RESUMEN

El presente informe consiste en la determinacin experimental de velocidad de secado de un slido granular, como la arena, en un secador de bandejas mediante la evaporacin en una corriente de aire precalentado.La experiencia se realiza a las condiciones del laboratorio de 22C y 756 mmHg.

La arena preparada presentaba al inicio del secado un porcentaje en peso de 6 % de humedad, el cual fue disminuyendo en la operacin de secado. Se toman datos del peso de la arena en funcin del tiempo. Se ha obtenido la velocidad de secado para el rango de velocidad del aire de , temperatura del aire (bulbo seco) de 22C, espesor del lecho de arena de 0.1 a 0.4 cm, y tamao de partcula de arena (dimetro medio) de 210 a 340 micrones.Para el periodo de velocidad constante de secado, se han obtenido valores de velocidad de 0.251 a 0.207 Kg. Agua/h.m2Finalmente se concluye que a medida que aumenta el tiempo, la humedad disminuye y la velocidad de secado disminuye al alcanzar la humedad crtica del slido.

INTRODUCCINSecar un slido significa, en general, eliminar cantidades relativamente pequeas de agua, u otro lquido, contenidas en un material slido con el fin de reducir el contenido de lquido residual hasta un valor aceptablemente bajo. El secado es generalmente la etapa final de una serie de operaciones y el producto de un secadero queda frecuentemente listo para el envasado final. Las razones para realizar el secado de un material son tan amplias como la variedad de materiales que necesitan o pueden ser secados. Un campo de aplicacin tpico del secado de slidos es el de la tecnologa de alimentos. El secado de los alimentos es uno de los mtodos ms antiguos utilizados para su conservacin, ya que al reducirse el contenido de agua en un alimento: Se reduce la posibilidad de su deterioro biolgico, y se reducen otros mecanismos de deterioro, se reduce su peso y volumen, aumentando la eficacia de los procesos de transporte y almacenaje (sopas deshidratadas, leche en polvo, etc.). En el secado de un material se remueve humedad libre de la superficie y tambin agua retenida en el interior. Si se determina el cambio en el contenido de humedad del material con respecto al tiempo, se obtiene una curva de la cual se puede conocer la velocidad de secado a cualquier contenido de humedad.El objetivo de la siguiente prctica es realizar la determinacin experimental de la velocidad de secado de un slido granular (arena)

PRINCIPIOS TERICOS

1. SECADO:

El secado de slidos se refiere en la mayora de casos a la separacin de un lquido de un slido, por evaporacin. En casi todas las operaciones de secado es la eliminacin de la humedad de una sustancia por medio trmico, es decir el agua es el lquido evaporado y el aire es el gas de desecacin que se usa comnmente.En el secado, el agua se elimina normalmente por circulacin de aire u otros gases sobre el material a secar con objeto de que transporte el vapor de agua. Si analizamos las razones por la cual utilizamos el secado de solidos. El secado de slidos facilita la manipulacin y transporte Disminuye el peso. Disminuye el volumen Incrementa el valor econmico del producto Se usa en la conservacin de alimentos y medicamentos

2. DEFINICIONES FUNDAMENTALES

2.1 HUMEDAD Relaciona cantidad de lquido presente en el slido.2.2 Humedad en base seca X: Es la ms usada porque el slido seco es constante

X = Kg agua Kg Slido seco

2.3 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.Si un slido se expone a una corriente gaseosa con una presin parcial de vapor (Pg), el slido perder o ganar humedad hasta que la presin de vapor de la humedad hasta que la presin de vapor de la humedad del solido (Pv) iguale a la presin parcial de vapor de la corriente gaseosa, entonces se dice que el slido y el gas se encuentran en EQUILIBRIO.

2.4 Humedad Libre X X*: Es la humedad del slido y que se halla en exceso sobre la humedad de equilibrio.Slo la humedad libre se puede evaporar y depende de la concentracin de vapor en la corriente gaseosa.Estas relaciones se muestran en forma grfica en la figura 2, para un slido con un contenido de humedad X expuesto a un gas de humedad relativa A.

Fig.2 Curva de humedad de equilibrio.

