pos s des# des#um umid idif ific icad ador ores es a -ase -ase de refr refrig iger erac ació ión n de vari varias as capacidades.

D'3)0i*ii(a(i!n a 6a3' *' 3ili(a "'l o *'3'(an+'3:

n el caso caso de la des# des#um umid idif ific icac ació ión n con con dese deseca cant ntes es no es un proc proces eso o de enfriamiento propiamente dic#o, se considera *ue es opuesto a un enfriamiento evapórativo. @ntes de descri-ir el proceso es conveniente definir ciertos conceptos *ue permita permitan n entender entender,, sin confusio confusiones, nes, el proceso proceso de des#umid des#umidific ificació ación n por  desecantes.

D'3'(an+'3 2 33 4ro4i'*a*'3:

3n dese deseca cante nte es una una sustan sustanci cia a *u1mi *u1mica ca *ue tiene tiene una una gran gran afini afinida dad d por por la #umedad, es decir, es capa0 de extraer o li-erar vapor de agua del aire, en cantidades relativamente grandes con relación a su peso ) volumen. l proceso f1sico *ue permite la retención o li-eración de la #umedad es la diferencia en la presión de vapor entre la superficie del desecante ) el aire am-iente.  Los desecantes pueden ser clasificados como adsor-entes, las cuales a-sor-en la #umedad sin experimentar cam-ios *u1micos o f1sicos, o a-sor-entes las cuales a-so a-sorr-en en la #ume #umeda dad d acom acompa paa ado do por por camcam-io ios s f1si f1sico cos s o *u1m *u1mic icos os.. Los Los desecantes pueden ser sólidos o l1*uidos. Auc#os a-sor-entes son l1*uidos ) muc#o muc#os s adso adsor-e r-ent ntes es son son sólid sólidos. os. Barios rios tipos tipos de dese desecan cantes tes sólid sólidos os son ampliamente usados en sistemas de enfriamiento por desecantes; por e9emplo la silica gel, cloruro de litio ) malla molecular. La silica gel son desecantes sólidos ) adsor adsor-e -ente ntes s ) conti contien enen en numer numeroso osos s poro poros s ) capil capilar ares es en la cual cual el agua agua es condensada ) contenida. La silica gel tiene una alta capacidad de a-sor-er la #umedad ) puede regenerarse si se somete a una alta temperatura. s de -a9o costo ) disponi-le en gránulos en tamaos desde & pulgadas.

Los Los a-so a-sor-e r-ente ntes s son son dese desecan cantes tes *ue *ue cuan cuando do retie retienen nen o li-era li-eran n #umed #umedad ad experimentan cam-ios *u1micos. Los adsor-entes son desecantes *ue cuando retienen o li-eran #umedad lo #acen sin estar acompaados de cam-ios *u1micos, el $nico cam-io es la adición de la masa de vapor de agua al desecante.

Contamos con un sistema de des#umidificación *ue tra-a9a con desecante de silic ilica a gel -on -ondeada en una rueda ueda *ue *ue gira ) mant mantie iene ne un proces ceso de des#umidificación ) de auto reactivación de la silica en forma constante. l diseo del e*uipo depende de las caracter1sticas caracter1sticas del diseo de aire ) las necesidades necesidades de des#umidificación des#umidificación,, Dormalmente el sistema sistema recircula recircula el '!7 del aire del cuarto cuarto e in) in)ecta ecta un &!7 &!7 de aire aire fres fresco co *ue *ue de-e de-e ser ser acon acondi dici cion onad ado o a la #ume #umeda dad d re*uerida, en cuanto al aire *ue se utili0a para reactivar la silica gel, se toma del área calentándolo #asta lograr el intercam-io de calor de reactivación de la silica ) este aire es expulsado al exterior.

Propiedades psicométricas del aire Air' 3'(o:  l aire seco existe solo cuando se le retira el vapor de agua ) los contaminantes al aire atmosférico. La composición del aire seco es relativamente constante, está compuesta de nitrógeno, con el '(7, ox1geno, con el 67, ) el restante 7 por: dióxido de car-ono ) pe*ueas cantidades de #idrógeno, #elio, neón, argón, "riptón, xenón ) o0ono.

Air' )70'*o:  l aire atmosférico *ue rodea a la tierra es una me0cla de aire seco ) vapor de agua, a la *ue se le llama aire #$medo. La cantidad de vapor de agua en el aire aire seco seco var1 var1a a de un luga lugarr a otro otro ) de acu acuerdo erdo a las las condi ondic cione iones s atmosféricas locales. sta variación es entre el  al &7. l contenido de vapor de agua es ma)or en a*uellos lugares cercanos a cuerpos de agua grandes, como: lagos, r1os, ) el mar, ) menor en regiones áridas.

temper erat atur ura a de -ul-ul-o o seco seco del del aire aire es la T'04' T'04'ra+ ra+ra ra *' 6l6o 6l6o 3'(o: 3'(o: La temp temperatura *ue se mide con un termómetro ordinario, un termómetro de vidrio con mercurio, con el -ul-o seco. Cuando se #ace esta medición es necesario cu-rir al termómetro de la radiación directa producida por el sol para no afectar la lectura de la temperatura.

