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LABORATORIO DE PROCESOS 2013-1 DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA Y AMBIENTAL
UTFSM, CASA CENTRAL, VALPARAISO
EXPERIENCIA T1GB
PROFESOR SERGIO ALMONACID
AYUDANTE CSAR MARTNEZ
FECHA 01 MAYO 2013
EQUIPO DE TRABAJO
GRUPO GRUPO 07 B
ALUMNO 1 JUAN OLIVARES
ALUMNO 2 SEBASTIN PESSO
ALUMNO 3 PAULINA VALLEJOS
PREINFORME
INFORME X
NOTA FINAL
REVISION
SECADOR SPRAY Olivares Pesso - Vallejos
Laboratorio de Procesos 2013-1 2
RESUMEN EJECUTIVO
Con el fin de experimentar respecto a la eficiencia energtica y a las condiciones de
operacin en el proceso de produccin de t en polvo, se realizaron 3 experiencias de laboratorio,
en 2 das de trabajo, utilizando el equipo de secado spray. La finalidad de realizar estas
experiencias de laboratorio es buscar una solucin a la problemtica planteada inicialmente, la
cual hace alusin a la factibilidad de implementar un equipo concentrador (evaporador) previo al
secador spray en el proceso de secado del t. Para ello, se analiza el proceso de secado para
diferentes concentraciones de t (slido) en la alimentacin. En el primer da de trabajo en
planta se analiza el proceso utilizando una alimentacin con un 10% en peso de t, para luego, en
el segundo da de trabajo en planta, utilizar una alimentacin con 5% y 8% de slidos.
En la primera experiencia en el laboratorio se debi calibrar las bombas y sopladores, con
el fin de fijar el flujo de alimentacin y determinar el flujo de aire, respectivamente. Posterior a
esto, se realiza el registro de datos, los cuales son enviados al correo electrnico del alumno
registrado en el programa computacional asociado al equipo. En el segundo da de trabajo en
planta, se realiza inmediatamente la operacin del equipo, puesto que las calibraciones ya estn
determinadas de la experiencia anterior. Es por esta razn que se logran realizar dos operaciones
del equipo, a diferentes concentraciones de t en la alimentacin.
Al utilizar una alimentacin con un 10% en peso de t en polvo, se obtiene un producto
final con un 9,76% de humedad. Las condiciones de operacin asociadas al proceso son: 0,8
[ml/s] flujo de alimentacin, temperatura de entrada de aire de 165 [C] y temperatura de entrada
de solucin de 67 [C]. El porcentaje de recuperacin del proceso es de 50%.
Para la alimentacin con un 8% en peso de t en polvo, se obtiene un producto final con
un 9,45% de humedad. Las condiciones de operacin asociadas al proceso son: 0,8 [ml/s] flujo
de alimentacin, temperatura de entrada de aire de 163 [C] y temperatura de entrada de solucin
de 68,5 [C]. El porcentaje de recuperacin del proceso es de 37,8%.
Finalmente, al utilizar una alimentacin al 5% en peso de t en polvo, se obtiene un
producto final con un 9,79% de humedad. Las condiciones de operacin asociadas al proceso
son: 0,8 [ml/s] flujo de alimentacin, temperatura de entrada de aire de 164 [C] y temperatura de
entrada de solucin de 60,68 [C]. El porcentaje de recuperacin del proceso es de 42,7%.
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Laboratorio de Procesos 2013-1 3
NOMENCLATURA
: Flujo de alimentacin en base libre de agua (slido seco) [Kg ss/h]. : Flujo de aire en base libre de agua (aire seco) [Kg as/h]. : Entalpa de alimentacin en base libre de agua [Kj/Kg ss]. : Entalpa del aire que ingresa en base libre de agua [Kj/Kg as]. : Entalpa del aire de salida en base libre de agua [Kj/Kg as]. : Entalpa del producto en base libre de agua [Kj/Kg ss]. : Capacidad calorfica del slido [Kj/Kg ss K]. : Capacidad calorfica del aire seco [Kj/Kg as K]. : Capacidad calorfica del agua en estado lquido [Kj/Kg H2O K].
