Hornos de Secado Batch Por Bandejas 2013-2

8/13/2019 Hornos de Secado Batch Por Bandejas 2013-2

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Simulacin y Control de Procesos PI-4262013-II

HORNOS DE SECADO BATCH POR BANDEJAS

(OBTENCION DE PECTINAS A PARTIR DE CASCARA DE MARACUY)

1.-INTRODUCCION:

Existen varios tipos de operaciones de secado, que se diferencian entre s por !a"etodo!o#a se#uida en e! procedi"iento de secado$ puede ser por e!i"inaci%n dea#ua de una so!uci%n "ediante e! proceso de e&u!!ici%n en ausencia de aire$ta"&i'n puede ser por e!i"inaci%n de a#ua "ediante adsorci%n de un s%!ido, ( porreducci%n de! contenido de !quido en un s%!ido, )asta un va!or deter"inado"ediante evaporaci%n en presencia de un #as.

*os s%!idos que se secan pueden tener for"as diferentes -esca"as, #r+nu!os,crista!es, po!vo, ta&!as o !+"inas continuas- ( poseer propiedades "u( diferentes.

E! producto que se seca puede soportar te"peraturas e!evadas o &ien requiere untrata"iento suave a te"peraturas &aas o "oderadas. Esto da !u#ar a que en e!"ercado exista un #ran n"ero de tipos de secadores co"ercia!es. *asdiferencias residen funda"enta!"ente en !a for"a en que se "ueven !os s%!idos atrav's de !a ona de secado ( en !a for"a en !a que se trans"ite ca!or a! productoa secar.

/.-DE0INICIONE

Secadores: *as operaciones de secado pueden c!asificarse a"p!ia"ente se#nque sean por !otes o continas. Estos t'r"inos pueden ap!icarse especfica"entedesde e! punto de vista de !a sustancia que est+ secando.

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E! equipo de secado, puede ser tan senci!!o co"o un sop!ador con una resistenciaadaptada, o tan co"p!eo co"o un secador rotatorio.

Secador de bandea

Consiste en un #a&inete, de ta"a2o suficiente"ente #rande para a!oar !os"ateria!es a secar, en e! cua! se )ace correr suficiente cantidad de aire ca!iente (seco. En #enera!, e! aire es ca!entado por vapor, pero no saturado, de "odo que

pueda arrastrar suficiente a#ua para un secado eficiente.

Es necesario )acer notar una situaci%n interesante de opti"iaci%n de secadores.En este caso, cuando se ca!ienta e! aire con vapor, de&e to"arse en cuenta variosaspectos, si nos situa"os en !a carta psico"'trica, e! aire a uti!iar, de&e poseeruna te"peratura de &u!&o )"edo a!ta, una enta!pa a!ta, pero una )u"edadre!ativa &aa. 3uesto, que !a operaci%n de secado, co"o cua!quier operaci%n detransferencia, depende de! tie"po de contacto interfacia! e! +rea de contacto

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interfacia! e! #radiente de te"peratura ( de )u"edad ( !a resistencia. En #enera!,en este tipo de secadores, !as varia&!es que pueden fiarse o variarse son !os#radientes, )e a!! !a i"portancia que e! aire no entre fro ni )"edo, puesto queesto "ini"ia e! #radiente ( e!i"ina !a eficiencia de! secador.Est+ for"ado por una c+"ara "et+!ica rectan#u!ar que contiene unos soportes

"%vi!es so&re !os que se apo(an !os &astidores. Cada &astidor !!eva un cierton"ero de &andeas poco profundas, "ontadas unas so&re otras con unaseparaci%n conveniente que se car#an con e! "ateria! a secar.

e )ace circu!ar aire ca!iente entre !as &andeas por "edio de! venti!ador acop!adoa! "otor )aci'ndo!e pasar previa"ente por e! ca!entador constituido por un )a detu&os por cu(o interior circu!a nor"a!"ente vapor de a#ua. *os ta&iquesdistri&u(en unifor"e"ente e! aire so&re !as pi!as de &andeas.

3or "edio de! conducto de sa!ida se evacua continua"ente aire )"edo ( atrav's de !a a&ertura de entrada penetra aire fresco. 4! fina! de! cic!o de secado,nor"a!"ente !ar#o, se saca !a c+"ara a! conunto de !os &astidores para procedera !a descar#a de! producto seco ( a una nueva car#a.

