Informe Primer Lab Secado do

5/13/2018 Informe Primer Lab Secado do - slidepdf.com

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INFORME DE LABORATORIO DE PROCESOS: SECADO

PAULA CATALINA HOYOS VÁSQUEZ

2032018

REINALDO CALDERON SUPELANO

2073601

RAFAEL JURADO LAGOS

2073691

LUIS MARIANO IDARRAGA BERNAL

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FACULTAD DE FISICO-QUÍMICAS

ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

BUCARAMANGA

2011



INTRODUCCIÓN

Las prácticas experimentales brindan la oportunidad complementar los conocimientos teóricos

aprendidos y interactuar con medios físicos para ver de manera más real cada uno de los

fenómenos que allí ocurren, como por ejemplo en el caso de las operaciones unitarias. En una

primera experiencia se realizó la práctica secado. El secado es una operación de transferencia de

masa de contacto gas- sólido, donde la humedad contenida en el sólido se transfiere por evaporación

hacia la fase gaseosa, en base a la diferencia entre la presión de vapor ejercida por el sólido húmedo

y la presión parcial de vapor de la corriente gaseosa.

La práctica de secado se llevó a cabo en un secador de bandejas directo en una operación por lotes,

donde el material a secar fue la piña.

OBJETIVOS

General:

Aplicar los conocimientos teóricos a la operación de secado mediante el análisis de los datosobtenidos a partir de un secador de bandejas en una operación por lotes para eliminar la humedad

de la piña.

Específicos

y A partir de los datos obtenidos calcular parámetros importantes que gobiernan la operación

de secado.

y R ealizar las graficas características de operación de secado para obtener magnitudes como

el tiempo crítico y el tiempo poscrítico.

y Conocer el funcionamiento del secador de bandejas y de los diferentes elementos que lo

componen.

MARCO TEORICO

En general, el secado de sólidos consiste en separar pequeñas cantidades de agua u otro líquido deun material sólido con el fin de reducir el contenido de líquido residual hasta un valor aceptablemente bajo que depende de la presión de vapor ejercida por el sólido y la presión de vapor

ejercida por la corriente gaseosa, cuando estas dos presiones se igualan, se dice que el sólido y el

gas están en equilibrio y el proceso de secado cesa. El secado es habitualmente la etapa final de unaserie de operaciones. Los sólidos que se secan pueden tener formas diferentes escamas, gránulos,cristales, polvo, tablas o láminas continuas y poseer propiedades muy diferentes.

Tipos de secaderos.

De acuerdo a la clasificación de la operación de secado encontramos los siguientes tipos de equipos

- Secaderos de calentamiento directo.

a) Equipos discontinuos



y Secaderos de bandejas con corriente de aire.

y Secaderos de cama fluidizada.

y Secaderos con circulación a través del lecho sólido.

b) Equipos continuos

y Secaderos de túnel.y Secaderos neumáticos.

y Secaderos ciclónicos.

y Secaderos de cama chorreada.y Secaderos de cama vibratoria.y Secadero de cama fluidizada.

y Secaderos espray.

y Secaderos de tipo turbina.

y Secaderos rotatorios.

- Secaderos de calentamiento indirecto:

a) Equipos discontinuos.

y Secaderos de bandejas a vacío.y Secaderos de bandejas a presión atmosférica.

y Secaderos por congelación.

b) Equipos continuos.

y Secaderos de tambor.

y Secaderos con circulación a través del lecho.

Conceptos básicos:

Humedad: es la cantidad de agua contenida en el sólido.

C ontenido de humedad, base seca:

ó Donde W es la masa del sólido húmedo y Sc la masa del sólido seco.

C ontenido de humedad, en base húmeda:

Humedad en el equilibrio X *: Es el contenido de humedad de una sustancia que está en elequilibrio con una presión parcial dada del vapor. Humedad ligada. Se refiere a la humedad contenida en una sustancia que ejerce una presión de

vapor en el equilibrio menor que la del líquido puro a la misma temperatura. Humedad no ligada. Se refiere a la humedad contenida en una sustancia que ejerce una presión devapor en el equilibrio igual a la del líquido puro a la misma temperatura.



