L-5ANALISIS DE UN SISTEMA DE SECADO 1. OBJETIVOS 1.1 DETERMINAR LA VELOCIDAD DE SECADO DE UN SOLIDO HUMEDO 1.2 DETERMINAR EL TIEMPO DE SECADO DE UN SOLIDO HUMEDO 2. FUNDAMENTO TEORICO El secado de sólidos es un método que permite separar un líquido de un sólido húmedo. Esta separación generalmente se consigue evaporando el líquido en una corriente gaseosa, por lo que en una operación de secado deben considerarse mecanismos tanto de transmisión de calor como de transferencia de masa. El secado puede llevarse a cabo por contacto indirecto o directo. En el contacto indirecto, el calor requerido para la vaporización del líquido lo proporciona la corriente gaseosa, en tanto que en el contacto directo, el calor es proporcionado por una fuente a través de una pared metálica que está en contacto con el material a secar. La humedad del sólido puede expresarse en base húmeda o base seca, siendo ésta última la que generalmente se emplea debido a que permanece constante durante el periodo de secado. Es conveniente definir las siguientes cantidades: X : Humedad. Es el peso del líquido por unidad de peso sólido seco (kg agua / kg s.s.). Xe : Humedad de equilibrio. Es la humedad alcanzada por el sólido en equilibrio con el vapor del líquido, a determinadas condiciones; en otras palabras, es el límite al que puede llevarse al contenido de humedad de un sólido por contacto con un vapor a cierta temperatura y humedad. Se alcanzan las condiciones de equilibrio cuando la presión 1 Xc : Humedad crítica. la humedad de equilibrio es función de la naturaleza del cuerpo. del tipo de superficie y de la temperatura.parcial del agua que acompaña al sólido húmedo es igual a la presión de vapor del vapor de agua del aire. para un vapor a determinadas condiciones. Es la humedad a la cual la velocidad de secado del sólido deja de ser constante. Ahora bien. 2 . En la figura 1 se presentan la variación de la humedad con respecto al tiempo en un sólido húmedo sometido al proceso de secado y en la figura 2 se presenta la variación de la velocidad de secado con respecto a la humedad. se integra la ecuación (2).s.) t: Tiempo (hr) A partir de la ecuación (1) es posible determinar una relación entre el contenido de humedad de un sólido y el tiempo necesario para reducir dicho contenido de humedad hasta algún valor deseado.s. De la ecuación (1) se obtiene: dt = M dx − s W (2) C. @ t = 0.) S: Area de secado (m2) X: Humedad del sólido (kg agua / kg s. esto es: M t = s ∫ X X0 dx − W (3) ó M t = s ∫ X0 dx W (4) X 3 .I.La velocidad de secado por unidad de área de superficie de secado está dada por: W = M dx − s dt (1) En donde: W: Velocidad de secado en (kg agua / hr-m2 ) M: Peso del sólido seco (kg s. Para obtener el tiempo necesario para disminuir la humedad a un valor X. X = X0. es de la forma mostrada en la figura 2.De la figura 2. Si la variación de X. MATERIALES Y EQUIPO 3. la integración de las ecuaciones (3) y/o (4) se puede llevar a cabo en forma numérica utilizando por ejemplo. la regla de Simpson: ∫ b f( x)dx = a h [f + 4f1 + 2f3 + . + 2fn −2 + 4fn −1 + fn ] 3 0 (5) Siendo: h: intervalo de integración entre punto y punto n: número par f0 : f(a) fn : f(b) 3. Por la ec. el valor de la integral será el área limitada por la curva. esto es. W = constante (Periodo Antecrítico).1 MATERIALES 12 Vasos de secado de 250 ml (acero inoxidable) 1 Probeta 25 ml 2 Vidrios de reloj chicos 1 termómetro -10º a 150º C 1 Espátula mediana 1 Cronómetro 4 . En el periodo en que la humedad del sólido disminuye linealmente con el tiempo de secado.. (1) por lo tanto: t= M xo − xc s W En el periodo de velocidad decreciente (Periodo Postcrítico): si no se conoce la relación analítica W=f(X) la integración de la ecuación puede hacerse representando X frente 1/W. entre la humedad crítica y la humedad final. W(X). t= M s ∫ Xc Xe dx W La integración de (3) ó (4) implica el conocimiento de W en términos de X.. 40 y charola para tamiz (en caso de que el diámetro no sea uniforme de las partículas) 3. Consultar el manual de operación de la balanza de humedad para ajustar los valores para secado de las muestras (se recomienda: temperatura 100º C.3 HERRAMIENTAS En esta actividad no se utilizarán herramientas 3.1 OPERACION DE LA BALANZA DE HUMEDAD 1. masa 0. Determinar el peso de la muestra.5 SERVICIOS Corriente eléctrica Agua potable 4.1 par de guantes de asbesto 1 pinza para crisol Papel aluminio 1 malla no.5 g y tiempo 30 s) 5 . Tomar la muestra de sólido húmedo (preferentemente alrededor de 3 g) y depositar de forma extendida sobre un vidrio de reloj previamente pesado.4 EQUIPO 1 Horno de secado 1 Balanza semianalitica 1 Balanza de humedad 3.2 REACTIVOS Agua destilada 420 g de ladrillita malla 40 3. PROCEDIMIENTO 4. 2. TRATAMIENTO DE DATOS 1.3.2 MANIPULACIÓN DE LAS MUESTRAS 1. 5. De acuerdo al inciso 4. tomar una muestra de aproximadamente de 3 g y determinar su humedad en la balanza de humedad. Agregar 15 ml de agua a cada vaso y homogenizar. 3.1 NOTA: Los vasos con muestra deberán colocarse a una altura intermedia en el interior de la estufa. Preparar 12 muestras de 35 g cada uno en los vasos de secado. Homogeneizar con una espátula el sólido húmedo del vaso secado. Preparar la siguiente tabla de presentación de datos. Tomar una muestra de 3 g preferentemente de ladrillita antes de humedecer y determinar su humedad de equilibrio 2. 4. 5. colocar todos los vasos dentro del horno y empezar a registrar el tiempo. 6. 4. Prender el horno y ajustar a un temperatura de 95 a 100 oC. Colocar de preferentemente 3 g de muestra y determinar el peso cuando éste ya no varié (todo el líquido se haya evaporado). Sacar un vaso de la estufa cada 15 minutos. Vaso número Tiempo X dx dt W 1 2 6 . (4°Ed.11 2. Walker Warren K. new york: MacGraw-Hill P. MC Adams y Edwin R Gilliland. 967. Operaciones unitarias en ingenieria quimica. (1967). K .Principles of chemical Engineering.). • Mc cabe W. William H. McGrawHill. L.3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 El cálculo de dx puede hacerse mediante una aproximación de 2o. 7 . orden: dt dx dt X −X i −1 = i +1 t −t i i +1 i −1 i = 2. Lewis. Ed. Proponer una función para W(X). (1991). Construir las curvas X vs t (.dx/dt) vs X W vs t W vs X 3. BIBLIOGRAFIA • Willian H.