SACADOEI12

8/17/2019 SACADOEI12

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SECADO

I. INTRODUCCION

Operación que se estudia considerando las relaciones de equilibrio que

se establecen cuando el material a secar se pone en contacto con el

medio secante, y de las relaciones que expresan cuantitativamente la

velocidad de transferencia del proceso. El secado es un fenómeno

caracterizado por la pérdida natural de humedad o agua de un alimento.

II. OBJETIVOS

Determinar las curvas caractersticas de secado.

Determinar el coeficiente de transferencia de masa !"y# y de calor !hc#.

$alcular el coeficiente de difusión m%sica & y '.

Elaborar un programa de computación

III. FUNDAMENTO TEORICO

(a operación de secado consiste en la remoción de cantidades

peque)as de agua u otro lquido de un material sólido con el fin de

reducir el contenido de lquido hasta un valor suficientemente ba*o. &l

igual que en otros procesos de transferencia, como las transferencia de

masa, el proceso de secado de materiales se debe considerar desde el

punto de vista de las relaciones de equilibrio y, adem%s, de la de

rapidez.

1. CURVA DE RAPIDEZ DE SECADO

Esta ser% +til para determinar el tiempo necesario para secar grandes

lotes en las mismas condiciones de secado.

(a rapidez de secado se calcula con la ecuación siguiente

;S

X N S

A θ

∆= −

∆

donde

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS II 1


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S S

-asa del sólido seco

& uperficie h+meda sobre la cual sopla el gas y a través de la cual

tiene lugar la evaporación en el caso del secado de aire por circulación

cruzada

En el caso de secado por circulación transversal, & es la sección transversal

del lecho medido a %ngulos rectos en la dirección del flu*o del gas.

/ig. $urva tpica de rapidez de secado, condiciones de secados

constantes.

& menudo sólidos diferentes y condiciones distintas de secado dan lugar

a curvas de formas muy diferentes en el periodo de creciente de la

rapidez, la curva que se muestra ocurre con frecuencia.



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0ara el secado por circulación tangencial

( )C Y S

N K Y Y = −

donde

Y K

$oef.de 1ransf. de masa, permanecer% cte., siempre que no

cambien la velocidad y dirección de flu*o de gas sobre la superficie.

sY

2umedad en la superficie liquida !humedad a saturación a la

temperatura superficial del liquido, s

t

#.

3 2umedad en la corriente principal

2. TIEMPO DE SECADO• El tiempo de rapidez constante i el secado tiene lugar

completamente dentro del periodo de rapidez constante, de forma

que 45 y 46 7 4c y 898c se tiene

t =

S s ( X 1− X 2 ) A∗ N c

• El periodo decreciente de rapidez i tanto 4 5 y 46 son menores que

4c, de forma que el secado ocurre ba*o condiciones cambiantes de

8, se puede hacer lo siguientea#. $aso general. 0ara cualquier forma de la curva decreciente de la

rapidez, la siguiente ecuación se integra gr%ficamente mediante la

determinación del %rea ba*o una curva de 5:8 como ordenada, 4

como abscisa, cuyos datos se pueden obtener de la curva de rapidez

de secado.

t =∫0

t

dt =Ss A∫ X

2

X 1

dX

N



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b). $aso especial. 8 es lineal en 4, como en la región '$ de la

;rafica 6. En este caso, 89m4


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N c= q

λs=

(hc+U k )( T G−T S )+h R (T R−T S ) λs

= K ( s− )

,. CA-CU-O DE -A VE-OCIDAD DE SECADO

&tendiendo a la intensidad de paso de calor a través de la capa lmite

del aire, si el calor se emplea exclusivamente en evaporar la humedad,

la velocidad de secado

( )c

U W t ti

iλ = −

donde

? $oeficiente integral de transmisión de calor

iλ

$alor latente de vaporización del lquido a la temperatura de

interfase,ti

1 temperatura en el seno del aire

8ormalmente se hace uso de la ecuación anterior, ya que el error en la

determinación dei

t

afecta a !i

t t −

# menos que el error dei

Y

al termino !

iY Y −

#, cuando se considera la velocidad de secado atendiendo

a la difusión de vapor.

