Metodos Y Equipos De Humidificacion.docx

INSTITUTO TECNOLOGICO DE ACAPULCO DEPARTAMENTO DE INGENIERIA BIOQUIMICA Y QUIMICA

INGENIERIA BIOQUIMICA

OPERACIONES UNITARIAS 3 UNIDAD # 1 METODOS Y EQUIPOS DE HUMIDIFICACION

M.C: Carolina Pizón Magaña

EQUIPO# 3  CARMONA PALOMARES JOSE BALAM  NAVARRETE FLORES GEONNEY MONSERRAT

Fecha de entrega: 30/Junio/15

METODOS Y EQUIPOS DE HUMIDIFICACION Humidificación y deshumidificación:

Que es la humedad: Humedad, medida del contenido de agua en la atmósfera. La atmósfera contiene siempre algo de agua en forma de vapor. La cantidad máxima depende de la temperatura; crece al aumentar ésta: a 4,4 °C, 1.000 kg de aire húmedo contienen un máximo de 5 kg de vapor; a 37,8 °C 1.000 kg de aire contienen 18 kg de vapor. Cuando la atmósfera está saturada de agua, el nivel de incomodidad es alto ya que la transpiración (evaporación de sudor corporal con resultado refrescante) se hace imposible. El peso del vapor de agua contenido en un volumen de aire se conoce como humedad absoluta y se expresa en unidades de masa de agua por unidades de masa o de volumen de aire seco. Frecuentemente se utiliza la medida de gramos de vapor de agua por metro cúbico de aire. La humedad relativa, dada en los informes meteorológicos, es la razón entre el contenido efectivo de vapor en la atmósfera y la cantidad de vapor que saturaría el aire a la misma temperatura. Si la temperatura atmosférica aumenta y no se producen cambios en el contenido de vapor, la humedad absoluta no varía mientras que la relativa disminuye. Una caída de la temperatura incrementa la humedad relativa produciendo rocío por condensación del vapor de agua sobre las superficies sólidas.

La humedad se mide con un higrómetro. El índice de temperatura-humedad (índice T-H, también llamado índice de incomodidad) expresa con un valor numérico la relación entre la temperatura y la humedad como medida de la comodidad o de la incomodidad. Se calcula sumando 40 al 72% de la suma de las temperaturas en un termómetro seco y en otro húmedo. Por ejemplo, si la temperatura en el termómetro seco es de 30 °C y en el húmedo es de 20 °C, el índice T-H será de 76. Cuando el valor es 70, la mayoría de la gente está cómoda, si el índice es de 75 el ambiente se hace más incómodo.

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Humidificación:

La humidificación comienza desde hace muchos años, sin embargo hoy en día se hace una necesidad para la industria y el confort. Ya que hay muchas aplicaciones donde el control de la humedad es requerida, por lo que en la actualidad hay una gran variedad de Humidificadores y deshumidificadores para controlarla, siendo parte muy esencial en el acondicionamiento del aire. Contamos con humidificadores y deshumidificadores de varios tipos tales como:

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Humidificadores Centrífugos Tipo electrodo De vapor vivo Por atomización

Comercializamos una gran variedad de equipos humidificadores, para lograr las condiciones que usted requiera conforme a sus necesidades.

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Humidificadores centrifugos: Los humidificadores centrífugos trabajan con un motor y un disco rompe gotas que hace que el agua que pasa por el disco sea centrifugada hacia el rompe gotas y pulverizada para lograr vapor de agua, este sistema es uno de los más comunes y se utiliza en espacios abiertos o para ductos.

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Humidificadores de Electrodo: Estos equipos trabajan con electricidad, con base a un cilindro que tiene electrodos donde entra el agua y por medio de esta se genera una resistencia, calentando el agua hasta el punto de ebullición y generando vapor, estos equipos también pueden ser utilizados para espacios abiertos y para instalación en ductos.

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Humidificadores de Vapor Vivo: Estos equipos son utilizados normalmente para aplicaciones donde cuenten con vapor vivo, este humidificador se conforma por medio de una trampa de vapor, una válvula que habré y cierra la inyección de vapor, un distribuidor, entre otros

componentes; estos humidificadores son para instalarse en ductos de inyección de aire.

