CONTENIDOI. RESUMEN3II. INTRODUCCION4III. PRINCIPIOS TERICOS5IV. DETALLES EXPERIMENTALES11Equipo y materiales utilizados:11Procedimiento:11V. TABLA DE DATOS Y RESULTADOS13TABLAS DE DATOS13TABLA N 1: Condiciones de laboratorio.13TABLA N 2: Condiciones del Aire Inicial13TABLA N 03: Datos de tubera acrlica (PVC)13TABLA N4: Datos para calcular la densidad del aceite13TABLA N5: Dato experimental de la presin dinmica y presin esttica para la Velocidad mxima para 19 Hz.13TABLA N 6: Dimensiones de la bandeja14TABLA N 7: Pesos de bandeja, muestra de arena seca, W agua14TABLA N 8: Humedad absoluta y volumen especfico del aire hmedo obtenidos de la carta psicomtrica.14TABLA N9: Fraccin msica del aire seco y vapor de agua14TABLA N10: Propiedades fsicas del aire hmedo14TABLA N11: Temperaturas del secador15TABLA N12: Datos experimentales (peso de la arena hmeda en el tiempo)15TABLAS DE RESULTADOS16TABLA N13: Resultados de la velocidad de secado16TABLA N 14: Resultados de la velocidad mxima, nmero de Reynolds y velocidad en el Pitot.17TABLA N 15: Coeficiente de transferencia de calor por conveccin.17TABLA N 16: Coeficiente de transferencia de masa.17TABLA N 17: Tiempo de secado17VI. DISCUSION DE RESULTADOS.18VII. CONCLUSIONES19VIII. RECOMENDACIONES20IX. BIBLIOGRAFIA21X. APNDICE22XI.I EJEMPLO DE CLCULO22Clculo de la densidad del aire hmedo:22Clculo de la densidad aceite:22De las dos pruebas se obtiene el promedio:22Clculo de la fraccin msica del aire seco y vapor de agua:23Clculo de la viscosidad del aire hmedo:23Clculo de la velocidad mxima:23Clculo del Nmero de Reynolds mximo:24Clculo de la velocidad promedio a partir de la relacin de velocidades:24Determinacin del flujo msico del aire:24Clculo de las velocidades que pasan por el secador y por la bandeja:25Determinacin de la humedad25Determinacin de la velocidad constante de secado:26Clculo del coeficiente de transmisin de calor por conveccin27Coeficiente de transferencia de masa28XI.II GRFICOS:30Grfica N 1.- Contenido de Agua (Kg) vs Tiempo (h)30FIGURA N 2.- Velocidad de secado (Kg Agua) vs Tiempo (h)30FIGURA 3.. Efecto de la velocidad del aire sobre la velocidad de secado. Velocidad de Secado-N vs Humedad en Base seca31FIGURA N 4.- Evaluacin del Tiempo de Secado Post Crtico Inversa de la Velocidad de Secado-1/N vs Humedad en Base Seca 31

I. RESUMEN

La experiencia consiste en determinar experimentalmente la velocidad y el tiempo de secado de un slido granular, en este caso, arena tratada; por medio de evaporizacin de la humedad contenida usando una corriente de aire caliente en un secador de bandejas, se trabaja a condiciones constantes de velocidad, temperatura y direccin de dicho aire caliente.

Las condiciones de trabajo son 21 C de temperatura y 756 mmHg de presin atmosfrica. El equipo a utilizar para realizar el secado es un secador de bandejas. La muestra de arena contiene al inicialmente 12% de humedad la cual es secada sobre una bandeja de 2.2 x 10-2 m2 de rea.

