Secado

Escuela de ingeniería procesos Industriales

Ingeniería civil química

Deshumidificación de una muestra de

arena por medio de un secador de

bandejas.

Integrantes : Diego Catalán. Renzo Contreras.

Daniel Erices. Cristian Fernández.

Alejandro González.

Laboratorio : Secado. Profesor : Denise Fuentes. Fecha : 02/10/2015.

Tabla de contenido

RESUMEN ................................................................................................................................. 1

1. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 2

2. OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................... 3

2.1. OBJETIVO ESPECÍFICO .................................................................................................. 3

2.2. HIPÓTESIS..................................................................................................................... 3

3. GENERALIDADES TEÓRICAS. ................................................................................................... 4

3.1. FENÓMENO DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN UN PROCESO DE SECADO ................ 4

3.2. SECADO COMO OPERACIÓN BASADO EN LA TRANSFERENCIA DE MASA ................... 7

3.3 SECADOR DE BANDEJAS.............................................................................................. 11

3.2.1. Equipo de trabajo ............................................................................................... 12

3.2.2. Velocidades de secado ....................................................................................... 13

3.3.3. Contenido Critico de humedad........................................................................... 15

4. EQUIPOS Y MATERIALES. .......................................................................................................16

5. METODOLOGÍA.....................................................................................................................17

6. RESULTADOS ESPERADOS......................................................................................................18

7. BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................20

Laboratorio de procesos II

1

Laboratorio de Secado

RESUMEN

En el presente laboratorio se realizará una experimentación del proceso de secado de una

muestra de arena húmeda en un secador de bandejas donde circulara aire caliente. El

agua contenida en la muestra de arena se comenzará a retirar a medida que se suministre

calor a las bandejas, por lo tanto el agua pasara al flujo de aire. Se tomarán datos a

diferentes tiempos con el fin de poder generar curvas de secado y de velocidad de secado

del material sólido húmedo, manteniendo una temperatura constante y humedades

establecidas tanto iniciales como finales.


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1. INTRODUCCIÓN La operación de secado es una operación de transferencia de masa de contacto gas-

sólido, donde la humedad contenida en el sólido se transfiere por evaporación hacia la

fase gaseosa, en base a la diferencia entre la presión de vapor ejercida por el sólido

húmedo y la presión parcial de vapor de la corriente gaseosa. Cuando estas dos presiones

se igualan, se dice que el sólido y el gas están en equilibrio y el proceso de secado cesa.

El secado ha sido desde los tiempos más remotos un medio de conservación de los

alimentos. En el campo se secan los granos y los tallos por medio de exposición al sol, a

menudo se logra así un grado suficiente de seguridad en la conservación de los alimentos.

El desarrollo de la investigación se ha subdividido en dos fases: la primera consiste en

aplicar métodos experimentales adecuados para la evaluación del proceso de secado de

arena.

El secado con aire es una operación unitaria muy utilizada en las industrias agrícola y

alimentaria, involucra mecanismos de transferencia de materia y calor, estos se controlan

para manejar un proceso eficiente y obtener un producto de mejor calidad. Según Treybal

R. (1988) y Geankoplis C. (1995), los parámetros de interés en una operación de secado

son: la actividad del agua, transferencia de materia y calor, difusión de la humedad y

curvas de secado. La eliminación del agua se da en una serie de etapas diferenciadas entre

sí por la velocidad de secado, los contenidos de humedad crítica y de equilibrio.

La operación de secado es una operación de transferencia de masa de contacto gas-

sólido, donde la humedad contenida en el sólido se transfiere por evaporación hacia la

fase gaseosa, en base a la diferencia entre la presión de vapor ejercida por el sólido

húmedo y la presión parcial de vapor de la corriente gaseosa. Cuando estas dos presiones

se igualan, se dice que el sólido y el gas están en equilibrio y el proceso de secado cesa.


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2. OBJETIVO GENERAL Elaborar las curvas de secado y de velocidad de secado de un material sólido húmedo

a temperatura constante y humedades (inicial y final) establecidas.

