El documento trata sobre equipos y operaciones para el contacto gas-líquido en procesos industriales, incluyendo humidificación, absorción y destilación. Se detallan tipos de equipos, como lavadores y torres de absorción, así como la importancia de las mezclas de vapor y gas y los balances de materia en la ingeniería química. Además, se discuten aspectos relacionados con la elección de solventes y la eficiencia en la transferencia de materia entre fases.

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA.
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR.
ESCUELA DE ING. INDUSTRIAL.
SEDE BARCELONA.
Equipos para Operaciones Gas-Líquido
PROFESORA: ESTUDIANTE:
ING. RAY GONZALES. EDIMAR BELIZARIO.
NOVIEMBRE 2020.

2. Índice
Introducción………………………………………..3
Sistemas de Humidificación……………………..4
Equipos de humidificación………………………5-6-7-8-9
Mezclas de vapor con Gas………………………10
Humedad Absoluta…………………………………11
Sistema Aire-Agua………………………………….12
Operaciones de contacto Gas-Líquido………...13
Balance de Materia………………………………14
Equipos de Absorción……………………………..15
Proceso general de absorción química [IPCC, 2005]….16-17
Torre de burbujeo………………………………..18
Absorción en columnas de platos……………………19
Torres empacadas…………………………………….20
Sistemas de dos componentes………………………………21
Elección del solvente para la absorción……………………………….22
Balance de materias para flujos en contracorriente……………………………..23
Flujo concurrente…………………………………………………………24
Equipos de destilación……………………………………25
Diagramas de fases presión-temperatura-concentración para un proceso de destilación…26
Evaporación rápida y Destilación continua con rectificación…………..27-28
Conclusión………………………………………………………..29

3. INTRODUCCIÓN
Todas las operaciones en que ocurre la
humidificación y deshumidificación, absorción y
desorción de gases y destilación en sus diversas
formas, tienen en común la necesidad de que una
fase líquida y una gaseosa se pongan en contacto
con el fin de que exista un intercambio difusivo entre
ellas. El orden en que se acaban de listar las
operaciones es, en muchos aspectos, el orden de
menor a mayor complejidad; por lo tanto, es el orden
en que se van a considerar las operaciones. Puesto
que en la humidificación el líquido es una sustancia
pura, existen gradientes de concentración y la
difusión de la materia ocurre sólo dentro de la fase
gaseosa. En la absorción, existen gradientes de
concentración tanto en el líquido como en el gas, y
la difusión, por lo menos de un componente, ocurre
en las dos fases. En la destilación, se difunden todas
las sustancias comprendidas en las fases.

4. Sistemas de Humidificación
Los sistemas de humidificación tienen una gran variedad de aplicaciones. A modo de
ejemplo, son unas herramientas indispensables para quienes sean propietarios o
administradores de inmuebles que cuentan con espacios verdes como jardines,
invernaderos y huertas. También son necesarios en los procesos productivos de muchos
establecimientos industriales, como, por ejemplo, los textiles. Así mismo, no pueden
prescindir de ellos los establecimientos que trabajan con determinados productos frescos,
como frutas, verduras, carnes, etc. También quien dispone de una granja avícola u otro
animal que necesite un bienestar con temperaturas controladas.
A modo de introducción, digamos que, esencialmente, se trata de equipos que
tienden a aumentar el nivel de humedad del ambiente en un determinado espacio,
abierto o cerrado, por medio de la generación de agua micronizada. Si bien se utilizan en
todo momento, son fundamentales, sobre todo, cuando se necesita reducir la temperatura
en un establecimiento, empresa u otros.

5. Equipos de humidificación.
Lavadores de cámara de aspersión: es el equipo mas sencillo consistente en una torre
circular o rectangular, en la que el gas fluye hacia arriba y las partículas chocan con las
gotas de líquido producidas por boquillas situadas a través del paso del fluido. Las gotas de
líquido contaminado sedimentan por gravedad. En la parte superior se coloca un
eliminador de neblina que evita que el gas arrastre las gotas de menor tamaño.
Los depuradores por aspersión
consisten en cámaras vacías
en forma cilíndrica o
rectangular en las cuales
la corriente de gas es puesta
en contacto con las gotas de
líquido generadas por toberas
de aspersión.