Cuando !as caractersticas de! "ateria! ( su "aneo !o per"iten, se uti!ian&andeas perforadas en !as que e! aire circu!a a trav's de !a capa de s%!idos, con!o que se consi#ue au"entar !a superficie de! so!ido expuesta a !a acci%n de! aire (dis"inu(endo consi#uiente"ente !a duraci%n de! cic!o de secado.

Secadores de !orno o es"#$a

Es e! "+s si"p!e ( consta de un peque2o recinto en for"a para!e!eppeda de dospisos. E! aire de secado se ca!ienta en un que"ador de! piso inferior ( atraviesapor convecci%n natura! o forada e! se#undo piso perforado en e! que se asienta e!!ec)o de! producto a secar.5o( da se uti!iaci%n en !a industria de a!i"entos es "u( reducida, uti!i+ndosepara e! secado de "anana, !pu!os ( forraes verdes.

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!ornos de des!%dra"ado

Equipo construido para e!i"inar !a )u"edad de !os a!i"entos. E! producto ades)idratar se dispone "anua!"ente so&re &andeas "et+!icas de escasa

profundidad cu(o fondo se encuentra perforado. Estas &andeas son introducidassecuencia!"ente dentro de un cuerpo rectan#u!ar de c)apa confor"ada donde,"ediante !a circu!aci%n de aire ca!iente forado, se produce !a evaporaci%n de!a#ua contenida en e! interior de! producto.

&' PANTEAMIENTO DE PROBEMA Y OBJETI*OS

Entre !as t'cnicas que se ap!ican para conservar !os #ranos, !a operaci%nde secado es con "uc)o !a "+s i"portante ( !a "+s costosa, de&ido a !os

#randes vo!"enes de producto que nor"a!"ente se "anean. 4n cuandoen 6'xico, e! secado a! so! si#ue siendo una t'cnica de "uc)o uso, !area!idad es que por !as inc!e"encias de! tie"po, presencia de roedores,desec)os de todo tipo, etc., su eficiencia es "u( !i"itada.

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+'IDENTI,ICACION DE AS *ARIABES DE PROCESO

En !a 0i#ura 7.1, se presentan esque"+tica"ente !as varia&!es de! proceso. eo&serva que es un siste"a "u!tivaria&!e con tres entradas de !as cua!es dos sonvaria&!es "anipu!a&!es ( una es varia&!e de car#a o de pertur&aci%n potencia! (

tres varia&!es contro!a&!es co"o sa!ida. as -ar%ab.es /an%0#.ab.es son .a"e/0era"#ra 1 $.#o de a%re a .a en"rada 1 .a -ar%ab.e de 0er"#rbac%2n0o"enc%a. es"3 con$or/ada 0or .a !#/edad de. a%re a .a en"rada 1 .as-ar%ab.es con"ro.ab.es es"3n %n"e4radas 0or .a "e/0era"#ra 1 .a !#/edad0ro/ed%o en .os s2.%dos 1 .a !#/edad de. a%re a .a sa.%da' *a )u"edad de! airea !a entrada se considera constante aunque "uc)as veces puede co"portarseco"o una funci%n osci!atoria con #radientes a!tos de )u"edad por !o que senecesitara un esque"a de contro! servo-re#u!ador.

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5' HORNO DE SECADO BACHT ADAPTADO A UN PROCESO

5'6' CARACTERISTICAS DE PROCESO:

Ma"er%a 0r%/a:Cascara de "aracu(+

7nea de ser-%c%o:4#ua, e!ectricidad ( aire Reac"%-os: 4cido ctrico con )exa"etafosfato de sodio, a!co)o!

de 89 ;*

E8#%0os #sados:

T44DO EN E* 3ROCEO

Un%dades 0rod#c"%-as: ona de !avado, ona de picado, +rea de cocci%n,+rea de "ec!ado, ona de fi!traci%n ( centrifu#ado, +rea de secado, onade "o!ienda ( envase.

5'9' PROCESO:

- *a "ateria pri"a ser+ reci&ida en sacos de /?@#, !a cua! ser+ pesada (!!evada a !a cinta de se!ecci%n, donde se e!i"inara !a cascara no apta parae! proceso. 3osterior"ente, se rea!ia e! !avado de !a cascara.

- Aa !avada, ser+ diri#ida a una picadora de a!i"entos. *a cascara picadaser+ diri#ida a !a "+quina de cocci%n continua$ e! a#ua uti!iada ser+ cuatro

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veces e! peso de !a "ateria pri"a, a 9?- 9BC, durante B a 1?"inutos.

