Procesos de humidificación y deshumidificación

Humidificación
Súbtemas
3.1. Parámetros de humidificación.
3.2. Propiedades de un sistema líquido-
gas.
3.3. Aplicación del diagrama psicrométrico.
3.4. Teoría y cálculo de los procesos de
humidificación y deshumidificación.
TEMA 3
EQUIPO 3
Aparicio Salazar Darwin Balfred
Estrada Silva Cecilia Sarai
Flores Ruiz Alan Alexis
García Galicia Odalys Andrea
García Lozano Dulce Amarely
Guerrero Chopin Flor Alejandra
González Colín Danna Vanessa
Jimenez Arancibia Indira
Jacqueline
Operaciones unitarias 3
TECNOLOGICO NACIONAL
TECNOLOGICO NACIONAL
DE MEXICO
DE MEXICO
CAMPUS ACAPULCO
CAMPUS ACAPULCO
3.5. Métodos y equipos de humidificación.
3.6. Cálculo de columnas de
humidificación.
3.7. Enfriamiento de agua.
3.8. Cálculo de altura y selección de torres de
enfriamiento.
Miranda Gaona Kevin
Olea Larumbe Yanira Lizeth
Organes Serna Valeria
Preciado Álvarez Heidy
Rizo Narváez Alondra Michelle
Romero Uriostegui Luis Alberto
Yedra Jaimes Kevin Adán

EJEMPLO
La recuperación de SO2 producido en la tostación
de piritas y la separación de SH2 mezclado con
otros gases (generalmente hidrocarburos) por
absorción con soluciones acuosas alcalinas.
La absorción es una operación unitaria que consiste
en separar de una mezcla gaseosa de uno o más
componentes con la ayuda de un solvente líquido,
con el cual el o los componentes separados forman
una solución.
3.1. CONCEPTO E
3.1. CONCEPTO E
IMPORTANCIA DE LA
IMPORTANCIA DE LA
ABSORCIÓN.
ABSORCIÓN.
National Geographic. Última fecha de acceso: 13 de enero de 2022 en https://www.nationalgeographic.org/media/lake-turnover/
IISD Experimental Lakes Area. Última fecha de acceso: 13 de enero de 2022 en https://www.iisd.org/ela/blog/commentary/lakes-
stratify-turn-explain-science-behind-phenomena/
Referencias:
LA ABSORCIÓN ES UN PROCESO EN EL CUAL LAS
MOLÉCULAS O ÁTOMOS DE UNA FASE INTERMEDIA
PENETRAN CASI UNIFORMEMENTE EN LOS DE OTRA
FASE CONSTITUYÉNDOSE UNA "SOLUCIÓN" CON ESTA
SEGUNDA. SE DIFERENCIAN TRES PARTES IMPORTANTES
EN EL PROCESO DE ABSORCIÓN: EL GAS PORTADOR EL
CUAL VA A SER LIMPIADO O PURIFICADO, EL LÍQUIDO
LAVADOR, QUE SIRVE A DISOLVER LAS IMPUREZAS, Y EL
COMPONENTE GASEOSO A SEPARAR.
LA TRANSFERENCIA DE MATERIA OCUPA UN LUGAR
IMPORTANTE LA ABSORCIÓN QUE CONSISTE EN EL
INTERCAMBIO DE MATERIA ENTRE UNA FASE
GASEOSA Y UNA LIQUIDA. ESTA OPERACIÓN SE PUEDE
DESARROLLAR EN COLUMNAS DE ETAPAS (O PISOS)
O EN COLUMNAS DE RELLENO.

En los líquidos, los átomos se
encuentran más alejados unos de
otros, en comparación con los
átomos de un sólido y, por tanto,
las fuerzas de cohesión que existen
entre ellos son más débiles.
Los gases son muy compresibles, porque son
capaces de reducir su volumen cuando se les
aplica una fuerza, por lo que se les considera
elásticos, mientras que los líquidos son
prácticamente incompresibles, puesto que
conservan su volumen fijo, siempre que no se
altere su temperatura.
EQUILIBRIO SOLIDO - VAPOR
Los líquidos y los gases son diferentes entre sí, pero
juntos conforman lo que se conoce como fluidos,
denominados así por su capacidad de fluir o escurrir.
3.2 PROPIEDADES DE UN
3.2 PROPIEDADES DE UN
SISTEMA LÍQUIDO - GAS
SISTEMA LÍQUIDO - GAS
Los fluidos pueden encontrarse en estados líquido
o gaseoso. La propiedad fundamental que
distingue líquidos y gases es la compresibilidad. En
los gases, el volumen que ocupa una determinada
masa puede variar de forma muy importante
como consecuencia de variaciones de presión y de
temperatura. En líquidos, por el contrario, la
densidad es muy poco sensible a variaciones de
presión y temperatura.
Durante este equilibrio
incrementa la temperatura del
ambiente y del agua que
contiene. Este incremento de
temperatura a su vez provoca
un aumento de la energía
interna de las moléculas, es
decir, aumenta la velocidad a
la que se mueven las
moléculas; por lo tanto las
moléculas poseen mayor
cantidad de energia para
escapar a la fase gaseosa.

