Práctica 1 y 2 Psicrometria y Aplicación en Secado

Prácticas 1 y 2 Psicrometría y Aplicación en Secado 1. Objetivo: Conocer cer y saber saber inter interpre pretar tar las carta cartass psicrom psicrométr étrica icas. s. Objetivo: 1. Cono 2. Conoce Conocerr el conce concepto pto de de secado secado y enten entender der su utilidad. utilidad. 3. Conoce Conocerr de qué factores factores depe depend ndee el el secado secado.. 4. Saber expresar el conteni contenido do de de humedad humedad de un producto en en base seca seca y base húmeda. húmeda. 2. Fundamento teórico. teórico. !l  !l término humedad se aplica en los "eneral a la cantidad de #apor  presente en un "as. "as. $unque $unque los los términos términos #apor y "as% podr&an ser equi#alentes equi#alentes%% no lo son' son' el "as es un estado f&sico en donde% por arriba de ciertas condiciones (cr&ticas( de presi)n y temperatura% no puede condensarse% es decir% con#ertirse en l&quido. !s claro que el "as ba*o las condiciones antes mencionadas podr&a licuarse y por lo tanto e#aporarse% recibiendo el nombre de #apor. !ntonces el #apor es el producto de la e#aporaci)n de un l&quido. $l aumentar la temperatura en el l&quido aceleramos el proceso de #apori+aci)n% es decir% habr, una mayor cantidad de #apor% presente en el "as% el proceso de e#aporaci)n continua hasta la última "ota de l&quido. -os puntos de roc&o se refieren a la temperatura y presi)n a la cual un sistema condensa. Cuando%  por e*emplo% e*emplo% en una habitaci)n se comien+an comien+an a empaar los #idrios #idrios ocurre que se ha lle"ado lle"ado al  punto de saturaci)n de la humedad humedad del local y al descenso descenso de la temperatura esa humedad humedad /precipita0% condens,ndose condens,ndose sobre las superficies. !l roc&o matutino sobre las ho*as de las plantas es un e*emplo similar. Humedad en la atmósera. atmósera. !l aire en la atm)sfera se considera normalmente como una me+cla de dos componentes: aire seco y a"ua. -a capacidad de la atm)sfera para recibir #apor de a"ua se relaciona con los conceptos de humedad absoluta% que corresponde a la cantidad de a"ua  presente en en el aire por unidad unidad de masa de aire seco% seco% y la humedad relati#a que es la ra+)n entre la humedad absoluta y la cantidad m,xima de a"ua que admite el aire por unidad de #olumen. Se mide en tantos por ciento y est, normali+ada de forma que la humedad relati#a m,xima posible es el 1. Cuandolahumedadalcan+ael#alordel1%se dice que aire est, saturado% y el exceso de #apor se condensa para con#ertirse en niebla o nubes. !l fen)meno del roc&o en las maanas de in#ierno se debe a que la humedad relati#a del aire ha alcan+ado el 1 y el aire no admite m,s a"ua. ambién se alcan+a el la saturaci)n cuando usamos a"ua muy caliente en un recinto cerrado como por e*emplo en un bao% en este caso el a"ua caliente se e#apora f,cilmente y el aire de la habitaci)n alcan+a con rapide+ el 1 de humedad relati#a. !stos dos fen)menos son diferentes pero ilustran las dos formas en que puede aumentar la humeda humedad d de un recinto recinto:: por disminu disminuci) ci)n n de la tempera temperatura tura ambient ambiental al o por aumento aumento de la cantidad de a"ua en el ambiente. !l primero de los fen)menos se relaciona con el concepto de temperatura de roc&o. Si se mantiene la cantidad de a"ua en el ambiente constante y se disminuye la temperatura lle"a un momento en que se alcan+a la saturaci)n% a esta temperatura se le llama temperatura del punto de roc&o. Cualquier ob*eto de una habitaci)n que ten"a una temperatura menor menor que la temperatura temperatura de roc&o presenta condensaci)n condensaci)n en sus paredes por este fen)meno. fen)meno. $s& ocurre% ocurre% por e*empl e*emplo% o% cuando sacamos una lata de bebida del refri"erado refri"erador% r% su tempera temperatura tura es se"uramente% menor que la de roc&o y obser#amos como la lata se empaa de humedad. Humedad relativa.! -a humedad relati#a% 5 67% es la proporci)n de #apor de a"ua real en el aire comparad comparadaa con la cantidad cantidad de #apor #apor de a"ua necesari necesariaa para la saturaci)n saturaci)n a la temperatura correspondiente. 8ndica que tan cerca est, el aire de la saturaci)n. Se mide en  porcenta*e entre  y 1% 1% donde el  si"nifica si"nifica aire seco y 1 aire saturado: punto de roc&o% d% es la temperatura temperatura a la la "emperatura del punto de rocío.! -a temperatura de punto cual el aire se satura si se enfr&a a presi)n constante. -a d esta únicamente determinada por la  presi)n de #apor del aire y por lo tanto es la temperatura temperatura a la cual la presi)n de #apor es i"ual a la presi)n de saturaci)n del aire.