- Aa teniendo !a cascara tratada, esta ser+ tras!adada con !a a(uda de une!evador aun tanque, en e! cua! se a2adir+ a#ua a una re!aci%n 1: cascara: a#ua$ !a "ec!a de&er+ a!canar una te"peratura de B?C$ !a

so!uci%n adicionada de&e tener una concentraci%n ?.??7B6 de acido ctrico( con /,BF de )exa"etafosfato de sodio.

- e "antendr+ por 1? "in, con constante a#itaci%n. *ue#o, !a "ec!a se)ar+ pasar por un fi!tro "ono p!aca, con !a intenci%n de evitar e! paso de !acascara. E! !quido fi!trado ser+ &o"&eado a !a centrifu#adora ???rp".

- a!iendo de !a centrifu#adora, ser+ enfriado a 7C.3osterior"ente, se&o"&eara a un tanque para poder rea!iar !a precipitaci%n. e precipitara !aso!uci%n fra con a!co)o! a 89;* a una re!aci%n 1G?.89 de vo!u"en$ estaprecipitaci%n tendr+ una duraci%n de una )ora.

- Una ve que )a(a pasado e! tie"po de precipitaci%n, !a pectina ser+&o"&eada a un fi!tro prensa. Una ve fi!trada !a pectina, se podr+ recuperar!a de !as p!acas de! fi!tro ( ser+n co!ocadas en &andeas para ser secada a7BC por 1/ )oras o )asta que e! peso sea constante.

- *a pectina seca ser+ re"ovida de !as &andeas ( "o!ida. *a pectina "o!idade&er+ ser envasada in"ediata"ente de "anera )er"'tica

T4


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Simulacin y Control de Procesos PI-426 2013-II

0I;UR4 N 1: DI4;R464 DE* 3ROCEO

Pgina

8


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' DESCRIBIR OS OBJETI*OS DE CONTRO PARA A TAREA'DESCRIBIR: CONTRO DE HUMEDAD Y TEMPERATURA DE AIRE DESECADO'

0I;UR4 N /: DI4;R464 DE* EC4DOR DE


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;' DESCRIBIR AS *ARIABES DE PROCESO

;'6 *ARIABES DE PROCESO

5u"edad de! producto.

Te"peratura de! aire en !a entrada.

5u"edad de! aire a !a entrada

Te"peratura de! aire en !a sa!ida

5u"edad de! aire en !a sa!ida

Ca!or su"inistrado a !a corriente de aire "ediante resistencia

0!uo de entrada de aire

INSTRUMENTOS USADOS PARA SU MEDICI


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tene"os un detector de )u"edad.E! sensor de )u"edad capacitivo, cuenta con un condensador, unconvertidor de frecuencia C6O ( una EE3RO6 uti!iada para "antener!os factores de ca!i&raci%n.De&ido a !as caractersticas de! condensador e! siste"a responde a !os

ca"&ios de )u"edad con #ran rapide.

0I;UR4 N 7

- Ane/2/e"ro (sensor de $.#o de a%re)

E! ane/2/e"ro de ro"ac%2nest+ dotado de )'!ices unidas a un ee centra!cu(o #iro, proporciona! a !a ve!ocidad de! viento, es re#istradoconveniente"ente$ en !os ane"%"etros "a#n'ticos, dic)o #iro activa undi"inuto #enerador e!'ctrico que faci!ita una "edida precisa.

0I;UR4 N B

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- Ter/os"a"oE! ter"ostato es un interruptor de ener#a e!'ctrica de cua!quier aparatoe!'ctrico$ constituido por dos e!e"entos !on#itudina!es de distinto "eta!pe#ados, de "anera que a! ca!entarse se di!atan de acuerdo a su

coeficiente de cada "eta!, por !o que se f!exionar+ )acia un !adoprocediendo a a&rir e! circuito e!'ctrico cortando !a ener#a. 4! enfriarsereto"a su for"a ori#ina! cerrando e! circuito o "eor dic)o per"itiendo e!f!uo de !a corriente e!'ctrica.

0I;UR4 N 9

;'9' *ARIABES CONTROADAS

5u"edad de! aire a !a entrada

Te"peratura de! aire a !a entrada de !a ona de secado Men si

;'&' *ARIABES MANIPUADAS

Ca!or su"inistrado a !a corriente de aire "ediante resistencia.