. VE-OCIDAD DE TRANSFERENCIA DE CA-OR

!=" # $ λ



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! , /lu*o calorfico Kcal /h

" # , Cantidad de agua evaporada Kg/h

λ , Calor latente de vaporización

Para efecto de c!lculo, e aume "nicamente el calor de convección,

depreciando lo calore por conducción y radiación.

#plicando Ne$ton%

!=hc(T G−T )

hc , Coeficiente de tranferencia de calor

Kcal/m2 $ h $ % #

T

G , &emperatura del ga% #

T , &emperatura de la uperficie del ólido % #

/. SECADO CON CIRCU-ACI0N DE AIRE A TRAVS DE- OBJETO ASECAR

e realiza sobre bande*as de fondo perforado o un lecho a través del

cual circula el aire de secado .(a velocidad de secado es mayor quecuando circula aire sobre la superficie del material a secar y el tiempo de

secado es m%s peque)o .upongamos que El lecho del material a

secar tiene un espesor grande con respecto al tama)o de las partculas.



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(a zona de evaporación se mueve gradualmente a través del lecho en la

dirección del flu*o de aire.

& la salida de la zona de vaporización el aire se encontrar% a la

temperatura de saturación del gas de entrada, que coincide con la

superficie del sólido h+medo si el secadero funciona adiab%ticamente.

i la zona de vaporización se encuentra en el interior del lecho, la

velocidad de secado ser% constante y su valor ser% el m%ximo, puesto

que el aire sale saturado

1 1( ) ( ) / MA X p w wW G Y Y GC T T λ = − = −

$uando la zona de vaporización alcanza el otro extremo del lecho, el

aire no sale saturado y la velocidad de secado disminuye.

0ara el periodo de velocidad de secado constante

1( )a Sal W G Y Y = −

Este periodo persistir% mientras que la superficie de las partculas

permanezca completamente mo*ada.

. ECUACI0N DE FIC+

• 'n proceo difuionale de ecado e aplica la ley de (ic%

N A= & A'd#

d(

• 'l tiempo de ecado e determina aplicando la ecuación%

)= *S

A ∫

1

2

dX

dN



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N , velocidad de ecado Kg/h $ m

2

*S , peo eco del ólido kg

X

, *umedad

("h− *s)/ *s

A , !rea del ólido a ecar m

2

) , tiempo de ecado h

AP-ICACI0N DE -A TRANSFERENCIA SIMU-T4NEA DE MASA 5CA-OR+

6. VE-OCIDAD DE SECADO ANTE CR7TICO 8PER7ODO CONSTANTE9

N # = K ( S− )

N # , @elocidad constante de secado ante crtico

K , $oeficiente de transferencia de masa

S , 2umedad de saturación a T+

, 2umedad operacional a Tr

:. VE-OCIDAD DE TRANSFERENCIA DE CA-OR

!=" # $ λ

! , (lu+o calorfico Kcal /h

" # , Cantidad de agua evaporada

Kg/h

λ , Calor latente de vaporización



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Para efecto de c!lculo, e aume "nicamente el calor de convección,

depreciando lo calore por conducción y radiación. #plicando

Ne$ton%

!=hc(T G−T )

hc , Coeficiente de tranferencia de calor Kcal /m2

$ h $ % #

T G , &emperatura del ga % #

T , &emperatura de la uperficie del ólido % #

1;.PERIODO DE SECADO POST CR7TICO 8DIFUSI0N DE S0-IDO9

#plicando la egunda -ey de (ic Cap. / &reybal)%

,#

,) = & A'

, 2

-#

, X 2

# . Concentración de oluto mol /cm3

X . '+e en el epacio del ólido cm

& A' , 0ifuividad

) , &iempo s

'n el e+e de la ordenada, el producto /a $ /b $ / c



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IV. MATERIA- DE TRABAJO +

• 0apa

V. DESCRIPCION DE- E


12/16

VII. RESU-TADOS 5 AN4-ISIS

TAB-A N>;1+ 1iempos de secado y peso de cada figura geométrica tomadosen el laboratorio de operaciones unitarias.