2.5 Humedad Ligada: es la humedad de equilibrio de un slido en contacto con una masa de aire de humedad relativa del 100 %. Tambin, la humedad mnima necesaria para que el slido deje de comportarse como higroscpico..

Fig. 3 El slido que contiene humedad ligada se llama Cuerpo Higroscpico

2.6 Humedad no ligada: Se refiere al agua en exceso que contiene el slido, es la diferencia entre la humedad del slido y la humedad ligada, la humedad libre del slido en contacto con aire saturado. El slido se comporta como slido hmedo

Fig. 4 El slido que contiene humedad no ligada se llama Cuerpo Hmedo

2.7 Temperatura de bulbo seco: Es aquella temperatura del ambiente, se mide con un termmetro de mercurio.

2.8 Temperatura de bulbo hmedo: Es la temperatura de equilibrio dinmico obtenida por una superficie de lquido cuando la velocidad de transferencia de calor por conveccin, es igual a la transferencia de masa que se aleja de la superficie, es decir, que el calor sensible trasmitido del aire al lquido es igual al calor latente que se le quita por evaporacin del agua cuyo vapor entra en el gas.La temperatura del bulbo hmedo se consigue manteniendo el bulbo de un termmetro ordinario rodeado de mecha humedecida con agua a la misma temperatura que el aire.En condiciones de equilibrio, existe una relacin definida entre las temperaturas de bulbo seco y bulbo hmedo, de modo que mediante el uso de una carta psicomtrica, la humedad relativa del aire en un sistema, puede ser determinado tomando lecturas de temperatura de bulbo seco y bulbo hmedo.

2.9 Velocidad del aire: La velocidad del aire en el secador tiene como funciones principales, en primer lugar, transmitir la energa requerida, calentar el agua contenida en el material facilitando su evaporacin, y en segundo lugar, transportar la humedad saliente del material. La capa limite que existe entre el material a secar y el aire juega un papel importante en el secado. Cuanto menor sea el espesor de estas capa limite, ms rpida ser la remocin de humedad. La forma de la corriente del aire es importante para la velocidad, una corriente turbulenta es mucho ms eficaz que un laminar, pues la primera afecta en mayor forma la capa limite y el aire.Durante las primeras etapas del secado, la velocidad del aire desempea un papel muy importante, sobre todo cuando el material contiene un alto contenido de humedad. A mayor velocidad, mayor ser la transferencia de vapor y menor el tiempo de secado y viceversa, si la velocidad del aire disminuye la tasa de evaporacin disminuye y el tiempo de secado aumenta. Por tal razn, para asegurar un secado rpido y uniforme es indispensable una circulacin del aire fuerte y regular.

3. PROCESO DE SECADO

El secado se describe como un proceso de eliminacin de substancias voltiles (humedad) para producir un producto slido y seco. La humedad se presenta como una solucin lquida dentro del slido es decir, en la microestructura del mismo. Cuando un slido hmedo es sometido a un proceso de secado, se presentan dos procesos:

1. Transferencia de energa en forma de calor del ambiente que rodea al slido para evaporar la humedad de la superficie (proceso 1)2. Transferencia de la humedad interna del slido hacia la superficie de ste y su subsecuente evaporacin. El movimiento de la humedad dentro del slido es una funcin de la naturaleza fsica del slido, su temperatura y su contenido de humedad. (proceso2)

En el proceso de secado, cualquiera de los dos procesos descritos puede ser el factor limitante que gobierne la velocidad de secado, a pesar de que ambos procesos ocurren simultneamente durante el ciclo de secado. Transferencia de energa, en forma de calor, de los alrededores hacia el slido hmedo puede ocurrir como resultado de conveccin, conduccin y/o radiacin y en algunos casos se puede presentar una combinacin de estos efectos.

3.1 Condiciones externas En este caso se refiere al proceso 1, donde la eliminacin del agua en forma de vapor de la superficie del material, depende de las condiciones externas tales como: temperatura, humedad y flujo del aire, rea de la superficie expuesta y presin. Estas condiciones son importantes durante las etapas iniciales de secado cuando la humedad de la superficie est siendo removida.