0!uo de entrada de! aire

;'+' PARMETROS DE PROCESO

- Te"peratura de! aire a !a entrada ( sa!ida- 5u"edad de! aire a !a entrada ( sa!ida- 0!uo de aire

;'5 *AORES USUAES DE AS PRINCIPAES *ARIABES DE PROCESO

- Te"peratura de entrada de !a pectina )"eda 7-1? C

- Te"peratura de secado en !a c+"ara : 7BC

- Te"peratura de aire seco a !a entrada: B?C

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- Te"peratura de aire )"edo a !a sa!ida: /1 C

- Tie"po de secado en !as &andeas: 1/ )oras

- Tipo de ca!enta"iento: Convecci%n forada

- Te"peratura de operaci%n: Te"peratura de a"&iente

- 3resi%n de operaci%n: 1 at"

=' A>OS DE CONTRO

- 0ara e. con"ro. de "e/0era"#ra de. a%re de secado (,EEDBAC?)

0I;UR4 N J: ITE64 DE CONTRO* CERR4DO 34R4 *4TE63ER4TUR4 DE* 4IRE DE 4*ID4

- 0ara e. con"ro. de !#/edad (,EEDBAC?)

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@' DIARAMA DE INSTRUMENTACI


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C#n$%#& ' $*%a$+%a (T,)

'

1

'

1 2

1 1

2 2

' '

1

.

.

.

:

*( 1)

( 1)

( . )

:

* * * *

Cp Capacidad calorifica del aire

Cp Capacidad calorifica de la pectina

Cp Capacidad calorifica del agua

BALANCE DE MASA

m m m m

m q Ym P X

m P X

m AY

Est Estacionario

BALANCE DE ENERGA

m Cp ! q Cp !

=

=

=

+ +

= +

= +

=

+

'

'

' 2

1 1 1 1

' ' '

1 2 2 2 1 2 2 1 2

' ' ' '2 1 2 2 1

' 2

1 1 1 1 1

' ' '

1 2 1 2

* * * *

( * * * * * * ) ( )

( * * * * ) *

( * * ) * * * * *

( * * * ) * ( )

Cp ! m Cp ! i R

dm Cp ! q Cp ! m Cp ! A" Cp! A" Y Cp !

dt

M Cp ! M Cp ! A" Cp! A" Y Cp ! donde M M Y

m Cp q Cp ! Cp ! m Cp ! i R

m Cp q Cp PCp m Cp ! A"

+ + +

+ + = +

+ = + =

+ + + +

+ + + = ' 2( * )

d!Cp Cp Y

dt+

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[ ]

[ ]

' ' '

1 0 1 2 1 2

'

2

' ' '

2 1 2 1 1 0

02 1

1

:

( * * ) * 2 * ( * * * ) *

( )( * ) * *

* * * * *( * ) * * * 2 *

2 ** * *

*

S S S

S

S S S

SS S

Aplicando la transformada

m Cp q Cp ! R m Cp q Cp PCp m Cp !

A" Cp Cp Y s !

! m Cp q Cp PCp m Cp A" Cp Cp Y s ! m Cp q Cp R

R! m Cp q Cp !

m Cp

+ + + + +

= +

+ + + + + = + +

= + ++

[ ]

' ' '

1 2 1

01

1

2 '

' '1 2 1 ' '

1 2 1

1*

* * * * *( * ) *

2 ** * *

* *

*( * ) *( * * * ) 1* * *

SS

S

q Cp m Cp q Cp PCp m Cp A" Cp Cp Y s

Rm Cp q Cp !

m Cp q Cp!

A" Cp Cp Y sm Cp q Cp PCp m Cp m Cp q Cp PCp m Cp

+ + + + +

+ + + =

++ + + + + + +

$I()% $* '#&+,*S

F+n-in ' T%an/0%n-ia1

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II. DISE2AR UN CONTROLADOR PID POR EL METODO DE"IEGLER3NICHOLS! FINALMENTE A4USTAR EL 5- PARAOBTENER UN MARGEN DE GANANCIA IGUAL A 6.CONSIDERAR QUE EL MEDIDOR 3 TRANSMISOR TIENETIEMPO MUERTO DE , SEGUNDO Y LA VALVULA ESLINEAL CON RETRASO DE ,%. ORDEN Y CONSTANTEDE TIEMPO IGUAL A 6 SEGUNDOS.