El aire es impulsado por un motor fijado a 19Hz; precalentado a una temperatura constante de 54.38C, y con un flujo msico que corresponde a 153.3 Kg/h. Inicialmente, el aire fluye por una tubera que en un punto cuenta con un medidor de pitot, con lo que se calcula el caudal del aire, luego es calentado por una resistencia trmica y pasa al secador. All es donde se coloca la muestra de arena, que es retirada cada 10 minutos para realizar el respectivo pesado y posteriormente, realizar los clculos correspondientes. Adicionalmente, se miden las temperaturas del bulbo hmedo y bulbo seco, tanto en la alimentacin del aire como en la salida del secador.

Se concluye que la velocidad de secado corresponde a 0.74 kg.H2Oevap / h.m2.El coeficiente de transferencia de masa es 54.58 Kg H2O/h-m2 y el coeficiente de transmisin de calor es 55.75 KJ/hm2 C

II. INTRODUCCION

El secado es una operacin unitaria que permite la remocin de cantidades de agua relativamente pequeas de cierto material o sustancia, en general, se entiende por secado la separacin de la humedad de los slidos por evaporacin en una corriente gaseosa; en consecuencia, en cualquier proceso de secado se ha de tener en cuenta los mecanismos de transferencia de calor y transporte de materia.

Es importante resaltar la diferencia entre secado y evaporacin, pues el primero implica, en la mayora de los casos, la eliminacin del agua a temperaturas menores de su punto de ebullicin; mientras que la evaporacin implica la eliminacin del agua a su punto de ebullicin.

Existen procesos qumicos industriales importantes en los cuales conviene el secado, por ejemplo, el secado de la sal, la cual es pasada, una vez cristalizada por un tnel de aire, para eliminar el exceso de humedad en la misma, tambin se puede mencionar el secado del carbn, de hortalizas, de hiervas, de frutas y un sinnmero de productos alimenticios. Tambin es usual el uso del secado como medio de preservacin de materiales biolgicos, en ocasiones, se llega hasta el lmite de deshidratacin, para disminuir la actividad bacteriana o microbiolgica en general, esto se debe, a que la actividad microbiolgica cesa a niveles de humedad menores del 10%. Tambin encontramos aplicaciones en el campo agroindustrial o incluso en la industria farmacutica, ya que mediante operaciones de secado se consiguen condiciones ptimas de inalterabilidad del producto, as como de utilizacin y presentacin.

El objetivo de la experiencia es calcular la velocidad de secado de un lecho de arena previamente humedecida, para una velocidad constante de aire caliente; y estimar el coeficiente de transferencia de masa en el periodo de velocidad constante de secado.

III. PRINCIPIOS TERICOS

El secado constituye uno de los mtodos que permite separar un lquido de un slido. En general, entendemos por secado la separacin de la humedad de los slidos (o de los lquidos) por evaporacin en una corriente gaseosa; en consecuencia, en cualquier proceso de secado hemos de tener en cuenta los mecanismos de transmisin de calor y transporte de materia. En la mayor parte de los problemas prcticos de secado, la humedad (o lquido a secar) suele ser vapor de agua, y el gas empleado para el secado suele ser aire. En el secado por contacto directo el calor necesario para la vaporizacin del agua lo suministra el aire, mientras que en el secado indirecto el calor se suministra por una fuente trmica a travs de una superficie metlica en contacto con el objeto a secar.El secado directo puede efectuarse de modo discontinuo o continuo. En el mtodo discontinuo, una vez cargado el secadero, se hace circular el aire de secado y se supone que sus condiciones permanecen constantes con el tiempo, mientras que en el mtodo continuo tanto la alimentacin del slido a secar como el aire entran continuamente en el secadero, variando a travs del mismo las condiciones del aire y del slido a secar.

En el mtodo discontinuo el aire de secado puede circular sobre el objeto a secar o pasar a travs del mismo.

DEFINICIONES FUNDAMENTALES:

1. Contenido de humedad, base seca: X

1. Humedad de equilibrio: X*:

Humedad del slido cuando su presin de vapor se iguala a la presin de vapor del gas. Es decir, humedad del slido cuando est en equilibrio con el gas.

