práctica 5 secado por charolas esiqie
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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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