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"emperatura de #ulbo Seco.!-a temperatura indicada por un term)metro no afectada por el #apor de a"ua contenido en el aire. "emperatura de #ulbo H$medo.! -a temperatura del aire indicada por un term)metro de bulbo húmedo' temperatura a la cual el a"ua% por e#aporaci)n en el aire% puede lle#ar aire a saturaci)n adiab,ticamente a la misma temperatura. %1& Secador de cajas' !ntendemos por /secado0 la disminuci)n de la humedad de un s)lido húmedo mediante un  procedimiento térmico. $ #eces el concepto de secado se extiende a la eliminaci)n de a"ua mediante procedimientos mec,nicos 9prensado% filtrado% centrifu"ado% etc.% sin embar"o en este caso es preferible denominar al proceso como deshidrataci)n de alimentos. (tilidades' !l secado de los alimentos es uno de los métodos m,s anti"uos utili+ados para su conser#aci)n% ya que al reducirse el contenido de a"ua en un alimento:  Se reduce la posibilidad de su deterioro biol)"ico% y se reducen otros mecanismos de deterioro.  Se reduce su peso y #olumen% aumentando la eficacia de los procesos de transporte y almacena*e 9sopas deshidratadas% leche en pol#o% etc..  ;uede conse"uirse un alimento m,s apto para el consumo 9*am)n serrano% chori+o%  pimientos para piment)n% etc.. !l proceso de secado puede ser deliberado% como en los casos anteriores% o no. ;or e*emplo% en la cocci)n o en el tueste del pan% la ho"a+a se seca por la aplicaci)n de calor. $ #eces el secado se  produce en casos en los que no se desea% por e*emplo% en la maduraci)n del queso o en la carne refri"erada. Factores )ue intervienen' !n el proceso de secado inter#ienen una "ran cantidad de factores que hay que tener en cuenta. ;or e*emplo% no debe daarse la estructura de los productos% influyendo ne"ati#amente sobre la calidad de los mismos. na transmisi)n de calor que proporcione el calor latente de #apori+aci)n necesario para eliminar el a"ua.  b >na transmisi)n de a"ua desde el alimento hacia el exterior. %2& "ipos de secado' $unque existen otros métodos 9liofili+aci)n% secado a #ac&o% nos centraremos en el secado por contacto con aire. !l alimento se encuentra en presencia del aire atmosférico 9a la presi)n atmosférica y se le transmite calor mediante una corriente de aire caliente o bien mediante el contacto con una superficie caliente. !l a"ua se extrae en forma de #apor *unto con el aire. !ste mecanismo es el m,s sencillo y es muy utili+ado en la pr,ctica% por ello ser, el que consideraremos en este tema. !l conocimiento de las ecuaciones y dia"ramas psicrométricos ser, especialmente útil en éste caso. ;ara reali+ar estos procesos se utili+an una "ran #ariedad de instalaciones de secado o secaderos 9de túnel% de bande*as o armario% etc.. !n este tema% sin embar"o% no consideraremos las  particularidades de cada instalaci)n. %*& +ontenido de ,umedad' $ntes de comen+ar con el estudio de los balances de materia y ener"&a en el proceso de secado% resulta con#eniente definir y conocer al"unos términos que permiten expresar la cantidad de a"ua que contiene el s)lido a secar% as& como la cantidad de a"ua que es necesario eliminar para 2

secarlo. $l i"ual que en el caso del aire húmedo% consideraremos que el s)lido húmedo est, formado por una parte completamente seca 9s)lido seco m,s una cierta cantidad de a"ua. %-& +arta Psicrometrica'