( ): Capacidad calorfica del agua en estado gaseoso [Kj/Kg H2O K].
Temperatura de la alimentacin. Temperatura del aire que ingresa. Temperatura del aire a la salida. Temperatura del producto. Temperatura de referencia.
Calor latente de vaporizacin del agua [Kj/Kg H2O].
: Humedad de la alimentacin en base seca [Kg H2O/Kg ss]. : Humedad del aire que ingresa en base seca [KgH2O/Kg as]. : Humedad del aire de salida en base seca [Kg H2O/Kg as]. : Humedad del producto en base seca [Kg H2O/Kg ss]. : Tiempo de residencia del aire al interior del secador spray [h]. : Flujo volumtrico de aire que ingresa al secador spray [m
3/h].
: Volumen de cmara del secador spray a disear. : Calor transferido por las resistencias elctricas al aire [KJ/h]. : Flujo de aire de secado [Kg/h] : Calor especfico del aire de secado [KJ/Kg K] : Temperatura del aire previo al Precalentador [K] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]
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Laboratorio de Procesos 2013-1 4
INDICE GENERAL
RESUMEN EJECUTIVO ...................................................................................................... 2
NOMENCLATURA .............................................................................................................. 3
RESULTADOS ...................................................................................................................... 5
Calibraciones ...................................................................................................................... 6
Anlisis de datos experiencia en planta piloto.................................................................... 6
- Experiencia 1 ........................................................................................................... 7
- Experiencia 2 ........................................................................................................... 8
- Experiencia 3 ........................................................................................................... 9
Consumos Energticos experiencias ......................................................................... 10
Costos proceso escalado ............................................................................................ 11
Anlisis de factibilidad del desarrollo del problema propuesto segn los datos obtenidos
en laboratorio .................................................................................................................... 12
SOLUCION AL PROBLEMA ............................................................................................. 13
Definicin del sistema, balance de materia y energa del equipo ............................. 13
Mtodo de escalamiento o dimensionamiento del equipo ........................................ 14
Escalamiento experiencia al 10% .......................................................................... 16
Escalamiento experiencia al 5% ............................................................................ 17
CONCLUSIONES ............................................................................................................... 18
ANEXOS .............................................................................................................................. 18
Anexo 1: Procedimiento Calibracin Bomba Alimentacin ............................................ 19
Anexo 2: Procedimiento Calibracin Soplador Primario ................................................. 21
Anexo 3: Grficas obtenidos Experiencia I (5% en alimentacin) .................................. 23
Anexo 4: Grficas obtenidos Experiencia II (10% en alimentacin) ............................... 25
Anexo 5: Grficas obtenidos Experiencia III (8% en alimentacin) ................................ 26
Anexo 6: Procedimiento clculo de humedad del producto final ..................................... 27
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Laboratorio de Procesos 2013-1 5
INDICE TABLAS
Tabla 1. Condiciones de operacin exp.1 ....................................................................................... 7 Tabla 2. Humedad del producto exp. 1. .......................................................................................... 7 Tabla 3. Condiciones operacin exp. 2. .......................................................................................... 8 Tabla 4. Humedad producto exp. 2. ................................................................................................ 8 Tabla 5. Condiciones operacin exp. 3. .......................................................................................... 9 Tabla 6. Humedad producto exp. 3. ................................................................................................ 9 Tabla 7. Energa. ........................................................................................................................... 