1. Humedad libre: X- X*:

Es la humedad del slido; que es la humedad que est en exceso con relacin a la humedad de equilibrio. Es sta la humedad que se puede evaporar y depende de la concentracin de vapor en la corriente gaseosa.Existen otras definiciones como humedad lmite; que es la humedad del slido que ejerce una presin de vapor de equilibrio menos que aquella que ejerce el lquido puro a la misma temperatura y la humedad no lmite que es la humedad del slido que ejerce una presin de vapor igual a la del lquido puro a la misma temperatura.

1. SECADOR DE BANDEJAS:

El secador de bandejas, o secador de anaqueles, consiste en un gabinete, de tamao suficientemente grande para alojar los materiales a secar, en el cual se hace correr suficiente cantidad de aire caliente y seco. En general, el aire es calentado por vapor, pero no saturado, de modo que pueda arrastrar suficiente agua para un secado eficiente.Es necesario hacer notar una situacin interesante de optimizacin de secadores. En este caso, cuando se calienta el aire con vapor, debe tomarse en cuenta varios aspectos, si nos situamos en la carta psicomtrica, el aire a utilizar, debe poseer una temperatura de bulbo hmedo alta, una entalpa alta, pero una humedad relativa baja. Puesto, que la operacin de secado, como cualquier operacin de transferencia, depende del tiempo de contacto interfacial (el cual no vara notablemente en este tipo de secador debido a la variacin de la velocidad del aire), el rea de contacto interfacial (que para nuestro caso requerimos que sean slidos en terrones, o granos, para aumentar esta relacin), el gradiente de temperatura y de humedad y la resistencia. En general, en este tipo de secadores, las variables que pueden fijarse o variarse son los gradientes, he all la importancia que el aire no entre fro ni hmedo, puesto que esto minimiza el gradiente y elimina la eficiencia del secador.Esto ltimo es cierto para todos los tipos de secadores, no obstante, es ms marcado en este tipo de secador, puesto que en los siguientes, las otras variables no son tan rigurosamente fijas.

2. CURVA DE SECADO PARA LECHOS DE ARENA

Etapa A-B: Es una etapa de calentamiento (o enfriamiento) inicial del slido normalmente de poca duracin en la cual la evaporacin no es significativa por su intensidad ni por su cantidad. En esta etapa el slido se calienta desde la temperatura ambiente hasta que se alcance el equilibrio entre el enfriamiento por evaporacin y la absorcin de calor de los gases. Este equilibrio se alcanza a la temperatura de bulbo hmedo del gas.

Etapa B-C: Es el llamado primer perodo de secado o perodo de velocidad de secado constante; donde se evapora la humedad libre o no ligada del material y predominan las condiciones externas. En este perodo el slido tiene un comportamiento no higroscpico. La velocidad de secado se mantiene constante si el gas tiene un estado estacionario y en general depende solo de las propiedades y velocidad del mismo. Si durante el proceso, el gas se enfra, la velocidad de secado decrece pero sigue en esta zona dependiendo de factores externos al slido. Durante este perodo la temperatura del slido se mantiene igual a la de bulbo hmedo del gas, ya que se mantiene el equilibrio alcanzado al final de la etapa de calentamiento.

Etapa C-E: Es el segundo perodo de secado o perodo de velocidad de secado decreciente; donde se evapora la humedad ligada del material y predominan las condiciones internas o las caractersticas internas y externas simultneamente. En estas condiciones el slido tiene un comportamiento higroscpico. Durante el perodo, la temperatura del material sobrepasa la de bulbo hmedo debido a que el descenso de la velocidad de secado rompe el equilibrio trmico que mantiene estable la temperatura y una parte considerable del calor se emplea en un calentamiento del slido. Ahora la humedad deber ser extrada del interior del material con el consiguiente incremento de la resistencia a la evaporacin.