3.2 Condiciones internas El movimiento de humedad dentro del slido es una funcin de la naturaleza fsica dentro del slido, la temperatura y su contenido de humedad. En una operacin de secado cualquiera de estos procesos puede ser el factor que determine la velocidad de secado. A partir de la transferencia de calor hacia un slido hmedo, un gradiente de temperatura se desarrolla dentro del slido mientras la evaporacin de la humedad ocurre en la superficie. La evaporacin produce una migracin de humedad desde adentro del slido hacia la superficie, la cual ocurre a travs de uno o ms mecanismos, normalmente, difusin, flujo capilar, presin interna causada por el encogimiento durante el secado.

4. MECANISMO DE SECADO

Hay dos mtodos para remover la humedad.

4.1 Evaporacin

4.2 Vaporizacin

En la operacin de secado hay que eliminar la humedad sobre la superficie y la del interior del slido. Si la humedad es elevada, la evaporacin tiene lugar sobre la superficie totalmente mojada; el lquido se renueva continuamente por difusin rpida desde el interior y la velocidad de secado permanece constante sin depender de la humedad total, es el periodo de velocidad de secado constante y se prolonga hasta alcanzar la humedad crtica. Cuando la humedad del slido es inferior a la humedad crtica, la difusin desde el interior no puede suministrar todo el lquido que se evapora en la superficie, lo que lleva consigo el descenso de la velocidad de evaporacin. Tiene lugar la aparicin de zonas secas sobre la superficie, y termina cuando la superficie de slido queda libre le lquido, se le conoce como 1er periodo de velocidad decreciente.

A continuacin, la velocidad de secado sigue descendiendo, la evaporacin se produce en el interior del slido, cada vez ms lejos de la superficie, difundiendo posteriormente el vapor, es el 2er periodo de velocidad decreciente.

En cada momento, la velocidad de secado es funcin de la velocidad de transmisin de calor y de la velocidad de transferencia de materia que depende del tipo y caractersticas del material. En la figura 9.3 se muestra la velocidad de secado de dos slidos; la curva 1 corresponde al secado de arena y la curva 2 al secado de jabn

Fig. 5 Curvas de velocidad de secado de material slido granular.

La curva 2 tiene dos zonas de secado definidas, el tramo AB de velocidad constante, independiente de la humedad y el tramo BC que corresponde a un descenso continuado de la velocidad de secado, la velocidad vara linealmente con la humedad. El punto B indica la humedad crtica. En la curva 1 se distinguen tres periodos de velocidad de secado, DE secado a velocidad constante; EF lnea recta que indica el primer periodo de secado de velocidad decreciente, velocidad vara linealmente con la humedad; la ltima etapa FC que es el segundo periodo de velocidad decreciente, no existe relacin lineal entre la humedad y la velocidad de secado.

5. CINETICA DE SECADO

Se define la velocidad de secado por la prdida de humedad del slido hmedo en la unidad de tiempo, y ms exactamente por el cociente diferencial (-dX/d) operando en condiciones constantes de secado, es decir, con aire cuyas condiciones (temperatura, presin, humedad y velocidad) permanecen constantes con el tiempo.Analticamente, la velocidad de secado se refiere a la unidad de rea de superficie de secado, de acuerdo con la ecuacin:

Siendo:S = peso de slido seco (g)A = rea de la superficie expuesta (m2)N = velocidad de secado (g del lquido/min.-m2) = derivada de la humedad con respecto al tiempo (g lquido/g slido seco-min)

CURVAS DE SECADO PARA DISTINTOS SOLIDOSFig. 2. Arcilla no porosa Fig. 3. Cermica porosaFig. 4. Lechos de arenaFig. 5. Pulpa de papel

Figura 6. Velocidad de secado para diferentes materiales

CURVA DE SECADO PARA LECHOS DE ARENA

Etapa A-B: Es una etapa de calentamiento (o enfriamiento) inicial del slido normalmente de poca duracin en la cual la evaporacin no es significativa por su intensidad ni por su cantidad. En esta etapa el slido se calienta desde la temperatura ambiente hasta que se alcance el equilibrio entre el enfriamiento por evaporacin y la absorcin de calor de los gases. Este equilibrio se alcanza a la temperatura de bulbo hmedo del gas.