6. Lavadores ciclónicos: son semejantes a los ciclones de seco, pero en
este caso, se incorpora una serie de boquillas por las que se pulveriza
el líquido de lavado.
las gotitas de líquido cargadas de polvo se
ven sometidas a una fuerza centrífuga que
las lanza contra la pared húmeda del
ciclón y fluyen por esta hacia el fondo.

7. Lavadores venturi: la energía de la corriente gaseosa a tratar se usa para la
pulverización del líquido de lavado. El líquido entra en el venturi a una velocidad
baja y allí se encuentra con la corriente gaseosa que entra a gran velocidad y lo
atomiza.
Las partículas finas impactan con las
gotas de líquido y se eliminan.

8. Las torres de refrigeración o torres de enfriamiento de agua son equipos que basan su
funcionamiento en el principio del enfriamiento evaporativo, que se aplica en la industria
desde hace más de 100 años. El enfriamiento evaporativo es un proceso natural que
utiliza el agua como refrigerante y que se aplica para transmitir a la atmósfera el calor
excedente de diferentes procesos y máquinas térmicas.
A grandes rasgos, los equipos de enfriamiento evaporativo,
como las torres de refrigeración, incorporan: una superficie
de intercambio de calor y masa humedecida mediante un
dispositivo de distribución de agua, un sistema de ventilación
(natural o forzada) encargado de favorecer y, en su caso,
forzar el paso del aire ambiente a través del relleno de
intercambio de calor y masa, y diferentes componentes
auxiliares tales como una balsa colectora de agua, bomba
de recirculación, separadores de gotas e instrumentos de
control.

9. La columna o torre utilizada en química industrial es una
instalación que se usa para realizar determinados procesos como
son la destilación, la absorción, la adsorción, el agotamiento, etc;
y cuya utilidad es la de separar los diversos componentes de una
mezcla simple o compleja.
Las columnas son dispositivos cilíndricos, de altura mayor que su
diámetro, que pueden ser de diversos tipos:
 columnas de platos perforados: consta de una serie de platos
perforados, que pueden llevar a su vez válvulas o campanas,
colocados a alturas diferentes y a intervalos regulares, con el
fin de dispersar una de las fases;
 columnas de relleno: se diferencian de las anteriores por tener
su interior ocupado por un relleno de anillos (llamados anillos
de Raschig) o de material perforado. En estas columnas lo
más importante es la mayor superficie de contacto ofrecida
por el relleno.
 columnas de platos de campanas.
 columnas de platos de válvulas.
En las columnas se produce habitualmente un movimiento a
contracorriente entre el líquido que desciende y el vapor que
asciende. Es durante este movimiento cuando se purifican los
componentes hasta obtener la calidad deseada en el diseño.

10. Mezclas de vapor con Gas
Una clase de mezcla de gases - vapor, por demás interesante y de gran importancia en
la vida contemporánea, es la constituida por aire - H2O(v). A diferencia de una mezcla de
gases no reactivos, en donde la composición no cambia por efectos de T y P, en una
mezcla aire - H2O(v) el contenido de H2O(v) puede sufrir una modificación drástica por
simples cambios modestos en la temperatura de la mezcla. Al estudio de esta mezcla aire -
H2O(v), se le conoce como Psicrometría, y resulta de suma importancia en procesos de
humidificación y secado en una diversidad enorme de industrias que requieren del control
del contenido de agua en el aire, así como en el acondicionamiento de aire en edificios y
construcciones variadas, en la predicción meteorológica, en el diseño arquitectónico, en la
misma experimentación científica, etcétera.
La coexistencia de líquido y vapor se indica normalmente con el
término vapor húmedo y, en el diagrama, corresponde a la zona bajo
la campana. Las líneas de título constante se trazan dividiendo las
líneas de presión constante, comprendidas entre el estado líquido y el
estado del vapor saturado seco, en partes iguales.