Humedad libre. La humedad libre es la humedad contenida por una sustancia en exceso de la

humedad en el equilibrio: X ± X*. Sólo puede evaporarse la humedad libre; el contenido dehumedad libre de un sólido depende de la concentración del vapor en el gas.

En la siguiente figura se muestran dichas humedades

F igura 1. Tipos de humedad

CURVAS DE VELOCIDAD DE SECADO

Curva de rapidez de secado A partir de los datos obtenidos experimentalmente, se puede graficar

una curva de contenido de humedad como función del tiempo ( F ig . 2). Se puede obtener muchainformación si los datos se convierten a rapideces (o fluxes) de secado, expresadas como N

masa/(área).(tiempo) y se grafican contra contenido de humedad, como en la F ig . 3. Esto puedehacerse midiendo las pendientes de las tangentes trazadas a la curva de la F ig . 2 o determinando, a

partir de la curva, pequeños cambios en el contenido de humedad X para los cambios pequeñoscorrespondientes en el tiempo t y calculando la rapidez como N = -S s X/A t . Aquí, S s es la

masa de sólido seco; A es la superficie húmeda sobre la cual sopla el gas y a través de la cual tienelugar la evaporación. Generalmente hay dos partes principales en la curva de rapidez de la F ig . 3 un

periodo de rapidez constante y uno de rapidez decreciente

F igura 2. H umedad l ibr e en función del t iem po. F igura 3. Vel ocidad de secad o en función X.



E tapa A-B: Es una etapa de calentamiento (o enfriamiento) inicial del sólido normalmente de poca

duración en la cual la evaporación no es significativa por su intensidad ni por su cantidad.

E tapa B-C : Es el llamado primer período de secado o período de velocidad de secado constante;

donde se evapora la humedad libre o no ligada del material y predominan las condiciones externas.

E tapa C-E : Es el segundo período de secado o período de velocidad de secado decreciente; donde

se evapora la humedad ligada del material y predominan las condiciones internas o las

características internas y externas simultáneamente.

La rapidez constante a la cual se evapora la humedad puede describirse en función de Ky, uncoeficiente de transferencia de masa del gas y de la diferencia de humedad entre el gas en la

superficie líquida Y s, y en la corriente principal Y .

TIEMPO DE SECADO:

1. E l periodo de rapidez constante. Si el secado tiene lugar completamente dentro del periodo derapidez constante, de forma que X 1 , y X 2 , > X c, y N = Nc, tenemos:

S s: masa de solido seco, M

X : contenido de humedad de un sólido, masa humedad/masa sólido seco, M/M A: área de la sección transversal perpendicular a la dirección del flujo para el secado por circulacióntransversal, L2

Nc: flujo constante de secado, M/L*T

t : tiempo

2. E l periodo decreciente de la rapidez. Si tanto X 1, y X 2 < X c, de forma que el secado ocurre bajo

condiciones cambiantes de N, se puede hacer lo siguiente:a) C aso general. Para cualquier forma de la curva decreciente de la rapidez, la siguiente ecuación

se integra gráficamente mediante la determinación del área bajo una curva de 1/ N como ordenada, X como abscisa, cuyos datos se pueden obtener de la curva de rapidez de secado.

b) C aso especial. N es lineal en X , como en la región BC de la F ig . 3.

En este caso, N=mX+b; en donde m es la pendiente de la porción lineal de la curva y b es una

constante.El tiempo de secado se puede determinar mediante la siguiente expresión



En donde; N m es el promedio logarítmico de la rapidez N 1, al contenido de humedad X 1, y N 2 en X 2.

Con frecuencia, la curva decreciente de la rapidez total se puede tomar como una línea recta entrelos puntos C y E ( F ig . 3) esto se hace debido a la falta de datos. En este caso,

MECANISMO DEL SECADO POR LOTES

La rapidez de evaporación y la temperatura superficial pueden entonces obtenerse mediante un

balance de calor.S

i q representa el calor total que llega a la superficie, entonces Dondeqc: calor por convección

qR : calor por radiación

qk : es el calor por conducción ó ó

Despreciando el calor necesario para sobrecalentar la humedad evaporada hasta la temperatura del

gas y considerando solo el calor latente de evaporación s, entonces el flux de evaporación N c y el

flux de flujo de calor están relacionados

A partir de las ecuaciones ( 3) (9 ) y ( 10 ) tenemos

BALANCE DE MASA Y ENER GIA EN EL EQUIPO

Se definen los siguientes terminos para el caso de una mezcla aire agua

H umedad absolut a (Kg agua/ Kg aire seco)

V olumen húmed o (m3 de mezcla / Kg aire seco); tomando como referencia 1 K g de aire

seco.