psicrometría es la ciencia que
involucra las propiedades
termodinámicas del aire
húmedo, y el efecto de la
humedad atmosférica sobre los
materiales y el confort humano,
incluiríamos el método de
controlar las propiedades
térmicas del aire húmedo.
DEFINICION
PROPIEDADES DEL
AIRE
Podemos enfriar o calentar el
aire, limpiarlo y moverlo, pero
esto no cambia
significativamente sus
propiedades; ya que, los
relativamente pequeños
cambios de temperatura que
le hagamos, sólo causan
pequeñísimos cambios en el
volumen y la densidad.
PROPIEDADES DEL
VAPOR DE AGUA
La humedad es un término utilizado
para describir la presencia de vapor
de agua en el aire, ya sea a la
intemperie, o dentro de un espacio. Un
vapor está en sus condiciones de
saturación o no muy lejos de ellas,
como el vapor de agua. Así pues, el
vapor de agua o "humedad" en un
espacio, puede estar en una condición
de saturación o ligeramente arriba de
ella.
AIRE SATURADO
El vapor de agua en el cuarto
está saturado. El cuarto está
también lleno de aire seco, así
que esta condición se refiere a
"aire seco saturado con
humedad", o algunas veces
solamente a "aire saturado".
Ninguno de estos términos es
correcto, porque el aire en sí
permanece seco, solamente está
mezclado con el vapor de agua
saturado.
La circulación del agua es un movimiento estacional
del agua de un lago. Es un proceso fundamental que
permite prosperar a todos los organismos del agua.
3.3 APLICACION DEL
3.3 APLICACION DEL
DIAGRAMA PSICOMETRICO
DIAGRAMA PSICOMETRICO

Es la cantidad de vapor de agua
(comúnmente medido en
gramos) contenido en un
determinado volumen de aire
(comúnmente un m3). Así pues, la
humedad absoluta la mediremos
en gramos de vapor de agua por
metro cúbico de aire.
HUMEDAD ABSOLUTA
HUMEDAD ESPECIFICA
Es el mismo concepto que la
humedad absoluta, pero
cambiando las unidades de
medición, en este caso
hablamos de kgs de agua por
kg de aire seco. Tanto en la
humedad absoluta como en la
específica, el agua siempre
está en forma de vapor (gas).
HUMEDAD RELATIVA
Es la relación entre
cantidad de vapor de
agua contenida en el aire
(humedad absoluta) y la
máxima cantidad que el
aire sería capaz de
contener a esa
temperatura (humedad
absoluta de saturación).
El siguiente gráfico llamado diagrama
psicométrico que representa de forma completa el
comportamiento de la humedad en el aire.
La humedad presente en el aire tiene una influencia
importante en nuestra vida cotidiana de ahí que sea un
concepto muy tenido en cuenta pues afecta a nuestra
salud, nuestro confort y también a multitud de objetos,
materias, agricultura y procesos de producción
HUMEDAD RELATIVA,
HUMEDAD RELATIVA,
ESPECÍFICA Y ABSOLUTA
ESPECÍFICA Y ABSOLUTA

