SECADO y

CRISTALIZACIÓN

Facultad de IngenieríaEscuela de Ingeniería Ambiental

Asignatura: Cultura Ambiental

Docente: Ing. María King

Alumno: Ramos Villanueva, Valeria.

Reyna Carbajal, Jorge Luis.

Ruiz Vásquez, Macclinder.

Salazar Alama, Víctor

Zúñiga Tolentino, Susan.

Ciclo: VII

2013 - II

TAREA 4.

Problema 1.

En las experiencias de secado efectuadas en condiciones constantes de secado sobre un material dispuesto en planchas de dimensiones 20cm.30cm.1cm., se ha obtenido los siguientes resultados. El peso seco es de 400 g.

a) Construya la curva de velocidad de secado, si el secado se efectúa por ambas caras.b) Calcular la humedad inicial. c) Calcular la velocidad constante de secado.d) Calcular las humedades críticas y de equilibrio.

Desarrollo:

a) De los datos:S g sólido seco 400

Tiempo min Peso total, g X (kg agua/kg solido seco)

(-dX/dĮ) kg agua/kg solido seco / min

0 532 0.33010 514 0.285 -0.00520 493 0.233 -0.00530 483 0.208 -0.00340 470 0.175 -0.00350 462 0.155 -0.00260 454 0.135 -0.00270 449 0.123 -0.00180 443 0.108 -0.00290 440 0.100 -0.001

100 436 0.090 -0.001110 434 0.085 0.000120 431 0.078 -0.001

Curva de la velocidad de secado y el tiempo en min.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 1200.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

0.300

0.350

0.078

Curva de velocidad de secado

Tiempo (min)

X (k

g ag

ua/k

g so

lido

seco

)

Pendiente de la curva

0 10 200.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

0.300

0.350

0.285

0.208

f(x) = − 0.042 x + 0.36875R² = 0.982045929018789

Linealidad de 4 puntos

X (kg agua/kg solido seco)

Linear (X (kg agua/kg solido seco))

Tiempo (min)

X (k

g ag

ua/k

g so

lido

seco

)

NOTA: a la siguiente página se muestra los cálculos del cuadro hecho a mano, de tal manera que se comprueba lo realizado en el programa Excel. Tener en cuenta también que el cuadro representa el peso y tiempo en distintas unidades:

Tiempo= en horas

Peso Total en Kg.

Continuación del Problema 4.

b) Humedad Inicial:

Para t=0, X=0.532−0.400

0.400 = 0.33 Kg H2O/Kg sólido seco

c) Velocidad constante de secado:

→(−dXdθ

) es constante en el ejercicio: 0.285−0.33

10 = -0.005 Kg H2O/Kg sólido seco/min

La velocidad se calcula de la siguiente manera: S=400g <> 0.400Kg sólido seco. A=120cm <> 0.12 m2

W= SA

(−dXdθ

)

Reemplazando: (tener en cuenta las unidades)

W = 0.400KgSó lido Seco

0.12m2∗0.005Kg H 2O /Kg sólidoseco /min*60min/h

W = 1Kg H 2O/m2h

d) Para obtener estos valores se trabaja en función de la curva de secado.Humedad Crítica:XC = 0.285 Kg H2O/Kg sólido secoHumedad de Equilibrio:X* = 0.208 Kg H2O/Kg sólido seco

Problema 2.

Un cierto material de 1,5m2 de área total, se somete a secado por ambas caras en condiciones constantes. Cuando se introduce en el secadero su peso es de 12kg, y durante las dos primeras horas de secado pierde 3,5kg de agua, secándose a velocidad constante. A partir de este momento, la velocidad de secado es decreciente, y después del tiempo suficiente, la velocidad de secado es hace cero, reduciéndose el peso del material a 6,4kg. Bajo las condiciones de secado el cuerpo ya no pierde más peso, sin embargo, la determinación de humedad del sólido a la salida del secadero indica que contiene todavía 1,3kg de agua. Calcular: FALTA RESOLVER

a) La humedad de equilibrio.

b) La humedad libre en el punto crítico.

Investigar sobre: a)Secador flash

b)Secador de película delgada

c)Secadores de pulverización

d)Liofilización

TAREA 5

Problema 1.

Haciendo uso de la graficas anteriores, determina la cantidad de clorato potásico (KClO3) que habrá que mezclar con 500 g de agua para obtener una disolución saturada a 70ºC.

Empleando la gráfica:

T = 70°C. Se obtiene que a esa temperatura la solubilidad del KClO3 es 30g de KClO3

/100g de H2O.

Nos piden hallar la mezcla con 500g de H2O. Por lo tanto hacemos el siguiente cálculo:

30gde KClO3100 gde H 2O

x 500g de H 2O =150g de KClO3

Finalmente obtuvimos: 150g de KClO3.

Problema 2.

