Laboratorio N°3 ESTUDIO DEL SECADO DE MATERIALES

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Carrera:  INGENIERÍA INDUSTRIAL

Asignatura:  OPERACIONES UNITARIAS

Laboratorio N°3

ESTUDIO  DEL  SECADO   DE  MATERIALES

OBJETIVO:

• Determinar experimentalmente la velocidad de pérdida de peso de un material.

FUNDAMENTO TEÓRICO:

Contrariamente  a lo que ocurre  en otras operaciones, como la evaporación, en la desecación o secado mediante aire o gases calientes, las cantidades de agua que se extraen son relativamente pequeñas comparadas con la cantidad de sólidos  a la que acompañan.  El secado o desecación supone la transferencia de calor   y   la transferencia de líquido de un sólido húmedo a una fase gaseosa no saturada. El estudio del secado  y el cálculo del tamaño apropiado del secador tienen que tener en cuenta una serie de problemas que se refieren al campo de la mecánica de los fluidos, de la química de superficie, de la estructura de los sólidos, como también de la velocidad de transferencia de calor y masa.  La velocidad de pérdida de humedad está íntimamente relacionada con las características del material a secar.

Los materiales a secar se pueden subdividir en dos clases principales. La primera está constituida por los sólidos granulosos (granulares ) o cristalinos que retienen la humedad en los intersticios entre partículas o en poros superficiales abiertos. En estos materiales el movimiento de la humedad es  libre y tiene lugar como resultado de un juego entre fuerzas de gravedad y de tensión superficial. Ejemplos de materiales pertenecientes a esta clase son los minerales triturados, el bióxido de titanio, el amarillo de cromo, los catalizadores, el sulfato de zinc monohidrato, los fosfatos de sodio. Los solidos granulares se suelen secar en secadores de bandejas; estas bandejas están situadas en espacios cerrados o armarios, por donde se hacen circular aire o gases calientes .Para estos materiales el contenido de humedad de equilibrio está muy cerca de cero.

La segunda clase de material está constituida por la mayoría de los sólidos orgánicos, amorfos, fibrosos o tipo gel. Estos materiales retienen la humedad como parte integrante de su estructura sólida o encerrada dentro de las fibras de minúsculos poros internos. El movimiento de la humedad es lento y tiene lugar por difusión del líquido a través de la estructura sólida. Los estratos superficiales tienden a secarse más rápidamente que los estratos internos, pudiendo establecerse  diferencias de humedad y dificultando el secado uniforme . En estos casos se pueden secar por pulverización. El disolvente se evapora rápidamente a causa de la gran superficie especifica de las gotas y que da un producto seco en forma purulenta.  Ejemplos de materiales pertenecientes a esta categoría son los huevos, los detergentes, las colas, los extractos de café solubles, los cereales, el almidón, la sangre animal y el extracto de soja. El contenido de humedad final es alto.

Velocidad de secado.- Uno de los parámetros más importante, en las operaciones de secado y que debe ser conocido para el dimensionamiento de algunos tipos de secadores, es la velocidad de secado. Se define la velocidad de secado como la pérdida de humedad del sólido húmedo por unidad de tiempo, operando en condiciones constantes de secado, es decir con aire a las condiciones de temperatura, presión, humedad y velocidad constantes en el tiempo.

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Curva típica de desecación, en el caso de condiciones de desecación constantes.

X → contenido de humedad, → kg H2O/kg material seco

t  → tiempo

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PROBLEMA EXPERIMENTAL

Para determinar la factibilidad técnica de secar cierto producto alimenticio se obtuvieron datos de secado a partir de un deshidratador de bandejas y flujo de aire sobre la superficie superior expuesta.

El peso de la muestra totalmente seca (peso de sólidos secos) fue de 3.765 kg. La muestra húmeda en equilibrio (al final del secado) pesó 3.955 kg

En el ensayo se obtuvieron los siguientes pesos de las muestras en función del tiempo:

Los sólidos suelen retener una cantidad de agua de acuerdo con su naturaleza; es por eso que en el equilibrio esta muestra retiene una pequeña cantidad de agua.

Cálculos a partir de los datos experimentales:

1. Construya un cuadro mostrando el contenido de humedad libre (X) para cada punto

         Humedad libre:       X =  peso de agua libre / peso de material seco

         Peso de agua libre = Peso muestra – Peso de la muestra en el equilibrio

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