P=90,325 [kpa]

Capacidad calorífica (KJ/ Kg de gas * k)

E ntal pia e specíf ica (KJ/ Kg de gas seco)

Balance de masaFlujo masico que entra ± flujo masico que sale = acumulacion de masa en el tiempo

Donde:

m:masa evaporada de la muestra

t:tiempo de secadoAent y Asal:areas de entrada y salida de aireVent y Vsal:velocidad de entrada y salida del aire al secador

Vg:volumen especifico de la mezcla aire-agua, el cual se puede expresar asi:

Balance de energiaAntes de hacer el balance de energia es necesario identificar las fuentes que le suministran energia

al aire, las cuales son :

R esistencias electrica

Donde; E1:energia entregada por las resistencias electricas al aire

V:voltaje

I: intensidad de la corriente

Soplador Donde; W2: trabajo entregado al soplador

P: potencia

: eficiencia del soplador El motor del soplador opera a 220 V con una potencia de 1hp y una eficiencia



del 65%

Intercambiador de calor

Donde; E2: energía entregada por la masa de vapor saturado que se condensa

vc: volumen del condensador en el tiempo T i

vf : volumen especifico del líquido saturado a la temperatura T i en el tiempo ti hfg: delta de entalpia entre el vapor y el líquido saturado a la temperatura.

Energía necesaria para secar la muestra

Donde; Wagua evaporada: Whumedo inicial-Whumedo final

Hi: calor latente de vaporización a la temperatura a la cual se considera

ocurre la vaporización de la humedad de la muestra.

La energía gastada en el secado fue la suministrada al soplador, al intercambiador de calor y a las

resistencias eléctricas, luego escribiendo estos términos en la ecuación de balance de energía global para el equipo resulta:

Donde los flujos másicos de entrada y salida se puede calcular como se muestra en el balance demasa, y las entalpias con la formula dada anteriormente para el sistema aire-vapor de agua.

Eficiencia de la operaciónLa eficiencia de la operación se puede escribir como la relación entre la energía necesaria para elsecado de la muestra y la realmente gastada en la operación. Luego la eficiencia se obtiene

dividiendo la ecuación de E3 entre la sumatoria de las energías suministradas necesarias para laoperación de secado:

DESARROLLO EXPERIMENTAL

El desarrollo experimental de la práctica de laboratorio se llevo a cabo mediante ciertas medicionesde temperatura, agua condensada y la más importante µla pérdida de peso de la muestra¶ durante laoperación en determinados rangos de tiempo, durante un tiempo suficiente de modo que se alcanzo

los valores del equilibrio.

Descripción del equipo



El equipo disponible para el desarrollo de esta práctica es un secador de bandejas como el que se

muestra en la fig.

F igura 4: secad or de bandeja s

1. Ducto de entrada del aire.

2. R esistencias eléctricas: precalentamiento del aire.3. Ventilador movido por un motor eléctrico, el cual permite la circulación del aire.

4. Voltímetro.5. Amperímetro.

6. Banco de tubos aleteados dentro de los cuales circula el vapor proveniente de lacaldera, que permite el calentamiento del aire.

7. Cámara de secado horizontal donde se colocan las bandejas que contienen el

material a secar.

8. Cámara de secado vertical, donde se cuelgan los materiales a secar.9. Mallas y bandejas donde se coloca el material a secar.

10. Balanza conectada al soporte de las bandejas; la cual permite determinar la perdidade peso del material a secar.

11. Controlador automático de la temperatura.12. Compuerta para controlar la recirculación del aire.

13. Ducto de salida del aire.

14. Motor eléctrico.15. Termómetro para medir la temperatura de entrada del aire.

16. Termómetro para medir la temperatura a la cual fue precalentado el aire.

17. Termómetros para medir la temperatura de bulbo húmedo y la temperatura de bulboseco del aire de secado.

18. Manómetro.

Además del secador requerimos de otros materiales para llevar a cabo la práctica, como lo son:



1. Material a secar: piña.

2. Cuchillos para obtener el volumen adecuado del material a secar.3. Balanza para pesar la bandeja donde se coloca el material a secar, y pesar la bandeja antes

y después del secado.

