Evaporación
La evaporación es el proceso lento por el cual un líquido pasa a la fase gaseosa a una temperatura inferior a su punto de ebullición. Este proceso tiene lugar exclusivamente en la superficie libre del líquido. Las moléculas individuales se desprenden del líquido cuando su energía cinética es suficiente para superar las fuerzas de enlace.
La evaporación es un proceso continuo de transporte de materia. Está influenciada por la temperatura, el movimiento del aire, la presión y la humedad relativa. Las temperaturas elevadas y la baja humedad aceleran la evaporación. Asimismo, una disminución de la presión ambiental aumenta la tasa de evaporación.
La temperatura de la superficie del líquido es determinante para la evaporación. Esta determina la presión de vapor de saturación local. Por lo tanto, la evaporación es un proceso combinado de transferencia de calor y de masa. Una disminución de la presión ambiental o un aumento de la temperatura incrementan considerablemente la tasa de evaporación.
A diferencia de la ebullición, la evaporación se produce sin que se formen burbujas en el interior del líquido. Se trata de un fenómeno superficial. En los procesos técnicos de secado, la evaporación suele ser el segundo paso tras la deshumidificación mecánica.
La tasa de evaporación puede describirse mediante:
m˙ = k · A · [exp ( −ΔH_vap / (R · T_L ) + C )−p]
- m˙ es el caudal de evaporación (kg/s)
- k es el coeficiente de transferencia de masa
- A es la superficie de evaporación (m²)
- ΔH_vap es la entalpía de vaporización (J/mol)
- R es la constante universal de los gases (J/(mol·K))
- T_L es la temperatura de la superficie del líquido (K)
- C es la constante de los gases
- p es la presión de vapor del entorno del proceso (Pa)
La evaporación desempeña un papel importante en los procesos de secado, refrigeración, bombas de calor, recubrimiento y separación de disolventes.