Etapa B-C: Es el llamado primer perodo de secado o perodo de velocidad de secado constante; donde se evapora la humedad libre o no ligada del material y predominan las condiciones externas. En este perodo el slido tiene un comportamiento no higroscpico. La velocidad de secado se mantiene constante si el gas tiene un estado estacionario y en general depende solo de las propiedades y velocidad del mismo. Si durante el proceso, el gas se enfra, la velocidad de secado decrece pero sigue en esta zona dependiendo de factores externos al slido. Durante este perodo la temperatura del slido se mantiene igual a la de bulbo hmedo del gas, ya que se mantiene el equilibrio alcanzado al final de la etapa de calentamiento.

Etapa C-E: Es el segundo perodo de secado o perodo de velocidad de secado decreciente; donde se evapora la humedad ligada del material y predominan las condiciones internas o las caractersticas internas y externas simultneamente. En estas condiciones el slido tiene un comportamiento higroscpico. Durante el perodo, la temperatura del material sobrepasa la de bulbo hmedo debido a que el descenso de la velocidad de secado rompe el equilibrio trmico que mantiene estable la temperatura y una parte considerable del calor se emplea en un calentamiento del slido. Ahora la humedad deber ser extrada del interior del material con el consiguiente incremento de la resistencia a la evaporacin.

Este perodo de velocidad decreciente puede dividirse en dos partes, con diferentes comportamientos de la velocidad de secado, la cual decrece cada vez ms al disminuir la humedad del slido. Esto implica dos modelos de secado diferente en dicha zona.Un parmetro muy importante a determinar en los materiales a secar es la humedad a la cual se cambia del primero al segundo perodo, llamada humedad crtica. Esta depende del tipo del material y de la relacin de secado en el primer perodo.

SECADOR DE BANDEJAS

El secador de bandejas, o secador de anaqueles, consiste en un gabinete, de tamao suficientemente grande para alojar los materiales a secar, en el cual se hace correr suficiente cantidad de aire caliente y seco. En general, el aire es calentado por vapor, pero no saturado, de modo que pueda arrastrar suficiente agua para un secado eficiente. Puesto, que la operacin de secado, como cualquier operacin de transferencia, depende del tiempo de contacto interfacial (el cual no vara notablemente en este tipo de secador debido a la variacin de la velocidad del aire), el rea de contacto interfacial (que para nuestro caso requerimos que sean slidos en terrones, o granos, para aumentar esta relacin), el gradiente de temperatura y de humedad y la resistencia. En general, en este tipo de secadores, las variables que pueden fijarse o variarse son los gradientes, he all la importancia que el aire no entre fro ni hmedo, puesto que esto minimiza el gradiente y elimina la eficiencia del secador.Esto ltimo es cierto para todos los tipos de secadores, no obstante, es ms marcado en este tipo de secador, puesto que en los siguientes, las otras variables no son tan rigurosamente fijas.

Fig. . Esquema de un secador de bandejas

DETALLES EXPERIMENTALES

Equipo y materiales utilizados:

El equipo est conformado por siguientes instrumentos: Secador de bandejas Resistencia elctrica Tubo de Pitot Ventilador Balanza Bandeja Psicmetro Termmetros Arena Acetona

Procedimiento:

1. Tomar una cantidad adecuada de arena; dejarla secar en la estufa por un tiempo suficiente para asegurarse de que no contenga humedad.2. Se agrega cierta cantidad de acetona a la arena que haba sido secada. en la prctica esta cantidad fue de un porcentaje de 15%.3. Mezclar la acetona y la arena hasta que est completamente homognea.4. Tarar la bandeja donde se depositar la arena hmeda.5. Colocar la arena hmeda en la bandeja en forma compacta, para evitar que se forme cavidades en su interior y luego pesar.6. Encender el ventilador que impulsa el aire hacia dentro del secador.7. Introducir la bandeja dentro del secador.8. Tomar datos del peso de la bandeja con la arena hmeda a travs del tiempo.9. Tambin tomar los datos de la temperatura de bulbo seco y hmedo a la entrada y salida del secador, as como tambin las correspondientes a la del ambiente10. No olvidar anotaron los datos registrados por el tubo Pitot pues sern necesarios para calcular el caudal de la corriente de aire.

