Operaciones unitarias

En todos los casos que involucran a la transferencia de masa, necesariamente debe transferirse también calor. Cuando se transfiere un componente de una fase gaseosa a una solución en fase líquida, se desprende el calor latente asociado con la condensación. Cuando se transfiere un componente de una solución en un disolvente a otra solución en otro, como en la extracción líquido-líquido, sedesprende la diferencia entre los calores de disolución del soluto en los dos disolventes. Se presentan efectos caloríficos similares en destilación, adsorción, lixiviación, secado, entre otros. En cada caso la temperatura interfacial se ajustara por sí misma, de manera que a estado estable, la velocidad de transferencia de calor establecerá un equilibrio con la velocidad equivalente de transferencia decalor asociada con la transferencia de masa.
Entre las operaciones en donde tanto la transferencia de calor como la de masa afectan a la velocidad, la humidificación y deshumidificación son las más simples y también las que tienen una aplicación más directa de la teoría. Aquí, participan solo dos componentes y dos fases. La fase líquida, que con mucha frecuencia es el agua, es un solo componente,y la fase gaseosa consiste en un gas incondensable, por lo general aire, en donde está presente algo de vapor de la fase líquida.
En este caso, existe una mayor intimidad de contacto directo entre las dos fases, generalmente, esto permite lograr coeficientes de transferencia de calor mayores que en equipos tubulares usuales, como los intercambiadores de calor.
Posiblemente la aplicación másnotable de un aparato que opera con contacto directo entre un gas y un líquido, es la torre de enfriamiento. Usualmente es una estructura parecida a un cajón de madera que tiene estructura interna del mismo material. Las torres de enfriamiento se emplean para poner en contacto agua caliente que proviene de los sistemas de enfriamiento de procesos con aire para el propósito de enfriar el agua y poderusarla de nuevo en el proceso. La función de su relleno interior es aumentar la superficie de contacto entre el agua y el aire. Una torre de enfriamiento reduce ordinariamente los requerimientos de enfriamiento de agua por cerca de 98%, aun cuando hay alguna contaminación natural causada por la saturación del aire con el vapor de agua.
Posteriormente se hablara mas sobre las torres deenfriamiento, además se presentan conceptos importantes y relacionados con las operaciones de humidificación.
DEFINICIONES RELACIONADAS

Normalmente al hablar de humidificación se hace referencia al estudio de mezclas de aire y vapor de agua, sin embargo las siguientes consideraciones se harán para cualquier tipo de mezclas constituidas por un gas y un vapor.

Suponiendo que el comportamiento de lamezcla cumple con las leyes de los gases ideales, la presión ejercida por la mezcla será igual a la suma de la presión parcial del gas y la del vapor,

(1

En estas condiciones la fracción molar del vapor es

(2

La fracción molar es igual a la composición en volumen. Para expresar la concentracióndel vapor en el gas se emplean diversos términos que se definen enseguida.

Humedad molar o saturación molar. Es la relación entre los números de moles de vapor de y de gas contenidos en una masa gaseosa.

(3

Humedad absoluta o saturación absoluta. Es la relación entre el peso de vapor y el peso de gas contenido en una masa gaseosa.

(4

Siendo Mv y Mg las masas molecularesdel vapor y del gas. Para el caso del sistema aire-agua, Mv es 18 y Mg es 29.

Humedad relativa o saturación relativa. Es el cociente entre la presión parcial del vapor y la tensión de vapor a la misma temperatura.

(5

Humedad porcentual o saturación porcentual. Es la relación entre la humedad existente en la masa gaseosa y la que existiría si estuviera saturada.

(6...