4. Anemómetro para medir la velocidad de entrada y salida del aire en el equipo de secado.

5. Termómetros para medir la temperatura de bulbos húmedo y seco, y la temperatura del

agua que se condensa.6. Material de alto peso, como partículas esféricas de plomo, hierro o algún otro componente

similar, para equilibrar la balanza con el peso del material a secar.

7. R ecipiente para recolectar el condensado del vapor proveniente de la caldera después dehaber atravesado el intercambiador de calor del equipo.

8. Probeta para medir el volumen del condensado recolectado.

9. Estufa para realizar el secado total del material a secar.10. Vidrio de reloj.11. Balanza analítica para pesar el vidrio reloj dispuesto para el material a secar y pesar el

vidrio reloj con el material a secar antes y después del secado total del material.

Descripción del experimento

Inicialmente pesa un vidrio reloj solo, y luego con una pequeña muestra de piña. Estamuestra se pone a secar en una mufla durante un periodo de tiempo considerado el

necesario para eliminar la muestra completamente, para este caso el tiempo de secado

fue aproximadamente de 15h. la muestra seca se pesó nuevamente para determinar el porcentaje de humedad contenida en el sólido.

Se pesa una bandeja tipo malla previamente sin material y luego se procede a colocar

sobre esta la piña en forma de película con un grosor del material no superior a 1mm y

formando un cuadrado de 20cm x 20cm. La bandeja con la piña se pesa, paraobtenemos por diferencia de los pesos, la cantidad de muestra que se va a secar.

Posteriormente se ingresa la bandeja en la cámara de secado, se lleva a cero la balanza

y se suministra energía eléctrica al equipo (enciende) y se verifica que cada uno de

elementos como el ventilador, las resistencias eléctricas, el intercambiador de calor y elcontrol automático de temperatura funcionen correctamente.

En intervalos de 5 minutos se toman datos de: temperatura del aire a la entrada,temperatura del aire precalentado, temperatura de bulbo húmedo y bulbo seco del aireantes de pasar por la bandeja, temperatura de bulbo húmedo y bulbo seco del aire a la

salida del equipo, temperatura del vapor condensado, pérdida de peso de la muestra y

volumen del vapor condensado. Se registran los valores generados por otros dispositivos como el voltímetro y

amperímetro para luego determinar los requerimientos energéticos del equipo. Setoman las dimensiones de los ductos de entrada y salida del aire y se mide la velocidadde flujo de aire también en los ductos de entrada y salida.

La práctica finaliza cuando la pérdida de peso de la muestra no presenta variaciones con

el tiempo (3 tomas de datos iguales).

ANALISIS DE DATOS

En la tabla 1 se registran cada uno de los datos arrojados por el secador de bandejas cada 5, minutos

en un intervalo de tiempo de secado de la piña de 130 min, que fue el tiempo necesario para que la

piña alcanzara la humedad en equilibrio.



Tiempo[min]

T

aire[C

]

T aire precalentado[C]

TG1entrada[C]

TH1entrada[C]

TG2salida[C]

TH2salida[C]

Balanza[lb]

vapor

condensado

T[C

] V[ml]