DIAGRAMA DEL EQUIPO

TABLAS DE DATOS Y RESULTADOS

Datos

TABLA N 01: Condiciones de laboratorio

Presin (mmHg)756

Temperatura (C)23

TABLA N 02 Caractersticas del Sistema

Material de la TuberaPVC

Radio Externo (m)0.06287

Radio Interno (m)0.05787

Espesor tubera acrlico (m)0.005

TABLA N 03Datos del picnmetro.Picnmetro (g)Picnmetro + H2O (g)Picnmetro + aceite (g)

118,981744,506441,5221

224,679276,175470,1545

(H2O) (Kg/m3) a 20C998,6

(aceite) (Kg/m3) a 20C881,9

TABLA N 04Velocidades Puntuales a 13 Hz

Nivel (radio) (cm) H manomtrica (pulg) Presin (m)

0.00.20.00508

TABLA N 05

Temperatura del aire a la entrada y salida del secador.

ENTRADASALIDA

Temperatura a la entrada del secador (C)Temperatura leda del tablero dentro del secador (C)Temperatura bulbo seco (C)Temperatura bulbo hmedo (F)

75.558.85482.5

7159.85582.5

75.559.95585

72605585

72.559.95585

75.5605586

7560.25586

74.560.35586

75.560.45587

7560.855.588

7460.65587

74.560.85586

7661.355.586.5

7661.85686

7661.55688

7761.25691

75.561.65799

73.561.55790

7361.35689

7561.65689

7561.65688

7461.25688

7561.85687

75.56256.588

75.56256.588

7562.25689

7562.156.593

73.562.15688

73.56256.588

74.5625688.5

7361.65592

7461.55582

7561.75685

72.561.45684

72.561.25684

PROMEDIO DE TEMPERATURAS

74.4061.1655.7586.80

TABLA N 06Peso de la arena hmeda + peso de la bandeja variando con el tiempo

Tiempo (min.)BANDEJA CHICABANDEJA GRANDE

Masa bandeja + arena hmeda(g)Masa bandeja + arena hmeda(g)

0555,4904,4

5554,3902

10553,2901

15552,0899,8

20551,1899,1

25550,2898,4

30549,2897,3

35548,2896,5

40547,1895,6

45546,2894,8

50545,0894,1

55543,9893,4

60542,9892,2

65542,2891,7

70541,7891,1

75541,1890,6

80540,6889,8

85540,2889

90540,0888,6

95539,3888

100538,7887,4

110537,6886,4

120537,1885,3

130536,5884,5

140536,0883,4

150535,6882,4

160535,2881,4

170534,9880,7

180534,7879,9

190534,7879

200534,6878,3

210534,5877,8

220534,5877

230876,3

240875,8

250875

260874,5

270874,1

280873,8

TABLA N 07Dimensiones de la bandeja

BANDEJA CHICABANDEJA GRANDE

Ancho (m.)0,1000,100

Largo (m.)0.2210,221

Alto (m.)0,100,

TABLA N 08Datos de la muestra inicial

DATOS SOBRE ARENA Y AGUABANDEJA CHICABANDEJA GRANDE

Masa de la arena seca (g)254516.6

Masa del agua (g)15.529.9

Fraccin Agua / Arena seca 0.06100.0579

TABLA N 09 Propiedades del aire hmedo a 23C

Propiedades del aire hmedo a 23C

Temperatura de bulbo hmedo (C)20.2

Temperatura de bulbo seco (C)24.3

Humedad absoluta (Kg. H2O/Kg. AS)0.0131

Volumen de aire hmedo (m3 AH/Kg. AS)0.8508

viscosidad (agua vapor) (Kg./m-s)0.00103

viscosidad (aire seco) (Kg./m-s)0.000018

Viscosidad del aire hmedo(Kg./m-s)1.8191x10-5

Densidad del aire hmedo (Kg. AH/m3)1.1993

Resultados Experimentales

TABLA N 10Resultados del secado en el tiempo para la bandeja chica.