11. Humedad Absoluta
Se llama Humedad absoluta a la cantidad de vapor de agua (generalmente medida en
gramos) por unidad de volumen de aire ambiente (medido en metros cúbicos).
Es uno de los modos de valorar la cantidad de vapor contenido en el aire, lo que sirve, con
el dato de la temperatura, para estimar la capacidad del aire para admitir o no mayor
cantidad de vapor.

12. Sistema Aire-Agua
Un sistema de climatización aire-agua podría considerarse una instalación de
calefacción/refrigeración similar a las centralizadas de calefacción con caldera y
radiadores que se utilizan en muchos edificios, en ambas hay un elemento generador de
energía térmica (central térmica) y elementos terminales (fan-coils/radiadores), aunque hay
varias diferencias importantes.
por ejemplo dentro de este apartado se podrían englobar las tuberías, bombas y
demás elementos necesarios. Cabe destacar que los elementos accesorios no son pocos
en este tipo de instalaciones, ya que precisan de vaso de expansión, válvulas de seguridad,
manómetros, termómetros, llaves de paso y un montón de “extras” más que en cierta forma
complican y encarecen la instalación.
Los materiales más empleados en las tuberías de
este tipo de instalaciones son:
Cobre: Caro y solo para diámetros pequeños.
Acero: Utilizado sobre todo en grandes
instalaciones.
PPR (polipropileno reticulado): Útil, aunque el
espesor es mayor que en los casos anteriores para
un mismo diámetro interior, cosa que puede
dificultar la instalación.

13. Operaciones de contacto Gas-Líquido
En el caso de todas estas
operaciones, la función principal
del equipo utilizado es el
contacto entre el gas y el líquido,
en la forma más eficiente posible,
y más adecuada al costo. Al
menos en principio, cualquier tipo
de equipo satisfactorio para una
de estas operaciones también lo
será para las otras; en realidad,
los tipos principales se utilizan
para todas. Por esta razón,
nuestro análisis empieza con el
equipo.

14. Balance de Materia
Los balances de materia se desarrollan comúnmente para la masa total que cruza los límites de
un sistema. También, pueden enfocarse a un elemento o compuesto químico. Cuando se escriben
balances de materia para compuestos específicos y no para la masa total del sistema, se introduce
un término de producción.
El balance de materia es un método matemático utilizado principalmente en ingeniería química.
Se basa en la ley de conservación de la materia (la materia ni se crea ni se destruye, solo se
transforma), que establece que la masa de un sistema cerrado permanece siempre constante
(excluyendo las reacciones nucleares o atómicas en las que la materia se transforma en energía

15. Equipos de Absorción
La absorción de gases es una operación en la cual una mezcla gaseosa se pone en
contacto con un líquido a fin de disolver de manera selectiva uno o dos componentes del
gas y obtener una solución de estos en el líquido (Treybal, 1988)
Absorción química: el gas a eliminar
reacciona con el solvente y queda en
solución (Wankat, 2008).
Ejemplo: La eliminación de CO2 o de
H2S por reacciones con NaOH o con
monoetanolamina (MEA)

16. Proceso general de absorción química [IPCC, 2005].

17. La absorción es una operación en la que se transfiere materia desde una corriente gaseosa
a otra líquida. La absorción constituye el fenómeno básico de numerosos equipos y
procesos industriales.
a) Evaporación desde tanques.
b) Absorbedor de pared mojada.
c) Absorbedor de relleno -en contracorriente o corrientes paralelas.
d) Absorbedor por etapas.
e) Absorbedor con reacción química simultánea.
f) Depuradores de goteo.
g) Depuradores de Venturi.
En una torre de absorción la corriente de gas entrante a
la columna circula en contracorriente con el
líquido. El gas asciende como consecuencia de la
diferencia de presión entre la entrada y la salida
de la columna. El contacto entre las dos fases produce
la transferencia del soluto de la fase gaseosa
a la fase líquida, debido a que el soluto presenta una
mayor afinidad por el disolvente. Se busca que
este contacto entre ambas corrientes sea el máximo
posible, así como que el tiempo de residencia
sea suficiente para que el soluto pueda pasar en su
mayor parte de una fase a otra.