0 27 33 50 29 40 26 0 27 0

5 35 38 76 34 47 34 2,3 87 1460 10 36 40 73 34 46 36 4 93 1475

15 35 40 71 33 46 38 5,5 92 1450

20 35 39 69 33 50 39 7 89 1350

25 34 39 67 32 47 42 9,5 81 1230

30 34 39 68 33 48 43 11 80 1210

35 35 40 74 34 50 45 12 87 1500

40 35 40 74 34 50 46 13,5 93 1350

45 36 41 80 35 52 47 14,5 95 1600

50 36 41 78 35 52 48 16 93 1600

55 37 41 79 36 53 49 16,5 94 1670

60 36 41 77 35 51 48 18,5 95 1640

65 37 41 79 35 52 48 19,5 93 1650

70 37 41 80 36 53 47 20 93 1700

75 36 41 79 35,5 51 48 21 95 1730

80 37 41 80 36 52 46 22 94 1820

85 36 41 80 36 52 45 23,5 93 1650

90 37 41 79 35 51 44 24 92 1610

95 36 41 80 35 52 43 24,9 93 1750

100 36 41 79 35 51 43 25 91 1720

105 37 41 80 35 53 42 25 94 1680

110 37 41 80 35,5 52 42 25,3 93 1750

115 36 41 79,5 35,5 52 41 25,5 94 1820

120 36 41 80 35,5 52 41 25,5 94 1700

125 37 41 79 35,5 51 41 25,5 95 1730

130 36 41 80 35,5 51 40 25,5 93 1760

T abla 1 dat os ex perimentale s par a cada 5min de secad o

La tabla 2 muestra otros datos recopilados en el desarrollo de la práctica

D ATO S D EL S ECA DOR D E BA N D EJA S (g)

masa de la bandeja 123,6

masa de la bandeja+ muestra húmeda 260,8

masa de la bandeja+ muestra seca 146,19

muestra humeda 137,2

muestra seca 22,59



Agua retirada 114,61

D ATO S D E LA E S TU FA (g)

vidrio vacio 36,49

Vidrio+ muestra húmeda 45,88

vidrio +muestra seca 37,65

muestra húmeda 9,39

muestra seca 1,16

humedad de la muestra 8,23

% de humedad 87,6464

OTRO S D ATO S

solido seco (Ss) [g] 16,9491

vel. Aire entrada [m/s] 6,07

vel. Aire salida [m/s] 8,31

area del ducto [m2] 0,0352

T abla 2. Dat os ex perimentale s

La masa de humedad retirada durante el proceso de secado se puede calcular por

interpolación a partir de la tabla 3 que muestra la calibración de la balanza, para este caso

se ajusta a un polinomio de grado 1 como lo muestra la f ig . 5. los valores calculados de

pérdida de humedad en equivalencia en [g] se muestran en la tabla 4.

F igura 5 curva de cal ibr ación de la balanza del secad or

y = 4.2871x + 0.2501

R² = 1

0

100

200

300

400

500

600

700

0 50 100 150

Series1

Linear (Series1)



Calibración balanza

lb g

0 0

5 21,4

10 43,5

15 65,1

20 86,3

25 108,1

26 110,8

40 171,8

50 214,2

60 257,4

70 300,5

80 343,3

90 385,4

95 407,4

100 429

105 450,5

110 471,5

115 493,4

120 514,8

130 558

135 579,2

140 600,3

T abla 3 cal ibr ación de la balanza

La humedad en base seca las puedo calcular a partir de la ecuación (1) y la masa del solido

húmedo la puedo calcular a partir de la siguiente ecuación, estos valores están registrados

en la tabla 4

Tiempo t (min)

Calibración balanza

masa del solido húmedo w (Kg) humedad X (Kg/Kg)lb g

0 0 0,2501 136,9499 7,0801

5 2,5 10,9679 126,2321 6,4477

10 4 17,3985 119,8015 6,0683

15 5,5 23,8292 113,3708 5,6889

20 7 30,2598 106,9402 5,3095

25 9,5 40,9776 96,2224 4,6771



30 11 47,4082 89,7918 4,2977

35 12 51,6953 85,5047 4,0448

40 13,5 58,126 79,074 3,6654

45 14,5 62,4131 74,7869 3,4124

50 16 68,8437 68,3563 3,033

55 16,5 70,9873 66,2127 2,9066

60 18,5 79,5615 57,6385 2,4007

65 19,5 83,8486 53,3514 2,1477

70 20 85,9921 51,2079 2,0213

75 21 90,2792 46,9208 1,7683

80 22 94,5663 42,6337 1,5154

85 23,5 100,997 36,203 1,136

90 24 103,1405 34,0595 1,0095

95 24,9 106,9989 30,2011 0,7819

100 25 107,4276 29,7724 0,7566

105 25 107,4276 29,7724 0,7566

110 25,5 109,5712 27,6288 0,6301

115 25,5 109,57115 27,6289 0,6301

120 25,5 109,57115 27,6289 0,6301

125 25,5 109,57115 27,6289 0,6301

130 25,5 109,57115 27,6289 0,6301

T abla 4: parámet ros nece sarios par a el anál isis de secad o

CUR VAS DE SECADO

1. H umedad de material cada cinco minut os.

F igura 6 . Ma sa del material húmed o r e spect o al t iem po

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 50 100 150

W h

u m e d o [ g ]