2.1. OBJETIVO ESPECÍFICO

Conocer los principios básicos de la operación de secado mediante el uso de un

secador industrial a escala de laboratorio.

Estudiar los conceptos básicos asociado al secado de un producto.

Aplicar conocimientos adquiridos en transferencia de calor y de masa en el secado de

una muestra de arena.

Determinar el contenido de humedad y la rapidez critica de secado.

2.2. HIPÓTESIS

La utilización del método de secado con el equipo de secado en bandejas permitiría

obtener valores cuya finalidad es confeccionar curvas que muestre la rapidez de secado, a

la vez marca un margen de cuando detener la operación debido a la pérdida total de la

masa húmeda presente.


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3. GENERALIDADES TEÓRICAS.

3.1. FENÓMENO DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN UN PROCESO DE SECADO

Los procesos que implican una transferencia de calor como el secado de una mezcla agua

más arena y además en este implica un cambio de fase de una cierta parte del

componente líquido (agua) hacia una nueva fase que incrementa en función del tempo

dentro un supuesto sistema pseudo-cerrado. Este cambio de fase y para este caso implica

la adición de una cantidad considerable de calor a temperatura constante o casi

constante, se hace valer lo aprendido en termodinámica por ejemplo los procesos que se

llevan a cabo a temperatura y presión constante son los cambios de fases. La velocidad del

cambio de fase está regida específicamente por la transferencia de calor, también a veces,

la velocidad de nucleación de las burbujas, gotas o cristales, así como el comportamiento

de la nueva fase una vez formada.

Introduciéndonos un poco más en el tema la transferencia de calor en líquidos en

ebullición es una etapa totalmente necesaria en la evaporación, destilación y generación

de vapor de agua. El líquido en ebullición puede estar en sistema cuya superficie de

calentamiento en la que el líquido se evapora ya sea por convección natural o forzada.

Ebullición de vapor saturado: las burbujas de vapor se generan por el contacto

(convección) al interior de la fase liquida las cuales abandonan esta por diferencias de

densidad, ascienden y son sacadas por una salida de vapor tan rápidas como sea posible

ya que el líquido y el vapor están equilibrio a la temperatura de ebullición.

En algunos tipos de equipos con circulación forzada, la temperatura de la masa del líquido

es inferior a la de su punto de ebullición, pero la temperatura de la superficie de

calentamiento es considerablemente superior a la del punto de ebullición del líquido. En la

superficie de calentamiento se forman burbujas que, al desprenderse de la superficie, son

absorbidas por la masa del líquido. Este tipo de ebullición recibe el nombre de ebullición

sub-enfriada, incluso aunque el fluido que sale del intercambiador de calor sea

completamente líquido.


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Figura 1. Flujo de calor contra caída de temperatura para ebullición del agua a 212ºF sobre un cable levantado eléctricamente: AB, convección natural; BC, ebullición nucleada; CD, transición de la ebullición; DE, película de ebullición (Según McAdams et at)

Figura 2. Coeficientes de la transferencia de calor contra ∆T, Para la ebullición de agua a 1 atm

La acción que ocurre para caídas de temperatura inferiores a la caída crítica de

temperatura recibe el nombre de ebullición nucleada, que hace referencia a la formación

de diminutas burbujas, o núcleos de vaporización, sobre la superficie de calentamiento.

Durante la ebullición nucleada, las burbujas ocupan una pequeña porción de la superficie


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de calentamiento al mismo tiempo, de forma que la mayor parte de la superficie está en

contacto directo con el líquido. Las burbujas se generan en sitios activos, localizados por lo

general en pequeños hoyos o arañazos sobre la superficie de calentamiento. Al aumentar

la caída de temperatura se activan más sitios, mejorando la agitación del líquido y

aumentando el flujo de calor y el coeficiente de transferencia de calor.

Sin embargo, eventualmente puede haber tantas burbujas que tienden a coalescer sobre

la superficie de calentamiento para formar una capa de vapor aislante. Esta capa tiene una

superficie altamente inestable, desde la cual se forman diminutas "explosiones" que

proyectan chorros de vapor hacia fuera del elemento de calentamiento dentro de la masa

global del líquido. Este tipo de acción recibe el nombre de ebullición de transición.