20. TORRES EMPACADAS
Las torres empacadas se usan para el contacto continuo
a contracorriente de un gas y un líquido en la absorción y
también para el contacto de un vapor y un líquido en la
destilación. La torre consiste en una columna cilíndrica
que contiene una entrada de gas y un espacio de
distribución en el fondo, una entrada de líquido y un
dispositivo de distribución en la parte superior, una salida
de gas en la parte superior, una salida de líquido en el
fondo y el empaque o relleno de la torre. El gas entra en
el espacio de distribución que está debajo de la sección
empacada y se va elevando a través de las aberturas o
intersticios del relleno, así se pone en contacto con el
líquido descendente que fluye a través de las mismas
aberturas. El empaque proporciona una extensa área de
contacto íntimo entre el gas y el líquido.

21. Sistema de
dos
componentes
•Separación de uno o varios componentes de una
mezcla gaseosa mediante su disolución selectiva
en un líquido.
•A veces un soluto se recupera de un líquido
poniendo éste en contacto con un gas inerte. Tal
operación, que es inversa de la absorción, recibe
el nombre de desorción de gases, desabsorción o
stripping.
•La absorción de gases está basada en la
transferencia de materia entre dos fases (gaseosa
y líquida) entre las que existe un gradiente de
concentración del componente que se separa. La
transferencia de materia tiene lugar al poner
ambas fases en contacto, generalmente por medio
del relleno de una columna o torre de absorción.

22. Elección del solvente para la absorción
•1. Solubilidad del gas. La solubilidad del gas debe ser elevada, a fin de aumentar la rapidez de la absorción y disminuir la cantidad requerida de
disolvente. En general, los disolventes de naturaleza química similar a la del soluto que se va a absorber proporcionan una buena solubilidad. Para
los casos en que son ideales las soluciones formadas, la solubilidad del gas es la misma, en fracciones mol, para todos los disolventes. Sin
embargo, es mayor, en fracciones peso, para los disolventes de bajo peso molecular y deben utilizarse pesos menores de estos disolventes. Con
frecuencia, la reacción química del disolvente con el soluto produce una solubilidad elevada del gas; empero, si se quiere recuperar el disolvente
para volverlo a utilizar, la reacción debe ser reversible.
2. Volatilidad. El disolvente debe tener una presión baja de vapor, puesto que el gas saliente en una operación de
absorción generalmente está saturado con el disolvente y en consecuencia, puede perderse una gran cantidad. Si es
necesario, puede utilizarse un líquido menos volátil para recuperar la parte evaporada del primer disolvente.
3. Corrosión. Los materiales de construcción que se necesitan para el equipo no deben ser raros o costosos.
4. Costo. El disolvente debe ser barato, de forma que las pérdidas no sean costosas, y debe obtenerse fácilmente.
5. Viscosidad. Se prefiere la viscosidad baja debido a la rapidez en la absorción, mejores características en la
inundación de las torres de absorción, bajas caídas de presión en el bombeo y buenas características de
transferencia de calor.
6. Otros. Si es posible, el disolvente no debe ser tóxico, ni inflamable, debe ser estable químicamente y tener un punto
bajo de congelamiento.

23. • Los dos fluidos se mueven en sentidos opuestos, lo que permite
que el sistema pueda mantener un gradiente casi constante
entre ellos a lo largo de la ruta de movimiento. A medida que la
ruta de flujo sea más larga y que la velocidad del movimiento de
los fluidos sea más lenta, la tasa de transferencia será menor, sin
embargo esto se debe a que los dos fluidos son "iguales" en
algún sentido. Por ejemplo, si tenemos en cuenta la transferencia
de masa de una cierta cantidad de soluto por una cantidad
determinada (en volumen o masa) de solvente, la velocidad de
la disolución debe ser la misma en las dos corrientes. En el caso
de transferencia de calor, el producto del calor específico (el
promedio en el rango de temperatura involucrado) y el flujo de
masa, también deben ser iguales. Si los dos fluidos no son los
mismos, por ejemplo si el calor está siendo transferido del agua al
aire o vice-versa, entonces la conservación de la masa o energía
requiere que las corrientes vayan con concentraciones o
temperaturas diferentes a las indicadas en la figura.
Balance de Materia para flujos en contracorriente

