Enfriamiento De Líquidos

El enfriamiento de líquidos evaporativo, es una operación unitaria a ciclo abierto que utiliza una corriente de gas que se encuentra insaturada, la cual se pone en contacto con un líquido caliente, ocurriendo una transferencia de masa y calor del líquido al gas, lo que trae como consecuencia que la corriente de líquido disminuya su temperatura, enfriándose. Este fenómeno se estudia generalmentepara sistemas agua-aire, debido a su gran interés industrial. El agua es el líquido que se utiliza en los procesos de enfriamiento y se busca disminuir su temperatura para ser reutilizada, por otro lado, el aire utilizado es aire ambiente.
Debido a la diferencia de temperaturas entre el agua caliente, proveniente de proceso, y el aire ambiente frío, se da una transferencia de calor sensible delagua, al aire, calentándose este último y enfriando el agua, sin embargo, la razón de mayor peso en el proceso, contrario a lo que pudiera pensarse, no es la transferencia de calor sensible, si no la transferencia de masa.
Como el aire se encuentra en condiciones de humedad alejadas de sus condiciones de saturación, que es la humedad máxima que puede soportar el aire a una temperaturadeterminada, al entrar en contacto con las moléculas del líquido, en la interfaz aire-agua las dichas moléculas se difunden hacia el aire en forma de vapor, en un proceso de transferencia de masa, pero para que este proceso se dé, dichas moléculas deben absorber energía del agua líquida (calor latente), este es el que representa la mayor parte de la energía perdida por el agua (y por ende ganada por elaire), por lo que es la razón principal de su enfriamiento.
Para efectos de cálculo, la naturaleza del agua no varía en el proceso desde su entrada hasta su salida, es decir, su composición es la misma y se considera como agua pura, además, las pérdidas por evaporación pueden considerarse despreciables, por lo que el flujo másico permanece constante, por lo que las únicas variaciones en la corrientelíquida, serán las de la disminución de temperatura.
En el caso del aire, se trabaja con el flujo de aire seco, el cual es constante a lo largo de la torre, por otro lado, tanto la temperatura de bulbo seco como la humedad aumentan de la entrada de la torre a la salida de la misma, esto trae como consecuencia que varíen todas las propiedades piscrométricas del aire, tales como su temperatura debulbo húmedo, de rocío, su volumen húmedo, su humedad, porcentaje de humedad y humedad relativa, además de su entalpía y su calor húmedo.
La humedad del aire, es la cantidad de masa de vapor en el por unidad de masa de aire seco (sin vapor), por otro lado, el porcentaje de humedad es la humedad del aire, dividido entre su humedad de saturación, en las mezclas de gases, existe una presión total yuna presión parcial ejercida por cada uno de sus componentes, mientras mayor sea la proporción de dicho componente en la mezcla, mayor será su presión parcial, en el caso del sistema aire agua, la presión de vapor es aquella que ejerce el vapor de agua, cuando el aire se encuentra saturado de esta, esta es función solo de la temperatura de bulbo seco; esto induce otro concepto, que es la humedadrelativa, definida como la presión que ejerce el vapor de agua en la mezcla de gas, dividida entre la presión de vapor del agua en condiciones de saturación para esa misma temperatura. Tanto la humedad relativa como el porcentaje de humedad, son una medida de que tan saturado de vapor de agua se encuentra el aire, por lo que mientras este valor sea menor, la transferencia de masa del agua líquidaal aire se ve favorecida.
Para caracterizar el aire desde el punto de vista psicrométrico, en la práctica se utiliza la temperatura de bulbo seco, que es aquella medida directamente con un termómetro, luego, la temperatura de bulbo húmedo, para conocer esta, basta con humedecer un pequeño trozo de tela en el bulbo del termómetro, y agitarlo en la corriente de aire, existirá una transferencia de...