Figura 3. Efecto de la tención interracial sobre la formación de burbujas entre el líquido y la superficie de calentamiento. (Según Jakob y Fritz.)

Si la tensión interfacial es grande, la burbuja tiende a extenderse sobre la superficie y

recubrir el área de transferencia de calor, tal como se indica en la figura 13.6c, en vez de

abandonar la superficie y dejar espacio para otras burbujas. Si la tensión interfacial entre

el líquido y el sólido es baja, la burbuja se desprenderá con facilidad, como se observa en

la figura 13.6a. En la figura 13.6b se muestra un ejemplo de la tensión entre las interfacial

intermedia.

Después de un la pequeña introducción anterior se detallaran equipos para el intercambio

de calor en los procesos industriales, la energía en forma de calor se transfiere por medio

de una variedad de métodos, que incluyen la conducción en calentadores de resistencia

eléctrica; conducción-convección en intercambiadores de calor, calderas y condensadores;

radiación en hornos y secadores de calor radiante, y por métodos especiales tales como

calentamiento dieléctrico. Con frecuencia, el equipo opera en condiciones de estado

estacionario, pero existen también numerosos procesos cíclicos, como es el caso de los

hornos regenerativos y el proceso de los tanques agitados.


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En otras palabras se puede cuantificar la transferencia de calor suponiendo que hay

transferencia de calor por conducción se puede evaluar por la ley de Fourier

𝑞𝑥

𝐴= −𝑘

𝑑𝑇

𝑑𝑥 (1)

Por este mecanismo el calor puede ser conducido por sólidos, líquidos y gases. La

conducción se verifica por la transferencia de energía cinética entre moléculas

adyacentes. En un gas las moléculas “más calientes” las que poseen más energía y

movimiento, se encargan de repartir energía a moléculas colindantes que están a niveles

energéticos más bajos. Este tipo de transferencia siempre está presente, en mayor o

menor grado, en sólidos, líquidos y gases en los que existe un gradiente de temperatura.

No solamente el calor en este caso se puede transferir por conducción sino que también

por el fenómeno de convección en el cual implica un transporte de calor en un volumen y

la mezcla de elementos macroscópicos de porciones calientes y frías de un gas o un

líquido además, con frecuencia hay una transferencia entre una superficie sólida y un

fluido. En este caso específico se trata de una convección forzada ya que esta provoca un

flujo de un fluido sobre una superficie a una temperatura diferente de manera que exista

un gradiente por medio de un aparato como una bomba o un ventilador, u otro

dispositivo mecánico.

Es un hecho muy conocido que una sustancia se puede enfriar más rápido cuando se sopla

sobre el o se aplica una corriente de aire. Cuando el fluido rodea la superficie de la

sustancia a enfriar o calentar se puede cuantificar la transferencia de calor por la siguiente

ecuación:

𝑞 = ℎ𝐴(𝑇𝑤 − 𝑇𝑓) (2)

Donde q es la velocidad de transferencia de calor en W, A es el área en m^2, Tw es la

temperatura de superficie del solido en K, Tf es la temperatura promedio o general del

fluido en K y h es el coeficiente convectivo de transferencia de calor en W/m^2 K

3.2. SECADO COMO OPERACIÓN BASADO EN LA TRANSFERENCIA DE MASA

El secado se basa principalmente en el fenómeno de difusión el cual se define como el

movimiento de un componente individual (agua) a través de una mezcla (interface),

llegando en algunos casos a moverse por una segunda mezcla que se encuentra en

contacto directo con la primera. Para ello es necesaria la influencia de un estímulo físico y

se puede llegar a una separación total o parcial de este componente.


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El secado, más específicamente el secado de un componente sólido como lo es en este

caso la separación del agua de la arena con el fin de reducir la cantidad o contenido de

líquido en la mezcla inicial hasta un valor requerido o aceptable. El secado es

generalmente la etapa final de una serie de operaciones.