Tiempo (min)W (bandeja + arena hmeda) (g)W (arena hmeda) (g)W agua (g) W agua / W arena seca

0499.4269.515.50.0610

7497.7267.813.80.0543

14495.9266120.0472

20494.3264.410.40.0409

25493.2263.39.30.0366

30492.3262.48.40.0331

35491.4261.57.50.0295

40490.6260.76.70.0264

45490260.16.10.0240

51489.1259.25.20.0205

56488.5258.64.60.0181

61487.7257.83.80.0150

66486.8256.92.90.0114

72486.4256.52.50.0098

77485.6255.71.70.0067

82484.925510.0039

89484.8254.90.90.0035

94484.5254.60.60.0024

101484.3254.40.40.0016

106484.3254.40.40.0016

111484.3254.40.40.0016

117484.3254.40.40.0016

123484.3254.40.40.0016

128484.3254.40.40.0016

TABLA N 11Resultados del secado en el tiempo para la bandeja grande.tiempo (min)W (bandeja + arena hmeda) (g)W (arena hmeda) (g)W agua (g) W agua / W arena seca

0822.5546.529.90.0579

7820.9544.928.30.0548

14819.5543.526.90.0521

20818.4542.425.80.0499

25817.3541.324.70.0478

30816.3540.323.70.0459

35815.2539.222.60.0437

40814.3538.321.70.042

45813.5537.520.90.0405

51811.8535.819.20.0372

56810.7534.718.10.035

61809.9533.917.30.0335

66808.7532.716.10.0312

72807.9531.915.30.0296

77807.2531.214.60.0283

82806.4530.413.80.0267

89805.2529.212.60.0244

94804.3528.311.70.0226

101803.2527.210.60.0205

106802.7526.710.10.0196

111802.1526.19.50.0184

117801.7525.79.10.0176

123801.1525.18.50.0165

128800.7524.78.10.0157

132799.7523.77.10.0137

137799.2523.26.60.0128

142798.5522.55.90.0114

148797.9521.95.30.0103

153797.5521.54.90.0095

159797.2521.24.60.0089

165796.9520.94.30.0083

170796.4520.43.80.0074

175795.6519.630.0058

180795.5519.52.90.0056

185795.4519.42.80.0054

190795.4519.42.80.0054

197795.4519.42.80.0054

202795.4519.42.80.0054

TABLA N 12Resultados de las velocidades de secado para la bandeja chica.

tiempo (min)Velocidad (kg/h.m2)

00

70.6814

140.6814

200.6814

250.6814

300.5439

350.4169

400.3311

450.2702

510.0144

560.0106

610.008

660.0062

720.0047

770.0038

820.0031

890.0024

940.002

1010.0016

1060.0013

1110.0012

1170.001

1230.0008

1280.0007

TABLA N 13Resultados de las velocidades de secado para la bandeja grande.

tiempo (min)Velocidad (kg/h.m2)

00

70.5624

140.5624

200.5624

250.5624

300.5624

350.5624

400.5624

450.5624

510.5624

560.5624

610.5624

660.5624

720.2822

770.2411

820.208

890.1716

940.1509

1010.1275

1060.1138

1110.1021

1170.0903

1230.0803

1280.0731

1320.0077

1370.0068

1420.006

1480.0052

1530.0047

1590.0041

1650.0036

1700.0033

1750.003

1800.0027

1850.0025

1900.0022

1970.002

2020.0018

TABLA N 15Velocidades Puntuales a 13 Hz y flujo msico

Nivel (radio) (cm) H manomtrica (pulg)velocidad (m/s)Flujo msico

0.20.005086.56295.23

DISCUSIN DE RESULTADOS

La Grafica N1 muestra claramente como la masa del agua que se encuentra en el slido va disminuyendo conforme va pasando el tiempo, en esta grafica podemos diferenciar dos zonas, la primera una donde la tendencia es claramente lineal lo q nos da a entender que al principio del proceso de secado la masa de agua perdida era directamente proporcional al tiempo mientras que en la segunda zona de esta grafica observamos como esa proporcionalidad no se mantiene ya que la tendencia luego se vuelve ms bien una lnea curva. Estas dos zonas nos muestran el periodo ante-crtico y post-critico en el proceso de secado.