10 Tabla 8. Costo energa. .................................................................................................................. 11 Tabla 9. Consumo energtico. ....................................................................................................... 11 Tabla 10. Costo operacin. ............................................................................................................ 12 Tabla 11. Condiciones planta piloto, 10%. ................................................................................... 16 Tabla 12. Resultados, 10%. ........................................................................................................... 16 Tabla 13. Condiciones planta piloto, 5%. ..................................................................................... 17 Tabla 14. Resultados, 5%. ............................................................................................................. 17
INDICE GRFICOS
Grfico 1. Posicin de tornillo 3. .................................................................................................. 19 Grfico 2. Posicin de tornillo 5. .................................................................................................. 20 Grfico 3. . Posicin de tornillo 8. ................................................................................................ 20 Grfico 4. Posicin de tornillo 12. ................................................................................................ 21 Grfico 5. Velocidad entrada. ....................................................................................................... 22 Grfico 6. Velocidad salida. .......................................................................................................... 22 Grfico 7. Temperatura inferior, 5%. ............................................................................................ 23 Grfico 8. Humedad relativa salida, 5%. ...................................................................................... 24 Grfico 9. Temperatura inferior, 10% ........................................................................................... 25 Grfico 10. Humedad salida, 10%. ............................................................................................... 25 Grfico 11. Temperatura inferior, 8%. .......................................................................................... 26 Grfico 12. Humedad relativa, 8%. ............................................................................................... 27
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RESULTADOS
CALIBRACIONES
- Calibracin Bombas
Se realiz la calibracin de la bomba de alimentacin de tal forma de poder determinar en
qu posicin de tornillo y apertura de la vlvula se necesitaba para alimentar la cantidad
demandada de solucin a secar.
Eleccin Posicin de tornillo y porcentaje de apertura.
El flujo utilizado en la experiencia es de 0.8 [mL/s] por lo cual se elige la posicin de
tornillo 8 a un 30% de apertura de la vlvula, ya que esta posicin de tornillo permitir tener una
mayor holgura en caso que se deba aumentar el flujo de alimentacin.
- Calibracin Soplador
Se realiza la calibracin del soplador de tal forma de tener una estimacin del flujo de
entrada de aire seco y salida de aire hmedo, de tal forma de poder setear los valores necesario
de aire requerido para llevar a cabo el proceso de secado.
ANLISIS DE DATOS EXPERIENCIA EN PLANTA PILOTO
Las experiencias de laboratorio estn enfocadas a evaluar la conveniencia de utilizar una
etapa previa de concentracin con un evaporador, por lo cual se realizan experiencias de secado
a distintos porcentaje de alimentacin de slido de tal forma de analizar cmo se comporta el
sistema en relacin al consumo energtico para poder as analizar la factibilidad econmica de
utilizar el equipo de concentracin previo.
En las dos sesiones de trabajo experimental realizado en la planta piloto se realizaron 3
experiencias a 3 porcentajes de alimentacin de slidos distintos, 5%, 8% y 10%. Es importante
mencionar que no fue posible trabajar con un mayor porcentaje en slidos tanto por un tema
econmico (costo del insumo) y por problemas operacionales, ya que a un mayor porcentaje de
slidos se producan aglomeraciones de slidos en la descarga de la bomba ocasionando una
obstruccin en la descarga, teniendo que detener la operacin del equipo.
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- EXPERIENCIA 1
Esta experiencia se llev a cabo con un porcentaje de alimentacin de slidos de un 5%,
las condiciones de operacin se presentan en la siguiente tabla:
Tabla 1. Condiciones de operacin exp.1
Condiciones de Operacin
Flujo alimentacin [mL/s] 0.8
% de alimentacin slidos % 5
Flujo aire, G [Kg/h] 261
T entrada solucin [C] 60.68
T entrada del aire [C] 164
RESULTADOS.
A continuacin se presentan los resultados obtenidos en relacin a la recuperacin de
producto (T en polvo) y sus humedades respectivas.
- Humedad del producto.
Tabla 2. Humedad del producto exp. 1.