Donde en la actualidad existe una gran variedad de secadores los que se pueden dividir en

diferentes conjuntos según su funcionamiento y formas de transferencias de calor.


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Las principales propiedades que restringen la capacidad de sacado de los diferentes

secadores son Temperatura, Velocidad y Humedad relativa del aire. Además de las

características esenciales de la sustancia que se planea someter a un proceso de secado

como son el contenido de humedad del sólido, dimensiones, superficie expuesta al flujo

de aire, entre otros. Durante el secado con aire constante, la curva de secado puede ser

dividida en los siguientes cuatros periodos de velocidad de secado:

Periodo inicial: la evaporación ocurre como desde una superficie libre y usualmente la

temperatura incrementa desde su valor inicial hasta la temperatura de bulbo húmedo del

aire.

Periodo de velocidad constante: durante este periodo el secado aún se lleva a cabo por

evaporación de la humedad desde una superficie saturada (evaporación desde una

superficie libre) y el material permanece a una temperatura de bulbo húmedo del aire.

Primer periodo de velocidad descendiente: el contenido de humedad al final del periodo

de velocidad constante es el contenido de humedad crítico.

Segundo periodo de velocidad descendiente: Este periodo representa las condiciones

correspondientes a una velocidad de secado totalmente independiente de las condiciones

externas.


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Donde el modelo que puede ser tomado en cuenta para obtener un tiempo de secado es

el siguiente:

𝑡 =1

𝑘(𝑥𝑜 − 𝑥𝑒𝑞)𝑙𝑛

(𝑥𝑜 − 𝑥𝑖)(𝑥1𝑒𝑞 − 𝑥𝑒𝑞)

(𝑥𝑜 − 𝑥1𝑒𝑞)(𝑥𝑖 − 𝑥𝑒𝑞) (3)

Este método ha sido probado en la práctica para el estudio de la cinética de secado de

solidos porosos y capiloporosos. Según Novoa (1995) estima que el coeficiente de

transferencia de masa mediante la expresión:

Kg = 𝑀𝑠 ∗ 𝐾(𝑥𝑖 − 𝑥𝑒𝑞)/𝐴 (4)

Donde:

K= coeficiente de velocidad de secado

Kg= coeficiente de transferencia de masa

𝑀𝑠= peso material seco

𝑥𝑖= humedad del material en un instante de tiempo

𝑥𝑒𝑞= humedad de equilibrio

𝑥1𝑒𝑞=contenido de humedad del material durante el periodo inicial de secado o humedad

critica

𝑥𝑜 = humedad inicial del material


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3.3 SECADOR DE BANDEJAS

Un secador bandejas es un equipo totalmente cerrado y aislado en el cual los sólidos se

colocan en grupos de bandejas en el caso de sólidos particulados. La transmisión de calor

puede ser directa del gas a los sólidos, utilizando la circulación de grandes volúmenes de

gas caliente, o indirecta, utilizando repisas o bases calentadas, serpentines de radiador o

paredes refractarias al interior de la cubierta. En unidades de calor indirecto, exceptuando

los equipos de repisas al vacío, casi siempre se necesita la circulación de una pequeña

cantidad de gas para eliminar el vapor de humedad del comportamiento y evitar la

saturación y condensación del gas. Las unidades de compartimientos se emplean para

calentar y secar madera, cerámica, materiales en hojas (sostenidas en postes), objetos

pintados y metálicos, y todas las formas de sólidos particulados. Secadores de charolas

con aire caliente. El funcionamiento satisfactorio de los secadores de charolas depende

del mantenimiento de una temperatura constante y una velocidad de aire uniforme sobre

todo del material que se esté secando. Conviene tener una circulación de aire con

velocidades de 1 a 10 m/s para mejorar el coeficiente de transferencia de calor en la

superficie y con el propósito de eliminar bolsas de aire estancado. La corriente de aire

adecuada para este género de secadores depende de que el ventilador tenga una

capacidad suficiente, del diseño de la red de ductos para modificar cambios repentinos de

dirección y de desviadores correctamente ubicados. La corriente de aire no uniforme es

uno de los problemas más graves que se presentan en el funcionamiento de los secadores

de bandejas. Las bandejas pueden ser cuadradas o rectangulares, con una superficie de