Tiempo [min]

Humedad Vs Tiempo

Humedad Vs Tiempo



En la gráfica se puede apreciar dos regiones, una pérdida de humedad constante y otra de pérdida

de humedad decreciente, que corresponde a un tiempo ante-critico y uno pos-critico

respectivamente.

2. H umedad en ba se seca del material

F igura 7 . H umedad en ba se seca ( X ) r e spect o al t iem po

Comparando con la F ig . 2 , la F ig .7 muestra un comportamiento similar donde se pueden apreciar

las tres zonas de secado. La zona I muestra un comportamiento lineal hasta un tiempo crítico,

(tc=26 min Xc = 4,6771). La zona II y III corresponden al tiempo pos-critico.

En la zona III se puede observar que cuando la humedad se acerca al equilibrio la curva no presenta

variaciones significativas y tiende a estabilizarse en un punto. Este punto corresponde a la humedad

en el equilibrio. Con base en la tabla 4 se puede obtener el peso húmedo y la humedad en base seca

en el equilibrio cuyos valores son.

W*= 27,6 289 , X*= 0,6 301

3. Vel ocidad de secad o: para calcular la velocidad de secado parto de la fig. 7 y calculo las

derivadas. Para cada una de las etapas de la f ig . 7 los polinomios de ajuste a las curvas son:

Zona I: X = -0,0903t + 7,0078

Zona II X = 0,0002t2

- 0,0753t + 6,4453

Zona III X = -8E-06t3 + 0,003t2 - 0,3764t + 16,294

Si derivamos cada una de las expresiones anteriores tenemos:

Zona I:

X = -0,0903t + 7,0078

R² = 0,9899

X = 0,0002t2 - 0,0753t + 6,4453

R² = 0,9964

y = -8E-06t3 + 0,003t2 - 0,3764t + 16,294

R² = 0,9647

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 20 40 60 80 100 120 140

X

Tiempo [h]

X Vs Tiempo

zona I

zona II

zona III



Zona II

Zona III

Si graficamos cada una de estas expresiones con respecto a la humedad en base seca se obtiene:

F igura 8

Si calculamos el flux como lo muestra la ecuación ( N = -S s X/A t ) y graficando

F igura 9: humedad en ba se l ibr e.

0

0.01

0.020.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

0 2 4 6 8

- d X / d t

X

-dX/dt Vs X

zona 1

zona 2

zona 3

05

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 2 4 6 8

N ( g / m 2 * m i n )

X

N Vs X

zona 1

zona 2

zona 3



COMPARACION ENTRE EL Nc EXPERIMENTAL Y Nc A PARTIR DECORRELACIONES EMPIRICAS

Con base a la f ig . 9 puedo leer el Nc

N c=43 , 4802 g / m2*min=0,0434802 K g / m

2*min

A partir de la ecuación (10) puedo calcular el Nc analíticamente, despreciando la transferencia de

calor por conducción y radiación y teniendo en cuenta solo la transferencia de calor por

convección.

TG: temperatura de bulbo seco del aire: aprox. 79C

TH: temperatura de la superficie de secado, que corresponde a la temperatura de bulbo húmedo:

35,5C

hc: coeficiente de convección, se encuentra mediante las correlaciones empíricas para un flujo de

aire paralelo sobre la placa de longitud (L).

µ

Las propiedades se encuentran con la temperatura media:

(densidad): 1,0768 Kg/m3

(viscosidad): 1.9756*10-5 Kg/m.s

K (conductividad térmica): 0,0016980 Kj/m.min.C

Pr (Numero de prandtl): 0,6935

V (es la velocidad de flujo de aire a la entrada del ducto): 6,07 m/s ( tabla 2)

L=0,2 m



R eemplazando estos valores la ecuación (24) se obtiene Nc. El procedimiento de obtención del

calor latente de vaporización lo muestra la tabla 7.