Este perodo de velocidad decreciente puede dividirse en dos partes, con diferentes comportamientos de la velocidad de secado, la cual decrece cada vez ms al disminuir la humedad del slido. Esto implica dos modelos de secado diferente en dicha zona.Un parmetro muy importante a determinar en los materiales a secar es la humedad a la cual se cambia del primero al segundo perodo, llamada humedad crtica. Esta depende del tipo del material y de la relacin de secado en el primer perodo.

3. CURVAS DE RAPIDEZ DE SECADO:

Se puede obtener abundante informacin si se convierten los datos a regmenes de secado, expresados como (kg de humedad evaporada/ hm2), y se lleva a un grfico en funcin del contenido de humedad. Se puede hacer esto midiendo las pendientes a las tangentes trazadas a la curva de la muestra con humedad contra tiempo, o por medio de la determinacin en base a la curva, de pequeos cambios en el contenido de humedad para los correspondientes cambios en el tiempo y calculando el rgimen de secado como:

Donde es el peso del slido seco y es la superficie hmeda sobre la que sopla el gas y a travs de la cual se lleva a cabo la evaporacin en el caso del secado con circulacin cruzada de aire.

4. PERIODO DE VELOCIDAD CONSTANTE:

Tambin llamado velocidad de secado de bulbo hmedo, el mecanismo del secado a velocidad constante est dado por la evaporacin desde una superficie liquida y la presencia del solido no afecta a este mecanismo. Sin embargo, el slido puede alterar las propiedades de la superficie liquida y por ello la velocidad de evaporacin es a veces distinta de la obtenida con un lquido puro. Este efecto del solido es relativamente pequeo y habitualmente la reduccin en la velocidad de evaporacin no es mayor del 20%.Durante este periodo la velocidad de secado est controlada por el caudal de difusin del vapor de agua a travs de la pelcula de aire y depende por tanto del gradiente de humedades a travs del espesor de la pelcula.

Para este periodo, la velocidad de secado en trminos de transferencia de masa se expresa por la siguiente ecuacin:

Donde:

Dado que el calor es transferido a la superficie hmeda a la misma velocidad de evaporacin del agua, la velocidad de secado tambin puede expresarse en trminos de transferencia de calor por la siguiente ecuacin:

Donde:

Igualando las ecuaciones y se tiene el balance entre la transferencia de masa por evaporacin y la transferencia de calor por conveccin como sigue:

En la cual, es la velocidad de secado por unidad de rea, Kg H2O evaporado / h-m2. La ecuacin (3) puede modificarse por medio de la relacin emprica para las mezclas de aire y vapor de agua, hc / KY Cs, en la cual Cs es el calor hmedo o calor especifico del aire hmedo en Kcal / Kg de aire seco C.

La ecuacin, se convierte en:

Donde:

5. PERIODO DE VELOCIDAD CONSTANTE:

Donde:: Velocidad constante.: rea de la bandeja.: Peso de la muestra seca.

Para el calculo del tiempo de secado en la velocidad constante

Metodo analitico:

Ahora de la relacin :

Para el calculo del tiempo de secado en la velocidad decrecienteMetodo analitico:

Donde:: Velocidad constante.: rea de la bandeja.: Peso de la muestra seca.: Velocidad critica.: Humedad critica.

IV. DETALLES EXPERIMENTALES

Equipo y materiales utilizados:

1. Secador de bandejas1. Tubo de Pitot1. Ventilador1. Balanza1. Bandeja1. Psicmetro1. Termmetros1. Arena

Procedimiento:

