Practica Secado Charolas Otra 3

 

Instituto Politécnico Nacional   Escuela Superior de Ingeniería Química e

 

Industrias

Extractivas

Departamento de Ingeniería Química Industrial Academia de Operaciones Unitarias Procesos de separación por membrana y los que involucran una fase solida Laboratorio de Procesos de separación por  membrana y los que involucran una fase solida Practica 5 “Secador de charolas” Solis Caballero Erik Ivan Grupo: 4IV94

 

SECADO:  En ge gene nera ral, l, el seca secado do si sign gnif ific ica a la re remo moci ción ón de cant cantid idad ades es de ag agua ua relativamente pequeñas de cierto material. La evaporación se refiere a la eliminación de cantidades cantidad es de agua bastante bastante grandes; además, ahí el agua se elimina en forma de vapor  a su punto de ebullición. En el secado, el agua casi siempre se elimina en forma de vapor  con aire.

Dentro Den tro de los secadores secadores direct directos os contin continuos uos se tiene tiene al secador secador de charol charolas, as, también se llama secador de anaqueles, de gabinete, o de compartimientos, el material, que puede ser un sólido en forma de terrones o una pasta, se esparce uniformemente sobre una bandeja de metal de 10 a 100 mm de profundidad. Un ventilador recircula aire calentado con vapor paralelamente sobre la superficie de las las band bandej ejas as.. Tamb Tambié ién n se usa usa calo calorr eléc eléctr tric ico, o, en espe especi cial al cuan cuando do el calentamiento es bajo. Más o menos del 10 al 20% del aire que pasa sobre las bandejas bandej as es nuevo, y el resto es aire recirculado. Después Después del secado, se abre el gabinete y las bandejas se remplazan por otras con más material para secado. Una de las modificaciones de este tipo de secadores es el de las bandejas con carre car reti till llas, as, dond donde e la las s band bandej ejas as se colo coloca can n en carre carreti till llas as rodant rodantes es que que se introducen al secador. Esto significa un considerable ahorro de tiempo, puesto que las carretillas pueden cargarse y descargarse fuera del secador.

En el caso de materiales granulares, el material se puede colocar sobre bandejas cuyo fondo es un tamiz. Entonces, con este secador de circulación cruzada, el aire pasa por un lecho permeable y se obtienen tiempos de secado más cortos, debido a la mayor área superficial expuesta al aire.

Ilustración 1 Secador de charolas

 

plicaciones Secado de productos de síntesis y farmacéuticos, sensibles al calor o fácilmente oxidables. Desolventización o secado en su caso, de materiales húmedos o impregnados con disolventes que se desean eliminar o recuperar, se exceptúan los que forman espuma.

 

PROCEDIMIENTO EXPERINTAL

Encender el ventilador permitiendo la recirculación del gas (aire) de secado

Encender las resistencias eléctricas para calentar el aire de secado, manteniéndolo en recirculación. Mantenga cerradas las compuertas de entrada y salida de aire de secado hasta que las temperaturas se estabilicen. abrirde unaire poco las compuertasPosteriormente de entrada y salida para evitar saturacion de humedad durante el secado.

Vigilar las temperaturas a la entrada y la slaida de la zona de secado hasta alcanzar las condiciones de estado estacionario.

Cortar y medir el área del material a secar 

Pesar el material a secar 

Colocar el material en las charolas e introducirlas al secador una vez constante las temperaturas. Regular la circulación del aire para mantener la temperatura constante y una humedad relativa baja.

Medir las temperaturas de bulbo sceo y bulbo húmedo en la zona de entrada y salida del aire de secado

Pesar las muestras cada 5 minutos hasta obtener los pesos constantes, procurando realizar este paso de forma rápida con precaución para que el secador no disminuya su temperatura al mantenerlo abierto. El tiempo de secar, pesar y meter al secador las muestras no , cuenta como tiempo de secado.

Para realziar el paro del equipo, apague las resistencias eléctricas y deje por unos 5 minutos recirculando el aire para endriar el secador.

Parar el ventilador y desenérgizar el equipo.