Es la temperatura a la cual el aire
queda saturado por enfriamiento sin
adición de vapor de agua y a presión
constante (proceso isobárico).
Cualquier disminución de temperatura
(enfriamiento) produce condensación,
así se forma la niebla y el rocío.
También puede decirse que es la
temperatura a la que el vapor de agua
de la atmósfera empieza a
condensarse
PUNTO DE ROCIO
PSICROMETRO
El psicrómetro es el sensor
de medida de humedad
más comúnmente utilizado.
Está constituido por dos
termómetros gemelos, que
reciben el nombre de
termómetro seco y
termómetro húmedo.
CARTAS
PSICOMETRICAS
Una carta psicométrica es un
esfuerzo por mostrar las relaciones
en muchas de las propiedades del
aire.
La carta muestra todas las
siguientes propiedades: temperatura
de bulbo seco, temperatura de
bulbo húmedo, humedad relativa,
punto de rocío, relación de
humedad, calor total (entalpía) y
volumen específico.
El porcentaje de saturación, es un término que
algunas veces se confunde con la humedad
relativa. El porcentaje de saturación, es 100 veces
la relación del peso de vapor de agua con el peso
del vapor de agua necesario para saturar un
kilogramo de aire seco a la temperatura del bulbo
seco.
Referencias:
PORCENTAJE
DE
SATURACION
Esto se puede expresar en una ecuación: Donde:
w1 = humedad específica en el punto de
rocío de la mezcla de aire seco y vapor de
agua.
ws = humedad específica en el punto de
saturación.
Temperatura
de bulbo seco
Temperatura de
bulbo húmedo
Temperatura de
punto de rocío

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.
DEFINICIÓN DE HUMIDIFICACIÓ
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.
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.
DEFINICIÓN DE
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.
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.
3.4 TEORIA Y CALCULO DE LOS PROCE
3.4 TEORIA Y CALCULO DE LOS PROCE
DE HUMIFICACION Y DESHUMIFICACION
DE HUMIFICACION Y DESHUMIFICACION
Referencias:

La humidificación es una operación que
consiste en aumentar la cantidad de vapor
presente en una corriente gaseosa. Vamos
a suponer que la mezcla gaseosa se
comporta idealmente y por tanto la presión
total es la suma de las presiones parciales
del gas y del vapor.
LA FRACCIÓN MOLAR DEL
VAPOR VIENE DADA POR:
Calculo de
humificacion
Referencias:

Existen diferentes métodos por medio de los cuales se
puede humidificar el aire. En la mayoría de los casos, la
masa de aire se pone en contacto sea con líquidos,
sólidos húmedos o con masas de aire húmedo. La
mayoría de los métodos son simples, a excepción de la
humidificación adiabática la cual requiere de
condiciones adiabáticas (sin intercambio de calor con
el medio ambiente).
MÉTODOS
Adición de un líquido que se evapora
totalmente en la masa gaseosa.
La adición de un líquido provoca que la masa gaseosa
disminuya su temperatura, ya que el aire cede su
calor sensible al líquido para provocar su evaporación,
por lo que se produce su enfriamiento.En el caso de la
adición de vapor saturado existe un calentamiento de
la masa gaseosa debido al calor sensible del vapor.
Adición de un vapor en
condiciones de saturación
En este proceso a una masa de gas húmedo (GA)
en las condiciones YA, HA, TA, se le adiciona una
masa de vapor saturado Mv con una entalpía Hv. La
realizar un balance de materia y energía se obtienen
las siguientes expresiones:
HUMIDIFICACIÓN ADIABÁTICA DE
UNA MASA GASEOSA EN
CONTACTO CON UN LÍQUIDO.
Es el más empleado a nivel industrial. Este proceso consiste en
el contacto de una masa gaseosa con un líquido para alcanzar
las condiciones de saturación adiabática.
El líquido se circula constantemente y no recibe ni cede calor.
Cuando la temperatura inicial del líquido es igual a la
temperatura inicial de bulbo húmedo, la temperatura del líquido
no cambiará durante el contacto de la masa gaseosa.
Es un proceso que su principal objetivo es modificar las condiciones de
humedad y temperatura de una corriente de aire, por interacción con
una corriente de agua. se transfiere agua y energía calorífica de una a
otra corriente.
Humidificación
3.5 MÉTODOS Y EQUIPOS
3.5 MÉTODOS Y EQUIPOS
DE HUMIDIFICACIÓN
DE HUMIDIFICACIÓN

