Prof:Ing.JuanProao Pgina1

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA

DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL BOLIVARIANA

PROGRAMA DE INGENIERA PETROQUMICA

OPERACIONES UNITARIAS II

UNIDAD 1:

OPERACIONES GAS LQUIDO Humidificacin y Deshumidificacin.

Prof:Ing.JuanProao Pgina2

UNIDAD I: OPERACIONES GAS LIQUIDO

Tuberas y accesorios.

1. Introduccin

Las operaciones consideradas en este captulo se ocupan de la transferencia de masa

interfacial y de energa, que resulta cuando un gas se pone en contacto con un lquido puro,

en el cual es prcticamente insoluble.

Las operaciones ms sencillas en las que se presenta una transferencia simultnea de masa

y calor son la humidificacin y la deshumidificacin. En estas operaciones solamente estn

involucradas dos fases y dos componentes: una fase lquida (agua generalmente) y una fase

gaseosa compuesta por un gas incondensable a temperatura ambiente; y en el que la

primera se encuentra como vapor.

La separacin parcial del vapor de agua contenido en aire hmedo mediante agua a

temperatura suficientemente baja constituye la operacin de deshumidificacin del aire. Por

otra parte la incorporacin de vapor de agua a un aire de humedad reducida mediante agua

a temperatura suficientemente elevada, no constituye la operacin de separacin inversa;

pero si, el fundamento de dos importantes operaciones bsicas: humidificacin del aire y

enfriamiento del agua, que juntamente con la operacin de deshumidificacin del aire, se

engloban bajo la denominacin de operaciones de interaccin aire agua.

2. Aplicaciones de los procesos de Humidificacin y Deshumidificacin

Las operaciones de humidificacin y deshumidificacion se utilizan para controlar la

humedad de un proceso, pero ms frecuentemente para enfriar y recuperar el agua utilizada

como medio de enfriamiento en un proceso.

Prof:Ing.JuanProao Pgina3

3. Equipos

a) Torres de Enfriamiento de Empaques: generalmente el empaquetamiento (empaques internos) de estas torres esta constituido de diversos materiales como la

madera, plsticos, etc. formando estructuras de puentes mltiples, tambin se

emplean estructuras de aluminio, ladrillo, concreto o asbesto. El agua suele entrar

por la parte superior y caer a travs de puentes y deflectores hasta la parte baja de la

torre, que est conformada por un sistema abierto al aire, el cual por su parte, entra

por la parte inferior, ponindose en contacto con el agua a lo largo y alto de toda la

torre.

Figura 1: Diagrama general del proceso en una torre de enfriamiento.

b) Torre de Enfriamiento de Platos: Son muy efectivas, pero no se utilizan en forma comn en las operaciones de humidificacin, des humidificacin o enfriamiento del

Prof:Ing.JuanProao Pgina4

gas, debido al costo y a la cada de presin relativamente alta, excepto en

circunstancias especiales.

c) Cmaras de Aspersin: Son el equipo ms normal para efectuar la humidificacin. Bsicamente se trata de torres horizontales en las que el lquido se introduce como

una neblina en el seno de una corriente de gas por medio de boquillas. La velocidad

del gas es pequea con el objeto de que el tiempo de contacto sea grande y no se

produzca demasiado arrastre de lquido. Suelen utilizarse en operaciones en

pequea escala, generalmente para controlar la humedad de pequeos recintos. El

equipo suele ir provisto de dispositivos pre y post calentamiento, con el fin de lograr

aire con determinadas condiciones de humedad y temperatura.

d) Condensadores Enfriadores: Se basan en hacer circular el gas caliente y hmedo

por el interior de tubos, mientras que por el exterior circula agua, bien en forma de

pelcula, bien en forma de lluvia. El vapor condensa en el interior de los tubos,

existiendo dispositivos para separar el condensado.

e) Estanque de Aspersin: Algunas veces se utilizan para el enfriamiento de agua,

cuando no se requiere una aproximacin muy cercana a la temperatura de bulbo

hmedo del aire. Bsicamente, los estanques de aspersin son fuentes, en donde el

agua se dispersa hacia arriba en el aire y vuelve a caer en el recipiente de

recoleccin.

4. Equilibrio Lquido Vapor En las operaciones de humidificacin y deshumidificacin, la fase lquida es un solo componente puro. El Vapor se refiere a la forma gaseosa del componente que tambin esta presente en forma lquida y el Gas es el componente que slo esta presente en forma gaseosa. La presin parcial de equilibrio del soluto en la fase gaseosa es, por tanto, funcin exclusiva de la temperatura cuando la presin total del sistema se mantiene constante, debido a la insolubilidad del gas en el lquido. A presiones moderadas, la presin parcial de

Prof:Ing.JuanProao Pgina5

equilibrio es casi independiente de la presin total y virtualmente igual a la presin de vapor del lquido. Ley de Dalton:

5. Datos de Equilibrio Los datos de equilibrio con frecuencia se presentan a partir de Diagramas de Humedad denominadas tambin como Cartas Psicromtricas. Permiten la obtencin mediante lectura directa de la mayora de las propiedades de las mezclas aire-vapor de agua que son necesarias en los clculos a realizar en la operacin de humidificacin, para una presin determinada. Aire Hmedo; Mezcla de aire seco y agua en estado gaseoso (vapor). El contenido de agua puede ir desde composicin cero (aire seco) a saturacin (aire saturado). Saturacin; Se produce cuando la presin parcial del agua en la mezcla se iguala a la presin de vapor (Psat) del agua a esa temperatura.

Humedad Absoluta; representa la masa o el nmero de kg de agua que acompaan

a 1 kg de aire seco. Humedad Relativa; se define como la relacin entre la presin parcial del vapor y

la presin de vapor del lquido a la temperatura del gas. Volumen Especfico; Volumen de una masa de aire hmedo por kg de aire seco.

Propiedad que permite determinar los flujos volumtricos Entalpia Especfica; Entalpa que posee un aire hmedo por kg de aire seco. Temperatura de Bulbo Hmedo; Temperatura lmite de enfriamiento que alcanza

una pequea masa de agua al ponerla en contacto con una masa de aire hmedo infinita a T, P y humedad absolutas constantes.

Temperatura de Bulbo Seco: Es la temperatura de una mezcla vapor-gas determinada en la forma ordinaria por inmersin de un termmetro en la mezcla.

Prof:Ing.JuanProao Pgina6

Prof:Ing.JuanProao Pgina7

Prof:Ing.JuanProao Pgina8

Prof:Ing.JuanProao Pgina9

Prof:Ing.JuanProao Pgina10

Ejemplo Prctico: Un cuarto contiene aire a 1atm, 35C y una humedad relativa del 40%. Determinar la humedad absoluta, la entalpia especifica, temperatura de bulbo hmedo, el volumen especifico.

Ejemplo Prctico: Una muestra de aire y vapor de agua tiene una temperatura de bulbo seco de 55C y una humedad absoluta de 0,030 KgAgua/KgAireSeco. Determinar sus propiedades.