[ ] 0.65 1.1
[ ] 2.82 3.01
[ ] 2.54 2.71
[ ] 0.241 0.198
9.75 9.82
Por lo cual se usar una humedad promediada
- Recuperacin de producto
La humedad de producto fue determinada de la siguiente forma:
Donde:
[ ]
[ ]
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( ) ( )
( )
- EXPERIENCIA 2
Esta experiencia se llev a cabo con un porcentaje de alimentacin de slidos de un 10%,
las condiciones de operacin se presentan en la siguiente tabla:
Tabla 3. Condiciones operacin exp. 2.
Condiciones de Operacin
Flujo alimentacin [mL/s] 0.8
% de alimentacin slidos % 10
Flujo aire, G [Kg/h] 243
T entrada solucin [C] 67
T entrada del aire [C] 165
RESULTADOS.
A continuacin se presentan los resultados obtenidos en relacin a la recuperacin de
producto (T en polvo) y sus humedades respectivas, los resultados son presentados
directamente en tablas debido a que ya fue explicada la metodologa tanto para determinar la
humedad como para el clculo de la recuperacin.
- Humedad del producto.
Tabla 4. Humedad producto exp. 2.
[ ] 0.532 0.593 0.506
[ ] 2.415 2.074 3.272
[ ] 2.174 1.876 2.953
[ ] 0.241 0.198 0.319
9.98 9.55 9.75
Por lo cual se usar una humedad promediada
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- Recuperacin de producto
La humedad de producto fue determinada de la siguiente forma:
Donde:
[ ]
[ ]
( ) ( )
( )
- EXPERIENCIA 3
Esta experiencia se llev a cabo con un porcentaje de alimentacin de slidos de un 8%,
las condiciones de operacin se presentan en la siguiente tabla:
Tabla 5. Condiciones operacin exp. 3.
Condiciones de Operacin
Flujo alimentacin [mL/s] 0.8
% de alimentacin slidos % 8
Flujo aire, G [Kg/h] 261
T entrada solucin [C] 68.5
T entrada del aire [C] 163
Resultados.
A continuacin se presentan los resultados obtenidos en relacin a la recuperacin de
producto (T en polvo) y sus humedades respectivas
- Humedad del producto.
Tabla 6. Humedad producto exp. 3.
[ ] 1.2 0.8
[ ] 2.82 3.11
[ ] 2.56 2.81
[ ] 0.241 0.198
9.3 9.6
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Por lo cual se usar una humedad promediada
- Recuperacin de producto
La humedad de producto fue determinada de la siguiente forma:
Donde:
[ ]
[ ]
( ) ( )
( )
CONSUMOS ENERGTICOS EXPERIENCIAS
Para llevar a cabo este anlisis se utilizaron las experiencias 1(5%) y 2(10%), ya que
fueron ms estable operacionalmente (observar grficos de humedad relativa y temperatura).
- Consumo y costos Energa elctrica.
La cantidad de calor entregado hacia el aire de secado fue calculado con la siguiente
ecuacin.( ( ) [ ])
Tabla 7. Energa.
[ ]
25.72
24.52
El costo de ambas experiencia se calcul con la siguiente frmula:
[ ] [
]
En donde el precio de la energa se considera [
].
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Tabla 8. Costo energa.
[
]
3.65
3.48
- Costos proceso escalado
En este punto se considera el escalamiento de los equipos que se muestra en la seccin
siguiente a tamao industrial con los datos obtenidos desde la planta piloto, y as se estiman los
costos de operacin (costo E.E y vapor) para los siguientes sistemas:
- Proceso en que ingresa una solucin al 5 % en slidos al secador spray.
- Proceso en que existe un evaporador previo que eleva la concentracin de entrada al
secador spray desde un 5% a un 10% en slidos.
- Costos energa elctrica y vapor
Consumo Elctrico ( ) [ ]
Consumo de vapor
Tabla 9. Consumo energtico.
Secador Spray Evaporador
[ ]
75.69
40.6
[
]
0
0.214
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- Costo Operacin
[ ] [
] [
] [
]
Tabla 10. Costo operacin.