Las cámaras de aspersión o torres
de aspersión son usadas para
recolectar partículas de más de 5
micrómetros. Para obtener eficiencia
en partículas de 1 micrómetros o
menos, se requiere un dispositivo de
alta energía como el de los
depuradores Venturi o dispositivos de
condensación aumentada.
Torres de
enfriamiento
Las torres de refrigeración o torres de
enfriamiento son estructuras diseñadas
para disminuir la temperatura del agua y
otros medios. El uso principal de las
grandes torres de refrigeración
industriales es el de rebajar la
temperatura del agua de refrigeración
utilizada en plantas de energía, refinerías
de petróleo, plantas petroquímicas,
plantas de procesamiento de gas natural
y otras instalaciones industriales.
Torres de circulación
natural
Es aquella en la que el aire es
inducido por una gran chimenea
situada sobre el relleno.
Las torres de tiro natural han de ser
altas y, además deben de tener una
sección transversal grande para
facilitar el movimiento del aire
ascendente.
Torre de tiro natural
El agua cae en flujo cruzado con
el aire (agua vertical y aire
horizontal).
El movimiento del aire depende
del viento y del efecto aspirante
de los aspersores.
Actualmente este tipo de torres
están en desuso.
EQUIPOS DE
EQUIPOS DE
HUMIDIFICACIÓN
HUMIDIFICACIÓN
Cámara de aspersión
Torres de tiro
atmosférico
Torres de tiro mecánico
Se trata de torres compactas, con una sección transversal y
una altura de bombeo pequeñas en comparación con las
torres de tiro natural. En estas torres se puede controlar de
forma precisa la temperatura del agua de salida, y se
pueden lograr valores de acercamiento muy pequeños
(hasta de 1 o 2 ºC, aunque en la práctica acostumbra a ser
de 3 o 4 ºC). Si el ventilador se encuentra situado en la
entrada de aire, el tiro es forzado. Cuando el ventilador se
ubica en la zona de descarga del aire, se habla de tiro
inducido.

Las torres de refrigeración de
tiro inducido disponen de
ventiladores situados en la
parte superior de la torre que
extraen el aire.
el ventilador trabaja con aire
frío y no saturado, menos
corrosivo que el aire caliente y
saturado de la salida,
Tiro forzado
Tiro inducido
Las torres de refrigeración de tiro
forzado disponen de un ventilador
(axial o centrífugo) en la parte
inferior que impulsa el aire del
interior y se descarga por la parte
superior de la torre de refrigeración.
casi siempre son de flujo
contracorriente.
la presión dinámica convertida a
estática realiza un trabajo útil
3.6 CALCULO DE COLUMNAS DE
HUMIDIFICACION
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 interface hay,
simultáneamente, transferencia de calor y de materia
Una corriente de agua caliente se pone en
Parte del agua se evapora, enfriándose así la
interface.
El seno del líquido cede entonces calor a la
interface, y por lo tanto se enfría.
A su vez, el agua evaporada en la interface se
transfiere al aire, por lo que se humidifica
contacto con una de aire seco (o con bajo
contenido en humedad), normalmente aire
atmosférico.
EL PROCESO QUE TIENE LUGAR EN LA OPERACIÓN DE HUMIDIFICACIÓN
ES EL SIGUIENTE:

SABEMOS QUE
LA ECUACIÓN DE BALANCE DE CALOR O ENTALPIA ES:
GS (HV1- HV2) = L1 (HL1) - L2(HL2)
CALOR ABSORBIDO POR EL AIRE = CALOR PERDIDO POR EL AGUA.
SIMPLIFICANDO LA ECUACION ANTERIOR
Gs * HG= L *HL
HV2 - HV1 = (L*CPL)
TL2 - TL1 GS
LINEA DE
OPERACION
BALANCES DE MATERIA Y
ENERGÍA
G‘: Flujo másico de gas seco
L: Flujo másico de líquido
Y: Humedad en masa de agua/masa de aire seco
H: entalpía de la fase gaseosa Subindices:
1 fondo de la torre,
2: tope de la torre
S: Área transversal de flujo
a: Área interfacial de transferencia por volumen de torre
A: superficie interfacial
BALANCES DE MATERIA Y
ENERGÍA: LÍNEA DE OPERACIÓN
HACIENDO UN BALANCE GLOBAL EN LA COLUMNA
L2 – L1 = G`(Y2 -Y1 )
POR LO QUE PODEMOS SUSTITUIR
donde HG= HV
integrando y despejando

