Practica Laboratorio: Interaccion Aire-Agua

1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS
El objetivo de la práctica es la determinación de la relación entre los coeficientes volumétricos de transferencia de materia y los caudales empleados en un sistema de interacción aire-agua.
La interacción aire-agua se aplica en diferentes procesos de gran interés industrial, destacando como los más relevantes el acondicionamiento del aire (humidificación ydeshumidificación) y el enfriamiento de agua por evaporación. Las operaciones en las que existe una interacción aire-agua están basadas en la transferencia de materia entre dos fases.
Se considera que la transferencia de materia tiene lugarúnicamente en fase gas, pudiendo el vapor de agua pasar de la interfase al seno del gas o bien de ésta al seno del líquido. Los mecanismos de transferencia involucrados en este tipo de procesos se basan en una combinación de transporte turbulento y difusión. Al existir un cambio de fase, la transferencia de materia va acompañada de una transmisión de calor.
En la resolución de esta práctica se llevaráa cabo un proceso de enfriamiento de agua (o humidificación de aire) en una columna de relleno pudiendo aplicar las simplificaciones del método de Mickley para este tipo de sistemas. Mickley propuso un método para determinar los coeficientes individuales llevando a cabo un único experimento de interacción aire-agua en una columna con una altura conocida del relleno, sin recirculación de agua. Elmétodo se basa en la siguiente ecuación:
dHdt= (Hs-H)ts-t [Ec.1]
Ésta ecuación permite determinar los valores de los coeficientes de trasferencia de materia a partir de medidas de las temperaturas del aire y del agua en un ensayo de humidificación.
Asimismo, las líneas de reparto relacionan las condiciones en una sección cualquiera de la columna con las condiciones en la interfase , y sedescriben según:
(Hs-H)(ts-T)=-hLK` [Ec.2]
De modo que aplicando estas ecuaciones y conociendo las temperaturas, humedades y caudales los fluidos a la entrada y salida de la columna se pueden determinar:
* Curva de equilibrio: relación entre entalpía y temperatura para el sistema tratado.
* Línea de operación: con el previo cálculo de la entalpía específica del aire a laentrada y salida de la columna.
Conocida ya la pendiente de las rectas de reparto (se tanteará con el método de Mickley) se podrá ontemer el valor del coeficiente columétrico de transferencia de materia según:
h=mSk`a* H1H2dHHs-H=Hg*Ng [Ec.3]

2. INSTALACIÓN EXPERIMENTAL
La instalación experimental de la que se consta en el laboratorio para la realización de los ensayos de humidificaciónde aire- enfriamiento de agua es bastante sencilla, y se puede esquematizar del siguiente modo:

Figura 1: Instalación experimental

Como puede observarse en la figura 1, la instalación se encuentra constituida por:
* Columna de relleno (1): se basa en un tubo de vidrio Pirex de 2,5 cm de diámetro, que se encuentra rodeado por una camisa para tratarde disminuir o reducir en la medida de lo posible las pérdidas caloríficas no deseadas. El relleno de esta columna está constituido por esferas y cilindros de grafito, de modo que van alternados (como puede observarse en la ampliación de la figura 1, de modo que se tendría una secuencia de esfera-cilindro-esfera-cilindro a lo largo de todo el eje de la columna de relleno).
En esta columna elagua y aire se alimentan en contracorriente, entrando el agua por la parte superior y el aire por la inferior.
* Depósito (2): contiene el agua que será alimentada a la columna, y merced al uso de una resistencia eléctrica, ésta se calentará hasta la temperatura deseada (aproximadamente 40ºC).
* Compresor (7): aporta el aire que circulará por la columna de relleno de forma ascendente....