Caida de presion de aire al fluir a travez de un lecho empacado con solidos

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FACULTAD DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS, TALLER Y LABORATORIO DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS 4

LABORATORIO 2: PÉRDIDA DE PRESIÓN DE AIRE AL FLUIR A TRAVÉS DE UN LECHO EMPACADO CON SÓLIDOS

Alberto Ruiz Gómez (1228490); Alejandra Vera Serrano (1223298)

Septiembre 11 del 2014

RESUMEN

Se estudió la caída de presión para una muestra de papa criolla, utilizando aire a presión con ayuda de un soplador de aire y un sistema de tuberías utilizando diferentes velocidades en dirección vertical. Se tomaron caídas de presión a diferentes alturas de la tubería utilizando un manómetro de agua. La caída de presión aumenta a medida que lo hace la altura del lecho y aumenta a medida que la velocidad del aire aumenta; se encontró que para remover calor con aire a razón de 3,0 m3/s-m2 y que la caída de presión no sobrepase de 7kPa, la altura máxima del lecho debe ser 8,24m.

INTRODUCCIÓN

Cuando se analiza la circulación de fluidos a través de sólidos, independientemente de si éstos están fijos o en movimiento, se tendrá en cuenta la relación que existe entre la velocidad media a la que circula el fluido entre los sólidos y la velocidad media calculada como caudal de circulación dividido por la sección total del conducto donde tiene lugar el proceso.

El método más común para transportar fluidos de un punto a otro es impulsarlo a través de un sistema de tuberías. Las tuberías de sección circular son las más frecuentes, ya que esta forma ofrece no sólo mayor resistencia estructural sino también mayor sección transversal para el mismo perímetro exterior que cualquier otra forma (Darby, 1997). El fluido circula a través de canales pequeños y tortuosos, perdiendo energía lo cual se

manifiesta en una disminución de la presión del fluido. Existen varias expresiones para determinar la pérdida de presión a través de un lecho empacado.

Un lecho consiste en una columna formada por partículas sólidas, a través de las cuales circula un fluido y sufre una caída de presión notable. Con respecto a la porosidad, es una medida de los espacios vacíos en un material: es la fracción del volumen de los huecos sobre el volumen total. Cuando un líquido o un gas se mueven con velocidades bajas a través de un lecho poroso de partículas sólidas como en el caso de una torre de relleno, no produce movimiento de partículas (GEANKOPLIS, 1982).

El conocimiento de la relación existente entre el flujo de aire y la caída de presión, es fundamental para el diseño y evaluación de secadores mecánicos, de sistemas de aireación para almacenamiento y conservación de granos y semillas, para calcular sistemas de transporte neumático, entre otros (Ospina).

Si se aumenta progresivamente la velocidad del fluido, aumenta la caída de presión y el rozamiento sobre las partículas individuales. Se alcanza un punto en el que las partículas no permanecen por más tiempo estacionario, sino que comienzan a moverse y quedan suspendidas en el fluido, es decir, “fluidizan” por la acción del líquido o el gas.

METODOLOGIA

En la práctica se utilizó una muestra de papa criolla, un soplador de aire y un sistema de tuberías adaptadas al ventilador, terminando en una tubería vertical (ver figura 1) para calcular por medio de un manómetro la caída de presión que tiene el sistema ; se registró la velocidad de salida del aire con un alímetro.

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Figura 1. Montaje experimental

CALCULOS Y RESULTADOS

Teniendo en cuenta los datos experimentales  se presenta la gráfica 1, en la cual se muestra la curva de caída de presión versus el flujo de aire en los diferentes puntos del tubo lleno con el alimento.

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Grafica 1. Caída de presión Vs flujo volumétrico

Para realizar la gráfica de caída de presión contra el flujo de aire en los diferentes puntos A, B y C del tubo respectivamente, se realizó las respectivas conversiones de unidades (ver ecuación 1) de las distancia de los diferentes puntos de cm a m, la velocidad del aire Ft/min a m/s y la caída de presión In H2O a Pa/m para así obtener  la tabla 1 (ver anexo 1).

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Para realizar la gráfica de flujo versus la profundidad del producto se determinó la profundidad aplicando las siguientes ecuaciones:

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