En un gran número de procesos de producción industrial resulta indispensable tener un control estricto sobre la humedad, ya que se requieren de condiciones ambientales muy específicas.
Este control se puede hacer mediante el enfriamiento del aire para condensar el vapor de aire contenido o bien, mediante el uso de un desecante, y en esta ocasión hablaremos de los métodos deshumidificadores que se emplean particularmente en la industria alimenticia para crear las condiciones adecuadas para la realización de los procesos que involucra.
Para la mayoría de las personas el principio de condensación resulta familiar y consiste en el enfriamiento del aire por debajo de su temperatura de rocío, lo que ocasiona que la humedad se condense sobre la superficie más próxima y por tanto, el aire pierda humedad.
La cantidad de humedad perdida por el aire depende de qué tanto se pueda enfriar éste, pues a menor temperatura mayor será la condensación y por tanto, el aire estará más seco. Este principio básico es el que rige el funcionamiento de la mayoría de los equipos utilizados en comercios y residencias para el acondicionamiento del aire, los que en términos generales funcionan con sistemas de refrigeración.
Los sistemas de refrigeración convencionales se encargan de enfriar el aire y eliminar parte de su humedad al condensarla para devolver un aire más frío y deshumidificado. Esto lo hacen mediante el bombeo de calor del aire seco a un aire ubicado en otro sitio empleando un gas refrigerante.
Es precisamente de esta manera que funcionan muchos equipos de deshumidificación, pero gracias a los avances tecnológicos, hoy en día es posible encontrar una extensa variedad de opciones con funcionamientos diferentes y combinando compresores, evaporadores y condensadores.
Sin embargo, en el diseño de un sistema de control de humedad industrial se distinguen tres diferentes combinaciones básicas que resultan altamente eficientes: refrigeración por expansión directa, refrigeración por líquido frío y sistemas de deshumidificación y recalentamiento.
La eficacia de la deshumidificación que ofrece cada uno de estos sistemas depende de las condiciones en las que se instalen, sin embargo, de manera general presentan el problema de que pueden funcionar sólo hasta 6°C, pues a una temperatura más baja el serpentín evaporador con el que están equipados se cubre de hielo y los equipos tienen que comenzar a operar en un ciclo de descarchado. Lo anterior vuelve difícil la tarea de mantener una humedad constante a temperaturas más bajas.
Con el uso de refrigerantes estos sistemas pueden trabajar a temperaturas más bajas aunque el uso de estas sustancias representa otro tipo de problemas, como posibilidad de fugas, riesgos de corrosión, mayor dificultad para generar condiciones ambientales estables y un costo energético mayor.
Una excelente alternativa para eliminar estos problemas es el uso de deshumidificadores desecantes, equipos que en lugar de enfriar el aire hasta que el vapor de agua que contienen se condense, crean un área de baja presión de vapor en la superficie para atrapar la humedad contenida en el aire.
Con este modo de funcionamiento, el agua ejerce una presión alta sobre el aire, lo que hace que las moléculas del líquido se desplacen desde el aire hasta el desecante dando como resultado la deshumidificación.
Los desecantes diseñados para atrapar agua pueden encontrarse con la capacidad de absorber desde el 10 hasta el 10,000% de su peso en seco y su característica principal es que emplean los cambios de la presión del vapor de su superficie para eliminar la humedad del aire en un ciclo continuo de deshumidificación compuesto por tres etapas.
La primera etapa consiste en la absorción en la que, a medida en que el desecante absorbe la humedad, se va calentando y humedeciendo el desecante que al inicio estaba seco y frío hasta llegar al punto en que su presión de vapor es igual a la del aire que lo circunda, es decir, hasta el momento en que ya no puede absorber más agua.
La segunda etapa es conocida como desorción y consiste en la separación del desecante del aire húmedo y calentado para colocarlo en un flujo de aire diferente con una presión de vapor muy alta.
En esta etapa la humedad sale del desecante, dejándolo seco pero caliente, por lo que resulta necesaria la tercera etapa para que pueda reiniciar el ciclo de funcionamiento: el enfriamiento. En la fase de enfriamiento el desecante recupera su baja presión y se enfría para dar inicio al ciclo nuevamente.
Los desecantes utilizados para eliminar la humedad del aire pueden ser líquidos o sólidos, pero en cualquier caso se comportan de la misma manera, es decir, la presión de vapor de su superficie varía en función de su temperatura y de su contenido de humedad. Sin embargo, sí existen algunas diferencias asociadas con la manera en que reaccionan a la humedad.
Mientras algunos desecantes sólo se encargan de recogerla, otros atraviesan por un cambio químico o físico en el momento en que la atrapan, por lo que se recomienda evaluar los requerimientos particulares de la aplicación específica que se le va a dar al desecante antes de implementar su uso.
Actualmente existen diferentes opciones de sistemas de deshumidificación desecantes, como las torres de rociado de líquido, las torres dobles de desecante sólido, los lechos horizontales giratorios, los lechos verticales múltiples y los rotores desecantes tipo panal de abeja, los que resultan particularmente útiles en la industria alimenticia.
En la segunda parte de esta entrada hablaremos de las características de este sistema y de las aplicaciones que puede tener en procesos como la conservación de alimentos.
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