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Humidificadores por Atomización: Los humidificadores por atomización son los que utilizan agua a presión o agua y aire comprimido; normalmente se utilizan para espacios abiertos, por ejemplo en la industria papelera, invernaderos, textil, etc.

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Deshumidificación: La deshumidificación es el proceso de retirar el vapor de agua contenida en el aire, llamada también humedad. Existen diferentes procesos para remover la humedad del aire, estos son: por enfriamiento, hasta alcanzar una temperatura por debajo del punto de rocío, por el incremento de la presión total, lo cual causa la condensación, y por último poner en contacto un desecante con el aire, con lo cual, la humedad del aire migra hacia el desecante, impulsado por la diferencia en las presiones de vapor entre el aire y el desecante.

En deshumidificadores:

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Deshumidificador por refrigeración o enfriamiento. Deshumidificador a base de Silica Gel o desecantes.

Deshumidificación por refrigeración o enfriamiento: El aire puede deshumidificarse con sistemas de aire acondicionado convencionales de compresión de vapor. Estos enfrían al aire a una presión constante hasta una temperatura abajo de la temperatura del punto de rocío, ocurre que se condensa parte del vapor de agua presente en el aire. Este tipo de deshumidificación es el más utilizado en los equipos de aire acondicionado comercial y residencial. Para realizar este proceso el evaporador, del sistema de compresión de vapor, debe operar a una temperatura más baja que la que es requerida para extraer la carga de calor sensible de enfriamiento del espacio acondicionado, esto hace que el sistema tenga bajos coeficientes de operación

(COP). Además, algunas veces es necesario recalentar el aire para evitar un excesivo enfriamiento sensible del espacio acondicionado. Tenemos equipos deshumidificadores a base de refrigeración de varias capacidades.

Deshumidificación a base de silica gel o desecantes: En el caso de la deshumidificación con desecantes no es un proceso de enfriamiento propiamente dicho, se considera que es opuesto a un enfriamiento evapórativo. Antes de describir el proceso es conveniente definir ciertos conceptos que permitan entender, sin confusiones, el proceso de deshumidificación por desecantes.

Desecantes y sus propiedades: Un desecante es una sustancia química que tiene una gran afinidad por la humedad, es decir, es capaz de extraer o liberar vapor de agua del aire, en cantidades relativamente grandes con relación a su peso y volumen. El proceso físico que permite la retención o liberación de la humedad es la diferencia en la presión de vapor entre la superficie del desecante y el aire ambiente. Los desecantes pueden ser clasificados como adsorbentes, las cuales absorben la humedad sin experimentar cambios químicos o físicos, o absorbentes las cuales absorben la humedad acompañado por cambios físicos o químicos. Los desecantes pueden ser sólidos o líquidos. Muchos absorbentes son líquidos y muchos adsorbentes son sólidos. Varios tipos de desecantes sólidos son ampliamente usados en sistemas de enfriamiento por desecantes; por ejemplo la silica gel, cloruro de litio y malla molecular. La silica gel son desecantes sólidos y adsorbentes y contienen numerosos poros y capilares en la cual el agua es condensada y contenida. La silica gel tiene una alta capacidad de absorber la humedad y puede regenerarse si se somete a una alta temperatura. Es de bajo costo y disponible en gránulos en tamaños desde 3/16 pulgadas.

Los absorbentes son desecantes que cuando retienen o liberan humedad experimentan cambios químicos. Los adsorbentes son desecantes que cuando retienen o liberan humedad lo hacen sin estar acompañados de cambios químicos, el único cambio es la adición de la masa de vapor de agua al desecante.

Contamos con un sistema de deshumidificación que trabaja con desecante de silica gel bondeada en una rueda que gira y mantiene un proceso de deshumidificación y de auto reactivación de la silica en forma constante. El diseño del equipo depende de las características del diseño de aire y las necesidades de deshumidificación, Normalmente el sistema recircula el 70% del aire del cuarto e inyecta un 30% de aire fresco que debe ser acondicionado a la humedad requerida, en cuanto al aire que se utiliza para reactivar la silica gel, se toma del área calentándolo hasta lograr el intercambio de calor de reactivación de la silica y este aire es expulsado al exterior.