0.37 a 0.75 m 2 /bandejas y se fabrican de cualquier material que sea compatible con las

condiciones de corrosión y temperatura prevalecientes. Cuando se amontonan en una

carretilla, debe dejarse un espacio libre de no menos de 3.80 cm entre el material que

contienen y la base de la que está inmediatamente encima. Cuando las características del

material y el manejo lo permitan, las bandejas deben tener bases perforadas para proveer

una mayor superficie de secado. En general, se prefieren las bandejas metálicas, ya que

conducen el calor con mayor facilidad. Las cargas de las charolas varían comúnmente de

1.25 a 10.0 cm de profundidad. El aire se hace circular por medio de ventiladores de hélice

o centrífugos; por lo común, el ventilador se monta dentro o directamente arriba del

secador. La caída total de presión por las bandejas, los calentadores y los ductos es, casi

siempre, del orden de 2.5 a 5 cm de agua. La recirculación del aire es usualmente del

orden del 80 al 95%, excepto durante la etapa inicial de desecación de evaporación rápida.


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3.2.1. Equipo de trabajo

El equipo de laboratorio consta de un ducto de aire montado sobre una armazón

(estructura) la cual está a un altura confortable para tener condiciones de trabajo

adecuadas (ver Figura 4). El aire entra dentro del ducto a través de un engranaje de

seguridad por medio del motor de un ventilador impelente que conduce el aire en un flujo

axial cuya velocidad puede ser controlada para producir un rango de velocidades de aire

arriba de los 1.5 m/s en el ducto. El aire se calienta por medio de un banco de resistencias

eléctricas controladas por medio de un regulador de potencia para proporcionar una

variación en la temperatura del aire de hasta un máximo de 80 ºC. El aire pasa dentro de

la sección central del ducto, donde 4 charolas con el material a secar son suspendidas en

la corriente de aire. Las charolas están levantadas por un soporte, el cual está conectado a

una balanza digital montada encima del ducto y donde el peso total está continuamente

indicándose. Las charolas son insertadas o removidas del ducto a través de una puerta

lateral con un panel de vidrio. Después de pasar por las charolas, el aire es descargado a la

atmósfera y por medio de un anemómetro de aspa se mide la velocidad de aire. Las

temperaturas de bulbo húmedo y bulbo seco son medidas usando un psicrómetro

aspirado que está montado sobre el ducto.

Figura 4.


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3.2.2. Velocidades de secado

A medida que transcurre el tiempo, el contenido de humedad XT disminuye en general

como se representa en la gráfica A de la figura n°5. Después de un corto periodo durante

el cual se calienta el material alimentado hasta la temperatura de vaporización, la

representación gráfica se hace lineal, después la curva hacia el eje de las abscisas y al final

se hace horizontal. La velocidad de secado, que es la derivada de la curva A, se representa

por la gráfica B. Para un periodo considerable de tiempo, la velocidad es constante o

disminuye ligeramente. Este tiempo se conoce como periodo de “velocidad constante”,

aun cuando la velocidad de secado disminuya algo.

Luego viene el periodo de velocidad decreciente, en el que la velocidad de secado

disminuye de manera casi lineal con respecto al tiempo, o genere graficas cóncavas hacia

arriba o hacia abajo, dependiendo de la naturaleza del sólido y del mecanismo del flujo de

la humedad interna (Mc Cabe/Smith, 1975).

Fig 5a. Fig 5b

Graficas típicas de contenido de humedad y de la velocidad de secado versus el tiempo de secado.