 

Diagrama de proceso

 

Datos Experimentales

Temperatura Bulbo húmedo Bulbo seco

No de charol a

15

29.5

24

55

Char olaa Charol

Masa de la Masa muestra húmeda

Masa de charola vacía

geometría

Área=A=AE

1 2 3 4 5 6 7 8

0.95 gr 1.87 gr 1.47 gr 0.74 gr 0.87 gr 1.99 gr 1.93 gr 0.83 gr

1.02 1.68 2.13 1.93 1.82 1.50 1.95 1.34

Papa delgada Papa gruesa Papa gruesa Papa delgada Zanahoria delgada Plátano grueso Plátano grueso Plátano delgado

4 cm^2 4 cm^2 4 cm^2 4 cm^2 2.25 cm^2 4 cm^2 4 cm^2 2.25 cm^2

9 10

0.70 gr 1.16 gr

2.15 0.86

Plátano delgado Zanahoria delgada

2.25 cm^2 2.25 cm^2

11

1.46 gr

0.82

Zanahoria gruesa

4 cm^2

12

1.84 gr

1.03

Zanahoria gruesa

4 cm^2

Tiempo Tie mpo/Pe /Peso so Tie Tiempo mpo/Pe /Peso so Tie Tiempo mpo/Pe /Peso so Tie Tiempo mpo/Pe /Peso so Tie Tiempo mpo/Pe /Peso so Tie Tiempo mpo/Pe /Peso so Tie Tiempo mpo/Pe /Peso so Solid Solido o seco 5 min

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Entrada °C Salida °C

10 min

1.68 1.59 3.15 3.01 3.23 3.12 2.33 2.25 2.37 2.28 3.16 3.06 3.61 3.51 1.99 1.93 2.66 2.60 1.75 1.63 2.01 1.88 2.55 2.56 Operación de Secado

15 min

20 min

25 min

30 min

35 min

1.54 2.92 3.05 2.20 2.23 3.01 3.46 1.90 2.57 1.56 1.80 2.26

1.48 2.84 2.97 2.16 2.18 2.94 3.39 1.86 2.54 1.46 2.68 2.13

1.41 2.72 2.87 2.12 2.12 2.86 3.31 1.82 2.49 1.36 1.57 1.97

1.37 2.65 2.81 2.11 2.08 2.81 3.26 1.79 2.47 1.28 1.47 1.87

1.33 2.58 2.75 2.11 2.05 2.76 3.21 1.76 2.43 1.22 1.38 1.77

40 min 1.31 2.53 2.7 2.11 2.02 2.71 3.16 1.74 2.42 1.17 1.32 1.69

 

Muestra

WSH inicial

WSH final

W Solido seco (WSS)

Papa delgada Papa gruesa Papa gruesa Papa delgada Zanahoria delgada Plátano grueso Plátano grueso Plátano delgado Plátano delgado Zanahoria delgada Zanahoria gruesa Zanahoria gruesa

0.95 gr 1.87 gr 1.47 gr 0.74 gr 0.87 gr

1.31 2.53 2.7 2.11 2.02

0.29 0.85 0.57 0.18

1.99 gr

2.71

1.93 gr 0.83 gr 0.70 gr 1.16 gr

3.16 1.74 2.42 1.17

1.46 gr 1.84 gr

Las charolas o N° de charlas conene diferente muestra de la misma fruta o verdura, aun que se

0.2 1.21

repita are son pesos

1.21 0.4 0.27

como si fueran diferentes muestras de diferentes frutas o verduras.

diferentes por lo que es

0.31 0.5 0.66

1.32 1.69

FORMULAS UTILIZADAS PARA EL DESARROLLO DE CÁLCULOS Y ELABORACIÓN DE GRAFICAS 1.- W ss=W SH inicial −W SH Final

(

2.- X  kg

)

W h  h 20   ss = kg W ss

3.-∆ x = x 1− x 2 4.-∆ t =t corrida 0−t corrida 1 5.- x m=

6.-

 N  =

 x 1− x 2 2

W ss ∗∆  Área  x ∆ t 

C 

7.-θT =θConstante + θ decreciente =θC + θ D 8.-θC =

−W SS

 A∗ N C C 

θ

9.-θ D=∫ d θ= 0

θ

¿  X f 

d x ∫  N   A    X 

−W SS

c

 X 

−W SS f  d x 10.-θT =∫ d θ=  ∫  A  X i  N  0

 

N vsvs Xmt Xm 0.02 12 0.01 10     ) 0.01    s    S 8    r    g     / 0.01    O 6    2 0.01    H        N    r    g 4     ( 0.01    m    X