El proceso de secado se representa por las curvas de secado como la que empleamos en la grfica N 4, la cual se obtuvo mediante la derivacin de las ecuaciones ajustadas en la grfica N 3 (dichas ecuaciones se determinan para cada periodo). Se halla as dos rectas que nos describen los dos periodos antes descritos, el periodo de velocidad constante y el periodo de velocidad decreciente, con esta grafica se pudo hallar la humedad critica con un valor de 0.0418 y 0.0464 (Kg agua/Kg arena seca)para la bandejas A y B respectivamente.

Un efecto de la profundidad del lecho en la velocidad de secado aumentando la altura de .1 ase no hubo una diferencia significativa en el grado de humedad, esto se debe a que la humedad relativa del gas que sale del lecho fue sustancialmente menor que la humedad relativa en equilibrio correspondiente al contenido de humedad del slido predominante.Otro efecto del incremento de la altura del lecho es el tiempo de secado, se puede apreciar grficamente como fcilmente duplica el valor. Y esto se debe al incremento progresivo de la conductividad de calor de las zonas externas, la velocidad de secado es cada vez ms influenciada por la conduccin de calor. Ahora el secado no es determinado no solo por la conduccin de calor sino por la difusin dentro del slido. Como la concentracin de humedad disminuye por el secado, la velocidad de movimiento de humedad interna tambin disminuye.

CONCLUSIONES

La velocidad de secado es directamente proporcional a la cantidad de humedad e inversamente proporcional al tiempo de secado.

RECOMENDACIONES

1. Procurar que la realizacin de la mezcla de arena seca agua se realice lo ms rpido posible para evitar evaporacin del agua al medio ambiente o en todo caso que la arena seca gane humedad extra producto del ambiente.

2. Tener sumo cuidado con la manipulacin de la balanza utilizada para la medida de los pesos dentro del secador ya que una mala manipulacin puede concluir en una mala medida de los mismos debido a la descalibracin.

3. En esta experiencia se trabaj con arena, con un determinado flujo de aire y una sola bandeja, para posteriores practicas se recomienda trabajar con diferentes tipos de materiales, bandejas de diferentes dimensiones y distintos flujos de aire para as determinar su efecto en la velocidad del secado en funcin del flujo de tanto en forma de las curvas como en los valores determinados en esta prctica tales como de la humedad crtica, la velocidad en el periodo constante, etc.

BIBLIOGRAFIA

1. McCabe, Warren; Operaciones bsicas de Ingeniera Qumica Editorial REVERT S.A. , 1975 Espaa, pg. 990-992

2. Or Crdenas, Alejandro, Tesis , Determinacin experimental de velocidades de secado atmosfrico para partculas no porosas en un secador en bandejas Lima 1984

3. Badger, W.L., Banchero, J.T., Introduccin a la Ingeniera Qumica, Mc. Graw-Hill, Mxico, 1970.Pags. 504-516

4. Joaquin Ocon Garcia y Gabriel Tojo Barreiro, Problemas de Ingenieria Quimica Operaciones Basicas, Volumen II, Pgs. 243-250

APNDICE

EJEMPLOS DE CALCULOS

1. Clculo de las Propiedades del Aire Hmedo:

a) Densidad (Aire hmedo)

La densidad del aire hmedo es igual a:

Reacomodando:

Donde:

= Humedad absoluta a la temperatura T = volumen especifico a la temperatura T

La humedad absoluta y volumen especfico se pueden obtener con la temperatura de bulbo seco (24.3 C) y bulbo hmedo (20.2 C) haciendo uso de una carta psicromtrica, de ella tenemos que:

Reemplazando:

b) Fraccin molar del aire seco (YAs) y fraccin molar de vapor de agua (YH2O):

c) Viscosidad

Usando la siguiente frmula, aplicable para mezcla de gases a baja presin:

Donde:AH = Aire hmedoAs =Aire seco = ViscosidadYH2O= fraccin molar del vapor de aguaYAs= fraccin molar del aire seco

De tablas de viscosidad tenemos:

Reemplazando los valores:

2. Clculo de la densidad del aceite Para realizar este clculo se tiene la siguiente frmula:

De acuerdo a la tabla N 4:

Para el peso 1:

= 881.55Kg./m3

Para el peso N 2 :

= 881.45 Kg./m3

Se calcula el promedio de ambas densidades:

3. Clculo de la Velocidad Puntual

Como el fluido gaseoso es aire a 1 atm, se comporta como un gas ideal, usando la siguiente ecuacin:

Tomando a: Co=0,98 Frecuencia de 26 Hz

Reemplazando:

4. Calculo de la velocidad media

Mtodo grafico: Hallamos el Remax:

La velocidad media del aire se puede determinar mediante varios mtodos, mas en la presente prctica solamente usaremos el mtodo grfico para su obtencin. Ser necesario para ello usar el grfico de relacin entre la velocidad promedio y la velocidad mxima, que se encuentra en el libro de Foust, Principios de operaciones unitarias, Pag. 409 , Fig 20-15. Fig 6: Grfica para determinar relacin V/Vmax

Ingresando con el valor de Remax obtenemos:

5. Determinacin del flujo msico

Para realizar este clculo se tiene la siguiente frmula:

Calculo del rea del tubo

Remplazando en la formula:

6. Determinacin de la humedad inicial (base seca)

En la prctica, la humedad de la muestra va disminuyendo conforme ms tiempo lleva dentro del secador. Conocida la masa seca y la cantidad de agua agregada al principio de la experiencia, es posible determinar la humedad con que ingresa al secador la muestra usando la siguiente expresin:

En base a este dato es posible obtener la humedad de la muestra en funcin del tiempo. Para tiempo= 0 tenemos que:

X = W agua / W arena seca

Datos para la bandeja chica:

Reemplazando:

El mismo procedimiento se realiza para cada intervalo de tiempo. Posteriormente se grafica los datos calculados de humedad en funcin del tiempo (ver grfica N: 2.).

7. Determinacin de la velocidad de secado:

Para la bandeja chica:

Con los datos de peso de agua en la muestra y el tiempo de secado obtenidos de la tabla N 12 se construye la grfica N 4 con la que se puede obtener una ecuacin que permitir determinar la velocidad de secado.

Se halla la ecuacin de la recta en el periodo de velocidad constante (0 50 minutos):

W=-0.2008t + 21.529

Entonces la velocidad de secado es la pendiente de esta ecuacin:

Pendiente = dW/dt = 0.2008 g/min. = 0.0120 Kg. /h

Y la velocidad de secado por unidad de rea ser:

GRFICAS

BANDEJA CHICA

GRAFICA N 01: DATOS EXPERIMETALES DE SECADO

GRAFICA N 02: HUMEDAD BASE SECA VS TIEMPO

GRAFICA N 03: AJUSTE DE DATOS PARA LA DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE SECADOESCALA LOGARITMICA

GRAFICA N 04: CURVA DE VELOCIDAD DE SECADO

GRAFICA N 05 CURVA DE VELOCIDAD DE SECADO vs TIEMPO

BANDEJA GRANDE

GRAFICA N 06: DATOS EXPERIMETALES DE SECADO

GRAFICA N 07: HUMEDAD BASE SECA VS TIEMPO

GRAFICA N 08: AJUSTE DE DATOS PARA LA DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE SECADO

ESCALA LOGARITMICA

GRAFICA N 09: CURVA DE VELOCIDAD DE SECADO

GRAFICA N 10 CURVA DE VELOCIDAD DE SECADO vs TIEMPO

GRAFICA N 11 COMPARACION CURVA DE VELOCIDAD DE SECADO vs TIEMPO

GRAFICA N 12 COMPARACION CURVA DE VELOCIDAD DE SECADO vs HUMEDAD