Durante el periodo de velocidad real, donde la temperatura de la superficie de contacto Ti

se considera igual a la temperatura del bulbo húmedo Twb, la velocidad de secado por

unidad de área Rc se estima con bastante precisión a partir de las correlaciones

desarrolladas para la evaporación desde la superficie libre de un líquido, los cálculos se

basan en la transferencia de masa o en la transferencia de calor, como se indica a

continuación:


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�̇� 𝑣 =𝑀𝑣(𝑦𝑖 − 𝑦)𝐴

(1 − 𝑦)𝐿

(5)

�̇� 𝑣 =ℎ𝑦(𝑇 − 𝑇𝑖)𝐴

𝝀𝑖

(6)

Dónde:

𝑀𝑣 = velocidad de evaporación.

𝐴 = Área de secado.

ℎ𝑦= Coeficiente de transferencia de calor.

ky= Coeficiente de transferencia de masa.

T= Temperatura del gas.

Ti= Temperatura de la superficie de contacto.

y= Fracción molar del vapor en el gas.

Yi= Fracción molar del vapor en la superficie de contacto.

λi= Calor latente de evaporación a la temperatura Ti.


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Escriba aquí la ecuación.

Para estimar el coeficiente de transferencia de calor cuando el aire circula de forma

paralela a la superficie de un sólido:

Para estimar el coeficiente de transferencia de calor cuando el aire circula de forma

paralela a la superficie de un sólido:

ℎ𝑦 =8.8 ∗ 𝐺0.8

𝐷𝑒0.2

(7) Donde:

hy = Coeficiente de transferencia de calor, W/m2

°C. G =Velocidad másica, kg/s m2

De= Diámetro equivalente del canal de flujo de aire, m.

Cuando el flujo es perpendicular a la superficie, y las velocidades de aire se encuentran

entre 0.9 y 4.5 m/s la ecuación n°7 es:

ℎ𝑦 = 24.2𝐺0.37 (8)

La velocidad de secado constante Rc es simplemente:

𝑅𝐶 =ṁ𝑉

𝐴=

ℎ𝑦(𝑇 − 𝑇𝑖)

𝜆𝑖

3.3.3. Contenido Critico de humedad

El punto en el cual termina el periodo de velocidad constante se llama “contenido de

humedad crítico”. Si el contenido inicial de humedad del solido es inferior al punto crítico,

no existe el periodo de velocidad constante.

El contenido de humedad crítica no es solo una propiedad del material que va a ser

secado. Este también varía con el espesor del material, velocidad de secado y las

resistencias a la transferencia de masa y calor dentro del sólido.

El hecho de disminuir el espesor del material da un contenido de humedad crítico menor,

a causa de que las resistencias internas se vuelven relativamente pequeñas y las

resistencias externas controlan la velocidad de secado por un largo periodo. (Mc

Cabe/Smith, 1975).


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4. EQUIPOS Y MATERIALES.

Torre de Secado: Diseñada específicamente para permitir el procesado de

pequeñas cantidades de producto a nivel de laboratorio e investigación en esta

ocasión la muestra a tratar es una cantidad de arena húmeda. A pesar de la

pequeña escala de los equipos, los polvos producidos son comparables a los

producidos por secadores de producción a gran escala industrial. Este sistema

ofrece una flexibilidad sin igual, con ventiladores independientes de entrada y

salida controlados individualmente, junto con la posibilidad de variar la posición de

las boquillas y seleccionar configuraciones de flujo de corrientes paralelas o

contracorriente.

Fig 6.Imágen ilustrativa de torre de secado posición horizontal.

Sensor de Temperatura: Indica la temperatura a medida que el flujo atraviesa la

torre de secado.

Fig 7.Imágen representativa de Sensor de Temperatura para el flujo de aire.


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Balanza Analítica Digital: Es un instrumento utilizado para medir la masa de arena

a secar y luego secada. Precisa de un alto rango de medida y precisión en

miligramos.

Fig 8.Imágen representativa de una Balanza Analítica Digital

Arena: La arena es un conjunto de partículas de rocas que se encuentra

disgregadas. Se denomina arena al material compuesto de partículas cuyo tamaño

varía entre 0,065 y 2 milímetros aproximadamente. Este será el material a tratar

en la operación de secado, puesto que se humedecerá, y se necesitara quitar el

agua para observar y comprobar el fenómeno de secado.