[
]
Costo Operacin
Secador-Evaporador
Costo Operacin
Secador Spray
[
]
47.328
88.219
[
]
87.825
0
[
]
135.153
88.219
Anlisis de factibilidad del desarrollo del problema propuesto segn los datos
obtenidos en laboratorio
Los resultados escalados de la planta piloto dan por conclusin que no es conveniente la
utilizacin de un concentrador previo debido a que los gastos operacionales son ms altos en
comparacin de los gastos del secador spray trabajando en forma individual.
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SOLUCION AL PROBLEMA
DEFINICIN DEL SISTEMA, BALANCE DE MATERIA Y ENERGA DEL
EQUIPO
- Definicin del sistema
L1,X1, H1,T1
G1,Y1,H2,T2
G2,Y2,H4,T4
L2,X2,H3,T3
P-1
C-1
T-1
- Balance de masa
En donde:
Considerando que la perdida de slido seco es nula, es decir que no hay presencia de slido
en la corriente de aire(
), el balance queda:
( ) ( )
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- Balance de Energa
Para la realizacin del balance de energa se considera que las prdidas al ambiente son
nulas.
En donde:
Reorganizando el balance se obtiene:
( ) ( )
MTODO DE ESCALAMIENTO O DIMENSIONAMIENTO DEL EQUIPO
Primera suposicin para el escalamiento del equipo a nivel industrial, es que el tiempo de
residencia de la partcula en planta es igual al tiempo de residencia de la partcula en la industria.
Segunda suposicin es que el tiempo de residencia de la partcula es el mismo que el tiempo del
aire dentro del secador.
Por tanto el procedimiento para escalar es el siguiente:
1) Identificar el flujo de entrada o alimentacin que entra al secador en planta, segn la
experiencia realizada
2) Luego, a travs de los balances de materia y energa obtenemos Ve (Volumen de equipo).
3) Obtener el tiempo de residencia en planta.
Luego, con ayuda de los balances determinamos el Volumen del equipo industrial, de la
siguiente manera:
( )
( ) (Balance de masa Escala Industrial)
( )
( ) ( )
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( )
( ) ( )
( ) ( ( ))
( )
( ) ( ) ( )
( )
( ) ( )
Y asumiendo que en ambos procesos el tiempo de residencia es el mismo en escala piloto
es el mismo que en nivel industrial (primer supuesto), entonces:
( )
( ) ( )
( )
( ) ( )
Suponiendo que:
Entonces,
Luego en un proceso iterativo, ya que se tiene el flujo en base seca en la alimentacin de la
planta piloto y tambin el Volumen del equipo en la planta piloto.
Se da un Lind , por medio de la planilla del diseo de Excel, se obtiene un Vind. El proceso
se realiza hasta que el flujo de alimentacin (base seca) de la planta piloto, sea igual al calculado
por la relacin mencionada anteriormente.
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A continuacin se muestra el resumen para cada escalamiento:
Escalamiento experiencia al 10%
- Resumen de la experiencia en planta y escalamiento
Tabla 11. Condiciones planta piloto, 10%.
Condiciones Planta Piloto al 10 %
Flujo entrada [Kg/h] 2,88
slidos entrada % 10
slidos salida % 97
T entrada solucin [C] 67
T entrada aire [C] 165
Humedad relativa % 64
Corrientes
L'1 [Kg/s] 0,00008
X1 --- 9
H1 [J] 2.923.143
G'1 [Kg/s] 0,021
Y1 [%] 0,0028
H2 [J] 173.239
L'2 [Kg/s] 0,00008
X2 [%] 0,031
H3 [J] 551.637
G'2 [Kg/s] 0,022
Y2 [%] 0,035
H4 [J] 183.477
Tabla 12. Resultados, 10%.
Resultados
F'piloto 0,00008 [Kg ss/s]
F'industrial 0,005 [Kg ss/s]
Vind 17,4 [m3]
Vpiloto 0,276 [m3]
Findustrial 180 [Kg
total/h]
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Escalamiento experiencia al 5%
- Resumen de la experiencia en planta y escalamiento
Tabla 13. Condiciones planta piloto, 5%.