Propiedades psicométricas del aire Aire seco: El aire seco existe solo cuando se le retira el vapor de agua y los contaminantes al aire atmosférico. La composición del aire seco es relativamente constante, está compuesta de nitrógeno, con el 78%, oxígeno, con el 21%, y el restante 1% por: dióxido de carbono y pequeñas cantidades de hidrógeno, helio, neón, argón, kriptón, xenón y ozono.

Aire húmedo: El aire atmosférico que rodea a la tierra es una mezcla de aire seco y vapor de agua, a la que se le llama aire húmedo. La cantidad de vapor de agua en el aire seco varía de un lugar a otro y de acuerdo a las condiciones atmosféricas locales. Esta variación es entre el 1 al 3%. El contenido de vapor de agua es mayor en aquellos lugares cercanos a cuerpos de agua grandes, como: lagos, ríos, y el mar, y menor en regiones áridas.

Temperatura de bulbo seco: La temperatura de bulbo seco del aire es la temperatura que se mide con un termómetro ordinario, un termómetro de vidrio con mercurio, con el bulbo seco. Cuando se hace esta medición es necesario cubrir al termómetro de la radiación directa producida por el sol para no afectar la lectura de la temperatura.

Temperatura de bulbo húmedo: La temperatura de bulbo húmedo del aire es aquella que se mide con un termómetro ordinario con el bulbo cubierto por un pabilo humedecido con agua limpia, haciéndole circular aire. El aire circulado evaporará parte del agua del pabilo para tratar de saturarse; el calor necesario para que se evapore el agua es tomado del agua restante del pabilo que al permanecer húmeda , disminuirá su temperatura hasta un límite. A este límite se le llama temperatura de “bulbo húmedo”.

Temperatura de punto de rocío: Es la temperatura que alcanza el aire húmedo cuando se enfría a presión constante hasta saturarse, por debajo de la cual se condensa el vapor de agua persistiendo las condiciones de saturación.

Presión atmosférica estándar: La presión atmosférica es la suma de la presión del aire seco y la presión del vapor de agua contenida en el aire. La presión atmosférica estándar es de 101.325 kPa (1.01325 bar) en el sistema internacional y de 14.69 psi en el sistema inglés. El valor de la presión atmosférica disminuye conforme se eleva sobre el nivel del mar. Esto se debe a que la atmósfera esta menos densa y pesa menos por lo que se reduce su presión.

Humedad Relativa: La humedad relativa es la relación entre la presión parcial ejercida por el vapor de agua en cualquier volumen de aire y la presión parcial que ejercería el vapor de agua, si este estuviera saturado a la temperatura del bulbo seco del aire.

Métodos para incrementar o disminuir la humedad de una masa de aire.    

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Adición de vapor directamente en la cantidad requerida; tiene lugar un ligero aumento de la temperatura del gas-vapor, presente el inconveniente que las posibles impurezas del vapor pasan al gas. Pulverización de agua en el gas para que por evaporación completa, aumente la humedad en la cantidad deseada. Mezcla de gases de distinta humedad. El gas se pone en contacto con el agua de tal forma que solo se evapore parte del líquido (el método más frecuente). Para conseguir una elevada velocidad de humidificación se procura que el área de contacto entre el aire y el agua sea lo más grande posible. Esto se consigue mediante una lluvia fina o una columna de relleno, se produce evaporación si la temperatura del agua es superior al punto de rocío del aire, figura Nº 13. Disminución de la humedad, deshumidificación Puesta en contacto de aire húmedo con una superficie fría (líquido o sólido) a una temperatura inferior al punto de rocío del gas. Compresión del aire y enfriamiento hasta su temperatura inicial y posterior retirada del agua condensada. Durante la compresión aumenta la presión parcial del vapor y alcanza más fácilmente las condiciones de saturación.