24. flujo concurrente (corriente paralela en el mismo sentido)
Si un sistema consta de dos flujos, estos podrán circular perpendicularmente o ser flujos
paralelos. Además, en caso de que los flujos circulen en paralelo se tienen dos
posibilidades: las corrientes pueden ser paralelas si tienen el mismo sentido o pueden ser
contracorrientes si tienen sentidos opuestos. Para la transferencia de calor o de masa, la
operación en contracorriente es más eficaz.
Un diagrama de corrientes paralelas puede ser el siguiente:
En donde el fluido frío circula por el espacio
anular formado por dos tubos y el fluido
caliente circula dentro del tubo interior. Este
caso es un típico ejemplo de transferencia
de calor; en donde el objetivo es calentar
el fluido frío o enfriar el fluido caliente.

25. Equipos de Destilación
Para llegar a tener el conocimiento de la ingeniería aplicada en este proceso es
necesario comprender los equilibrios existentes entre la fase vapor y líquido de las mezclas
encontradas. Dentro de proceso de destilación, las operaciones de una sola etapa o
evaporación instantánea se evapora una mezcla líquida donde el vapor y el líquido
residual alcance el equilibrio separándose y eliminando la fase vapor y líquido resultante,
para esto se realiza un balance de materia y entalpia. En la destilación diferencial o sencilla
solo se evaporiza instantáneamente una porción infinitesimal sucesiva de un líquido, se
realiza un balance de materia para la mezcla binaria en la condensación diferencial y la
volatilidad relativa. Permite conocer a través de la ingeniería, cuales son los cambios de las
fracciones molares del componente volátil y la eficiencia de cada componente.

26. Diagramas de fases presión-temperatura-concentración para un proceso de destilación.
En una mezcla binaria de equilibrio líquido-vapor
se pueden determinar las composiciones molares
tanto de la fase gaseosa como de la fase líquida
en función de la presión o de la temperatura,
cuando se grafican estos datos obtenidos
experimentalmente, se obtienen diagramas de
fases como los mostrados en la figura.

27. Evaporación Rápida.
La evaporación también tiende a
producirse más rápidamente con
tasas de flujo más altas entre la
fase gaseosa y líquida, y en
líquidos con presión de vapor más
alta. Por ejemplo, la ropa tendida
en un cordel secará (por
evaporación) más rápidamente
durante un día ventoso que en un
día sin viento. Tres puntos claves
de la evaporación son el calor, la
humedad y el movimiento del
aire.

28. Destilación continua con rectificación.
El término rectificación continua o jfucc, onamietuo se refiere a la operación de
destilación continua de múltiple etapa con reflujo, diseñada con el fin de obtener productos
de mayor Dureza que los conseguidos en una operación ccornea de etaca simple.

29. Conclusión.
Todas las operaciones en que ocurre la humidificación,
deshumidificacion, absorción y destilación de gases en sus diversas formas
que tienen en común la necesidad de que una fase líquida y una gaseosa se
pongan en contacto con el fin de que insista un intercambio difusivo entre
ellas.
Son operaciones de contacto directo entre dos fases inmiscibles (gas -
líquido) que se encuentra a diferente temperatura en donde se involucran la
masa y el calor simultáneamente a través de una interface. Pasos de su
proceso:
 Enfriamiento de un gas caliente por el contacto directo de un líquido frio.
 Produce humificación del gas con un líquido frio que se evaporiza
enfriando la mescla y aumentado la humedad.
 Parte del vapor se condensa disminuyendo la humedad de la mescla.
 Enfría el líquido por el contacto directo de un gas de baja humedad y el
líquido se enfría y se transfiere el calor por la evaporación parcial.