Practica Curva de Secado

 

Facultad de Ingeniería Química

Prá c ca : “Curva de Secado”

Profesora : Dr. Ic!el "i#$n Integrantes : Crist% Cauic! Pat

 

INTRODUCCIÓN Secado Secar un sólido es reducir su contenido en agua, o en general, de cualquier otro líquido. El secado es muchas muchas veces la operación operación final de un proceso proceso,, dejándose dejándose el producto producto sólido listo para para su envasado. envasado. La fase previa previa a todo todo secado es la eliminación eliminación mecánica mecánica de agua mediante filtros-prensa o centrifugas, reduciéndose después por vía térmica la humedad que quede. Esta ltima fase es propiamente la operación de secado. !omo en la ma"oría de casos el líquido en cuestión es el agua. El término secado es relativo, indicándose con él que ha" una disminución del agua li#re o humedad li#re del sólido. Se define como agua li#re la diferencia entre el contenido total de agua del sólido " el contenido de agua en el equili#rio, dada una temperatura " humedad relativa am#iental. Si un sólido tiene una cantidad de agua inferior al valor de equili#rio correspondiente a una humedad relativa del aire del $%%&, dicha agua se denomina agua ligada, " posee una presión de vapor inferior a la presión de vapor de agua líquida a la temperatura correspondiente. Sin em#argo, si tiene una cantidad de agua superior al valor de equili#rio citado, el e'ceso se denomina agua no ligada, " en tales condiciones la presión de vapor del agua en el sólido es igual a la presión de del agua agua líq líquid uida a a la tempe temperat ratura ura corres correspo pond ndien iente. te. !uanto !uanto más más higros higroscó cópic pica a sea un una a sustancia, más cantidad de agua ligada tiene. !uando !uand o se estud estudia ia la vel veloc ocida idad d de secad secado o de un sóli sólido do en cond condic icio ione nes s cons consta tant ntes es (tem (tempe pera ratu tura ra,, hu hume meda dad d am#ie m#ient ntal al " ve velo loci cida dad d del del aire aire)) " se representa en función de la humedad li#re del sólido (dete (de termi rmina nada da por por pesad pesada), a), se pued puede e aprec apreciar iar un pe perí ríod odo o de velo veloci cida dad d cons consta tant nte e " un pe perí ríod odo o de velocidad decreciente. *$+  Las operaciones de secado pueden clasificarse segn se trate de un proceso continuo o intermitente (o #ien por lotes) tes).. Estos tos térm rmiinos nos pueden apli lica cars rse e es espe pecí cífi fica came ment nte e desd desde e el punt punto o de vi vist sta a de la sustancia que ésta secando. sí, la operación denominada se seca cado do po porr lo lote tes, s, gene genera ralm lmen ente te es un proc proces eso o en semilotes, en donde una cierta cantidad de sustancia que se va a secar se e'pone a una corriente de aire que flu"e cont contin inua uame ment nte, e, en la cual cual se ev evap apor ora a " a la qu que e se transfiere la humedad. En las operaciones continuas, tanto la su sust stan anci cia a qu que e se va a se seca carr co como mo el gas gas pa pasa san n continu cont inuamen amente te a través través del equipo. equipo. eneralm eneralmente ente,, en todas las operaciones ocurre el contacto continuo entre el gas " la sustancia que se seca. *+ Equipo para secado

Fig.1. Curva de equilibrio de humedades, trazada para un sólido a una temperatura determina deter minada. da. La zona por debajo de la curva corresponde a la cantidad de agua que no puede ser eliminada por contacto con aire ambiente.

 

Secado en bandejas. En el secador de #andejas, que tam#ién se llama secador de anaqueles, de ga#inete, o de compartimientos, el material, que puede ser un sólido en forma de terrones o una pasta, se esparce uniformemente so#re una #andeja de metal de $% a $%% mm de profundidad. /n secador de #andejas típico, tiene #andejas que se cargan " se descargan de un ga#inete. /n ventilador recircula aire calentado con vapor  paralelamente so#re la superficie de las #andejas. 0am#ién se usa calor eléctrico, en especial cuando el calentamiento es #ajo. 1ás o menos del $% al %& del aire que pasa so#re las #andejas es nuevo, " el resto es aire recirculado.