Nc experimentalcorrelaciónempírica

k g / ( m2*min) 0,04348 0,02196

BALANCE DE MASA EN EL EQUIPO

Air e f 1 mezcla g a s va por f3

Va por r et ir ad o de la mue st r a f2

Se realiza un balance de materia en el equipo suponiendo estado estable

Donde f es flujo másico, Q caudal y es la densidad de la mezcla de gas-vapor



Para calcular 3 de la mezcla gas-vapor a la salida del secador, se leen las humedades absolutas Y¶

para cada valor de temperatura de bulbo húmedo y bulbo seco obtenidas experimentalmente. Se

calcula el volumen húmedo a partir de la ecuación (13). Con el V¶H y la saturación puedo obtener

la densidad que me permite el cálculo de los flujos

C alcul o de f 1

TG1 entrada [C] TH1entrada [C] Y' Vh[m3/g] [g/m3] Flujo[g/s]

76,9423 34,5556 0,0222 1,15195 0,01927 0,00412

T abla 5: flujo de air e a la ent r ada

C alcul o de f 3

Tiempo[min]

TG2 salida[C]

TH2 salida[C] Y' Vh[m

3/g] [g/m

3] Flujo [g/s] Masa [g]

0 40 26 0,0182 1,024 0,01777 0,0052 0

5 47 34 0,0334 1,07175 0,03116 0,00911 2,733

10 46 36 0,0396 1,07851 0,03672 0,01074 3,222

15 46 38 0,0459 1,08878 0,04216 0,01233 3,699

20

50

39

0,0475 1,1

0507

0,04298

0,01257 3,771

25 47 42 0,0602 1,11558 0,05396 0,01578 4,734

30 48 43 0,0639 1,12514 0,05679 0,01661 4,983

35 50 45 0,072 1,14552 0,06285 0,01838 5,514

40 50 46 0,0768 1,15344 0,06658 0,01947 5,841

45 52 47 0,081 1,16756 0,06938 0,02029 6,087

50 52 48 0,0864 1,17653 0,07344 0,02148 6,444

55 53 49 0,0916 1,18881 0,07705 0,02254 6,762

60 51 48 0,0869 1,17374 0,07404 0,02166 6,498

65 52 48 0,0864 1,17653 0,07344 0,02148 6,444

70 53 47 0,0805 1,17032 0,06878 0,02012 6,03675 51 48 0,0869 1,17374 0,07404 0,02166 6,498

80 52 46 0,0759 1,15909 0,06548 0,01915 5,745

85 52 45 0,071 1,15095 0,06169 0,01804 5,412

90 51 44 0,0669 1,14062 0,05865 0,01716 5,148

95 52 43 0,0621 1,13616 0,05466 0,01599 4,797

100 51 43 0,0625 1,13333 0,05515 0,01613 4,839



105 53 42 0,0574 1,13182 0,05071 0,01483 4,449

110 52 42 0,0579 1,12918 0,05128 0,015 4,5

115 52 41 0,054 1,12271 0,0481 0,01407 4,221

120 52 41 0,054 1,12271 0,0481 0,01407 4,221

125 51 41 0,0544 1,11992 0,04857 0,01421 4,263

130 51 40 0,0507 1,11379 0,04552 0,01331 3,993

T abla 6: flujo de air e a la sal ida 130,854

R eemplazando estos valores en la ecuación (25) se tiene:

Humedad retirada experimental balance masa

g 114,61 g (tabla 2) 98,7168

BALANCE DE ENERGÍA

y Energía suministrada por las resistencias eléctricas la puedo calcular a partir de la

ecuación (18)

V=120 v

I=15 A

y El trabajo suministrado por el soplador lo puedo calcular a partir de la ecuación (19)

R eemplazando se obtiene la energía del soplador

y La energía transferida por el intercambiador de calor la puedo calcular a partir de la

ecuación (20)



El procedimiento de cálculo se encuentra en la tabla 7. R ealizando la sumatoria para cada

energía en el tiempo obtengo:

La energía total () suministrada al secador es:

ENERGIA NECESARIA PARA SECAR LA MUESTRA:

Se determina por la siguiente ecuación

ú ú

ú ú

El calor latente de evaporización se encuentra en la tabla 7 y se tomo un promedio de los datos,

