PRCTICA 4

PRCTICA 4SECADOR DE CHAROLASOBJETIVO1. Comprender los principios bsicos de la operacin de secado mediante el uso de un secador de charolas que opera por lotes.2. Comprender e identificar la curva caracterstica del proceso de secado, as como las ecuaciones que la rigen.3. Realizar el diagrama de flujo del secador de charolas.4. Monitorear las variables presentes en el secado de la muestra.5. Construir e identificar por medio de los datos obtenidos, las grficas que permitan analizar el contenido de humedad presente en la muestra durante el tiempo de secado.Fomentar la participacin activa de los miembros del equipo.MARCO TERICOEl trmino secado se refiere a la eliminacin de humedad en una sustancia. Como referencia se resumen a continuacin ciertos trminos que se utilizan para describir el contenido de humedad de las sustancias.Contenido de humedad de un slido, se expresa por lo comn como la cantidad de humedad por unidad de peso de slido seco o hmedo.Contenido de humedad en base hmeda, es la que expresa la humedad de un material como porcentaje del peso del slido mojado. Se define como:

Contenido de humedad en base seca, es la que expresa la humedad de un material como porcentaje del peso del slido seco. Se define como:

Contenido de humedad en equilibrio (X*), es la humedad limitante a la cual un material dado se puede secar en condiciones especficas de temperatura y humedad del gas.Contenido crtico de humedad (Xc), es el contenido de humedad promedio cuando concluye el periodo de velocidad constante.Contenido de humedad libre (X), es el lquido que se puede separar a una temperatura y humedad dadas. Este valor llega a incluir tanto la humedad ocluida como la no ocluida (retenida).Periodo de velocidad constante, es el lapso de secado durante el cual la velocidad de eliminacin de agua por unidad de superficie deseada es constante o uniforme.Periodo de velocidad decreciente, es un lapso de desecacin durante el cual la velocidad instantnea de secado disminuye en forma continua.Operaciones de secadoLas operaciones de secado pueden llevarse a cabo en lotes o en continuo. El secado por lotes es una operacin relativamente cara, en consecuencia se limita a operaciones a pequea escala, a plantas piloto, a trabajos de investigacin y para secar materiales valiosos cuyo costo total ser poco alterado por el costo agregado en la operacin de secado.Para reducir el contenido de humedad en el secado de diversos materiales, es conveniente estimar el tamao del secador, las diferentes condiciones de operacin de humedad y temperatura para el gas empleado, y el tiempo requerido para lograr el grado de secado requerido. El contenido de humedad de equilibrio del material a secarse bajo condiciones especficas de humedad y temperatura del gas debe determinarse experimentalmente. Las mediciones de velocidad del secado por lotes son relativamente fciles de obtener a partir de datos experimentales y proporcionan mucha informacin no slo para la operacin por lotes sino tambin para la continua.Pruebas de secado y curvas de secado Con respecto a una muestra a secar, la rapidez de secado puede determinarse suspendiendo la muestra en un gabinete o tubera, en una corriente de aire. Entonces, el peso de la muestra secada puede medirse como una funcin del tiempo.Si W es el peso del slido hmedo en Kg totales de agua ms slido seco y Ws es el peso del slido seco en Kg,

Figura 1. Graficas tipicas del contenido de humedad vs tiempo de velocidad de secado vs contenido de humedad.Si se puede establecer la condicin de secado constante, se puede determinar el contenido de humedad en el equilibrio X*. Con esto se procede a calcular el valor del contenido de humedad libre X para cada valor de Xt.

Usando los valores de X calculados se hace una grfica del contenido de humedad libre en funcin del tiempo tal como se muestra en la Figura 1.Para obtener la curva de velocidad de secado a partir de la grfica de la Figura 1, se miden las pendientes de las tangentes de las curvas, lo cual proporciona los valores de dX/dt para distintos contenidos de humedad. Se calcula entonces la velocidad de secado R para cada punto con la expresin

La curva de velocidad de secado se obtiene graficando R en funcin del contenido de humedad (ver Figura 1). Otro mtodo para obtener la curva de velocidad de secado consiste en calcular la prdida de peso DX para un incremento de tiempo Dt:

SECADOR DE CHAROLASUn secador de charolas o bandejas es un equipo totalmente cerrado y aislado en el cual los slidos se colocan en grupos de charolas en el caso de slidos particulados. La transmisin de calor puede ser directa del gas a los slidos, utilizando la circulacin de grandes volmenes de gas caliente, o indirecta, utilizando repisas o bases calentadas, serpentines de radiador o paredes refractarias al interior de la cubierta. En unidades de calor indirecto, exceptuando los equipos de repisas al vaco, casi siempre se necesita la circulacin de una pequea cantidad de gas para eliminar el vapor de humedad del comportamiento y evitar la saturacin y condensacin del gas. Las unidades de compartimientos se emplean para calentar y secar madera, cermica, materiales en hojas (sostenidas en postes), objetos pintados y metlicos, y todas las formas de slidos particulados.Secadores de charolas con aire caliente. El funcionamiento satisfactorio de los secadores de charolas depende del mantenimiento de una temperatura constante y una velocidad de aire uniforme sobre todo del material que se est secando.DIAGRAMA

DATOS EXPERIMENTALESTEMPERATURAENTRADASALIDA

Bulbo hmedo2530

Bulbo seco62.160

Tiempo Total de Secado

1 h

MuestrareaWSH inicialWSH finalW slido secoCHBHCHBS

10.0013250.006790.003640.001018585.0%566.7%

20.0016250.007270.003940.001112384.7%553.6%

30.0022250.008130.003350.001211485.1%571.1%

40.0019750.00890.005680.001343984.9%562.3%

50.00120.004270.002160.000657684.6%549.3%

No. De corridasTiempo [h]Peso M- 1 [kg]Peso M- 2 [kg]Peso M- 3 [kg]Peso M- 4 [kg]Peso M- 5 [kg]