(so de la +arta Psicromtrica Con dos propiedades del aire% se pueden locali+ar sus condiciones en la Carta ;sicométrica y todas las otras propiedades pueden ser encontradas con la lectura en la escala apropiada. Fi/ura 1 ilustra el tra+o de una condici)n locali+ada en la intersecci)n de las temperaturas de bulbo húmedo y bulbo seco. -a temperatura de bulbo seco est, representada en la carta por las l&neas #erticales con su escala al fondo de la carta. -a temperatura de bulbo húmedo es le&da a lo lar"o de la l&nea de saturaci)n y est, representada en la carta por las l&neas dia"onales s)lidas. -a entalp&a de saturaci)n% para una temperatura de bulbo húmedo dada es le&da de la escala dia"onal a la i+quierda usando las l&neas dia"onales que se extienden desde la l&nea de saturaci)n.

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Fi/ura 2 8lustra el tra+o de una condici)n en la intersecci)n de la temperatura de bulbo seco y la humedad relati#a. -a humedad relati#a est, representada en la carta por las l&neas cur#as que est,n marcadas en por ciento de humedad relati#a. Fi/ura * 8lustra el tra+o de una condici)n en la intersecci)n de la temperatura de bulbo seco y la temperatura de roc&o. -a temperatura de roc&o es le&da a lo lar"o de la l&nea de saturaci)n que intersecta la l&nea hori+ontal de humedad espec&fica. !l #alor de la humedad espec&fica es le&da de las escalas a la derecha en libras o "ranos de humedad por  libra de aire seco mediante la selecci)n de la escala apropiada. Fi/ura - 8lustra la determinaci)n del #olumen especific) desde la carta. !l #olumen especific) est, representado por las l&neas dia"onales punteadas marcadas en pies cúbicos por libra del aire seco. -os puntos intermedios son le&dos por la interpolaci)n entre las l&neas.

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?

@eterminando la humedad relati#a y absoluta' la entalpia y el punto de roc&o.

A

@r. Besús edina Salas D !SC  E$8=

3. 0ateriales y eactivos. !quipo de Secador de ca*as: @escripci)n del equipo:  =ombre: secador de ca*as C)di"o: 8C8na me+cla de aire y #apor de a"ua que se alimenta a un proceso de secado% tiene una temperatura de bulbo seco de ?H.2 /C 913? /E y humedad de .3 N"  2na corriente de aire a J2.2 /C 91J /E con humedad  O .A?? N"  2< IN" de aire seco% se pone en contacto con a"ua en un saturador adiab,tico. Sale del proceso con J de saturaci)n. a TCu,les son los #alores finales de  y  /CU' b TCu,les ser&an los #alores de  y  para el 1 de saturaci)nU 5espuesta: a  O .HF N" 2< IN" de aire seco%  O ?2.J /C 912HME. F.3A. Saturaci)n adiab,tica del aire. >na corriente de aire entra a un saturador adiab,tico con una temperatura de HA.H /C y una temperatura de punto de roc&o de 4.A /C. Sale del saturador con F de saturaci)n. TCu,les son los #alores finales de  y  na me+cla de aire y #apor  de a"ua tiene una temperatura de bulbo seco de A?.A /C y una temperatura de bulbo húmedo de 32.2 /C. TCu,l es la humedad de la me+claU 5espuesta:  O .1H? N"  2< IN" de aire seco. F.3J. umedad y temperatura de bulbo húmedo. -a humedad de una me+cla de aire y #apor de a"ua es  O .3 N"  2