Enfriamiento de agua: torres de enfriamiento

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En los diferentes procesos de producción hay puntos en los que es necesario eliminar calor, siendo el agua el fluido utilizado en la mayoría de los casos. El consumo progresivo de agua, el precio creciente y la escasez, en algunos casos, aconsejan emplear circuitos cerrados de refrigeración. La reutilización del agua obliga a que ésta sea enfriada, para lo cual se usan torres de enfriamiento, empleando como refrigerante el aire. La torre de enfriamiento es una instalación en la que se pone en contacto el agua a enfriar con el aire en contracorriente. El aire no saturado en contacto con el agua tiende a aumentar su humedad; el agua al evaporarse toma el calor latente de vaporización de ella misma y por consiguiente se enfría. Una torre de refrigeración es un intercambiador de calor de tipo evaporativo y contacto directo. Se produce paso de calor de un fluido a otro; el enfriamiento (un 90%) es debido al intercambio de masa entre los dos fluidos por evaporación de parte del agua. El agua entra por la parte superior de la torre. En su interior hay un relleno (tablillas de madera, plástico, fibra, cemento) que mejora el contacto y favorece el intercambio de masa y calor. Otros componentes importantes de una torre de enfriamiento son: Sistema de distribución del agua, para repartir uniformemente el agua caliente sobre el relleno. Se emplean tuberías con toberas de presión para pulverizar el agua. Separador de gotas, situado encima de la entrada de agua y antes de que la corriente de aire abandone la torre. Evitan el arrastre de gotas de agua fuera de la torre. Balsas para la recogida del agua fría. En las torres de tiro forzado, ventilador o extractor (torres grandes). Todo soportado sobre estructuras construidas de hormigón armado, ladrillos, poliéster. Tipos de torre de enfriamiento Torre de enfriamiento de tiro natural.- Las torres pueden ser de tiro natural, el aire circula por el efecto chimenea producido por la presencia en la torre de aire y vapor con una temperatura más alta y que por tanto es menos densa que el aire atmosférico y es capaz de ascender. Alcanzan alturas entre 100 y 140 m. El 10 o 12 % de la altura lo ocupa el relleno, la parte superior está vacía y sirve para aumentar el tiro.

Torre de enfriamiento de tiro natural.

Torre de enfriamiento de tiro natural. 

Torre de enfriamiento de tiro forzado o inducido.- En las que el aire circula por la acción de un ventilador o un extractor.

Torre de enfriamiento a contraflujo de tiro inducido        

Descripción del funcionamiento de la torre de enfriamiento a contraflujo de tiro inducido Enfriador evaporativo semiencerrado. El aire entra en la torre por la parte inferior y sale por la superior. El agua caliente (proceso) se bombea hacia la parte superior y se rocía sobre la corriente de aire. Una pequeña masa de agua se evapora y se enfría el agua restante. La temperatura y contenido de humedad del aire aumentan durante el proceso. El agua enfriada se acumula en el fondo de la torre y se envía a proceso. El agua de reemplazo debe añadirse para sustituir el agua perdida por evaporación y por el arrastre de agua. Mecanismos de interacción del gas y del líquido

Un proceso de humidificación, el flujo de calor latente de vaporización desde el líquido hacia el gas es igual al flujo de calor sensible desde el gas hacia el líquido. La temperatura del gas ha de ser mayor que la temperatura en la interfase; la humedad es mayor en la interfase.

Condiciones de humidificación adiabática. Se representan las condiciones de deshumidificación, en este caso la humedad es mayor en el gas que en la interfase, y por tanto, el vapor difunde hacia la interfase. Hi y ?i representan un gas saturado y ?y tiene que ser mayor que ?i. Lo que indica que para retirar vapor de un gas no saturado hay que ponerlo en contacto directo con un líquido suficientemente frío.

Condiciones de deshumidificación. En una torre de enfriamiento en contracorriente las condiciones dependen de que la temperatura del gas sea superior o inferior a la temperatura de la interfase. En El líquido se enfría por evaporación y por transmisión de calor sensible desde la interfase hasta el gas; la bajada de temperatura a través del líquido tiene que ser suficiente para producir una velocidad de transmisión de calor que asegure los dos flujos de calor.

El líquido se enfría, la interfase tiene que estar más fría que la masa global de líquido, de forma que el gradiente de temperatura a través del líquido es hacia la interfase. Existe un flujo de calor sensible desde la masa global del gas hacia la interfase. El flujo de vapor hacia fuera de la interfase transporta, como calor latente, todo el calor sensible suministrado a la interfase desde ambos lados.