3.7 Enfriamiento de agua
ENFRIAMIENTO DIRECTO: En el cual el fluido de
enfriamiento, en este caso el agua fría, va directamente
al proceso y regresa como agua caliente a la parte
superior (charolas), de la torre de enfriamiento.
ENFRIAMIENTO INDIRECTO: En este caso el agua fría
intercambia calor con un equipo (intercambiador de
calor) y regresa como agua caliente a la parte superior
(charolas), de la torre de enfriamiento.
CLASIFICACIÓN POR PROCESO .
Existen dos forma de enfriar un fluido:
CLASIFICACIÓN DE TORRES POR TIPO DE TIRO
Las torres de tiro mecánico emplean ventiladores para
desplazar el aire a través del relleno.
Se clasifican a su vez en torres de tiro inducido y de tiro
forzado
TORRES DE TIRO MECÁNICO :
Tiro inducido:
Las torres de
refrigeración de tiro
inducido disponen de
ventiladores situados
en la parte superior de
la torre que extraen el
aire.
Tiro forzado:
Las torres de refrigeración
de tiro forzado disponen de
un ventilador (axial o
centrífugo) en la parte
inferior que impulsa el aire
del interior y se descarga
por la parte superior de la
torre de refrigeración.
TORRES DE CIRCULACIÓN NATURAL:
En las torres de circulación natural, el movimiento del aire
sólo depende de las condiciones climáticas y ambientales. Se
clasifican a su vez en torres atmosféricas y en torres de tiro
natural:
Torres atmosfericas
La torre atmosférica de
enfriamiento es aquella en
que la perdida de calor se
logra primordialmente
gracias al movimiento
natural del aire a través de
la estructura.

Las torres de tiro natural:
Son apropiadas para cantidades
muy grandes de enfriamiento y las
estructuras de concreto reforzado
que acostumbra usar llegan a tener
diámetros del orden de 80.5 metros y
alturas de 340 pies. La conveniencia
de diseño obtenida gracias al flujo
constante del aire de las torres de
tiro mecánico no se logra en un
diseño de tiro natural.
Torres de tiro Mecánico: Las torres
de tiro mecánico emplean
ventiladores para desplazar el aire a
través del relleno. Se clasifican a su
vez en torres de tiro inducido y de
tiro forzado
Tiro inducido: Las torres de
refrigeración de tiro inducido
disponen de ventiladores
situados en la parte superior de
la torre que extraen el aire.
Torres de Circuito Abierto: en este tipo de
torres de refrigeración el agua entra por la
parte superior de la torre y se distribuye de
manera uniforme por el relleno mediante
pulverizadores entrando en contacto con el
aire. Este sistema es, sin duda, el más
económico y eficiente de todos los
existentes en el mercado, requiere poco
espacio para su instalación y tiene un peso
menor que las de circuito cerrado.

En las torres a contracorriente, el grado de
enfriamiento es proporcional a su altura, pero claro
está, un incremento de esta hace necesario el uso
de ventiladores más potentes para lograr que el aire
venza las resistencias que se oponen a su
movimiento, apareciendo además de
inconvenientes hidrodinámicos, problemas
constructivos que obligan a establecer valores
límites de altura según sea el tipo de torre que se
diseñe.
En estos casos el flujo de aire es
provocado por ventiladores, si el tiro
es forzado y extractores si el tiro es
inducido, usando empaquetaduras
para lograr una mayor contacto
aire-agua. En la figura se
representa la forma de la curva de
operación en estos tipos de torres
donde su pendiente (L/G)
operacional es la relación entre los
flujos de operación del agua y el
aire respectivamente.
Las TEA (Torre de Enfriamiento
Autoventiladas) son torres en
la cual los fluidos viajan en el
mismo sentido y por tanto, la
extensión de la línea de
operación está restringida por
su pendiente (L/G) y la
temperatura de bulbo húmedo
(tbh) del aire a las
condiciones de salida.
El flujo de aire (G) en estos tipos de torres
se logra pasando agua a determinada
presión a través de los atomizadores,
provocando una diferencia de presión entre
el lugar donde el cono de agua se desarrolla
y la parte exterior de la torre, haciendo que
esta se autoventile. El flujo de aire depende
de la presión, número y disposición de los
atomizadores.
Muy pocos esfuerzos se han dedicado al estudio
sobre las torres de enfriamiento cuando los flujos
viajan en un mismo sentido, debido a la baja
capacidad de intercambio de calor y masa que
presentan con respecto a las torres de enfriamiento
que trabajan con los flujos a contracorriente.
3.8 CALCULO DE ALTURA
3.8 CALCULO DE ALTURA
Y SELECCIÓN DE TORRES
Y SELECCIÓN DE TORRES
DE ENFRIAMIENTO
DE ENFRIAMIENTO

Procesos de humidificación y deshumidificación

Procesos de humidificación y deshumidificación

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Similar a Procesos de humidificación y deshumidificación

Similar a Procesos de humidificación y deshumidificación (20)

Último

Último (20)

Procesos de humidificación y deshumidificación