Condiciones Planta Piloto al 5 %
Flujo entrada [Kg/h] 2,88
slidos entrada % 5
slidos salida % 97
T entrada solucin [C] 61
T entrada aire [C] 164
Humedad relativa % 65
Corrientes
L'1 [Kg/s] 0,00004
X1 --- 19
H1 [J] 5.211.779
G'1 [Kg/s] 0,024
Y1 [%] 0,0028
H2 [J] 172.155
L'2 [Kg/s] 0,00004
X2 [%] 0,031
H3 [J] 551.638
G'2 [Kg/s] 0,024
Y2 [%] 0,035
H4 [J] 180.685
Tabla 14. Resultados, 5%.
Resultados
F'piloto 0,00004 [Kg ss/s]
F'industrial 0,0011 [Kg ss/s]
Vind 8,9 [m3]
Vpiloto 0,32 [m3]
Findustrial 80 [Kg total/h]
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Laboratorio de Procesos 2013-1 18
CONCLUSIONES
Al realizar la experiencia de laboratorio y poder realizar la operacin del equipo para tres
condiciones diferentes de la alimentacin, se pudo observar algunas diferencias con lo predicho
en la parte terica del preinforme.
En primer lugar, respecto a los datos del producto final obtenido, se puede afirmar que
para una alimentacin de 10% en peso de slidos, se obtuvo una mejor recuperacin de producto
final, comparada con las restantes experiencias. Adems, para una alimentacin de 8% en peso
de slidos se obtuvo un producto con menor humedad. Frente a estos resultados, se puede
mencionar que para la experiencia de 5% y 8% en peso de slidos en la alimentacin, se tuvo
diversas problemticas para realizar la operacin del equipo. En considerables ocasiones la
bomba que permite la alimentacin de la solucin al secador no bombeada fluido, por lo que se
debi examinar y limpiar en ms de una ocasin. Debido a esto, se perdi bastante volumen de la
solucin a alimentar. Por el contrario, en la experiencia para 10% en slido en la alimentacin, la
operacin del sistema fue fluida y sin ninguna problemtica. Por estas diferencias, es que se le
atribuye la diferencia en las recuperaciones entre las tres experiencias realizadas.
Luego, al analizar el consumo energtico asociado a las experiencias y escalarlo a la
industria, se concluye que no es conveniente la utilizacin de un concentrador previo debido a
que los gastos operacionales son ms altos en comparacin de los gastos del secador spray
trabajando en forma individual.
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ANEXOS
Anexo 1: Procedimiento Calibracin Bomba Alimentacin
Para llevar a cabo la calibracin se sigui el siguiente procedimiento:
- Fijar la posicin del tornillo (Se usaron 4 posiciones de tornillo 3, 5, 8 y 12).
- Setear en la interfaz LabView un porcentaje de apertura de la vlvula (25%-50%-75%-
100%).
- Medir volumen de descarga en un intervalo de tiempo, registrar
- Realizar la medicin en triplicado para cada porcentaje de apertura, de tal forma de evitar
tomar mediciones errneas.
A continuacin se presentan las curvas de calibracin para cada posicin de tornillo, con su
correspondiente ecuacin de calibracin.
Posicin de tornillo 3.
Grfico 1. Posicin de tornillo 3.
[
]
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 20 40 60 80 100 120
Cau
dal
[mL/
s]
% apertura
Caudal v/s % Apertura vlvula
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Posicin de tornillo 5
Grfico 2. Posicin de tornillo 5.
[
]
Posicin de tornillo 8
Grfico 3. . Posicin de tornillo 8.
[
]
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
0 20 40 60 80 100 120
Cau
dal
[mL/
s]
% apertura
Caudal v/s % Apertura vlvula
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 20 40 60 80 100 120
Cau
dal
[mL/
s]
% apertura
Caudal v/s % Apertura vlvula
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Posicin de tornillo 12
Grfico 4. Posicin de tornillo 12.
