humidificacion trabajo

PROCESO DE HUMIDIFICACIÓN INGENIERIA INDUSTRIAL

INSTITUTO TECNOLOGICO LATINOAMERICANO

SERGIO LOPEZ ORTEGA

OPERACIONES UNITARIAS

HUMIDIFICACIÓN

QUINTO CUATRIMESTRE

INGENIERÍA INDUSTRIAL

5/07/2014

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INDICEPROCESO DE HUMIDIFICACIÓN...........................................................................3

Introducción..........................................................................................................3

EN QUE CONSISTE EL PROCESO DE HUMIDIFICACIÓN...................................3

Humidificación isotérmica y adiabática..............................................................4

Humidificación isotérmica..................................................................................4

Sistemas isotérmicos.........................................................................................4

Humidificación adiabática..................................................................................5

Sistemas adiabáticos.........................................................................................5

Aplicaciones.............................................................................................................5

Sistemas isotérmicos:...........................................................................................6

Sistemas adiabáticos:...........................................................................................6

Aplicación en la industria de alimentos.................................................................6

HUMIDIFICACION DIRECTA...............................................................................8

Diagrama de humedad....................................................................................9

Proceso general de humidificación.............................................................10

Bibliografía.............................................................................................................11

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PROCESO 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.

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.

EN QUE CONSISTE EL PROCESO DE HUMIDIFICACIÓNLa 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

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de la corriente gaseosa tiene lugar por difusión y en la interface hay, simultáneamente, transferencia de calor y de materia. (Caballos)

Los procesos que tiene lugar en la operación de humidificación son:

1.- Una corriente de agua caliente se pone en contacto con una de aire seco (o con bajo contenido en humedad).

2.- Parte del agua se evapora, enfriándose así la interface.

3.- El seno del líquido cede entonces calor a la interface, y por lo tanto se enfría.

4.- A su vez, el agua evaporada en la interface se transfiere al aire, por lo que se humidifica.

Humidificación isotérmica y adiabáticaDos procedimientos diferentes existen y pueden ser utilizados por aumentar el grado de humedad del aire:

*La humidificación isotérmica

*La humidificación adiabática

En el caso de la humidificación isotérmica, el agua está llevada a ebullición para estar dispersada en el aire. Este procedimiento necesita energía, y como la masa de vapor es inferior a la del aire, la temperatura del aire queda estable.

Humidificación isotérmica• El vapor saturado suministrado ya se encuentra en estado gaseoso debido a la energía provista por el humidificador (corriente eléctrica, gas, carbón, etcétera), y, por lo tanto, se mezcla con el aire sin ninguna dificultad

• Durante el proceso de la humidificación, a medida que la humedad relativa aumenta, la temperatura se mantiene constante

Sistemas isotérmicosÉstos son frecuentemente utilizados en instalaciones familiares y comerciales. Tienen dos componentes principales: la unidad que genera el vapor y el dispositivo que distribuye el vapor en la corriente de aire. Estos humidificadores pueden ser:

Eléctricos, por medio de resistencias

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A electrodos sumergidos

A gas

Calderas centrales generadoras de vapor

Humidificación adiabática• Durante el proceso de humidificación, a medida que la humedad relativa va en aumento, la temperatura disminuye

• Se entrega al ambiente agua atomizada y, aunque se encuentre extremadamente atomizada, aún su estado es líquido (la energía, para pasar del estado líquido al gaseoso, es suministrada por el aire con la consecuente reducción en la temperatura)

Sistemas adiabáticosEstos dispositivos crean una gran superficie de interfase entre el aire y el agua en estado líquido, donde se forma una fina capa de vapor saturado, con una presión parcial igual a la presión de saturación a la temperatura del líquido. Se utilizan frecuentemente en aquellas instalaciones en donde el aire de alimentación deba ser enfriado y humidificado, o donde haya calor sensible en exceso en el aire de retorno que pueda ser utilizado para la evaporación.

En estos sistemas el tamaño de la gota influye directamente sobre la eficacia del sistema, pues entre más chica sea la gota, más rápida va a ser su evaporación, disminuyendo de esta manera los riesgos de condensación. En estas situaciones, los costos de operación serán notablemente inferiores a los de una humidificación isotérmica. (Rosón M. V.)

Los humidificadores adiabáticos más usados son:

Centrífugos.

Atomizadores con aire comprimido.

Atomizadores con agua presurizada.

Ultrasónicos.

AplicacionesEn aplicaciones pequeñas y medianas, se utilizan mayormente los sistemas isotérmicos, ya que generalmente esas unidades ofrecen menores costos de instalación, menor tamaño físico, menos controles y más simples.

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En instalaciones más grandes, aplicaciones agrícolas y también para niveles de humedad más bajos, se utilizan generalmente humidificadores adiabáticos. Son más sencillos y económicos. También hay unidades adiabáticas de dimensiones muy pequeñas para uso personal. Cada tecnología tiene sus ventajas y desventajas dependiendo de las necesidades de cada instalación. (Rosón)

Sistemas isotérmicos:

• Casas de familias (confort, problemas de salud, preservación de muebles).

