La operación unitaria de humidificación

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
presentes sólidos 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 el enfriamiento 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 la humidificación 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.

En la deshumidificación, agua fría se pone
en contacto con aire húmedo. La materia transferida entre
las fases es la sustancia que forma la fase líquida, que
dependiendo de cómo estemos operando, o se evapora
(humidificación), o bien se condensa
(deshumidificación.)

Existen diferentes equipos de humidificación,
entre los que destacamos las torres de enfriamiento por su mayor
aplicabilidad. En ellas, el agua suele introducirse por la parte
superior en forma de lluvia provocada, y el aire fluye en forma
ascendente, de forma natural o forzada. En el interior de la
torre se utilizan rellenos de diversos tipos que favorecen el
contacto entre las dos fases.

Definición
de humidificación y
deshumidificación

•  Humidificación

La humidificación es 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 la
operación 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 que se humidifica.

•  Deshumidificación

La deshumidificación es una operación que
consiste en reducir la cantidad de vapor presente en una
corriente gaseosa, mediante una condensación parcial del
vapor, que se separa.

•  Aplicación de la
  humidificación/deshumidificación

•  Aplicación general

La principal aplicación de la
humidificación y de la deshumidificación es en el
acondicionamiento de aire y en el secado de gases. Un aspecto de
interés relacionado con esta operación
básica es el enfriamiento de aguas después de un
proceso industrial, con el fin de poder ser utilizada nuevamente;
el equipo utilizado tiene forma de torre en la que el agua
caliente se introduce por la parte superior y fluye sobre un
relleno en contracorriente con aire que entra por la parte
inferior de la torre de enfriamiento.

•  Aplicación en la industria de
  alimentos

El conocimiento de los procesos de humidificación
y deshumidificación, así como sus cálculos
implicados en ella, serán útiles en el
diseño y análisis de diferentes sistemas de
almacenamiento y procesado de alimentos. Así mismo,
resulta imprescindible conocer las propiedades de las mezclas
aire – vapor de agua en el diseño de sistemas tales
como equipos de aire acondicionado para conservar alimentos
frescos, secaderos de granos de cereal y torres de enfriamiento
en plantas de procesado de alimentos.