Fig.2. Secador de bandejas o anaqueles

2espués del secado, se a#re el ga#inete " las #andejas se rempla3an por otras con más material para secado. /na de las modificaciones de este tipo de secadores es el de las #andejas con carretillas, donde las #andejas se colocan en carretillas rodantes que se introducen al secador. Esto significa un considera#le ahorro de tiempo, puesto que las carretillas pueden cargarse " descargarse fuera del secador. En el caso de materiales granulares, el material se puede colocar so#re #andejas cu"o fondo es un tami3. Entonces, con este secador de circulación cru3ada, el aire pasa por un lecho permea#le " se o#tienen tiempos de secado más cortos, de#ido a la ma"or área superficial e'puesta al aire.  Secadores indirectos al vacío con anaqueles.  Los secadores al vacío con anaqueles se calientan indirectamente " son del tipo de lotes, similares a los de las #andejas. Esta clase de secador consta de un ga#inete construido de hierro colado o plancha de acero con puertas herméticas, de tal manera que se pueda operar al vacio. Los

anaqueles huecos de acero se de "las " se#andejas conectanque en paralelo, con los colectores de montan vapor dedentro entrada decámaras salida. Las contienen los sólidos mojados se colocan so#re los anaqueles huecos. El calor se conduce condu ce a través de las parede paredes s metálicas " por radiación entre los anaqu anaqueles. eles. 4ara operaciones a temperaturas más #ajas, se usa circulación de agua caliente en lugar  de vapor para suministrar el calor que vapori3a la humedad. Los vapores se colectan en un con conden densad sador or.. Esto Estos s sec secado adores res se usa usan n par para a seca secarr mate materiale riales s cos costoso tosos s o sensi#les sensi#l es a la temperatura, temperatura, o #ien que se se o'iden fácilmente fácilmente.. Son mu" tiles tiles para manejar materiales con disolventes tó'icos o valiosos.

Secadores Secado res con contin tinuos uos de tún túnel  el . Lo Los s se seca cado dore res s co cont ntin inuo uos s de t tne nell su suel elen en se ser  r  compartimentos de #andejas o de carretillas que operan en serie. Los sólidos se colocan so#re #andejas o en carretillas que se despla3an continuamente por un tnel

con gases calientes que pasan so#re la superficie de cada #andeja. El flujo de aire

 

caliente ente puede ser a con contrac tracorri orriente ente,, en para paralelo lelo,, o una com#inació com#inación n de am# am#os. os. cali 1ucho 1uc hos s al alime iment ntos os se sec secan an po porr es este te pro proce cedi dimie mient nto. o. !u !uan ando do se de desea sea se seca car  r  partículas sólidas granulares, pueden utili3arse transportadores perforados o de fondo de tami3. Los sólidos granulares granulares hmedos se transpo transportan rtan en forma de una capa que tiene entre 5 " $5% mm de profundidad, profundidad, so#re una superficie superficie de tami3 o perforad perforada aa través de la cual se fuer3a el paso de aire caliente, "a sea hacia arri#a o hacia a#ajo. El secador consta de diversas secciones en serie, cada una con un ventilador " serpentines de calentamiento. /n ventilador adicional e'trae cierta cantidad de aire hacia hac ia la atm atmósfe ósfera. ra. En algunos algunos cas casos, os, los mat materia eriales les en for forma ma de pas pasta ta pue pueden den preformarse en cilindros " colocarse so#re el transportador para secarse.

Fig.. Secadores continuos de t!nel" a# secador de carretillas con $lujo de aire a contracorriente, b# secador de banda transportadora con circulación cruzada.

Secadores rotatorios . /n secador rotatorio consta de un cilindro hueco que gira por lo gene ge neral ral,, so so#re #re su ej eje, e, co con n un una a lig ligera era in incli clina nació ción n ha haci cia a la sa salid lida. a. Lo Los s só sólid lidos os granulares granula res hmedos se alimentan por la parte superior superior " se despla despla3an 3an por el cilindro a medida que éste gira. El calentamiento se lleva a ca#o por contacto directo con gase ga ses s ca cali lien ente tes s me medi dian ante te un fl fluj ujo o a co cont ntra raco corr rrie ient nte. e. En al algu guno nos s ca caso sos, s, el calentamiento es por contacto indirecto a través de la pared calentada del cilindro. Secadores Secado res de ta tambo mborr.   /n se seca cado dorr de ta tam# m#or or co cons nsta ta de un ta tam# m#or or de me meta tall calen ca lenta tado do,, en cu cu"o "o e' e'te terio riorr se ev evap apora ora un una a ca capa pa de delga lgada da de un líq líqui uido do o un una a suspensión hasta que se seca. El sólido seco final se le raspa al tam#or, que gira lentamente. lentame nte. Los secado secadores res de tam#or son adecuados para procesar suspensiones suspensiones o pastas de sólidos tinos, así como soluciones verdaderas. El tam#or funciona en parte como evaporador " en parte como secador. 6tras variaciones del secador de tam#or  son so n lo los s ta tam# m#ore ores s ro rotat tator orios ios do do#le #les s co con n ali alimen menta tació ción n po porr inm inmers ersió ión, n, o #i #ien en co con n alimentación superior en el espacio entre los dos tam#ores. El puré de papa se procesa en secadores de tam#or para o#tener el material en forma de escamas.

