Diapositivas - Secado

SECADO

Alumnos:CASTILLO RODRGUEZ, David FelipeGARCA VALVERDE, Elvia MaraGUILLN MORALES, Julio ManuelLOPEZ ROJAS, Octavio

Laboratorio de Ingeniera Qumica II

INTRODUCCINEl secado es una operacin unitaria que permite la remocin de cantidades de agua relativamente pequeas de cierto material sustancia, en general, se entiende por secado la separacin de la humedad de los slidos por evaporacin en una corriente gaseosa; en consecuencia, en cualquier proceso de secado se ha de tener en cuenta los mecanismos de transferencia de calor y transporte de materia.Existen procesos qumicos industriales importantes en los cuales conviene el secado, por ejemplo, el secado de la sal, la cual es pasada, una vez cristalizada por un tnel de aire, para eliminar el exceso de humedad en la misma, tambin se puede mencionar el secado del carbn, de hortalizas, de hiervas, de frutas y un sinnmero de productos alimenticios. Tambin encontramos aplicaciones en el campo agroindustrial o incluso en la industria farmacutica, ya que mediante operaciones de secado se consiguen condiciones optimas de inalterabilidad del producto, as como de utilizacin y presentacin.



PRINCIPIOS TERICOSSecadoEl secado constituye uno de los mtodos que permite separar un lquido de un slido. En general, entendemos por secado la separacin de la humedad de los slidos (o de los lquidos) por evaporacin en una corriente gaseosa; en consecuencia, en cualquier proceso de secado hemos de tener en cuenta los mecanismos de transmisin de calor y transporte de materia. En la mayor parte de los problemas prcticos de secado, la humedad (o lquido a secar) suele ser vapor de agua, y el gas empleado para el secado suele ser aire.

El secado directo puede efectuarse de modo discontinuo o continuo. En el mtodo discontinuo, una vez cargado el secadero, se hace circular el aire de secado y se supone que sus condiciones permanecen constantes con el tiempo, mientras que en el mtodo continuo tanto la alimentacin del slido a secar como el aire entran continuamente en el secadero, variando a travs del mismo las condiciones del aire y del slido a secar.



Definiciones fundamentalesContenido de humedad, base seca: X

Humedad de equilibrio: X*:Humedad del slido cuando su presin de vapor se iguala a la presin de vapor del gas. Es decir, humedad del slido cuando est en equilibrio con el gas.Humedad libre: X- X*: Es la humedad del slido; que es la humedad que est en exceso con relacin a la humedad de equilibrio. Es sta la humedad que se puede evaporar y depende de la concentracin de vapor en la corriente gaseosa.Existen otras definiciones como humedad lmite; que es la humedad del slido que ejerce una presin de vapor de equilibrio menos que aquella que ejerce el lquido puro a la misma temperatura y la humedad no lmite que es la humedad del slido que ejerce una presin de vapor igual a la del lquido puro a la misma temperatura.Laboratorio de Ingeniera Qumica II


Tipos de HumedadesLaboratorio de Ingeniera Qumica II


Curvas fundamentales de secadoLa cintica de secado de un material no es ms que la dependencia de la humedad del material y de la intensidad de evaporacin con el tiempo o variables relacionadas con este, como la propia humedad o las dimensiones del equipo.A partir de las curvas de cintica de secado (x vs t, dx/dt vs x), que deben ser obtenidas a nivel de laboratorio, puede tenerse una idea del tiempo de secado, del consumo de energa, del mecanismo de migracin de humedad, de las condiciones predominantes en la transferencia de calor y masa y de la influencia que tienen en la velocidad de secado las variables del proceso tales como: temperatura, humedad de entrada, velocidad del aire, etc.



Curvas de rapidez de secado

Se puede obtener abundante informacin si se convierten los datos a regmenes de secado, expresados como N (kg de humedad evaporada/ hm2), y se lleva a un grfico en funcin del contenido de humedad. Se puede hacer esto midiendo las pendientes a las tangentes trazadas a la curva de la muestra con humedad contra tiempo, o por medio de la determinacin en base a la curva, de pequeos cambios x en el contenido de humedad para los correspondientes cambios en el tiempo t y calculando el rgimen de secado como:

Donde S es el peso del slido seco y A es la superficie hmeda sobre la que sopla el gas y a travs de la cual se lleva a cabo la evaporacin en el caso del secado con circulacin cruzada de aire.



