Reporte Curvas de Secado

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INTRODUCCIÓN

El secado se describe como un proceso de eliminación de sustancias volátiles, con el fin de obtener un producto completamente sólido y seco. En este caso el sólido húmedo se seca al pasar a través o sobre una corriente de gas caliente. El gas caliente sirve para transferir calor al sólido y para eliminar el vapor formado. Si el gas caliente suministrado el sistema temperatura y humedad constantes observa que el proceso de secado ocurren dos etapas diferentes. Inicialmente la velocidad de secado es constante y cuando se alcanza cierto grado de humedad la velocidad comida disminuir progresivamente hasta ser nula hasta que el material está completamente seco.

Cuando la velocidad de secado comienza a disminuir la fracción de líquido en el sólido se le conoce como unidad crítica pero generalmente el cambio que ocurre en forma gradual en un determinado intervalo de humedad.

Este comportamiento se da en cualquier tipo de secador, incluyendo el de charolas. Este se emplea para secar material granular, su funcionamiento es discontinuo y permiten calefacción directa (aire que circula sobre el material) y calefacción indirecta (bandejas calentadas).  El material se coloca sobre bandejas, éstas pueden estar perforadas de tal manera que el aire pueda pasar verticalmente sobre ellas.

Cuando es necesario estudiar el comportamiento del secado de un material determinado se realiza un estudio de este. En el laboratorio multidisciplinario de ingeniería química, se llevó a cabo el proceso de secado de un sólido en el secador de charolas. A continuación, se presentan los resultados, así como su análisis.

OBJETIVO

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PROBLEMA EXPERIMENTAL

Determinar las curvas de secado de un material sólido y obtener los coeficientes de transferencia de masa y calor en la fase gas en diferentes posiciones del secador de charolas. Comparar los coeficientes obtenidos con los calculados mediante alguna correlación empírica aplicable.

GENERALIDADES

El secado consiste en la eliminación paulatina de humedad en una sustancia, estas operaciones pueden clasificarse ampliamente como procesos continuos o por lotes. La construcción de los secadores directos, como lo son los secadores de charolas, depende en gran medida de la naturaleza de la sustancia a secar, por lo general se secan sólidos granulares y pastas, además de trabajar por circulación paralela de flujo de aire.

El secado es una operación ampliamente usada a nivel industrial y de interés para su estudio, ya que se refleja tanto la transferencia de masa y calor. Los sólidos que se secan pueden tener formas diferentes escamas, gránulos, cristales, polvo, tablas o láminas continuas- y poseer propiedades muy diferentes. El más sencillo de los secadores es el secador de charola, consiste esencialmente en un gabinete en el que se coloca el material que va a secarse sobre charolas y es una unidad intermitente que se utiliza para operaciones a baja capacidad. El secador puede tener espacio para 10, 20 o más charolas. Pueden ser entrepaños de fondo sólido con el aire circulando a través de la parte superior e inferior del entrepaño o pueden tener una base de malla con la circulación del aire controlada, de tal manera que pasa a través de la charola y los sólidos que contiene. El material que va a secarse puede colocarse sobre bastidores o ganchos si está en forma de lámina.

Los equipos de secado pueden clasificarse en base al tipo del equipo y por la naturaleza del proceso de secado:

Durante el secado se observan dos periodos:

1. primero es a velocidad constante
2. segundo es a velocidad decreciente.

En el primer periodo la superficie del sólido está totalmente cubierta por una capa de líquido y la evaporación dependerá sólo de la velocidad de difusión del vapor o de la intensidad de paso del calor.  Durante este periodo la temperatura de la superficie de la partícula permanece constante en la temperatura de bulbo húmedo del aire, esto se debe a que la partícula está lo suficientemente mojada para que la capa del aire adyacente a la superficie se sature por lo que el calor que llega se elimina mediante la humedad evaporada.

En el periodo a velocidad decreciente la velocidad de migración de humedad hacia la superficie de la partícula es insuficiente para mantener la capa de aire saturada adyacente a la superficie de la partícula, por lo tanto, la velocidad de secado no es ahora determinada por las condiciones de la capa límite, sino también depende de la estructura de los poros del material y el mecanismo de migración de la humedad. Estos periodos pueden visualizarse en una curva típica de secado como la siguiente:

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O las llamadas, curvas de secado.

MATERIAL, EQUIPO Y SERVICIOS UTILIZADOS

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Verificar la disponibilidad de los servicios a utilizar (electricidad y vapor).
2. Encender el ventilador dentro del equipo.
3.  Abrir la válvula de vapor y purgar la línea de condensado.
4. Hacer las respectivas mediciones del equipo como distancia entre charolas, área de flujo de aire y velocidad del aire
5. Fijar la presión del vapor esta debe de ser menos de 1 Kg/cm2.
6. Tomar medidas de temperatura de bulbo húmedo y bulbo seco del aire dentro del secador.
7. Esperar a que este a condiciones estables, esto es cuando las temperaturas de bulbo húmedo y seco permanezcan constantes.
8. Colocar las charolas de acero inoxidable acanaladas dentro del secador.
9. Colocar una cierta cantidad de mármol dentro de las charolas de aluminio y humedecerlo con agua (no debe de estar muy húmedo).
10. Pesar cada una las charolas de aluminio con el mármol húmedo, introducir dentro del secador sobre las charolas de acero inoxidable.
11. Cuando las charolas estén dentro encender el termómetro.
12. A partir del momento en que se introducen las charolas con el mármol esperar intervalos de 5 minutos y sacar las charolas.
13. Al final de cada intervalo pesar las charolas de aluminio con el mármol y hacer mediciones de temperatura de bulbo húmedo y bulbo seco, las mediciones de temperatura deberán hacerse antes de sacar las charolas.
14. La experimentación terminara hasta que el peso de las charolas de aluminio con el mármol permanezca constante.
15. Una vez concluida la experimentación se debe cerrar la válvula de alimentación del vapor y dejar fluir aire por el secador para enfriarlo

RESULTADOS 

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