 

Fig.%. Secador de tambor rotatorio

Secadores por aspersión.  En un secador por aspersión, un líquido o una suspensión suspensión se atomi3a o se roela en una corriente de gas caliente para o#tener una lluvia de gotas tinas. El agua se evapora de dichas gotas con rapide3, " se o#tienen partículas secas de sólido que se separan de la corriente de gas. El flujo de gas " de líquido de la cámara de aspersión puede ser a contracorriente, en paralelo o una com#inación de am#os. Las gotas tinas se forman al introducir el líquido en to#eras de atomi3ación o di disco scos s gi girat ratori orios os de roc rocia iado do de alt alta a ve velo locid cidad ad en el int interi erior or de un una a cá cáma mara ra cilíndrica .Es necesario asegurarse asegurarse de que las gotas o partículas hmedas hmedas del sólido

no choquen nise seemplean adhieran adhier ancámaras a las superficies solida s antes que ha"an 4or  consiguiente, #astante solidas grandes. Los de sólidos secos secado. salen por el fondo de la cámara a través de un transportador de tornillo. Los gases de escape flu"en hacia un separador de ciclón para filtrar las partículas mu" finas. Las partículas que se o#tienen son mu" ligeras " #astante porosas. La leche en polvo se o#tiene mediante este proceso.

Fig.&. 'iagrama de $lujo para una unidad de secado por aspersión.

Secado de

 

cosechas as " granos granos.. Los granos de una cosecha contienen apro'imadamen apro'imadamente te de 7% a cosech 75& de humedad " para poder almacenarlos sin pro#lemas durante un a8o de#en secarse hasta un $7& de humedad en peso (9l). En la tolva de secado, el espesor de la capa de granos, a través de la cual pasa el aire caliente, es %.5 m o menos. /na corriente de aire (sin calentar) en la sección del fondo, enfría los granos secos antes de la salida. 9all (9l) descri#e otros tipos de secadores de cosechas " de tolvas de depósitos. *7+

Fig.(. Secado vertical de $lujo continuo para granos.

MATERIALES          

Malla metálica Cuchillo Pelador Rebanadora Guantes Balanza analíca Vernier Horno Muestra solida (manzana) Esátula

PROCEDIMIENTO

 

!" #e cortaron cortaron $ edazos de la muestra muestra (manzana) en dimensiones dimensiones casi i%uales con con a&uda a&uda del micr'metro" "  las cinco cinco muestras muestras se se les midi' midi' ancho* ancho* lar%o lar%o & alto* se tom' tom' nota nota de lo obt obtenido enido"" +" #e esaron esaron las $ mallas en la balanza balanza sin colocarles la muestra muestra ara ara osteriormente osteriormente tarar tarar la balanza & tomar el eso de cada muestra" ," #e encen encendi' di' la la estu-a estu-a a una temera temeratur tura a de $$ $$ ." $" #e meeron meeron todas todas las muestras muestras a la estu-a estu-a & en inter/alos inter/alos de di-erentes di-erentes emos emos 0" 1e i%ual i%ual manera manera se le le tom' la la temera temeratura tura de de las muestr muestras" as" 2"

 Análisis resultadoss  Análi sis y resultado l realizar la rácca se obenen los datos con los 3ue traba4aremos ara hacer el análisis de las cur/as" 5os cuales or%anizamos de la si%uiente manera6 'amina

()c*+

Peso sin muestra

malla,muestra

Fracci$n de solidos



/.0 4

-

1. 1.-

2.-3 2.-3

1 5 6

4 / 3.3

-. 1. 2.-3 1. 2.-3 6.4 -4 2.-3 Para conocer el eso de la muestra se rocedi' a tarar la

balanza* rimero se esaron las mallas enumerándolas de la ! a la $ & lue%o se esaron 4unto con la muestra hallando la di-erencia de esos ara conocer el eso de cada muestra" Entonces ara obtener el contenido de humedad base seca se sabe 3ue es el cociente de la masa de a%ua en la manzana & su masa seca" Para obtener la Humedad base seca6

 Humedad  Humed ad en baseseca base seca=

gr demuestra demuestra−( gr muestrainici muestrainicial al∗fra fra ccde soli solidos dos) gr muestra muestra ini inicial cial∗frac fraccc de solidos solidos

Para obtener la -racci'n de solidos6

fracci fra ccion on de solidos solidos=1 −humed humedad ad inicial Con esto /amos a obtener ara cada muestra & ara cada emo la -racci'n de s'lidos & or ende la humedad en base seca"

 

Humedad inicial

#e tom' una muestra de manzana -resca & se le determine la humedad"