T'04'ra+ra *' 6l6o )70'*o:  La temperatura de -ul-o #$medo del aire es a*uella *ue se mide con un termómetro ordinario con el -ul-o cu-ierto por un pa-ilo pa-ilo #umedec #umedecido ido con agua agua limpia, limpia, #aciénd #aciéndole ole circular circular aire. l aire circulado circulado evaporará parte del agua del pa-ilo para tratar de saturarse; el calor necesario para *ue se evapore el agua es tomado del agua restante del pa-ilo *ue al permanecer #$meda , disminuirá su temperatura #asta un l1mite. @ este l1mite se le llama temperatura de E-ul-o #$medoF.

T'04'ra+ra *' 4n+o *' ro(8o:  s la temperatura *ue alcan0a el aire #$medo cuando se enfr1a a presión constante #asta saturarse, por de-a9o de la cual se condensa el vapor de agua persistiendo las condiciones de saturación.

Pr'3i!n a+0o39ri(a '3+n*ar:  La presión atmosférica es la suma de la presión del aire seco ) la presión del vapor de agua contenida en el aire. La presión atmosférica atmosférica estándar es de !.&6% "8a +.!&6% -ar en el sistema internacional internacional ) de 4.G psi en el sistema inglés. l valor de la presión atmosférica disminu)e conforme se eleva so-re el nivel del mar. sto se de-e a *ue la atmósfera esta menos densa ) pesa menos por lo *ue se reduce su presión.

H0'*a* H0'*a* R'la+i5a: R'la+i5a: La #umedad relativa es la relación entre la presión parcial e9ercida por el vapor de agua en cual*uier volumen de aire ) la presión parcial *ue e9ercer1a el vapor de agua, si este estuviera saturado a la temperatura del -ul-o seco del aire.

M9+o M9+o*o *o3 3 4ara 4ara in(r in(r'0 '0'n 'n+a +arr o *i30 *i30in ini irr la )0' )0'*a *a* * *' na na 0a3a *' air' air'. •

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 @dición de vapor directamente directamente en la cantidad re*uerida; re*uerida; tiene lugar un ligero aumento de la temperatura del gasvapor, presente el inconveniente *ue las posi-les impure0as del vapor pasan al gas. 8ulve 8ulveri0 ri0aci ación ón de agua agua en el gas gas para para *ue *ue por por evapo evapora ració ción n comp complet leta, a, aumente la #umedad en la cantidad deseada. Ae0cla de gases de distinta #umedad. l gas se pone en contacto con el agua de tal forma *ue solo se evapore parte del l1*uido +el método más frecuente. 8ara conseguir una elevada velocidad de #umidificación #umidificación se procura *ue el área de contacto entre el aire ) el agua sea lo más grande posi-le. sto se consigue mediante una lluvia fina o una columna de relleno, se produce evaporación si la temperatura del agua es superior al punto de roc1o del aire, figura D &.  Di30in(i!n *' la )0'*a*; *'3)0i*ii(a(i!n 8uesta en contacto de aire #$medo con una superficie fr1a +l1*uido o sólido a una temperatura inferior al punto de roc1o del gas. Compresión del aire ) enfriamiento #asta su temperatura inicial ) posterior  retirada del agua condensada. =urante la compresión aumenta la presión parcial del vapor ) alcan0a más fácilmente las condiciones de saturación.