Agua destilada: Es aquella que está compuesta la molécula de H2O y que

mediante el proceso de destilación se le han eliminado las impurezas e iones.

5. METODOLOGÍA. Para realizar de forma adecuada el experimento y que los resultados satisfagan los

objetivos propuestos, se deben seguir una serie de procedimientos que se describen a

continuación:

1) Colocar el control de velocidad del ventilador a la mitad de su posición, para que esta no sea muy alta.

2) Colocar el control de temperatura a su máxima posición.

3) Determinar la temperatura de entrada y de salida de la zona de secado hasta alcanzar condiciones de estadio estacionario, es decir se debe estabilizar el equipo.

4) Pesar cada una de las bandejas a utilizar en el experimento.

5) Agregar una cantidad de arena a las bandejas del equipo, lo recomendada por la

docente.


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6) Humedecer las muestras de arena con una determinada cantidad de agua , lo recomendable para obtener buenos tiempos de secado.

7) Introducir las bandejas con muestra húmeda en el secador.

8) Realizar tablas de datos que incluyan la variación del peso del material húmedo en kg

H2O/ kg totales, así también como de kg H2O/kg sólido seco en el tiempo.

9) Cada 2 minutos medir la temperatura del bulbo húmedo y la de bulbo seco en la zona de secado.

10) Medir el área de secado y el área de salida del flujo de aire.

6. RESULTADOS ESPERADOS.

El principal objetivo de la práctica es observar la variación de la humedad relativa, tanto

del aire que está fluyendo como del sólido que se secará. Para visualizar este fenómeno es

necesario realizar gráficas que relacionen las variables requeridas y refleje el

comportamiento de las partículas frente al proceso de transferencia de masa y calor que

están experimentando. Se procederá entonces a realizar una curva de velocidad de

secado, X v/s t, siendo X el contenido de humedad libre y el tiempo transcurrido.

Se espera obtener una gráfica similar como la que se encuentra a continuación (Fig. 9)

donde se representa una situación ideal, pues se aprecia que la línea “A” la cual

representa el contenido total de humedad del sistema, XT , disminuye prácticamente de

forma lineal al comienzo del proceso de secado donde la alimentación se calienta hasta su

temperatura de vaporización. Luego de un tiempo determinado, esta línea se curva y se

mantiene horizontal durante un periodo. Por otro lado, se presenta también de forma

complementaria la línea “B” la cual representa la velocidad de secado. Se puede observar

que durante una parte considerable del proceso la velocidad se mantiene constante

representándose a través de una línea recta horizontal. Cuando el material alcanza su

humedad de equilibrio, la curva desciende considerablemente hasta llegar al valor cero.

(McCabe, 1991)


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Fig 9. Gráfica típica de contenido total de humedad y velocidad de secado frente al tiempo.

Se espera también lograr la visualización de periodos, etapas, o puntos críticos dentro del

proceso de secado. Estos periodos se verán reflejados en curvas que enfrenten (o

velocidad de secado) versus X, como se presenta en la gráfica de la figura 10, el Periodo

de Velocidad Constante que está representado por el segmento AB. A continuación de

este segmento, la curva disminuye notoriamente presentando de esta manera el siguiente

periodo llamado Periodo de Velocidad Decreciente.

Fig.10. Curva de velocidad de secado para una lámina de arcilla no porosa.


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7. BIBLIOGRAFÍA McCabe/Smith, (1975), Operaciones Básicas de Ingeniería Química, Ed. Reverté, Tomo

II, Cap. 25 “Secado de Sólidos”, España.

Christie John Geankoplis. Proceso de transporte y principios de procesos de

separación, cuarta edición. México, 2006.

Geankoplis C. “Procesos de transporte y operaciones unitarias”. 3ra edición. CECSA:

México. (1998)

McCabe, W.L., Smith, J.C., Harriot, P. “Operaciones Unitarias en Ingeniería Química”.

4ta edición, McGraw-Hill: New York (1991).

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