7"8,

789S(& Peso )muestra +

(iem;o )min+

dt

2 6

? -?0

6?6 5?10////1

2?-/2565656 2

-2 2

-?0 -?3

5?10////1 1?656565656

2?246//1 2?2634-4-4

12 52 62 32

-?5 -?1 -? -

?0///// ?301-4-4-4 ?520202020 -?45202020-

2?24520202?24520202?2634-4-4

789S(&  (iem;o (iem ;o )min+ )min+

dt dt 2?236 2?-4/6 2?2 2?256 2?21-6 2?236 2?236 @2?21224111

 

789S(& 5 (iem;o (iem ;o )min+ )min+ 2 6

dt 2?2/-/-1-2?25204132/ 2?26-0624 2?212/1//26 2?25204132/ 2?212/1//26 2?2250-421 @2?2502//430

 connuaci'n* se %ra;ca la humedad en base seca obtenida /s el emo ara cada muestra de las tablas anteriormente resentadas"

789S(& 0    a    c    e    s    e    s    a     b     d    a     d    e    m    u    H

$"$ $ ,",

,",

, +"$$ +

" 7" eso del s'lido secoD  >área de la suer;cie e=uestaD  >/elocidad de secadoD > di-erencia de humedad resecto del emo" Entonces lo simli;camos a6

v eloci elocida dad d de se seca cado do=

dX  humedad ent  1  1 −hu hume meda dad d ent  2  2 =  2 −t 1 dθ t  2

En los cálculos se coloc' una nue/a columna ara oder realizar las %rá;cas ara cada muestra* misma 3ue &a está ane=ada en las tablas anteriores & se obene al %ra;car6

m! ! !7 8 0 ,  7 

"$

+

+"$

, m!

,"$

$

$"$

 

m 7"!, 7"! 7"! 7"78 7"70 7"7, 7"7 7 "$

+

+"$

,

,"$

$

$"$

,"$

$

$"$

m+ 7"72 7"70 7"70 7"7$ 7"7$ 7"7, 7"7, 7"7+ "$

+

+"$

,

m, 7"! 7"7< 7"78 7"72 7"70 7"7$ 7"7, 7"7+ 7"7 7"7! 7

+

+"$

,

,"$

$

$"$

 

7"70

7"7,

7"7

7

+

+"

+",

+"0

+"8

,

,"

,",

,"0

,"8

$

m$

1e acuerdo a lo in/es%ado se debe obtener un comortamiento como el si%uiente6

1e esta manera /eri;camos 3ue solo la muestra , & $ enden a este comortamiento en donde la raidez se manene constante or un eriodo & lue%o decrece &a 3ue se /a e/aorando la humedad li%ada a la manzana recordando recordando 3ue redominan las condiciones internas* en las ot otras ras + muestras solo se obser/a la tendencia en la 3ue decrece la /elocidad* es decir Fc (unto de /elocidad de secado) de4a de ser constante or lo 3ue decrece" Por tanto* se de;ne en la etaa E?1 la /elocidad de secado decrece al disminuir la humedad de la manzana"

 

CONCLUSIÓN l determinar la humedad or medio del secado de estu-a -ue un oco tardado deri/ado a 3ue al realizar el eso de las muestras desus de cada emo esmado* la balanza no era tan recisa or lo 3ue al tabular se obtu/ieron saltosI si%ni;cantes 3ue se tu/ieron 3ue desreciar ara realizar las %rá;cas" #e lo%r' obser/ar el comortamiento de la humedad /s el emo & de la /elocidad del secado /s la humedad &a 3ue or medio de las %rá;cas se udo resenciar este comortamiento" comortamien to" #e determin' la humedad de la manzana cuando &a no había ma&or /ariaci'n* -ueron 07 minutos es decir siete /eces se e=uso la muestra a eso hasta 3ue no hubo cambio si%ni;cante" Para oder de;nir 3ue el roceso de secado ha terminado se debe entender 3ue el unto de e3uilibrio se de;ne como la orci'n de a%ua del s'lido hmedo 3ue no uede ser remo/ida or el aire 3ue entra debido a la humedad rela/a 3ue osee & así odemos decir 3ue el roceso de secado ha terminado cuando se ha e=uesto el s'lido un emo su;ciente ara 3ue alcance el e3uilibrio* es decir cuando lle%a un momento en 3ue dicho s'lido ene un contenido contenido de humedad de;nido"

Re-erencias  JJJJJJJJJJJJJJJJJJ  JJJJJJJJJ JJJJJJJJJJJJJJJJJJ JJJJJJJJJJJ? JJ?  K!L

 " Costa 5'ez (77,)" Curso de Nn%eniería Ouímica6 Nntroducci'n a los rocesos* las oeraciones

unitarias & los -en'menos de transorte" Esaa6 Editorial Re/ert" KL

  Castells (7!)" #istemas de tratamiento trmico" Madrid6 Ediciones 1íaz de #antos"

K+L

C" " GeanQolis (!