[
]
Anexo 2: Procedimiento Calibracin Soplador Primario
Para la calibracin del soplador primario se llev a cabo el siguiente procedimiento:
- Setear en HMI un % apertura de vlvula de 100% al soplador secundario.
- Setear en HMI un % de apertura de la vlvula del secador primario, esta medicin se
realiza para (25%-50%-75%-100%).
- Registrar velocidad de salida del aire hmedo con el anemmetro.
- Setear en HMI un % de apertura de la vlvula del secador primario, esta medicin se
realiza para (25%-50%-75%-100%).
- Registrar velocidad de entrada del aire con bajo porcentaje de humedad medida con el
anemmetro.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 20 40 60 80 100 120
Cau
dal
[mL/
s]
% apertura
Caudal v/s % Apertura vlvula
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Laboratorio de Procesos 2013-1 22
En la experiencia en laboratorio se obtuvieron las siguientes curvas, con sus respectivas
curvas:
Velocidad de entrada
Grfico 5. Velocidad entrada.
[
]
Velocidad de salida
Grfico 6. Velocidad salida.
[
]
5,8
6
6,2
6,4
6,6
6,8
0 20 40 60 80 100 120
Ve
loci
dad
en
trad
a [m
/s]
% Apertura vlvula
Velocidad entrada v/s % Apertura vlvula
14,5
15
15,5
16
16,5
17
17,5
0 20 40 60 80 100 120
Ve
loci
dad
Sal
ida[
m/s
]
% Apertura Vlvula
Velocidad salida v/s % Apertura vlvula
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Laboratorio de Procesos 2013-1 23
Anexo 3: Grficas obtenidos Experiencia I (5% en alimentacin)
Anlisis de Operacin Equipo
Para analizar la operacin del equipo se utiliza el grfico de la temperatura inferior del
equipo (TI-103) ya que esta temperatura es utilizada como parmetro para el ingreso de la
solucin al secador(Se hace ingreso de la solucin cuando la temperatura inferior del equipo TI-
103 es igual o mayor a 70[C]), adems es importante monitorear el avance ya que la eficiencia
de secado en cuanto a recuperacin de material como de la humedad final de producto depende
de esta variable, ya que a temperaturas muy bajas es posible que no se logre la evaporacin total,
pudiendo ocasionar que el t quede pegado en la cmara de secado como en las lneas entre la
cmara de secado y el cicln , producindose una prdida de producto.
- Evolucin de la Temperatura inferior del equipo TI-103
Se puede desprender del grfico que la operacin se divide principalmente en dos etapas, la
primera es la etapa de calentamiento de tal forma de alcanzar la temperatura de criterio (TI-
103=70[C]) para el ingreso de la solucin, para luego pasar a la etapa de secado en la cual la
temperatura sube hasta alcanzar el estado estacionario, que en este caso corresponde a 90[C].
Grfico 7. Temperatura inferior, 5%.
40
50
60
70
80
90
100
0,56 0,57 0,58 0,59 0,6 0,61
TI-1
03
[C
]
Hora
Grfico Temperatura inferior Secador Spray TI-103
SECADOR SPRAY Olivares Pesso - Vallejos
Laboratorio de Procesos 2013-1 24
- Evolucin de la humedad relativa de salida del equipo.AI-102
La humedad relativa al igual que la temperatura es un parmetro importante que debe
monitorearse, ya que es importante en el secado debido a la influencia que tiene en la
transferencia de materia. En el grfico se puede apreciar que la humedad relativa disminuye a
medida que aumenta la temperatura, y luego de empezar el proceso de secado se produce un
aumento de esta, esto indica el correcto funcionamiento del equipo, ya que ese aumento que
existe al momento de ingresar solucin se debe al agua que es retirada del slido por la corriente
de air caliente. Lo anterior expuesto se puede verificar por medio de la definicin de la humedad
relativa:
( )
( )
Donde:
( )
( )
Grfico 8. Humedad relativa salida, 5%.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0,56 0,57 0,58 0,59 0,6 0,61
% H
.R
Hora
Grfico Humedad relativa salida Secador Spray AI-102
SECADOR SPRAY Olivares Pesso - Vallejos
Laboratorio de Procesos 2013-1 25
Anexo 4: Grficas obtenidos Experiencia II (10% en alimentacin)
Anlisis de Operacin Equipo
En ambos grficos se puede observar la operacin normal del equipo en cuanto al
comportamiento de la temperatura inferior del equipo TI-103 y la humedad relativa.