000.006790.007270.008130.00890.00427

10.083333330.006520.007010.007780.008670.00408

20.166666670.006240.006690.007260.008350.0039

30.250.005950.006370.006750.0080.00368

40.333333330.005630.006040.00630.007680.00349

50.416666670.005390.005750.005880.007390.00329

60.50.005160.005510.005470.007120.00311

70.583333330.004850.005230.005080.006850.00293

80.666666670.004610.004980.004710.006610.00276

90.750.004380.004690.004330.006370.00261

100.833333330.004110.004430.003990.006130.00245

110.916666670.003870.004190.003650.005920.0023

1210.003640.003940.003350.005680.00216

CLCULOS

Muestra 1No. De corridasTiempo [h]Peso M- 1 [kg]KgH2O de la muestraNXKgs.s

00.000000.006790.005775.666670.00102

10.083330.006520.005502.445285.40157

20.166670.006240.005222.535855.12666

30.250000.005950.004932.626424.84192

40.333330.005630.004612.898114.52774

50.416670.005390.004372.173584.29210

60.500000.005160.004142.083024.06627

70.583330.004850.003832.807553.76190

80.666670.004610.003592.173583.52626

90.750000.004380.003362.083023.30044

100.833330.004110.003092.445283.03535

110.916670.003870.002852.173582.79971

121.000000.003640.002620.000002.57388

Muestra 2No. De corridasTiempo [min]Peso M- 2 [kg]KgH2O de la muestraNXKgs.s

00.000000.007270.006165.536010.00111

10.083330.007010.005901.920005.30226

20.166670.006690.005582.363085.01456

30.250000.006370.005262.363084.72687

40.333330.006040.004932.436924.43019

50.416670.005750.004642.141544.16947

60.500000.005510.004401.772313.95370

70.583330.005230.004122.067693.70197

80.666670.004980.003871.846153.47721

90.750000.004690.003582.141543.21649

100.833330.004430.003321.920002.98274

110.916670.004190.003081.772312.76697

121.000000.003940.002830.000002.54221

Muestra 3No. De corridasTiempo [min]Peso M- 3 [kg]KgH2O de la muestraNXKgs.s

00.000000.008130.006925.711240.00121

10.083330.007780.006571.887645.42232

20.166670.007260.006052.804494.99307

30.250000.006750.005542.750564.57207

40.333330.006300.005092.426974.20059

50.416670.005880.004672.265173.85389

60.500000.005470.004262.211243.51544

70.583330.005080.003872.103373.19350

80.666670.004710.003501.995512.88806

90.750000.004330.003122.049442.57438

100.833330.003990.002781.833712.29371

110.916670.003650.002441.833712.01304

121.000000.003350.002140.000001.76540

Muestra 4No. De corridasTiempo [min]Peso M- 4 [kg]KgH2O de la muestraNXKgs.s

00.000000.008900.007565.622520.00134

10.083330.008670.007331.397475.45137

20.166670.008350.007011.944305.21326

30.250000.008000.006662.126584.95282

40.333330.007680.006341.944304.71471

50.416670.007390.006051.762034.49892

60.500000.007120.005781.640514.29801

70.583330.006850.005511.640514.09711

80.666670.006610.005271.458233.91852

90.750000.006370.005031.458233.73994

100.833330.006130.004791.458233.56135

110.916670.005920.004581.275953.40509

121.000000.005680.004340.000003.22650

Muestra 5No. De corridasTiempo [min]Peso M- 5 [kg]KgH2O de la muestraNXKgs.s

00.000000.004270.003615.493310.00066

10.083330.004080.003421.900005.20438

20.166670.003900.003241.800004.93066

30.250000.003680.003022.200004.59611

40.333330.003490.002831.900004.30718

50.416670.003290.002632.000004.00304

60.500000.003110.002451.800003.72932

70.583330.002930.002271.800003.45560

80.666670.002760.002101.700003.19708

90.750000.002610.001951.500002.96898

100.833330.002450.001791.600002.72567

110.916670.002300.001641.500002.49757

121.000000.002160.001500.000002.28467

RESULTADOS

CONCLUSIONESPara diferentes muestras, la prdida de humedad es diferente, y depende del rea de la manzana que est en contacto con el aire y de su contenido de humedad. Todas las grficas muestran un comportamiento similar. La humedad libre aumenta conforme aumenta la velocidad de secado, hasta alcanzar un punto en el que la humedad libre nuevamente disminuye al aumentar la velocidad de secado. En la cintica de secado se observa una relacin inversamente proporcional de la humedad libre respecto al tiempo; conforme pasa el tiempo, la humedad libre va disminuyendo.El equipo de secado de charolas se utiliza para secar materiales como madera, cermica, materiales en hojas (sostenidas en postes), objetos pintados y metlicos, y todas las formas de slidos particulados. Es un equipo en el cual la transmisin de calor puede ser directa del gas a los slidos, utilizando la circulacin de grandes volmenes de gas caliente, o indirecta, utilizando repisas o bases calentadas, serpentines de radiador o paredes refractarias al interior de la cubierta. En este caso se utiliz un secador de tipo indirecto, haciendo pasar corrientes de aire caliente para secar el slido.Conforme va pasando el aire a travs de las charolas y entra en contacto con el material a secar, se produce una transferencia de masa y de temperatura, dando origen a una cintica de secado y a una grfica de prdida de humedad, en donde las variables principales son el tiempo de secado, la temperatura, la velocidad del aire, y por consiguiente la humedad libre.

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