Humidificacion

Introducción
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 presentessólidos o líquidos/gas).
El acondicionamiento de gases es una operación que tiene por objeto modificar las condiciones de humedad de una corriente de aire por interacción con una corriente de agua; se conoce como humidificación o deshumidificación, se puede aplicar a cualquier sistema gas/líquido aunque la aplicación más extendida es al sistema aire/agua. Industrialmente tiene gran importancia elenfriamiento de una corriente de agua por interacción con aire.
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 lahumidificación 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.






Operaciones de Humidificación
La humidificaciónes una operación que consiste en aumentar la cantidad de vapor presente en una corriente gaseosa; el vapor puede aumentar pasando el gas a través de un líquido que se evapora en el gas. Esta transferencia hacia el interior de la corriente gaseosa tiene lugar por difusión y en la interfase hay, simultáneamente, transferencia de calor y de materia.
A grandes rasgos, el proceso que tiene lugar en laoperación de humidificación es el siguiente:
Una corriente de agua caliente se pone en contacto con una de aire seco (o con bajo contenido en humedad), normalmente aire atmosférico.
Parte del agua se evapora, enfriándose así la interfase.
El seno del líquido cede entonces calor a la interfase, y por lo tanto se enfría.
A su vez, el agua evaporada en la interfase se transfiere al aire, por lo quese humidifica.

Como hemos explicado, en un proceso de humidificación el agua caliente se pone en contacto con aire seco o poco húmedo; la materia (agua) y el calor se transfieren hacia la fase gaseosa a través de la interfase
Como resultado, el líquido cede calor a la interfase, enfriándose también. Y el gas se humidifica.
L: caudal másico de líquido
G: caudal másico de gas
H: humedad del gasTL: temperatura del líquido
TG: temperatura del gas
q: calor transferido a la columna
desde el exterior
z: altura de la columna
A: superficie interfacial
a: área interfacial del volumen de
la columna (m2/m3)
S: sección transversal de la torre
hL y hG son los coeficientes de transferencia de calor por convección de la fase líquida y gaseosa respectivamente.
kG es el coeficiente de transferencia demateria de la fase gaseosa.
(es evidente que no hay coeficiente de transferencia de materia de la fase líquida, ya que en ella no hay transferencia de materia, al tratarse de un componente puro.)
La columna opera adiabáticamente (q=0) en régimen estacionario. La aproximación a la operación adiabática será mayor a medida que el diámetro de la columna aumente. Escribiremos pues los balances parala altura diferencial dz.
Balance de materia para el componente que se transfiere (agua):
dL= G·dH (9)
Balance de entalpía:
G·diG = d (L·L) (10.a)
donde L es la entalpía de la fase líquida. Como la proporción de transferencia de agua es muy pequeña comparada con la corriente del flujo total, utilizamos el valor promedio L, y el cambio de entalpía de la fase líquida L puede expresarse como la...