Practica # 6 Secado de sólidos granulares

1. República Bolivariana de VenezuelaLa Universidad del ZuliaFacultad de IngenieríaEscuela de Ingeniería QuímicaLaboratorio de Ingeniería Química Profesor Ydelfonso ArrietaLaboratorio de Operaciones Unitarias II Practica # 6 Secado de sólidos granulares Autor: Ing. Alexis Manuel Faneite Realizado por: Javier chavez, Arlin Cristalino, AngelHernandez, MirviaLuengo, Carlos Parra, JessirelPerozo, JosueTudares. Mejorado por: Annybeth Fernández; Ana Nieto; Daniel Paternina; Aidin Urribarri

2. Secado de sólidos granulares Objetivo general Estudiar el proceso de secado de sólidos granulares en secadores rotatorios continuos

3. Secado de sólidos granulares Objetivos específicos 2.1.- Determinar el balance de masa del proceso estudiado. 2.2.- Chequear la consistencia de los datos experimentales mediante el cálculo triple redundante del flujo del sólido seco. 2.3.- Determinar el balance de energía del proceso y la eficacia térmica. 2.4.- Comparar el tiempo de retención experimental y teórico.

4. Secado de sólidos granulares Objetivos específicos 2.5.- Graficar la tendencia en la temperatura y humedad del aire de salida del secador. 2.6.- Comparar la longitud teórica calculada con el modelo diferencial de balance de energía en un diferencial de longitud con respecto a la longitud real. 2.7.- Representar el perfil estimado de temperaturas internas del secador hallados con el modelo diferencial de temperaturas.

5. Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos Secado: Eliminación de humedad de sólidos y líquidos por evaporación en una corriente gaseosa. Sólidos granulares: Materiales sólidos en donde la humedad se transporta desde el interior hasta la superficie mediante los fenómenos de tensión superficial, capilaridad y gravedad, durante el proceso de secado.

6. Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos Humedad ligada: Se refiere a la humedad contenida en una sustancia que ejerce una presión de vapor en el equilibrio menor que la del líquido puro a la misma temperatura. Humedad no ligada: Se refiere a la humedad contenida en una sustancia que ejerce una presión de vapor en el equilibrio igual a la del líquido puro a la misma temperatura.

7. Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos Humedad en base seca: Se expresa como Kg humedad/Kg sólido seco y se simboliza con X. Humedad en base húmeda: Se expresa como: kg humedad/kg sólido húmedo y se simboliza con x. x=X/(1+X) Humedad en equilibrio: Es el contenido de humedad de una sustancia que está en el equilibrio con una presión parcial dada del vapor. Se simboliza con X*.

8. Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos Humedad libre: humedad contenida por una sustancia en exceso de la humedad en el equilibrio: X - X*. Sólo puede evaporarse la humedad libre; el contenido de humedad libre de un sólido depende de la concentración del vapor en el gas. Humedad absoluta: Se expresa kg humedad/kg aire seco y se simboliza con Y. Humedad relativa: Es la relación entre la presión parcial de la humedad en el aire con respecto a la presión de vapor del agua a la temperatura de bulbo seco del aire por 100%.

9. Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos Cuando un sólido es secado mediante una corriente de aire con una humedad relativa, velocidad lineal y temperatura constante, la humedad del sólido disminuye progresivamente con respecto al tiempo.

10. Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos Sin embargo los fenómenos involucrados en el proceso de secado se aprecian mejor en la curva de secado se representa como la velocidad de secado en función de la humedad del sólido.

11. Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos Período de ajuste inicial A-B: Se presenta debido a que se cambia el ambiente en que se encuentra el solido, de un ambiente de laboratorio al ambiente interno del horno donde se hace la prueba.

12. Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos Período de velocidad constante B-C: Es en donde la superficie del sólido permanece mojada debido a que la velocidad con la que dicha película se evapora es igual a la velocidad de reposición de agua por parte de los controles internos.

13. Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos Período de velocidad decreciente C-D: Es donde comienzan ha aparecer puntos secos en el solido a pesar de que en los puntos que permanecen húmedos se mantiene la velocidad constante.

14. Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos Período de velocidad decreciente D-E: La humedad ya no es repuesta en la superficie por los controles internos con la misma velocidad con la que se evapora.

15. Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos Todos los materiales presentan una curva de equilibrio de humedad característica y representa el límite en el que un aire con una humedad relativa determinado puede secar a un sólido.

16. Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos Si madera en equilibrio con aire saturado se pone en contacto con aire a 6O% de humedad relativa, la madera se secará solamente hasta el punto A, así estén en contacto por un tiempo indefinido.

17. Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos Secadores rotatorios continuos: Equipos de secado continuo de forma cilíndrica inclinado y con aletas longitudinales, en donde el sólido se mueve debido a la acción conjunta de la inclinación y la rotación del secador (movimiento transversal),

18. Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos al empuje de la corriente del aire (movimiento longitudinal) la cual puede ser de adelanto o retroceso según sea a cocorriente o a contracorriente respectivamente y a la acción de choque cuando el sólido cae en el fondo del secador.

19. Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos Todas estas variables en conjunto con las características físicas del sólido definen el tiempo de retención y los perfiles internos del proceso de secado.

20. Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos Perfiles típicos internos de humedad y temperatura de sólido y de aire en un secador rotatorio a cocorriente en estado estacionario.

21. Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos Zona de evaporación: Es donde se da el mayor secado del sólido. Todo el calor suministrado por el gas, lo utiliza la humedad del sólido para evaporarse. La superficie del sólido permanece húmeda.

22. Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos Zona de sobrecalentamiento: comienzan aparecer puntos secos en donde el calor suministrado por el gas aumenta la temperatura del sólido en la superficies que ya se secaron.

23. S´ S1 X1 Sólido Sólido G´ G1 Y1 Gas Gas Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos BALANCE DE MASA: se comprueba la consistencia de los datos experimentales mediante el cálculo triple redundante del flujo del sólido seco. G´ G2 Y2 S´ S2 X2

24. Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos Ecuaciones para chequear la consistencia de los datos experimentales basadas en el balance de masa S´=S1/(1+X1) S´=S2/(1+X2) S´=G´(Y2-Y1)/(X1-X2)

25. QP Secado de sólidos granulares Fundamentos teóricos Balance de energía: QS1 Q´G1 QG1 QR QG2 Eficacia térmica: Razón del calor utilizado para secar el sólido en función del calor aportado por la resistencia. QS2

26. Secado de sólidos granulares Justificación e Importancia El Secado disminuye considerablemente los costos de transporte Aumenta el tiempo de vida útil de los alimentos y disminuye los costos de almacenaje

27. Secado de sólidos granulares Descripción del equipo Secador Rotatorio: Es un equipo a escala piloto marca Bench Scale Equipment.

28. Secado de sólidos granulares Descripción del equipo Soplador: Es un dispositivo que succiona el aire hacia el interior del secador rotatorio.

29. Secado de sólidos granulares Descripción del equipo Resistencia Eléctrica: Dispositivo que actúa como medio de transferencia de calor al aire, a la entrada del secador rotatorio.

30. Secado de sólidos granulares Descripción del equipo Controlador marca Chromalox: Es un controlador de tipo ON/OFF que permite regular la temperatura del aire de entrada al secador rotatorio.

31. Secado de sólidos granulares Descripción del equipo Visores: Se utilizan para observar el recorrido del sólido a través de los internos del secador rotatorio.

32. Secado de sólidos granulares Descripción del equipo Sistema de Alimentación de sólido: Cuenta con la tolva de alimentación y el regulador de alimentación de sólido que funciona con un motor de velocidad variable a través del panel de control.

33. Secado de sólidos granulares Descripción del equipo Sistema de rotación del secador.

34. Secado de sólidos granulares Descripción del equipo Acumulador de sólidos: Recipiente donde se colecta el sólido a la salida del secador rotatorio.

35. Secado de sólidos granulares Descripción del equipo Separador tipo Ciclón: Es un dispositivo donde se logra separar las impurezas del aire.

36. Secado de sólidos granulares Descripción del equipo Acumulador de impurezas: Recipiente donde se retienen las impurezas arrastradas por el aire.

37. Secado de sólidos granulares Descripción del equipo Panel de control

38. Secado de sólidos granulares Procedimiento experimental Suministre energía al panel de control Suministre energía al motor y al soplador.

39. Secado de sólidos granulares Procedimiento experimental Colocar el orificio de restricción para ajustar el flujo, posteriormente pasar a on el breaker del soplador.

40. Secado de sólidos granulares Procedimiento experimental Mida la temperatura de bulbo seco y bulbo húmedo de entrada del aire al soplador.

41. Secado de sólidos granulares Procedimiento experimental Anote en las casillas señaladas la temperatura de bulbo seco y bulbo húmedo de entrada del gas

42. Secado de sólidos granulares Procedimiento experimental Fije la temperatura de la resistencia

43. Secado de sólidos granulares Procedimiento experimental Ponga en servicio la resistencia

44. Secado de sólidos granulares Procedimiento experimental Verifique que el selector de dirección del secador rotatorio esté en posición forward, ajustar la velocidad de giro del secador rotatorio

45. Secado de sólidos granulares Procedimiento experimental Medir temperatura de Bulbo seco y Bulbo húmedo del aire de salida del secador. Tomar mediciones cada minuto hasta alcanzar condiciones estacionarias

46. Secado de sólidos granulares Procedimiento experimental Anote minuto a minuto desde la puesta en servicio del soplador las temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo a la salda del ciclón y la temperatura de salida del gas del secador. La temperatura del solido a la salida se anota minuto a minuto cuando se cambia el recipiente receptor. Anote en comentarios todos los cambios observados durante la practica.

47. Secado de sólidos granulares Procedimiento experimental Vierta la silica gel al secador.

48. Secado de sólidos granulares Procedimiento experimental Mida la temperatura de entrada del sólido de alimentación.

49. Secado de sólidos granulares Procedimiento experimental Coloque el recipiente receptor de la silica gel.

50. Secado de sólidos granulares Procedimiento experimental Ponga en servicio el alimentador.