An&i/i/ Dini-#1

1 2

2

1 1

2 2

' '

:

20% 1%

0.001 0.009

500.001574

12

7.62* 0.00456 *1.15 0.03995

* ( 1) 0.001888

* ( 1) 0.001589

* 0.0003595

0.00003995

Para los calculos "emos tenido en consideracion

X X

Y Y

#g #gP

"r s

#gq

s

#gm P X

s

#gm P X

s

#gm q Y

s

#g

m

= =

= =

= =

= =

= + =

= + =

= =

=

s

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0

1

0

10 0 0

'

'

2 ** * * ( )

* *

1 (0 5)(1 * ) 0.00015625

* 32000

2 * 2(5 )(3 ) 0.7476* *

0.0003995 * 4180 0.03995 *1000

*( * )

*

SS C R P

C C D R R

S

RG G G G

m Cp q Cp

A AG # s G #

s ctas ctas

R A A#g $ #g $ $m Cp q Cp

s #g C s #g C s C

A" Cp Cp Y#te

m Cp

=+

= + + = = =

= =+ +

+=

- - - - - - -

'

1 2 1

'

' '

1 2 1

0.0003995* 0.8 0.03995*1

* * 0.0003595 *4.18 0.03995 0.001574 *0.8 0.0003995 *4.

0.8487

* ( * ) 12.5*0.15*1.15*(1 4.18*0.009)

* * * 0.0003595* 4.18 0.03995 0.001%

q Cp PCp m Cp

#te

A" Cp Cp Y

m Cp q Cp PCp m Cp

+=

+ + + + + +

=

+ += =

+ + + + + 574* 0.8 0.0003995* 4.1

41.15

32000*exp( ) *exp( ) 160 *exp( )

200 1

%

M #m s s s

+

=

= = =

( )

'

'

2

'

'

32000*exp( ) *exp( ) 160*exp( )

200 1

0.8487* 0.00015625 *0.7476 *160 * exp( )

41.15 * 11

0.0152* *(1)1 1693.63*

180( ) arctan( 39.41* ) *

180 1.586 0.000306

1

*

M

S C

S

S

S

#m s s s

En

G G s

s

G&

Ang G & &

Para & G AR

MGAR

= = =

=

+

=+

= =

= = = =

= 1.66

1 2

3267.46 3.96 0.6* 1960.471.583

1.9808 0.49522 8

C

' ' C '

' ' D

#

# P # #AR

P P

=

= = = = = =

= = = =

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19/23


'

10 0 0

2

3

2

2

1 0.8 4.18

1.15 12.5 0.15

5 3

1 0.9809* 1.9845* 1*(1 0.4952* ) *

1.9808* 1.9808*

( ) :

0.9809* 1.9845* 1* *0

1.9808*

(

C C C

C

Gc

#$ #$ #$Cp Cp Cp

#g C #g C #g C

#gA m " m

m

A R

s sG # s #

s s

En

s sGs #

s

= = =

= = =

= = + +

= + + =

+ +=

1 4 4 4 442 4 4 4 4 43

0.8487.00015625*0.7476 * *160 *

41.15* 1

1960.47

R M

P

s

G Cte G

G

C

es

#

+

=

1 4 2 4 3 1 2 3 142 43

1 442 4 43

DIAGRAMA DE BODE1 (P%i%#/ 7a%/ ' PID).

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20/23


Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

100

System: sys

Frequency (rad/sec): 19.9

Magnitude (abs ): 0.629

Magnitude(abs

)

10-1

100

101

102

-540

-360

-180

0

System: sys


Phase (deg): -180Pha

se(deg)

DIAGRAMA DE BODE II1 (M#'i0i-a'#)

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21/23


Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

10-1

100

101

102

103

-360

-180

0

180

360

540

Phase(deg)

System: sys

Frequency (rad/sec): 98.7Phase (deg): -180

10-1

100

101

102

103

Magnitude(ab

s)

System: sys


Magnitude (abs): 1.4

RESPUESTA A LA FRECUENCIA1

0 5 10 15 20 251

2

3

4

5

6

7

8

9

10

x 10-3 Step Response

Time (sec)

Amplitude

ANALISIS EN EL SIMULIN51

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22/23


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23/23


III' BIBIORA,IA

- )ttp:GGPPP.revistas&o!ivianas.or#.&oGpdfG&cGvJn/1Ga17QvJn/1.pdf- )ttp:GGes."ade-in-c)ina.co"GcoQn"&"ac)iner(GproductQ0ruit-Le#eta&!e-

0is)-6eat-5er&s-6edicine-Tra(-Dr(er-N6

Hornos de Secado Batch Por Bandejas 2013-2

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