Secador de Charolas

INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

OBJETIVO. Comprender los principios bsicos de la operacin de secado mediante el uso de un secador de charolas que opera por lotes Comprender e identificar la curva caracterstica del proceso de secado, as como las ecuaciones que la rigen Construir e identificar por medio de los datos obtenidos, las grficas que permitan analizar el contenido de humedad presente en la muestra durante el tiempo de secadoMARCO TERICO.Un secador de charolas es un equipo totalmente cerrado y aislado en el cual los slidos se colocan en grupos de charolas en el caso de los slidos granulares, la transmisin de calor puede ser directa del gas a los slidos, utilizando la circulacin de grandes volmenes de fas 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 vaco, casi siempre se necesita la circulacin de una pequea cantidad de gas (aire) para eliminar el vapor de humedad del compartimiento (cmara de secado) y evitar la saturacin y condensacin del gas. Las unidades de compartimientos se emplean para calentar y secar madera, cermica, materiales en hojas, objetos pintados, metlicos, frutas, verduras y todo tipo de material granular. La capacidad de un secador temido depende de la velocidad de transmisin de calor y de la velocidad de transferencia de masa. Puesto que la humedad tiene que evaporarse, hay que suministrar calor de secado a la zona de evaporacin, que puede estar en o cerca de la superficie del solido o buen dentro del mismo, dependiente del tipo de material y de las condiciones del proceso Curva de velocidad de secado: para estudiar el mecanismo de secado en condiciones constantes, es conveniente representar la velocidad instantnea de secado en funcin de la humedad libre, como lo indica la grfica. Tambin se utiliza representar la humedad libre contra del tiempo de secado Curva tpica de velocidad de secado: esta es una curva caracterstica de secado que refleja el paso del solido por distintos periodos a medida que la humedad del solido se reduce desde un valor inicial elevado Xi hasta el pequeo valor final, que puede incluso ser la humedad de equilibrio X*.

EQUIPO UTILIZADO Secador de charolas de calentamiento directo, el cual tiene las siguientes caractersticas: Cuerpo del secador (0.39 mancho X 1.17m de largo X 0.65 m. de alto) Contiene 4 charolas de recubiertas con lminas de aluminio y con perforaciones en una de sus partes laterales para dirigir el flujo de aire caliente. Tablero se localizan los interruptores que permiten el arranque y paro del secador, encendido y apagado de las resistencias Dos indicadores de temperatura, a la entrada como a la salida del aire. Ventilador con un motor acoplado.EXPERIMENTACIN. Se energizo el equipo y se pusieron en funcionamiento las resistencias del secador de charolas y el ventilador Se construyeron pequeas charolas de aluminio de aproximadamente unos 15 cm x 15 cm Se pelaron las frutas y verduras a secar, cortndolas en rodajas (manzana, papa, jcama, mandarina) Una vez teniendo rgimen permanente en el equipo, con las temperaturas de bulbo hmedo y seco, constantes, aproximadamente de 70 C Pesar las charolas de aluminio con las muestras, antes de meterlas al secador de charolas Una vez las muestras dentro del secar, pesarlas cada 10 minutos, haciendo siete corridas Terminado el proceso de pesador, desconectar el equipo y realizar las grficas correspondientes.DATOS EXPERIMENTALES PARA MUESTRA 1 (PAPA).T(min)M-1 (g)M-2M-3M-4M-5

015.9517.2621.8120.0416.79

1014.2916.1620.1318.8515.55

2012.4914.7518.4617.3814.27

3010.8313.217.0216.1813.04

409.4411.8115.3114.8511.43

508.1810.5913.8113.510.08

607.149.5112.5812.298.85

706.378.5311.6410.897.85

CLCULOS.1- Calculo de la humedad, se calcul restando el peso final al peso de cada etapa, entre el peso final, esto expresado en Kg.

Nota: aunque los pesos estn en gramos, como es una relacin, aun expresados en kilogramos el resultado sera el mismo, son formas anlogas de expresar, es por eso que la conversin a kilogramos no es importante. Aclaro que solo se expresaran los clculos para una corrida, posteriormente se expresaran en una tabla.2- Humedad promedio: esta se calcula, sumando la humedad de dos intervalos consecutivos y dividirlos entre dos.

3- Calculo de la velocidad de secado: se calcula con el peso final entre el rea por la humedad promedio entre el intervalo de tiempo. Para el intervalo de tiempo se tomaron 10 min, mientras que, para el rea, yo supuse 1 m2 por que no se midi el rea realt (min)M1 papa (Kg)X (kg agua/kg seco)X mediaN (kg agua/h m2)

00.015951.503924651.373626370.0525021

100.014291.24332811.102040820.04212168

200.012490.960753530.830455260.03174127

300.010830.700156990.591051810.0225909

400.009440.481946620.383045530.01464059

500.008180.284144430.202511770.00774031

600.007140.120879120.060439560.00231009

700.00637000

GRAFICAS.1- Humedad base seca vs tiempo (cintica de secado)

2- Grafica perdida de humedad, velocidad de secado vs humedad libre

Observaciones.El hecho de que se abriera y cerrara el equipo cada 10 minutos, para la toma de pesos, provocaba que el rgimen permanente se perdiera, dado que el aire ambiente entraba al secador de charolas. Se debi estableces un tiempo ms prolongado para que el secado del material fuese ms eficiente.

Conclusiones.Al graficar los resultados obtenidos no se obtuvo una curva caracterstica en velocidad contra humedad, comparando resultados con las dems muestras de los compaeros, a ellos si les da una curva caracterstica, esto no es debido a las caractersticas mismas del material dado que mi muestra (papa) tambin la utilizaron los compaeros solo que ha diferentes pesos. Al tabular los resultados obtenidos, la velocidad de secado para mi muestra tiene una tendencia siempre decreciente, es decir siempre disminuye conforme aumenta el tiempo de secado, mientras que, para las dems muestras, la velocidad tiene altibajos. La muestra de papa que me corresponde tambin presenta la mayor cantidad de humedad, y tambin la perdida de agua ms grande de todas las muestras, se pudo llevar a cabo esta mayor prdida a un corte de papa ms delgado y menos irregular, tambin a la colocacin dentro del secador de charolas ya que la temperatura no es uniforme en el interior. La diferencia entre en el clculo de mis compaeros y el mo fue que para sacar la humedad promedio, ellos restaron la humedad uno y la consecutiva, para despus dividirla entre dos, yo por otro lado, las sume y las divid entre dos. La grfica de perdida de humedad y cintica de secado, nos dan referencias claras de que comportamiento tendr la humedad presente en cualquier material a secar, mientras ms pase el tiempo de residencia del material dentro del secador, mayor ser la perdida de humedad, tendera a cero en un tiempo infinito, por otro lado, para la velocidad de secado se puede decir que entre ms humedad tiene el material la velocidad tiende a ser mayor, pasando por un lapso estable para despus disminuir.