02 00

0

5

00

10

15

0.2

20

25

30

empo em po (min 0.6

0.4

35

0.8

40

45

1

1.2

Xm

Los cálculos con fórmulas del 1 al 6 fueron utilizados en el siguiente archivo adjunto de Excel, esto para facilitar el cálculo de tantos datos. Clic en el texto azul para re direccionar  a los cálculos. Cálculos secador de charolas (Autoguardado).xlsx

Area Wss

4

cm^2

peso charola

0.29

1.02

gr

gr Papa ligera Wsh sn charol  a X

Corrida

tempo (m (min)

Wsh ((ccon ch charola)

ΔX

Δθ

Xm

N

0 

0

0.95

0.95

2. 2.2759

-

-

-

-

1

5

1.68

0.66

1.2759 1.0000

5

1.12068966

0.0145

2

10

1.59

0.57

0.9655 0.3103

5

0.87931034

0.0045

3

15

1.54

0.52

0.7931 0.1724

5

0.68965517

0.0025

4

20

1.48

0.46

0.5862 0.2069

5

0.46551724

0.003

5

25

1.41

0.39

0.3448 0.2414

5

0.27586207

0.0035

6

30

1.37

0.35

0.2069 0.1379

5

0.13793103

0.002

7 

35

1.33

0.31

0.0690 0.1379

5

0.03448276

0.002

8 

40

1.31

0.29

0.0000 0.0690

5

9.5709E-17

0.001

X*  

Xc

Nc

xi

xf

Xi

Xf

0.27586

0.0035

0.00095

0.29

0.0009509

0.4084507

 

 

 

7.-θT =θConstante + θ decreciente =θC + θ D 8.-θC =

θC =

−W SS

 A∗ N C C 

¿

  −0.29 ( 0.27586 −0.4084507 ) =2.74 min 4∗0.0035  X 

θ

− W SS f  d x 9.-θ D=∫ d θ=  ∫  A  X c  N  0 0.29

θ D=

4

  ∗0.27586 −( 0 )  

0.0035

ln

θ

10.-θT =∫ d θ= 0

  0.27586 −( −0 ) 0.4084507 −( −0 )

=¿

 X ff  

d x  N   A   ∫  X 

−W SS

i

θT  Aquí se puede apreciar el error en las ecuaciones por los valores que se obene de la gráca sin hacer los debidos ajustes o la obtención de un modelo para que los valores sean adecuados.

 

Observaciones En la obtención de resultados y de gracas se puede apreciar que hay una cierta discrepancia en los resultados, como por ejemplo al obtener de la gráca los valores de Xc, X* y Nc estos no son muy correctos debido a que los puntos se seleccionaron de manera aleatoria considerando las zonas en donde el graco presentase mejor forma geométrica u adecuada para el n experimental, además de que las muestras al nalizar la prácca no se someeron a una mua, lo cual , puede generar errores al ser aun una muestra parcial mente húmeda, pero esto debido al empo de operación, se observan que los empos calculados para una muestra son erróneo pues se puede apreciar en el cálculo de un empo al ser de 2 min.

Conclusión Al no linealizar el modelo o mejor dicho no parametrizables a una curva adecuada de secado o geométrica estos presentan errores de tanteo, por ejemplo si se hubiese omido los puntos que presentan una mayor mayor discrepancia discrepancia y quitarlos del gráca , así para al nal tener un modelo matemáco en donde se pueda obtener una ecuación del po N(x) en función de x para con esta conocer con exactud los valores y al momento de integrarla saber o que mejor describa el modelo o comportamiento sico del secado en las muestras. Por lo cual una forma de dar una solución a esta prácca seria parametrizar bien la curva a un modelo para obtener una función adecuada y exacta derivada de los datos experimentales y que esta arroje mejor los valores deseados y no como los que se muestran en la prácca.

En general el proceso de secado es de suma importancia importancia ya que hoy en día la industria de alimentos deshidratados constuye constuye un sector muy importante dentro de la industria alimentaria mundial. Es por ello, que el uso de equipos industriales automazados automazados en el proceso de secado presenta importantes ventajas y diferencias con respecto al tradicional secado solar, entre ellas se pueden mencionar: menor empo de proceso, mayor calidad, productos más homogéneos, menor contaminación, mayor valor agregado, ya que se pueden manejar ciertas variables tecnológicas que parcipan en el proceso de secado (temperatura y velocidad del aire de secado, densidad de carga, pre tratamientos, etc).