- Perfil de Temperatura
Grfico 9. Temperatura inferior, 10%
- Perfil de Humedad Relativa
Grfico 10. Humedad salida, 10%.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
12:28:48 12:57:36 13:26:24 13:55:12 14:24:00 14:52:48
% H
.R
Hora
Temperatura inferior Secador Spray TI-103
0
10
20
30
40
50
60
12:28:48 12:57:36 13:26:24 13:55:12 14:24:00 14:52:48
% H
.R
Hora
H.R salida Secador Spray AI-102
SECADOR SPRAY Olivares Pesso - Vallejos
Laboratorio de Procesos 2013-1 26
Anexo 5: Grficas obtenidos Experiencia III (8% en alimentacin)
Anlisis de Operacin Equipo
En el anlisis de los grficos es fcil intuir que existieron problemas de operacin, ya que
si se puede observar alrededor de las 10:04 se comienza a introducir solucin, esto se ve
reflejado en el aumento de la humedad relativa , a continuacin se sigue operando de forma
normal por alrededor de 20 min, posteriormente se debe detener la operacin debido a que la
bomba de alimentacin se obstruyo con slido , por lo cual se tuvo que destapar la bomba
hacerle mantencin para luego volver a operar, esto hizo que el proceso sea ineficiente en cuanto
a recuperacin de material y energticamente, por lo cual para motivo de anlisis de
escalamiento es poco lo que puede aportar.
- Perfil de Temperatura
Se puede observar que hay una abrupta baja de temperatura en el minuto 10:30
aproximadamente, cuando se producen estas bajas de temperatura ocasiona que disminuya la
cantidad de material recuperado ya que este al ser ms hmedo tiende a pegarse en la cmara de
secado y en las lneas que une la cmara de secado y el cicln como se mencion anteriormente.
Grfico 11. Temperatura inferior, 8%.
- Perfil de Humedad Relativa
En la grfica se puede ver el gran alza en el valor de la humedad relativa y esto slo tiene
relacin a que la temperatura inferior del equipo TI-103 es menor y esto ocasionado por un
descenso en la temperatura de entrada del aire de secado TI-102.
0
20
40
60
80
100
8:38:24 9:07:12 9:36:00 10:04:48 10:33:36 11:02:24 11:31:12
Tem
pe
ratu
ra T
I-1
03
[C
]
Hora
Temperatura inferior Secador Spray TI-103
SECADOR SPRAY Olivares Pesso - Vallejos
Laboratorio de Procesos 2013-1 27
Grfico 12. Humedad relativa, 8%.
Anexo 6: Procedimiento clculo de humedad del producto final
La humedad del producto fue medida realizando el siguiente procedimiento:
1) Tarar recipientes donde se depositar la muestra y registrar (realizar dos a tres muestras
para as descartar errores de medicin).
2) Pesar una cantidad de muestra que vare entre los 2-4 [g] y registrar.
3) Ingresar al horno de secado a una temperatura de 106[C] por un periodo aproximado de
12 horas (de un da para otro).
4) Registrar pesos.
El clculo de la humedad fue realizado con la siguiente ecuacin:
Donde:
[ ]
[ ]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
8:38:24 9:07:12 9:36:00 10:04:48 10:33:36 11:02:24 11:31:12
%H
.R
Hora
% Humedad relativa AI-102