Reporte de secado en Bandejas

ABSTRACT

Entre los objetivos de la práctica está el determinar la eficiencia del secador y obtener las curvas de secado respectivas de donde se pueden obtener valores como la humedad crítica del melón analizado.

Para la realización de la práctica se analizó 12 muestras diferentes, las cuales se distribuyeron en las 4 diferentes bandejas. A cada muestra se le determinó un peso inicial y en intervalos de tiempo de 5 minutos se fueron determinando nuevamente las variaciones de peso. Adicional a las mediciones de peso también se realizaron mediciones experimentales de temperaturas y humedades relativas en los puntos de entrada y salida de la mezcla aire/vapor de agua y la velocidad del aire a la salida.

Como conclusión se obtuvo una eficiencia térmica de 81.27 % y una eficiencia energética de 13.06 % para el secador de bandejas de laboratorio de Operaciones Unitarias. Se obtuvieron las curvas de secado que determinan una humedad crítica del melón analizado de 12.33 gramos de agua sobre gramos de solido seco y una humedad de equilibrio de 11.84 gramos de agua sobre gramos de solido seco.

INTRODUCCIÓN

El material utilizado para secar fue el melón. Este se partió en rodajas delgadas y pequeñas a las cuales se les determinó su masa inicial y se colocaron dentro de las bandejas del secador. El aire que se utiliza para el secado es el aire que se encuentra dentro del secador y es recirculado por el ventilador generando una corriente de convección. En intervalos de 5 minutos se estuvo determinando el peso de cada una de las muestras utilizando una balanza. Por medio de 2 termómetros digitales se pudo determinar la temperatura de entrada y salida del aire al secador. También utilizando un anemómetro y un psicrómetro se determinó la velocidad del aire a la salida y la humedad relativa.

Con estos datos fue posible utilizar las ecuaciones de la teoría de secado y obtener las eficiencias respectivas y la curva de secado. La curva de secado es importante porque muestra el comportamiento de la humedad del melón y la velocidad de secado.

1. FUNDAMENTO TEÓRICO

SECADOR DE BANDEJAS

1. Objetivos del secado

El secado en general busca la remoción de cantidades de agua relativamente pequeñas de cierto material. El contenido de humedad en el producto final varía dependiendo del material. El secado se utiliza tanto para productos alimenticios como para productos como el carbón y jabones en polvo. La etapa de secado suele ser la parte final de los procesos antes del empaque para permitir una manipulación más adecuada del producto.

1. Métodos generales de secado

Los métodos y procesos de secado se clasifican de diferentes maneras: secado continuo y secado discontinuo (por lotes).  En el proceso discontinuo, el material se introduce en el equipo de secado y el proceso se verifica por un determinado periodo. En un proceso continuo, el material se añade sin interrupción al equipo de secado y se obtiene material seco con régimen continuo.

También se puede clasificar el secado de acuerdo a las condiciones físicas usadas para adicionar calor y extraer vapor del agua. En el primer grupo el calor se añade por contacto directo con aire caliente a presión atmosférica y el vapor es eliminado a través del mismo aire. En el segundo grupo el secado es al vacío y el calor es añadido indirectamente por contacto con una pared metálica. En el último grupo donde se representa a la liofilización el agua primero es congelada y luego se sublima (pasa directamente a vapor).

1. Secado en Bandejas

El en secador de bandejas, que también se llama secador de anaqueles, de gabinetes o de compartimiento, el material húmedo se esparce uniformemente sobre una bandeja de metal. En un secador típico, las bandejas se cargan y se descargan del secador.  Dentro del secador de encuentra un ventilador, el cual es el encargado de recircular el aire calentado a través de una calefacción. La transferencia de calor dentro del secador se da principalmente por convección ya que el aire caliente se desplaza hacia arriba. Aproximadamente de un 10 a un 20% del aire que pasa por las bandejas es nuevo y el resto es aire recirculado. La cámara de secado busca mantener siempre una temperatura constante y debe evitarse el abrirla constantemente.

Después del proceso de secado, se abre el gabinete y las bandejas de secado se remplazan por otras con más material para secar. El tiempo de secado depende del tipo de material y del área superficial que este tenga expuesta al aire.

En la imagen 1.1, aparece el diseño de un secador de bandeja común. El primer punto de la operación inicia con el ingreso de aire, el cual pasa por una resistencia donde es calentado y posteriormente ventilado hacia todo el secador. Dentro del secador se crea una corriente de convección que desplaza el aire caliente hacia arriba donde hay una pequeña salida que permite la renovación. El producto a secar se encuentra en las bandejas y pierde continuamente humedad.

[pic 1]

                        Imagen 1.1 – Secador de bandejas

1.4 Presión de vapor del agua

En el secado se ven involucrados cálculos que se basan en las propiedades de la mezclas de vapor de agua y aire. Para estos cálculos se requiere conocer la concentración del vapor del agua en el aire a las diferentes condiciones de temperatura y presión.

El proceso de secado implica una humidificación de la corriente de aire, ya que se genera una transferencia de agua de una fase líquida a una mezcla gaseosa de aire y vapor de agua.

La humedad en una mezcla de aire y vapor de agua se define como los kilogramos de vapor de agua por kilogramo de aire seco.

La gráfica psicométrica representa diferentes líneas de humedad y temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo para diferentes condiciones del aire mezclado con vapor de agua.  

1.5 Curvas de velocidad de secado

Para reducir el contenido de humedad en el secado de diversos materiales de proceso, por lo general se estima el tamaño del secador necesario, las diferentes condiciones de operación de humedad y la temperatura del aire empleado. Para determinar estos parámetros se obtienen mediciones experimentales que permiten obtener velocidades de secado.

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