Principios de adsorción de la rueda desecante de los deshumidificadores

Los deshumidificadores industriales se dividen en dos: equipos desecantes y con compresores. Los primeros integran un rotor con material desecante para separar el líquido del aire. Si piensan adquirir un ejemplar, es importante entender el funcionamiento de la rueda desecantes y sus principios de adsorción.

¿En qué consiste la adsorción?

Puede entenderse como la tendencia de uno de los componentes del sistema a concentrarse en la superficie de otro, donde comúnmente la composición es distinta a la correspondiente en el seno de este. El adsorbato es la sustancia concentrada en la superficie, y el adsorbente es la otra sustancia. En el fenómeno, tiene importancia las diferencias de presiones entre el aire y la superficie del desecante.

La adsorción de la humedad en aire, que emplean los deshumidificadores industriales, sucede cuando la presión del material desecante es menor a la presión de vapor. Se trata de un proceso contrario a la desorción. El equilibrio es posible cuando ambos logran la misma presión de vapor, lo que detiene el proceso de sorción. Para que el proceso continúe, deben utilizarse fuerzas externas, como modificar la temperatura del aire o su temperatura.

En el proceso, no hay una penetración física de una etapa en la otra, por tal motivo suele clasificarse como superficiales a este tipo de procesos. Hay dos aspectos que deben considerarse en los procesos de adsorción:

  • Cinético. Describe la velocidad del proceso.
  • Termodinámico. Describe el efecto de la adsorción sobre la energía interfacial del sistema en equilibrio.

Se clasifica también en dos tipos según la naturaleza del proceso:

Adsorción física

Está dada por las fuerzas de Van der Waalls. Comúnmente, puede revertirse y sucede la desorción cuando incrementa la temperatura o descender la presión de la mezcla.

Adsorción química

Se da por fuerzas análogas al enlace químico. Las moléculas de agua son atraídas por grupos hidroxilo presentes en las superficies del material desecante, por tal motivo las fuerzas son mayores, lo que vuelve irreversible a la adsorción química, a menos que haya modificaciones críticas de temperatura y presión.

La adsorción física es la más útil en los sistemas como los deshumidificadores, que eliminan los problemas de salud por humedad, además, permite regenerar el desecante y funciona cuando se logra el punto de equilibrio.

Ahora bien, las ruedas desecantes de los deshumidificadores industriales, comúnmente, usan materiales con características higroscópicas, que pueden atraer el agua del entorno, ya sea en forma de líquido o vapor. Hay diversas sustancias higroscópicas, por ejemplo, el etanol, el azúcar y las fibras de celulosa del papel o el algodón, sin embargo, estos materiales no pueden regenerarse y no son útiles en deshumidificadores debido a su baja capacidad de adsorción.

Los materiales absorbentes usados comúnmente en equipos de control de humedad absorben entre 10 y 1,100% de humedad según el ambiente. Usualmente, se regeneran entre los 50 y 260 °C. Para considerar como adecuado a un material desecante, deben cumplirse dos principios:

  • Rendimiento de adsorción tipo 1M. Es la mejor opción para sistemas de aire acondicionado.
  • Alta capacidad de sorción. Deben tener altas cantidades de adsorción saturada y su reactivación debe ser sencilla.

Los desecantes sólidos son los más utilizados y se clasifican según capacidad de adsorción, que usualmente depende directamente de la relación entre el volumen del material y el área superficial. Tal clasificación es la siguiente:

  • Microporos de 2˚Aa 20˚A.
  • Poros medianos de 20˚Aa 500˚A.
  • Macroporos > 500˚A.

Son pocos los materiales que, de manera natural, cumplen los requisitos para ser usados en los deshumidificadores y permiten percibir múltiples beneficios para la salud del personal. Son sintéticos o variaciones optimizadas de compuestos naturales: gel de sílice y zeolita. Hay otros materiales desecantes que pueden usarse y proporcionan ventajas adicionales, por ejemplo, T iO2, que absorbe agua, bacterias, virus, entre otros contaminantes, y mediante un proceso fotocatalítico. Los más comunes son los siguientes:

Gel sílice

Se trata de un material inorgánico, que patentó Walter A. Patrck en 1919 y fue usado como filtro en las máscaras de gas en la Primera Guerra Mundial. Su distribución es coloidal y en ellas se distinguen dos fases: la red de óxido de silicio y otra formada por grupos de silicio hidratado y ubicado en la superficie del material.

Estos grupos hidroxilo son polares y pueden formar enlaces con alcoholes u otros óxidos polares mediante puente de hidrógeno. Cada hidroxilo de la superficie puede absorber una molécula de agua, por tal motivo se requiere mucha superficie en el material. Afortunadamente, son altos los valores en el gel sílice, lo que proporciona una gran superficie de adsorción.

El gel sílice es ampliamente utilizado en las industrias, no solo para controlar la humedad y la temperatura. Puede encontrarse en comidas procesadas y en concentraciones menores al 2%, además, funge como agente emulsivo o estabilizador gracias a sus propiedades. Se utiliza también en filtros de agua domésticos.

Zeolita

Se trata de un mineral, que puede usarse en varias aplicaciones, sin embargo, en su forma natural presenta propiedades difíciles de controlar. Para que sus propiedades sean más estables, se sintetiza en laboratorios. De esta manera, puede utilizarse en procesos industriales, por ejemplo, las ruedas desecantes para deshumidificar instalaciones.

La zeolita posee un armazón tridimensional de tetraóxidos de silicio y aluminio, con canales y grandes huecos. Hay cationes en sus intersticios, que no son intercambiables y equilibran las cargas negativas de AIO4. Tales cationes suelen ser sodio, calcio, hierro o potasio. En el centro del armazón quedan grandes canales y cavidades, que captan las moléculas de agua.

Dicha agua no forma parte de la estructura del material, por tal motivo puede eliminarse sin dañar la red cristalina, lo que posibilita la regeneración de la zeolita y el uso repetido como elemento desecante.

La zeolita posee un comportamiento bastante estable sin importar su presión de vapor y su límite de vapor es muy claro gracias al llenado de todas las cavidades de su estructura. En cambio, las isotermas del gel sílice poseen alta capacidad de adsorción, que aumenta al crecer la presión y es provocado por la reestructuración de las dimensiones de los poros.

El gel sílice es el más utilizado, ya que posee excelente comportamiento a medianas presiones de vapor y bajas temperaturas. La zeolita posee una mayor capacidad de deshumidificación a bajas presiones, sin embargo, requiere de altas temperaturas para funcionar de forma similar al gel sílice.

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El modelo DD900 se diseña para adaptarse a distintas fuentes de calor de regeneración, por lo que puede acoplarse en cualquier instalación. Posee también un ventilador de proceso EC de alta capacidad y un controlador electrónico. Si desean saber más detalles sobre este u otros modelos, comuníquense al 800 9 H2O TEK (800 942 6835) o visiten nuestras sucursales cuyas direcciones encontrarán en la sección de contacto de nuestro sitio web.