T(ºc) t(minutos) esfera(gr) cubo(gr) paralelepípedo(gr)70 0 0.68 1.15 2.3471 30 0.65 0.9 1.91

74.5 60 0.48 0.65 1.5477 90 0.4 0.5 1.2977 120 0.35 0.4 1.05

78.1 150 0.34 0.33 0.978.2 180 0.28 0.26 0.8179 210 0.27 0.24 0.7779 240 0.25 0.24 0.73

80 270 0.24 0.22 0.6781 300 0.24 0.21 0.6581 330 0.24 0.2 0.6481 360 0.24 0.2 0.64

81.5 390 0.24 0.2 0.6479 420 0.24 0.2 0.64

79.5 450 0.24 0.2 0.64

OBSERVACION+ 8os damos cuenta que en el minuto AAB los pesos empiezantodos los pesos a mantenerse constantes, y vemos un aumento desequilibrado de

la gradiente de temperatura.

TAB-A N>;2+ $alculo de la velocidad de secado para la esfera.

t() !("g) #("g

%"g)

#delt

a

delta de t d#%dt !c &

medio0 0.00068 1.83333

3

-0.125 0.5 0.25 0.76394

2

1.77083

3

0.5 0.00065 1.70833

3

-

0.7083

0.5 1.41666

7

4.32900

4

1.35416

7

1 0.00048 1 -

0.3333

0.5 0.66666

7

2.03717

9

0.83333

3

1.5 0.0004 0.66666

7

-

0.2083

0.5 0.41666

7

1.27323

7

0.5625

2 0.00035 0.45833

3

-

0.0417

0.5 0.08333

3

0.25464

7

0.4375

2.5 0.00034 0.41666

7

-0.25 0.5 0.5 1.52788

4

0.29166

7


2


13/16

' 0.00028 0.16666

7

-

0.0417

0.5 0.08333

3

0.25464

7

0.14583

3

'.5 0.00027 0.125 -

0.0833

0.5 0.16666

7

0.50929

5

0.08333

3

4 0.00025 0.04166

7

-

0.0417

0.5 0.08333

3

0.25464

7

0.02083

3

4.5 0.00024 -1.1E-16 0 0.5 0 0 -1.1E-165 0.00024 -1.1E-16 0 0.5 0 0 -1.1E-16

5.5 0.00024 -1.1E-16 0 0.5 0 0 -1.1E-16 0.00024 -1.1E-16 0 0.5 0 0 -1.1E-16

.5 0.00024 -1.1E-16 0 0.5 0 0 -1.1E-167 0.00024 -1.1E-16 0 0.5 0 0 -1.1E-16

7.5 0.00024 -1.1E-16 0 0.5 Wc(prom) 0.747

OBSERVACION+ (a velocidad de secado en el primer intervalo de tiempo esmucho menor que en el segundo, debido a una mala manipulación de la

temperatura ya que el equipo se apagó igual que en dato del tiempo 6.C también la

velocidad de secado disminuye dr%sticamente ya que él se tuvo que volver a

encender el equipo y demoro para alcanzar la temperatura ala que estaba

traba*ando

TAB-A N>;3+ $alculo de la velocidad de secado para el cubo.

t() !("g) #("g

%"g)

