Humidificación (Parte 1)

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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.

En la deshumidificación, agua fría se pone en contacto con aire húmedo. 

La materia transferida entre las fases es la sustancia que forma la fase líquida, que dependiendo de cómo estemos operando, o se evapora (humidificación), o bien se condensa (deshumidificación.)

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.

¿QUE ES LA HUMIDIFICACIÓN?

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 interfase hay, simultáneamente, transferencia de calor y de materia.

A grandes rasgos, el proceso que tiene lugar en la operación de humidificación es el siguiente:

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

2) Parte del agua se evapora, enfriándose así la interfase. 

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

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

¿QUE ES LA 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.

 CASOS EN QUE ES ÚTIL LA HUMIDIFICACIÓN

La principal aplicación de la humidificación y de la deshumidificación es en el acondicionamiento de aire y en el secado de gases. Un aspecto de interés relacionado con esta operación básica es el enfriamiento de aguas después de un proceso industrial, con el fin de poder ser utilizada nuevamente; el equipo utilizado tiene forma de torre en la que el agua caliente se introduce por la parte superior y fluye sobre un relleno en contracorriente con aire que entra por la parte inferior de la torre de enfriamiento.

Control de la humedad del aire en el ambiente con el fin de mantener en óptimas condiciones las frutas y verduras tratadas.

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.

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 en la cual se recogen algunos ejemplos:

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

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.

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.

Vemos pues como el contenido de humedad de los tejidos vegetales está íntimamente ligado a la amplitud de su periodo de conservación y a las condiciones en que esta se realiza.

Las pérdidas de peso y modificaciones en la textura de los alimentos son parámetros de importancia capital, a considerar en la aplicación de técnicas poscosecha y en la fase de distribución comercial de los alimentos perecederos que no se pueden ignorar.

Pero tampoco una humedad muy alta en la cámara de conservación representa la solución definitiva para los problemas de la pérdida de peso y envejecimiento de los productos, pues la humedad excesiva produce fisiopatías, y favorece el desarrollo de enfermedades criptogámicas.

El contenido de humedad, juega un papel diferente en otros productos, así los granos y semillas de cereales y leguminosas, y las pepitas de girasol, deben tener un bajo porcentaje de humedad si se pretenden conservar adecuadamente. Las normativas comunitarias establecen para los cereales contenidos máximos en el entorno del 13 al 15 por 100.

Así pues, el conocimiento de las propiedades del aire húmedo, se medida y regulación se hacen imprescindibles como técnicas a manejar, tanto en el almacenamiento y conservación de las producciones de origen vegetal y animal.

Ahora pasemos a la parte matemática que como herramienta nos permitirá manipular aspectos relacionados con la humidificacion en la Parte 2

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