1) Se toma una muestra de arena previamente tamizada y secada2) Se la coloca en una bandeja metlica limpia, seca y pre pesada hasta llenar esta por completo. 3) Se agrega cierta cantidad de agua, tal que el porcentaje de agua en la arena sea del 12%. 4) Se procede a pesar la bandeja con la muestra hmeda y se calcula el peso de arena hmeda por diferencia entre la bandeja con muestra y la bandeja sola. 5)Se lleva la muestra al secador de bandejas que previamente debe haber sido calentado mediante el flujo de aire caliente que fluye por la impulsin del ventilador ubicado al otro extremo del tubo de Pitot (que se utiliza para medir el caudal de aire) y a partir de ese momento se mide el tiempo con un cronmetro.6) Se continua con el procedimiento para esto se miden las condiciones del aire de entrada en el ventilador, as como las condiciones del aire a la salida del secador. Tambin se miden las diferencias de presin registradas en el manmetro diferencial del tubo de Pitot para calcular el flujo de aire.7) Finalmente se procede a tomar datos de pesos de la bandeja a intervalos de tiempo de aproximadamente de 10 min, hasta conseguir que la variacin de peso sea mnima.

Laboratorio de Ingeniera Qumica IISecado

1

V. TABLA DE DATOS Y RESULTADOS

TABLAS DE DATOS

TABLA N 1: Condiciones de laboratorio.

P(mmHg)756

T(C)22

TABLA N 2: Condiciones del Aire Inicial

Temperatura de Bulbo Hmedo (C)18

Temperatura de Bulbo Seco (C)22

TABLA N 03: Datos de tubera acrlica (PVC)

Dimetro Externo (m)Espesor (m)Dimetro Interno (m)Radio (m)

0.12390.0050.11390.0569

TABLA N4: Datos para calcular la densidad del aceite

PruebaW. Picnmetro (g)W. Picnmetro + Aceite (g)W. Picnmetro + agua (g) agua a 22C (Kg/m3) aceite (Kg/m3) aceite promedio (Kg/m3)

118.981740.70744.5357997.770848.276952.476

224.677468.927976.216997.770856.675

TABLA N5: Dato experimental de la presin dinmica y presin esttica para la Velocidad mxima para 19 Hz.

R (cm)P esttica (cm agua)P dinmica (pulg. de aceite)P dinmica (m)

01.60.0550.001397

2

TABLA N 6: Dimensiones de la bandejaDimensionesBandeja Pequea

Largo (m)0.22

Ancho (m)0.102

Espesor (m)0.01

rea (m2)

TABLA N 7: Pesos de bandeja, muestra de arena seca, W aguaPeso de la muestra seca - arena (g)0.1815

Peso del agua agregada (g)43.416

Peso de la bandeja (g)229.8

peso de muestra hmeda + bandeja591.6

peso de muestra hmeda206.9

HABS kg agua/kg ASVH m3agua/kg AS

0.01130.851

TABLA N 8: Humedad absoluta y volumen especfico del aire hmedo obtenidos de la carta psicomtrica.

TABLA N9: Fraccin msica del aire seco y vapor de agua

Y (H2O)Kg agua/Kg aire hmedo0.0112

Y (aire seco)Kg aire seco/Kg aire hmedo0.9888

TABLA N10: Propiedades fsicas del aire hmedo

aire hmedo(Kg/m.s)1.78x10-5

aire hmedo(Kg H2O/m3 aire hmedo)1,188

TABLA N11: Temperaturas del secador

Temperatura entrada(C)54.4C

Temperatura salida(C)19.2C

TABLA N12: Datos experimentales (peso de la arena hmeda en el tiempo)tiempo(min)Peso bandeja + arena hmeda(g)

0591.6

10589.6

20587.2

30583.9

40580.6

50577.5

60575.9

70573.0

80568.4

90565.4

100562.8

110559.9

120557.4

130555.6

140554.2

150553.6

160552.4

170551.9

180551.6

TABLAS DE RESULTADOS TABLA N13: Resultados de la velocidad de secadoTiempo(min)Wbandeja + arena humeda(g)Warena humeda(g)Wagua(g)tiempo(h)Wagua(Kg)humedad(X)=Kg agua/Kg arena secaX promedioVelocidad(N) (kg/h.m2)1/N (h.m2/kg)