• Hospitales (por su producción de vapor estéril e inodoro).

• Museos (para preservar valiosas obras de arte).

• Laboratorios.

• Industrias de elaboración y conservación de alimentos.

• Industrias textiles, tipográficas, farmacéuticas, etc.

Sistemas adiabáticos:

• Cámaras frigoríficas y de almacenamiento de productos frescos.

• Imprentas.

• Industrias textiles.

• Cualquier aplicación con temperaturas cercanas a los 0ºC ó incluso por debajo, siempre y cuando exista algún sistema que evite el congelamiento del agua.

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.

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La mayor parte de los alimentos que producimos, almacenamos y distribuimos contiene elevadas porciones de agua en sus tejidos, como puede comprobarse en la tabla Nº 01 en la cual se recogen algunos ejemplos:

Tabla Nº 01. Contenido de agua de algunos alimentos.

Frutas (%) Carnes (%)

Melocotón………………..

Albaricoque……………...

Cereza……………………

Naranja…………………..

Pera………………………

Manzana…………………

Plátano…………………..

Fresa……………………

88

86

82

84

83

83

75

89-91

Vaca……………………

Ternera………………..

Cordero…………….....

Cerdo……………….....

Gallina………………..

73-76 (según zona)

74 (muslo)

71,6 (paletilla)

60,2 (pierna)

74,0

Hortalizas Leches

Acelgas…………………...

Lechuga………………….

Repollo…………………...

Espárragos………………

Judías verdes……………

Tomate…………………..

Melón……………………

89

92

86

94

89

94

89

Leche de vaca……….... 86,6

Fuente: Amigo, P. (2000).

Por otra parte los vegetales que consumimos en estado fresco, como las frutas y hortalizas, aun después de recolectadas, continúan realizando sus funciones vitales, entre ellas la respiración y la transpiración e intercambian agua, en forma de vapor, con la atmósfera que las rodea. El fenómeno transcurre con mayor o menor intensidad, en función de la actividad fisiológica del producto que está íntimamente relacionada con factores como temperatura del ambiente y su humedad. Esto conlleva perdidas de peso, tanto más rápidas y cuantiosas cuanto más baja es la humedad de la atmósfera en cuestión.

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Las pérdidas de peso a temperatura ambiente son muy elevadas; se manejan cifras del orden del 10 al 15 por 100 diarias. Para prevenirlas, es conveniente conservar los productos en cámaras a temperaturas bajas y humedad relativa alta y así reducir dichas pérdidas.

La humedad del aire es un factor esencial para evitar las pérdidas de peso en frutas y hortalizas. Estas pérdidas se traducen en una menor turgencia, que les produce la apariencia de un producto viejo y “cansado” y en definitiva en su devaluación comercial.

En las hortalizas, perdidas de humedad entre el 5 y el 10 por 100 dan lugar a la aparición de fenómenos de marchites, que son detectables a simple vista y que provocan la depreciación del producto.

HUMIDIFICACION DIRECTA

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El aire caliente proveniente de las unidades de tratamiento de aire necesitar humidificación para mantenerse dentro de los límites requeridos para la producción, un valor típico está entre 40 y 60% RH.

La humidificación puede ser directa o indirecta (diagrama inferior), usando vapor para calentar agua purificada, con el resultado de que el aire se humedece con vapor limpio.

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Diagrama de humedad

También llamado carta psicométrica, permite la obtención mediante lectura directa

de la mayoría de las propiedades de las mezclas aire-vapor de agua que es

necesario en los cálculos a realizar en la operación de humidificación, para una

presión determinada. En la figura 2 se representa el diagrama de humedad para la

presión de 1 atm.

Proceso general de humidificación

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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 interface, como se muestra en la figura 3, la cual se enfría.

Figura 3: Condiciones de la interface en una altura determinada de una torre de

humidificación

BibliografíaCaballos, J. M. (s.f.). ocw.unican.es. Recuperado el 05 de 07 de 2014, de http://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/operaciones-y-procesos/materiales/BLOQUE2-OyP.pdf

Rosón, A. M. (s.f.). Recuperado el 05 de 07 de 14, de http://www.frioycalor.cl/87/rev_87.pdf

Rosón, M. V. (s.f.). mundohvacr. Recuperado el 03 de 07 de 14, de http://www.mundohvacr.com.mx/mundo/2013/06/humidificacion-adiabatica-vs-humidificacion-isotermica/

Treybal, R.E. (1980) “Operaciones de transferencia de masa” Ed. Mc. Graw-Hill.

Costa, Cervera, Cunill, Espulgas, Mans, Mata (1999) “Curso de ingeniería química” Ed. Reverté.

Foust, Wenzel, Clump, Maus, Andersen (1979) “Principios de operaciones unitarias” Ed. C.E.C.S.A-

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