Una disolución saturada de dicromato potásico (K2Cr2O7) a 80ºC se enfría hasta los 20ºC. ¿Qué cantidad de sal precipitará?

Empleando la gráfica:

T = 80°C. Se obtiene que a esa temperatura la solubilidad del K2Cr2O7 es 58g de K2Cr2O7/100g de H2O.

T = 20°C. Se obtiene que a esa temperatura la solubilidad del K2Cr2O7 es 11g de K2Cr2O7/100g de H2O.

Nos piden hallar la cantidad que precipitará, la cual será una diferencia de lo obtenido:

(58-11) g de K2Cr2O7/100g de H2O = 47g de K2Cr2O7/100g de H2O.

Finalmente precipitó: 47g de K2Cr2O7/100g de H2O.

Problema 3.

Tenemos una disolución saturada de clorato potásico (KClO3) a 30ºC y la calentamos hasta los 70ºC. ¿Qué cantidad de clorato potásico habrá que agregar a la disolución para saturarla de nuevo? DATOS:

T= 30° C

T de enfriamiento= 70 °C

De la gráfica se obtiene que a los 30 ° c la solubilidad del kclo3 es de 10 gr/ 100 gr de agua; y a 70° c la solubilidad es de 30 gr / 100 gr de agua.

Entonces: la cantidad de clorato potásico es = 30 gr de kclo3/100 gr de agua- 10 gr de kclo3/100 gr de agua= 20 gr de KClO3.

Entonces habrá que añadir 20 gr de KClO3 para saturarla de nuevo.

Problema 4.

Una disolución de NaCl en agua se satura a la temperatura de 20ºC. Calcular el peso de NaCl que puede disolverse en 100kg de esta disolución si se calienta a una temperatura de 65ºC.

FALTA RESOLVER

Problema 5.

Una disolución acuosa de sulfato sódico se satura a 20ºC. Calcular haciendo uso de la figura de solubilidad del sulfato sódico, la temperatura a la cual es necesario calentar la disolución para incrementar en 30% la solubilidad del sulfato sódico (Na2 SO4).

Solubilidad de Na2SO4 a 20 °C :1.33mol Na2SO 4

1000 gaguaT= 20°C

Na2SO4 en la disolución final con 30% adicional: 1.33+ (1.33*0.3) = 1.724 moles Na2SO4

a partir de los datos de solubilidad del Na2SO4:

1.724moles Na2SO 41000 gagua

=244.8 g Na2SO 41000 gagua

; Entonces se tendría que subir la temperatura a

22.5 °C

FALTA RESOLVER

Problema 6.

Una solución que contiene 30 por ciento de Na2 SO4 y 70% de agua se enfría de 30ºC hasta 20ºC. Durante el enfriamiento se evapora el 5 % del agua total del sistema. Calcular el número de libras de cristales que se obtienen por cada 2000 lb de mezcla original.

Base 100g H2O

a 30°C

Solución inicial = 30% Na2SO4; 70% agua : 42.85 g Na2SO 4

100 g H 2O

a 20°C

según datos de solubilidad: 19 gNa2SO 4

100g H 2O …….se evapora 5 % : 19g Na2SO4 *95 /100 =

18.05

Solucion final : 18.05 gNA 2SO 4

95g H 2O

Se ha cristalizado: 42.85-18.05 = 30.35g NA2SO4 = 0.03035Kg NaSO4

En solución de 2000 libras:

70% H2O = 634.9 KgH2O……..Cristalizado final= 0.03035 kg Na2SO4*634.9Kgagua

0.1kgagua

192.69Kg de cristal = 424.89lb de Na2SO4

FALTA RESOLVER

Problema 7.

Una disolución acuosa de sulfato sódico se satura a 32.5°c, calcular haciendo uso de la siguiente figura de solubilidad del sulfato sódico, la temperatura de enfriamiento de esta disolución para que cristalice el 50% de sulfato sódico como na2so4.10 H2O.

De la gráfica (Ver siguiente págia).

La solubilidad del NA2SO4.10 H20 a 32.5 es igual a 32.5 %

DATOS:

PM (NA2SO4) = 142

PM (Na2SO4.10H2O)= 322

Base 1000 lb de disolución inicial

Agua= 675 lb

Na2SO4 = 325 lb

Cristalizado Na2SO4= 325 X 0.5 = 162.5 lb

Na2SO4. 10 H2O cristalizado = 162.5 lb (322142

) = 368.49 lb

Agua en el Cristal = 368.49 – 162.5 = 205.99 lb

Agua que queda en la disolucion675 lb – 205.99 = 469.01 lb

Na2SO4 que queda en la disolución =325 X 0.5 = 162.5 lb

Composición final de la disolución = 162.5

162.5+469.01= 25.73 %

De la tabla obtenemos la temperatura de enfriamiento = 28° C