0591.6361.843.4200.0430.136

10589.6359.841.420.170.0410.1300.1330.6001.667

20587.2357.439.020.330.0390.1230.1260.7771.287

30583.9354.135.720.500.0360.1120.1170.9001.111

40580.6350.832.420.670.0320.1020.1070.8731.146

50577.5347.729.320.830.0290.0920.0970.6411.560

60575.9346.127.721.000.0280.0870.0900.6141.630

70573343.224.821.170.0250.0780.0821.0230.978

80568.4338.620.221.330.0200.0630.0711.0360.965

90565.4335.617.221.500.0170.0540.0590.7641.310

100562.833314.621.670.0150.0460.0500.7501.333

110559.9330.111.721.830.0120.0370.0410.7361.358

120557.4327.69.222.000.0090.0290.0330.5861.705

130555.6325.87.422.170.0070.0230.0260.4362.292

140554.2324.46.022.330.0060.0190.0210.2733.667

150553.6323.85.422.500.0050.0170.0180.2454.074

160552.4322.64.222.670.0040.0130.0150.2324.314

170551.9322.13.722.830.0040.0120.0120.1099.167

180551.6321.83.423.000.0030.0110.011

TABLA N 14: Resultados de la velocidad mxima, nmero de Reynolds y velocidad en el Pitot.Re mx.3.3x10^4

Vmx4.34

Vprom / Vmx0.81

Vprom en el Pitot m/s3.52

TABLA N 15: Coeficiente de transferencia de calor por conveccin.

T (Temperatura de bulbo seco del aire, interior del secador)54.4

Tw (Temperatura de bulbo hmedo del aire, salida del secador)19.2

w(Calor latente de vaporizacin del agua a Tw) KJ/Kg H2O vap2.438 x 103

A (rea de transferencia) m20.022

dW / dt (velocidad de secado)0.0177

(dW / dt)/A (kg/h-m2)0.8046

hc (Coeficiente de transferencia de calor por conveccin) KJ/(h)(m2)(C)55.75

TABLA N 16: Coeficiente de transferencia de masa.

Cs Calor hmedo (sistema aire-agua)1.021

Ky (coeficiente de secado) Kg H2O/h-m254.58

TABLA N 17: Tiempo de secadotC(h)2.4

tD(h)0.8

T3.2

Mtodo Grfico:tC(h)1.83

tD(h)1.21

T3.04

VI. DISCUSION DE RESULTADOS.

En la figura N1. Al secar nuestra muestra de arena hmeda (12% en peso de agua). (W arena.s= 318.38 g y WH2O = 43.42 g), ocurre un comportamiento general, inmediatamente entre la muestra y el medio de secado (aire), la temperatura del solido se ajusta hasta alcanzar un estado estable. En el grafico hay 2 secciones en la 1ra. Se observa la disminucin proporcional del agua con el tiempo en una relacin proporcional hasta el tiempo aproximadamente de 2 horas. Se obtuvo la siguiente ecuacin que relaciona la tendencia lineal: WH20 = -0.017 t + 0.043. Luego en la 2da seccin se observa una relacin polinmica debido a que la arena es un compuesto higroscpico y poco a poco queda libre de H20 hasta llegar a un valor nulo.

En la figura N2 y N3 el anlisis es simultaneo, el periodo inicial de ascenso es el lapso de estado inestable en donde la temperatura superficial de la muestra de arena alcanza su valor de estado estable. Durante el periodo de velocidad constante (0.74 kg agua/m2.h) la superficie total expuesta est saturada de agua. El secado procede sin que el slido (arena) influya de manera directa en la velocidad de secado. En el punto en cual finaliza la velocidad constante se determina la Humedad critica (XC=0.036 Kg H20/KgS.S) esto indica que la capa de humedad de la superficie ha sido casi evaporada. Durante el periodo de Velocidad Decreciente la superficie comienza a agotarse de agua debido a que la velocidad de movimiento del lquido hacia la superficie es menor que la velocidad de transferencia de masa desde la superficie, hasta un punto en donde no existe un rea significativa de superficie saturada de lquido. Para los slidos no higroscpicos como la arena, el contenido de humedad de equilibrio prcticamente es cero. El valor obtenido se observa en la figura N3 y es 0.011 kg. Agua/Kg ss

