Secado Determinacion de CHE

Prof. Ing Ruben Ananias

Gonzalez Guillermo_arq

Humedad de Equilibrio CHE Debido a su condicion de material higroscopico y poroso. la madera,cuando se seca, tiende a lograr un equilibrio entre su contenido de humedad y la humedad relativa del ambiente que la rodea. Si las condiciones ambientales permanecieran constantes por un periodo suficientemente largo, el contenido de humedad de la madera alcanzaria el contenido de humedad de equilibrio para tales condiciones. Si embargo las caracteristicas atmosférlicas estan constantemente cambiando de modo que la madera en servicio raramente presenta una humedad de equilibrio absoluta, aun cuando esté muycerca de ello. El valor de la humedad de equilibrio puede ser deternlnado, en forma aproximada,con las medias anuales de la temperatura ambiental y de la humedad relativa ambiental. Debido a la particular estructura celular de la madera el agua o humedad se mueve mas lentamente en sentido transversal, es decir, en dlrecclon perpendicular a la dirección de la fibra, que en sentido longitudinal. Como regla general es posible afirmar que el movimiento en la direccion radial es 2 o 4 veces mas rapido que en la dlreccion tangencial y que longitudinalmente es diez a 25 veces mas rapido que en direccion tangencial. Hay evidentemente excepciones a esta generalizacion. Para que se inicie el movlmlento de la humedad, desde el interior de la madera hasta la superficie de ella, es necesario que en dicha superficie ocurra un secado inicial a través de la evaporacion. De hecho, para que la humedad continue con su movimiento desde el interior hasta el exterlor, la superficie debe estar mas seca que el interior, excepto en el caso de tratamientos especiales como los procesos de secado químico. La determinación del Contenido de la Humedad de Equilibrio (CHE), es fundamental para la conducción del secado artificial porque es el parámetro que guia la manipulación de la temperatura y la depresión psicométrica en el interior del horno, hasta alcanzar el nivel de humedad al que la madera será procesada y utilizada.

Procedimiento de calculo 1. Determinacion de CHE (%) : ecuación de Hailwood-Horrobin

[

]

CHE = Contenido de Humedad de Equilibrio HR = Humedad Relativa K1, K2 y K3 = Constantes determinadas por Simpson (Siau, 1984) en función de la temperatura T.

K1, K2 y K3 = Constantes determinadas por Simpson T = Temperatura del Bulbo seco (TBS)

2. Calculo de la Humedad Relativa (HR) :

Pv = Presión parcial del vapor (mm Hg) Ps = Presión de saturación del vapor (mm Hg)

3. Calculo de la Presión parcial de vapor (Pv) : ecuación de Carrier.

[ ( ) ( )

]

PSTH = Presión de saturación a la temperatura de bulbo húmedo. P (Ps) = Presión de saturación del vapor (mm Hg)

4. Calculo de la Presión de saturación del vapor (P o Ps), a la temperatura T (temperatura del bulbo seco). Ecuación de Dupré

[

( )]

T o (TBS) = Temperatura del bulbo seco

5. Calculo de la presión de saturación a la temperatura de bulbo húmedo (PSTH) :

[

( )]

TH o (TBH) = Temperatura del bulbo húmedo

Problema de aplicación

Enunciado: Para unas condiciones de secado 28/22 °C/°C. Calcular CHE. Comparar con datos de las curvas comunes CHE.

Datos iniciales: Como datos iniciales se cuenta con la temperatura del bulbo seco y húmedo.

Presión de Saturación a la temperatura del bulbo Húmedo (Psтн):

Temperatura del Bulbo Humedo

(Tн)22 °C

Temperatura del Bulbo Seco

(T)28 °C

Datos iniciales

[

( )]

Presión de Saturación del Vapor (P o Ps): para determinarla, se utiliza la ecuación de Dupré, basada en la temperatura T (temperatura del bulbo seco).

[

( )]

Presión Parcial del Vapor (Pv): se calcula con la ecuación de Carrier.

[ ( ) ( )

]

ln(Tн+273.15) 5.6874837

4.53*ln(Tн+273.15) 25.7643012

6651/(Tн+273.15) 22.5343046

(51.29-6651/(Tн+273.15)-4.53*ln(Tн+273.15)) 2.99139424

Psтн = exp((51.29-6651/(Tн+273.15)-4.53*ln(Tн+273.15)) 19.9134273

Presión de Saturación a la temperatura del Bulbo Humedo

(Psтн)

ln(Tн+273.15) 5.70760848

4.53*ln(T+273.15) 25.8554664

6651/(T+273.15) 22.0853395

(51.29-6651/(T+273.15)-4.53*ln(T+273.15)) 3.34919406

Ps = exp((51.29-6651/(T+273.15)-4.53*ln(T+273.15)) 28.4797713

Presión de Saturacióndel Vapor (Ps)

Humedad Relativa (HR): Para calcularla se aplica la siguiente ecuación:

HR =

Constantes de Simpson (K1, K2, K3): Para determinar el Contenido de la Humedad de

Equilibrio (CHE), se aplican las ecuaciones enunciadas a continuación, y se obtienen los resultados de la tabla.

Contenido de la Humedad de Equilibrio (CHE): se calcula por medio de la ecuación de Hailwood-Horrobin.

[

]

(Ps - Psтн) 8.567

(T-Tн) 6

(1546-1.44*Tн) 1514.32

(Psтн-(Ps-Psтн)*(T-Tн)/(1546-1.44*Tн) 19.87905605

Pv = (Psтн-(Ps-Psтн)*(T-Tн)/(1546-1.44*Tн) 19.87905605

Presión Parcial del Vapor (Pᵥ)

Constantes de Simpson

K1 = 4.737+0.0477*T-0.0005*T²

K2 = 0.7095+0.0017*T-5.5534*10¯⁶*T²

K3 = 223.385+0.6942*T+0.0185*T²

0.753

5.681

257.327

Contenido dela Humedad de Equilibrio

(CHE)

CHE = (1800/K3)*((K1*K2*HR)/(1+K1*K2*HR)+(K2*HR)/(1-K2*HR))

12.99%

Grafico ciclometrico : Comparación con datos de las curvas comunes CHE

Para valores tan bajos de las temperaturas de Bulbo seco y de bulbo húmedo, la lectura de la tabla, se dificulta, por lo cual se aumenta el margen de error y el resultado no es tan confiable y exacto, como el obtenido por medio de las ecuaciones.