Curva de velocidad de secado vs humedadLaboratorio de Ingeniera Qumica II


TABULACION DE DATOS Y RESULTADOSDatos Tericos



EJEMPLO DE CLCULOLaboratorio de Ingeniera Qumica II


DISCUSION DE RESULTADOSEl objetivo de la prctica fue calcular la velocidad de secado de un lecho de arena previamente humedecida, para una velocidad constante de aire caliente; y estimar el coeficiente de transferencia de masa en el periodo de velocidad constante de secado.

Las condiciones del aire a la entrada del ventilador y las caractersticas del sistema de impulsin de aire se plasman en la Tablas N 2 y N 3. El mecanismo de inyeccin de aire al secador es bsicamente un ventilador adaptado a un tubo de Pitot, mediante el cual se calcula el caudal de aire que ingresa al secador de bandejas. Para el clculo del caudal de aire mediante el mtodo del tubo de Pitot, este tiene manmetros donde se miden las presiones dinmicas y estticas. Uno de estos manmetros es de aceite, en la Tabla N4 se aprecian los datos necesarios para calcular la densidad del aceite por el mtodo del picnmetro.Laboratorio de Ingeniera Qumica II


En la Tabla N6 se muestra las presiones esttica y dinmica de los manmetros del tubo de Pitot para una frecuencia de revoluciones de 25mHz del ventilador. Estas presiones fueron tomadas en el punto 0 donde se manifiesta la velocidad mxima del aire en el tubo.

Con los datos de la Tabla N2 se toman datos de la Carta Psicomtrica. Los datos necesarios de esta tabla son la Humedad Absoluta del aire y el Volumen Especfico de este, dichos datos se encuentran en tabla N7.

La humedad absoluta y el volumen especfico del aire se utilizan para calcular las propiedades del aire ambiental que se sabe que es un aire hmedo. En la Tabla N8 se muestra la viscosidad y densidad del aire hmedo que es el fluido que utilizado para secar la muestra. En la Tabla N9 se muestran las fracciones msicas de aire seco y vapor de agua hallados a partir de las relaciones dadas anteriormente.

DISCUSION DE RESULTADOSLaboratorio de Ingeniera Qumica II


El clculo del nmero de Reynolds a partir de la velocidad de flujo de aire se muestra en la Tabla N10. La Tabla N11 muestra los resultados de los flujos y caudales del aire atraviesan el tubo de Pitot siendo uno de los resultados el caudal del aire con un valor de (m3/s).La Tabla N 14 muestra los resultados experimentales luego de realizar los clculos respectivos. Estos clculos fueron, la Humedad total, Humedad (base seca) y la velocidad de secado en cada intervalo de tiempo. La velocidad en el periodo de velocidad constante o periodo antecrtico se muestra en la Tabla N15 en dos formas: teniendo y no teniendo en cuenta el rea de transferencia de calor por conveccin. En las Tablas N 16 y N 17 se muestran los resultados del clculo de los coeficientes de transferencia de calor y masa. Las curvas de velocidad de secado experimentales presentan los dos periodos caractersticos de velocidad constante (periodo antecrtico) y velocidad decreciente (periodo pos crtico)

DISCUSION DE RESULTADOSLaboratorio de Ingeniera Qumica II


CONCLUSIONESSe comprueba mediante la experiencia que en el proceso de secado se presentan dos periodos claramente definidos; un primer periodo llamado Anti critico y luego un post critico. El primero corresponde a la velocidad de secado constante que se desde el inicio del secado del slido hasta una humedad crtica en la que el mecanismo de secado se da por el movimiento capilar en los poros del lecho debido a la presencia de la fuerza superficial. El otro perodo es de velocidad decreciente que va desde la humedad crtica hasta la humedad de equilibrio entre el slido y el aire donde termina la transferencia de masa.



CONCLUSIONESEl tipo de transferencia de calor que se realiza es por conveccin del aire hacia la arena hmeda con un coeficiente de Se transmite calor para evaporar el lquido y se transfiere masa de la arena hmeda a la corriente de aire con un coeficiente de transferencia de masa de . La evaporacin depender solamente de la velocidad de difusin del vapor o de la intensidad de paso de calor a travs de la capa lmite del aire.



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