En la Figura N4 Se evala el Tiempo de secado Post critico vs la inversa de la velocidad del secado.La velocidad de la arena es influenciado por las variables de velocidad y temperatura del aire , espesor del lecho y tamao de la partcula de la arena, En este caso se mantuvo constante la Velocidad del flujo msico de aire 153,3 Kg A.H /h.La velocidad del aire dentro del secador tiene como funciones principales, en primer lugar, transmitir la energa requerida para calentar el agua contenida en el material facilitando su evaporacin, y en segundo lugar, transportar la humedad saliente del material. Como el aire no est saturado HABS = 0.0113 (kg. Agua/kgA.S) tiene la posibilidad de absorber una cantidad determinada de humedad hasta lograr la saturacin.

Con respecto a los coeficientes de transferencias, para el de calor solo se considera conveccin se desprecia por lo tanto los efectos conductivos y radiactivos. Este valor resulta ser de 55.75 KJ/hm2 C. Para el coeficiente de transferencia de masa el valor resulta ser de 54.58 Kg H2O/h-m2.

Finalmente los tiempos de secado se determinan por mtodo Analtico y Grfico estos resultan ser un total de 3.2 h y 3.04 h para cada mtodo respectivamente.VII. CONCLUSIONES

1. Se puede corroborar la existencia de dos zonas claramente definidos, una primera zona llamada Anti crtico y una segunda, post crtico, constante.

2. La transferencia de calor que predomina es por conveccin. Adems el coeficiente de conveccin (hc) 55.75 y el coeficiente de transferencia de masa (es 54.58. Adems se concluye que ambos coeficientes dependen del contenido de la humedad del aire, ya que estn relacionados por el calor hmedo, y este ltimo varia con la humedad del aire.

3. Cuando la velocidad de secado es constante, la humedad desciende ms rpidamente que en la zona de velocidad decreciente. Por lo tanto se concluye que se elimina ms rpidamente agua en la zona ante crtica de secado.

4. La velocidad de secado constante se puede alterar con la variacin del flujo de aire. Adems el contenido de humedad de equilibrio de la arena no depende del contenido de humedad inicial de la arena, depende del medio que lo rodea.

5. La velocidad de secado de la muestra de arena (constante) se determin en .

VIII. RECOMENDACIONES

1. Mantener la puerta del secador cerrada para evitar el ingreso de corrientes de aire fro.

2. Una vez sacada la arena del secador pesarla lo ms rpido posible para as evitar que sta tome humedad del medio ambiente y as no tomar medidas incorrectas.

IX. BIBLIOGRAFIA

1. Ocon Garca Joaqun, Tojo Barreiro Gabriel, Problemas de ingeniera qumica, 1era edicin, Editorial Aguilar S.A., Madrid (Espaa), 1970. p 240 -263.

2. Treybal Robert E., Operaciones de transferencia de masa, 2da edicin, Editorial Mc. Graw Hill/Interamericana de Mxico S.A., 1988 p. 724-733

3. Geankoplis C. J., Procesos de transporte y operaciones unitarias, 3era edicin, Compaa Editorial Continental, S.A. de C.V., Mxico 1998. p 579-584

4. Valiente Barderas Antonio, Problemas de flujo de fluidos, 2da edicin, Editorial Limusa, Grupo Noriega Editores, Mxico D.F, 2002. APNDICE

X. APNDICE

XI.I EJEMPLO DE CLCULO

De los datos tomados en laboratorio se tiene:

Temperatura bulbo seco = 22C Temperatura bulbo hmedo = 18C

De la carta psicomtrica:

Clculo de la densidad del aire hmedo:

Clculo de la densidad aceite:

De las dos pruebas se obtiene el promedio:

Clculo de la fraccin msica del aire seco y vapor de agua:

Clculo de la viscosidad del aire hmedo:

Clculo de la velocidad mxima:

Donde:g = 9.81 m/s2 h = presin dinmica en metros.c = coeficiente de pitot adimensional

Para el punto 0:

Clculo del Nmero de Reynolds mximo:

Tomando la velocidad mxima en el punto 0

Con el Re Mximo, se ingresa a la grfica: (Vmedia / Vmax vs Remx) y se obtiene la relacin, Vmedia/Vmximo (ver anexo)

Clculo de la velocidad promedio a partir de la relacin de velocidades:

Determinacin del flujo msico del aire:

rea del tubo = (0.05694)2 m2 = 0.01019 m2V media = 3.52 m/s Aire hmido = 1.188 kg/m3aire hmidoRemplazando en la relacin:

Clculo de las velocidades que pasan por el secador y por la bandeja:

Segn la siguiente relacin:

Velocidad que pasa por el secador:

Velocidad que pasa por la bandeja:

Determinacin de la humedad

Se tiene que:

Datos iniciales:

Entonces la humedad (Kg agua /Kg arena seca) es

Determinacin de la velocidad constante de secado:

Con los datos de peso de agua en la muestra y el tiempo de secado obtenidos, se construye la Grafica N 1 con la que se puede obtener una ecuacin que permitir determinar la velocidad de secado.Se halla la ecuacin de la recta en el periodo de velocidad constante (0 2.0 horas):

W [Kg.] y t [h]Entonces la velocidad de secado es la derivada de esta ecuacin:

Y la velocidad de secado por unidad de rea del secador por donde fluye el aire es:

Para el clculo del tiempo de secado en la velocidad constante

Con los datos de la tabla N 13 y las siguientes relaciones:

Se grafica los resultados obtenidos, como se observa en la grfica N 3Se obtiene que:

Metodo analitico:

Ahora de la relacin :

Metodo grafico:Del grafico N 2

Para el calculo del tiempo de secado en la velocidad decrecienteMetodo analitico:

Metodo grafico:Del grafico N 2

Clculo del coeficiente de transmisin de calor por conveccinDe la siguiente ecuacin:

Donde: hc (Coeficiente de transferencia de calor por conveccin)= KJ/ (h) (m2) (C)T (Temperatura de bulbo seco del aire, interior del secador) = CTw (Temperatura de bulbo hmedo del aire, salida del secador) = C w (Calor latente de vaporizacin del agua a Tw) = 2412.038 KJ/Kg H2O vap =A (rea de transferencia) = dW / dt (velocidad de secado) =

Coeficiente de transferencia de masa

Se Sabe:Segn la transferencia de masa que se da por difusin del vapor se tiene que:

Segn la transferencia de calor que sirve exclusivamente para la evaporacin de la humedad se tiene que :

Se iguala estos dos trminos en un periodo de velocidad constante:

Debido a que solo se considerara transferencia de calor por conveccin U=hc

Se reordena:

Teniendo en cuenta la mezcla agua-aire

Finalmente

Ademas

Donde:

T: temperatura de la resistencia (C) Tw: Temperatura de bulbo hmedo w: Calor latente del agua a (Tw) H: Humedad absoluta a la salida de secador Cs: Calor hmedo

Ahora:

XI.II GRFICOS:

Grfica N 1.- Contenido de Agua (Kg) vs Tiempo (h)

FIGURA N 2.- Velocidad de secado (Kg Agua) vs Tiempo (h)

FIGURA 3.. Efecto de la velocidad del aire sobre la velocidad de secado. Velocidad de Secado-N vs Humedad en Base seca

FIGURA N 4.- Evaluacin del Tiempo de Secado Post Crtico Inversa de la Velocidad de Secado-1/N vs Humedad en Base Seca