Enria0i'n+o *' a"a: +orr'3 *' 'nria0i'n+o

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n los diferen diferentes tes procesos procesos de  de producción #a) punto puntos s en los *ue es necesa necesario rio elimin eliminar ar calor calor,, siend siendo o el agua agua el fluido fluido utili utili0ad 0ado o en la ma)or1 ma)or1a a de los los casos casos.. l consumo progr progres esiv ivo o de agua agua,, el precio creci crecient ente e ) la escase0 escase0,, en algu alguno nos s casos, aconse9an emplear circuitos circuitos cerrados  cerrados de refrigeración refrigeración.. La reutili0ación del agua o-liga a *ue ésta sea enfriada, para lo cual se usan +orr'3 *' 'nria0i'n+o, empleando como refrigerante el aire. La torre de enfriamiento es una instalación en la *ue se pone en contacto el agua a enfriar con el aire en contracorriente. l aire no saturado en contacto con el agua tiende a aumentar su #umedad; el agua al evaporarse toma el calor latente de vapori0ación de ella misma ) por consiguiente se enfr1a. 3na torre de refrigeración es un intercam-iador de calor de tipo evaporativo ) contacto directo. directo. 2e produce paso de calor de un fluido a otro; el enfriamiento +un G!7 es de-ido al intercam-io de masa entre los dos fluidos por evaporación de parte del agua. l agua entra por la parte superior de la torre. n su interior #a) un relleno relleno +ta-lilla +ta-lillas s de madera madera,, plástico plástico,, fi-ra, fi-ra, cemento cemento *ue *ue me9o me9ora ra el cont contac acto to ) favorece el intercam-io de masa ) calor. ?tros componentes importantes de una torre de enfriamiento son: 2istema 2istema de distri-u distri-ución ción del agua, agua, para para repartir repartir uniformemen uniformemente te el agua agua calie caliente nte so-re so-re el relle relleno no.. 2e emplea emplean n tu-er tu-er1as 1as con con to-e to-eras ras de presi presión ón para para pulveri0ar el agua. 2eparador de gotas, situado encima de la entrada de agua ) antes de *ue la corriente de aire a-andone la torre. vitan el arrastre de gotas de agua fuera de la torre. Ialsas para la recogida del agua fr1a. n las torres de tiro for0ado, ventilador o extractor +torres grandes. 5odo sopor soporta tado do so-re so-re estructuras cons constr trui uida das s de #orm #ormig igón ón arma armado do,, ladrillos, poliéster.  Ti4o3 *' +orr' *' 'nria0i'n+o  Torr' *' 'nria0i'n+o *' +iro na+ral.<   Las torres pueden ser de tiro natural, el aire circula por el efecto c#imenea producido por la presencia en la torre de aire ) vapor con una temperatura más alta ) *ue por tanto es menos densa *ue el aire atmosférico ) es capa0 de ascender. @lcan0an alturas entre !! ) 4! m. l ! o 6 7 de la altura lo ocupa el relleno, la parte superior está vac1a ) sirve para aumentar el tiro.

 5orre de enfriamiento de tiro natural.

 5orre de enfriamiento de tiro natural. •

 Torr' *' 'nria0i'n+o *' +iro ora*o o in*(i*o . n las *ue el aire circula por la acción de un ventilador o un extractor.

5orre de enfriamiento a contraflu9o de tiro inducido •

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D'3( D'3(ri ri4( 4(i! i!n n *'l *'l n( n(io iona na0i 0i'n 'n+o +o *' la +orr +orr' ' *' 'nr 'nria ia0i 0i'n 'n+o +o a (on+ral=o *' +iro in*(i*o nfriador evaporativo semiencerrado. l air' entra en la torre por la 4ar+' in'rior  )  ) sale por la superior. l a"a caliente +proceso se -om-ea #acia la 4ar+' 34'rior  )   ) se roc1a so-re la corriente de aire. 3na pe*uea masa de agua se evapora ) 3' 'nr8a 'l a"a  restante. La +'04'ra+ra 2 (on+'ni*o *' )0'*a* *'l air' a0'n+an  durante el proceso. l agua enfriada se acumula en el fondo de la torre ) se env1a a proceso. l a"a *' r''04lao   de-e aadirse para sustituir el agua perdida por  evaporación ) por el arrastre de agua. Mecanismos de interacción interacción del  del gas y del l!"ido

3n proceso de #umidificación, el flu9o de calor latente de vapori0ación desde el l1*uido #acia el gas es igual al flu9o de calor sensi-le desde el gas #acia el l1*uido. La temperatura del gas #a de ser ma)or *ue la temperatura en la interfase; la #umedad es ma)or en la interfase.

Condiciones de #umidificación adia-ática. 2e representan las condiciones de des#umidificación, en este caso la #umedad es ma)or en el gas *ue en la interfase, ) por tanto, el vapor difunde #acia la interfase. Hi ) Ji representan un gas saturado ) J) tiene *ue ser ma)or *ue Ji. Lo *ue indica *ue para retirar vapor de un gas no saturado #a) *ue ponerlo en contacto directo con un l1*uido suficientemente fr1o.

Condiciones de des#umidificación. n una torre de enfriamiento en contracorriente contracorriente las condiciones dependen dependen de *ue la temperatura del gas sea superior o inferior a la temperatura de la interfase. n l l1*uido se enfr1a por evaporación ) por transmisión de calor sensi-le desde la interfase #asta el gas; la -a9ada de temperatura a través del l1*uido tiene *ue ser  suficiente para producir una velocidad de transmisión de calor *ue asegure los dos flu9os de calor.

l l1*uido se enfr1a, la interfase tiene *ue estar más fr1a *ue la masa glo-al de l1*uido, de forma *ue el gradiente de temperatura a través del l1*uido es #acia la interfase. xiste un flu9o de calor sensi-le desde la masa glo-al del gas #acia la interfas interfase. e. l flu9o flu9o de vapor vapor #acia #acia fuera fuera de la interfa interfase se transpo transporta, rta, como calor  calor  latente, todo el calor sensi-le suministrado a la interfase desde am-os lados.