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• Laura Martinez

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Practica Secado

OBJETIVO -

Determinar el tiempo de secado de un sólido húmedo por el mecanismo de transferencia gobernado por la evaporación del agua.

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Determinar la rapidez de secado de un sólido húmedo.

FUNDAMENTO TEÓRICO El secado de sólidos es un método que permite separar un líquido de un sólido húmedo. Esta separación generalmente se consigue evaporando el líquido en una corriente gaseosa, por lo que en una operación de secado deben considerarse mecanismos tanto de transmisión de calor como de transferencia de masa. El secado puede llevarse a cabo por contacto indirecto o directo. En el contacto indirecto, el calor requerido para la vaporización del líquido lo proporciona la corriente gaseosa, en tanto que, en el contacto directo, el calor es proporcionado por una fuente a través de una pared metálica que está en contacto con el material a secar. Condiciones externas Durante la transferencia de calor en la cual se pretende eliminar el agua en forma de vapor de la superficie de la partícula, algunas condiciones toman un papel importante como son: la temperatura, flujo del aire y humedad, área de superficie expuesta al calor y presión. Ya que estas condiciones durante la etapa inicial del secado son importantes para remover la humedad de la superficie. En algunos materiales el exceso de evaporación en la superficie, puede causar encogimiento, esto después de que la humedad inicial ha sido removida dando lugar a altos porcentajes de humedad del interior hacia la superficie, formando tensiones dentro del material ocasionando deformaciones.

Condiciones internas Los factores que pueden determinar la rapidez de secado son: la temperatura, su contenido de humedad y la naturaleza física dentro de la partícula. Durante la transferencia de calor hacia un material húmedo, un gradiente de temperatura se genera dentro del material mientras la evaporación de la humedad ocurre en la superficie. La evaporación hace que la humedad del material vaya desde el interior hacia la superficie lo cual sucede a través de mecanismos como son: difusión, flujo capilar, presión interna causada por el encogimiento durante el secado. Definición de secadores Substancias húmedas pueden ser secadas mediante la transferencia de calor, utilizando gases secos a través del material húmedo. Independientemente de que el material a secar pueda o no ser fluidizable un suministro de calor comúnmente de gases secos es necesario. En algunos casos el producto a ser secado va a tolerar ser secado por gases calientes para procesos de combustión, mientras que otros productos son menos tolerantes y requieren de gases no contaminantes como lo es el aire caliente. Sistemas de lecho fluidizado han sido desarrollados como suministradores de gas caliente para realizar el secado, como en la manufactura del cemento, etc. Algunos tipos de sistemas proveen fluidos calientes de combustión mientras que otros producen aire limpio y caliente. Humedad La humedad del sólido puede expresarse en base húmeda o base seca, siendo ésta última la que generalmente se emplea debido a que permanece constante durante el periodo de secado. Es conveniente definir las siguientes cantidades:

X : Humedad. Es el peso del líquido por unidad de peso sólido seco (kg agua / kg s.s.). Xe : Humedad de equilibrio. Es la humedad alcanzada por el sólido en equilibrio con el vapor del líquido, a determinadas condiciones; en otras palabras, es el límite al que puede llevarse al contenido de humedad de un sólido por contacto con un vapor a cierta temperatura y humedad. Se alcanzan las condiciones de equilibrio cuando la presión parcial del agua que acompaña al sólido húmedo es igual a la presión de vapor del vapor de agua del aire. Ahora bien, para un vapor a determinadas condiciones, la humedad de equilibrio es función de la naturaleza del cuerpo, del tipo de superficie y de la temperatura. Xc : Humedad crítica. Es la humedad a la cual la rapidez de secado del sólido deja de ser constante.

En la fig. 1 se presentan la variación de la humedad con respecto al tiempo en un sólido húmedo sometido al proceso de secado y en la figura 2 se presenta la variación de la rapidez de secado con respecto a la humedad. La rapidez de secado por unidad de área de superficie está dada por la siguiente ecuación diferencial de variables separables: 𝑊=

𝑀 𝑆

𝑑𝑥

(− 𝑑𝑡 )

(1)

En donde: W : Velocidad de secado por unidad de área (kg agua / hr-m2 ) M : Peso del sólido seco (kg s.s.)
 S : Área de secado (m2)
 X : Humedad del sólido (kg agua / kg s.s.) t : Tiempo (hr) A partir de la ecuación (1) es posible determinar una relación entre el contenido de humedad de un sólido y el tiempo necesario para reducir dicho contenido de humedad hasta algún valor deseado. De la ecuación (1) se obtiene: 𝑑𝑡 =

𝑀 𝑆

𝑑𝑋

(− 𝑊 )

Condición Inicial t = 0, X = X0

MATERIALES Y EQUIPO MATERIAL -

12 Vasos de 250 ml (acero inoxidable) 


(2)

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1 Probeta 25 ml 
 2 Vidrios de reloj chicos 
 1 Termómetro -10°C a 150°C 
 1 Espátula mediana 
 1 Cronómetro 


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1 Par de guantes de asbesto 


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1 Pinza de crisol

Equipo para tamizar, se sugiere incluir malla 40 con el de que el diámetro sea uniforme 


REACTIVOS -

Agua destilada 
 420 g de ladrillita (tamizar a malla 40) 


HERRAMIENTAS -

No se utilizan herramientas

EQUIPO -

1 Estufa 
 1 Balanza semianálitica 
 1 Balanza de humedad 


SERVICIOS -

Corriente eléctrica 


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Agua potable 


MATERIAL BASICO -

Papel aluminio