R eemplazando estos valores en la ecuación anterior se obtiene la energía necesaria para secar la

muestra:

Energía suministrada secador de bandejas empleada para secar la muestra

kJ 109221,3879 277,3121



Tiempo

[min]

vapor condensado

v [m3]

Hfg

[KJ/kg] Vf [m3/kg) E2[KJ] TH1 (KJ/Kg)T[C] V[ml]

0 27 0 0 29 2432,8

5 87 1460 0,00146 2290,15 0,001034 3233,67408 34 2421

10 93 1475 0,001475 2274,82 0,00103733 3234,60106 34 242115 92 1450 0,00145 2277,38 0,001038 3181,31118 33 2423,4

20 89 1350 0,00135 2285,06 0,001033 2986,28364 33 2423,4

25 81 1230 0,00123 2305,54 0,001032 2747,88198 32 2425,7

30 80 1210 0,00121 2308,1 0,001029 2714,09232 33 2423,4

35 87 1500 0,0015 2290,18 0,001034 3322,31141 34 2421

40 93 1350 0,00135 2274,82 0,00103733 2960,48233 34 2421

45 95 1600 0,0016 2269,7 0,0010368 3502,62346 35 2418,6

50 93 1600 0,0016 2274,82 0,00103733 3508,71979 35 2418,6

55 94 1670 0,00167 2272,26 0,001037 3659,28081 36 2416,2

60 95 1640 0,00164 2269,7 0,0010368 3590,18904 35 2418,6

65 93 1650 0,00165 2274,82 0,00103733 3618,36729 35 2418,6

70 93 1700 0,0017 2274,82 0,00103733 3728,01478 36 2416,2

75 95 1730 0,00173 2269,7 0,0010368 3787,21161 35,5 2417,2171

80 94 1820 0,00182 2272,26 0,001037 3987,95873 36 2416,2

85 93 1650 0,00165 2274,82 0,00103733 3618,36729 36 2416,2

90 92 1610 0,00161 2277,38 0,001038 3532,35241 35 2418,6

95 93 1750 0,00175 2274,82 0,00103733 3837,66228 35 2418,6

100 91 1720 0,00172 2279,94 0,00104 3770,67 35 2418,6

105 94 1680 0,00168 2272,26 0,001037 3681,19267 35 2418,6

110 93 1750 0,00175 2274,82 0,00103733 3837,66228 35,5 2417,2171

115 94 1820 0,00182 2272,26 0,001037 3987,95873 35,5 2417,2171

120 94 1700 0,0017 2272,26 0,001037 3725,01639 35,5 2417,2171

125 95 1730 0,00173 2269,7 0,0010368 3787,21161 35,5 2417,2171

130 93 1760 0,00176 2274,82 0,00103733 3859,59177 35,5 2417,2171

Tabla 7 91400,6889 Prom. 2419,6149

Eficiencia de la operación ():

La eficiencia de operación se expresa de la siguiente forma:

í í



Eficiencia secador de bandejas lab. procesos

0,2538

La eficiencia de operación es muy baja debido a que la muestra pequeña y requiere grandes

cantidades de energía para llegar hasta la humedad en equilibrio.

Conclusiones

y Fueron aplicados los conocimientos teóricos a la operación de secado a través de los datos

obtenidos en la práctica experimental en un secador de bandejas.

y A partir de los datos que se obtuvieron experimentalmente fueron calculados parámetros

importantes, los cuales rigen la operación de secado.

y Fueron elaboradas los gráficos característicos de la operación de secado obteniendo

magnitudes como el tiempo crítico y el tiempo postcrítico.

Fue conocido el funcionamiento del equipo de secado y sus características princípiales.

Se determinó una eficiencia de operación baja, debido a que la energía suministrada es

muy alta comparada con la cantidad de sólido a secar.

BIBLIOGRAFÍA

www.monografias.com/trabajos15/operacion-secado/operacion-secado.shtml

Procesos de Transporte y Principios de Procesos de Separación Christie John Geankoplis

O peraciones de transferencia de masa - R obert E. Treybal (2da Edición)

operaciones unitarias en ingeniería química Warren L. McCabe Julian C. Smith

Informe Primer Lab Secado do

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