guía lab nº1-secado

Escuela Ingeniería Química Pontificia Universidad Católica de Valparaíso

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GUÍA DE LABORATORIO Nº1 ESTUDIO VELOCIDAD DE SECADO DE UN LECHO DE MINERAL

Profesor : Alvaro Aracena, Dr. Eng. Ayudante : Sergio Rojas, Estudiante de ICME Fecha : 01 de Abril de 2014 1. Objetivos: Eliminar la humedad de un material sólido húmedo mediante vía térmica; tal eliminación estará limitada por la humedad relativa del ambiente donde se lleva a cabo el secado de material como también el efecto de la temperatura. 2. Generalidades y procedimiento La operación de secado consiste en la eliminación de agua contenida en la sustancia sólida a temperaturas menores al de ebullición del agua, y esta puede lograrse mediante la circulación de gases o de aire caliente sobre la superficie libre del material húmedo. La humedad de un material se clasifica en humedad en base seca y húmeda • Humedad en base seca: HBS= (Masa de agua / Masa de sólido seco) x 100 (1) • Humedad en base húmeda: HBM= (Masa de agua/ Masa de solido Húmedo) x 100 (2) En la operación de secado de sólidos en contacto con una corriente de aire a temperatura constante, la eliminación del agua será parcial y depende de las condiciones en las que se encuentre el gas secador (temperatura y presión), el cual posee una humedad relativa, que será considerada de un 82% (Dato obtenido de la Dirección Meteorológica de Chile, dependiente de la DGAC). El material húmedo se secará si su contenido de humedad es superior a la humedad relativa del gas secador. El secado se produce hasta alcanzar la humedad de equilibrio que se manifiesta cuando la presión de vapor del agua en el aire es igual a la presión parcial del agua que acompaña al sólido húmedo. La humedad que pierde el material húmedo se llama humedad libre y está definida por: HL = HT – Heq (3) A fin de representar gráficamente la velocidad de secado, debemos considerar dos periodos, los cuales quedan determinados por el llamado “punto crítico”, el cual corresponde al punto en el cual el sólido no sigue perdiendo humedad, lo cual a su vez se manifiesta al mantenerse la masa de la muestra constante. Cuando, se encuentra empíricamente el punto antes señalado, es que conviene definir los llamados periodos Pre-Critico y Post-Critico (ver Fig. 1). La humedad correspondiente al punto crítico, recibirá el nombre de Humedad Crítica



C

B A

-0.01

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0 0.5 1 1.5 2 2.5

Velocidad de Secado

Hum edad en Base seca

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

HBS

tiempo

Figura 1. Velocidad de secado en función de la Humedad

Figura 2. Humedad en función del tiempo En las figuras anteriores, se aprecian las representaciones de velocidad de secado como función de la humedad (Fig 1.) y de humedad en función del tiempo (Fig 2.) Donde: HBS: promedio de la humedad en base seca. A−B: Periodo ante crítico. B−C: Periodo post crítico Materiales por Equipo: Horno secador, termocupla con alambre largo, crisoles de porcelana con tapa, malla Tyler correspondiente al equipo, bolsa con mineral correspondiente al equipo, pinzas para temperatura, balanza analítica, cuchara de plástico, lentes y guantes de seguridad. Cada integrante debe contar con sus Equipos de Protección Personal "adecuados a la experiencia" como lo son capa, pantalón largo, zapatillas, lentes y guantes de seguridad. Esta estrictamente prohibido el ingreso al laboratorio con “chalas” o pantalones cortos. Las mujeres deben tener en todo momento su pelo tomado.



Procedimiento: 1. Verificar que se dispone de todos los materiales necesarios. 2. Depositar todo el mineral entregado en la malla correspondiente. 3. Colocar la malla con el mineral bajo un chorro de agua constante durante 1 minuto. Luego

de esto dejar escurrir hasta que la malla no gotee. 4. Con ayuda de la cuchara y la balanza analítica, colocar 2 gramos de mineral mojado

dentro del crisol correspondiente. Es necesario tarar previamente el crisol con la tapa. 5. Verificar que el horno se encuentre a 60°C. 6. Colocar el crisol con el mineral mojado dentro del horno secador, y además colocar la

tapa aparte del crisol, para que al momento de pesar el crisol, la tapa también se encuentre a la temperatura.

7. Pesar el crisol tapado cada 10 minutos, hasta que la masa prácticamente no varíe. 8. Limpiar los materiales. 9. Repetir desde el punto 3 en adelante pero esta vez utilizando una temperatura de 90°C. 10. Registrar datos. La distribución de los grupos, mallas a utilizar y crisoles es la siguiente:

Grupo Mono tamaño del mineral Crisol Equipo 1 -8# +45# Pequeño Equipo 2 -45# +100# Pequeño Equipo 3 -100# +150# Grande Equipo 4 -150# + 200# Grande Equipo 5 -200# +325# Grande

A continuación debe realizar las siguientes tareas: a.- Completar el siguiente cuadro:



b.- Graficar la humedad en función del tiempo c.- Graficar velocidad de secado en función del promedio de humedad. d.- Determinar la humedad crítica e.- Determinar la humedad de equilibrio. f.- Determinar la Vs en el período ante crítico. g.- Determinar el tiempo crítico y el tiempo post crítico h.- Discuta TODOS los puntos antes señalados realizando comparación con sus equipos respectivos. El equipo 1 y el equipo 2 comparan entre ellos sus datos, y el equipo 3, equipo 4 y equipo 5 comparan entre ellos los resultados obtenidos. *Los datos de la masa de los sólidos completamente secos, serán entregados oportunamente, en un tiempo prudente una vez finalizada la experiencia. Para lo anterior, se requiere que los crisoles estén debidamente pesados "en limpio" e identificados de acuerdo a los grupos.

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