#delta delta

de t

d#%dt !c &

medi

o

0 0.00115

4.75 -1.25 0.5 2.5 20 2.66667

0.5 0.0009 3.5 -1.25 0.5 2.5 20 1.979

17

1 0.0006

5

2.25 -0.75 0.5 1.5 12 1.25

1.5 0.0005 1.5 -0.5 0.5 1 8 0.833

33

2 0.0004 1 -0.35 0.5 0.7 5.6 0.554

17

2.5 0.0003

3

0.65 -0.35 0.5 0.7 5.6 0.358

33' 0.0002

6

0.3 -0.1 0.5 0.2 1.6 0.183

33

'.5 0.0002

4

0.2 0 0.5 0 0 0.162

5

4 0.0002

4

0.2 -0.1 0.5 0.2 1.6 0.070

83


3


14/16

4.5 0.0002

2

0.1 -0.05 0.5 0.1 0.8 0.025

5 0.0002

1

0.05 -0.05 0.5 0.1 0.8 -6E-17

5.5 0.0002 0 0 0.5 0 0 -6E-17

0.0002 0 0 0.5 0 0 -6E-17

.5 0.0002 0 0 0.5 0 0 -6E-17

7 0.0002 0 0 0.5 0 0 -6E-17

7.5 0.0002 0 0 0.5 Wc(prom) 5.06667

OBSERVACION+ la velocidad de secado en el tiempo de A.C horas sale B debido aque la masa en ese punto coincide con la masa , seca por eso al dividirlo la

velocidad se hace cero , pero el resto de datos est%n de acuerdo al modelo a

seguir.

TAB-A N>;,+ $alculo de la velocidad de secado para el paraleleppedo.

t() !("g) #("g %

"g)

#delta delta

de t

d#%dt !c &

medio0 0.0023 2.7143 -0.68254 0.5 1.36508 24.5714 1.9325

0.5 0.0019 2.0317 -0.587302 0.5 1.1746 21.1429 1.5764

1 0.0015 1.4444 -0.396825 0.5 0.79365 14.2857 1.0238

1.5 0.0013 1.0476 -0.380952 0.5 0.7619 13.7143 0.6667

2 0.0011 0.6667 -0.238095 0.5 0.47619 8.57143 0.4435

2.5 0.0009 0.4286 -0.142857 0.5 0.28571 5.14286 0.3512

' 0.0008 0.2857 -0.063492 0.5 0.12698 2.28571 0.1944

'.5 0.0008 0.2222 -0.063492 0.5 0.12698 2.28571 0.1419

4 0.0007 0.1587 -0.095238 0.5 0.19048 3.42857 0.0526

4.5 0.0007 0.0635 -0.031746 0.5 0.06349 1.14286 0.0159

5 0.0007 0.0317 -0.015873 0.5 0.03175 0.57143 0.00795.5 0.0006 0.0159 0 0.5 0 0 0.0079

0.0006 0.0159 0 0.5 0 0 0.0079

.5 0.0006 0.0159 0 0.5 0 0 0.0079

7 0.0006 0.0159 0 0.5 0 0 0.0079

7.5 0.0006 0.0159 0 0.5 0


4


15/16

OBSERVACION+ En esta tabla podemos observar que como el peso delparaleleppedo es mayor la velocidad de secado tiende a disminuir de manera

gradual no como en los otros casos que haban una o dos variantes muy dr%sticas,

podemos decir que aqu los datos concuerdan con el modelo de la curva de

secado.

TAB-A N>;+ $alculo del coeficiente de masa, calor y la difusividad

forma (*cal%m+2

,)esfera 437.2287579

cubo 2965.722667

paralelepi

pedo

3790.773333

CONC-USIONES

Dadas las condiciones de operación y el tiempo del proceso para secar la

muestra, es posible deducir que el equipo utilizado es bastante ineficiente.

Esto se debe a que se requieren grandes cantidades de energa para secar

una peque)a cantidad de muestra.

En el apéndice b observamos que los gr%ficos para la esfera no se a*ustan

a las curvas caractersticas de secado debido a que el peso es muy

peque)o y el mal mane*o del equipo , en cambio en el cubo y el paralele

pido por tener mayor cantidad de masa las curvas de secado son m%spareces alas teóricas


5

forma c("cal%m+

2)esfera 218.614379

cubo 1482.861333

paralelepipedo

1895.386667forma "-("mol%m+2,,pa)

esfera 248.9884841

cubo 1688.888889

paralelepi

pedo

2158.730159


16/16

(as pérdidas de calor hacia otras partes del equipo y principalmente hacia

el ambiente contribuyen de manera significativa a la poca efectividad de la

operación.

BIB-IO?RAF7A

• ;ean"oplis, $.. 0rocesos de transporte y operaciones unitarias. -éxico,

5F. 0%g. CGHIAJ.

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F66HFIB


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