SECADOR CONVENCIONAL

Castro Hoyos Manuel Ignacio 1, Gomez Duran Jaime Andres 1, Marrugo Ospino Leandro Jose 1, Quevedo Quevedo Leandro Alfredo 1,

Herrera Adriana2.1Estudiantes De Ingeniería Química IX Semestre.2Profesora De Laboratorio Operaciones Unitarias.

Programa de la Facultad de ingeniería, Universidad de Cartagena

OBJETIVOS

Obtener las curvas de secado (humedad vs tiempo) para condiciones de operación establecidas por el practicante para el secador convencional de bandejas.

Determinar la velocidad de secado antecrítica para la muestra de algodón (material a usar) bajo las condiciones de secado.

Hallar la humedad critica dada para las condiciones de operación

RESUMEN

El secado es una operación unitaria cuyo objetivo es eliminar totalmente o una gran cantidad de humedad de los sólidos (dependiendo del producto que se requiera), la tecnología más utilizada es la de hacer que el sólido tenga contacto con aire (con una humedad especifica); lo que ocasiona que exista un gradiente de concentración, que conlleva a una transferencia de masa (agua) entre la superficie del sólido y el aire circundante. La práctica consistió en retirar la humedad de algodón humedecido utilizando un secador convencional, cada cierto tiempo se retiró el algodón del dispositivo con la finalidad de determinar su peso. Se determinaron las curvas de secado para las condiciones de operación establecidas, que permitió la determinación de la velocidad anticrítica y la humedad crítica del algodón húmedo.

Palabras claves: secado, algodón, humedad, secador convencional, curva de secado, velocidad anticrítica, humedad crítica. INTRODUCCIÓN

MATERIALES Y EQUIPOS Equipos de secador de bandejas convencional. Balanza analítica. Indicadores de temperatura. Cronometro. Algodón. Agua.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL1. Se encendio el sistema eléctrico del secador convencional de bandejas2. Se encendieron las resistencias para poder controlar la temperatura3. Se regulo el valor de la velocidad, iniciando con el valor minimo4. Se espero un tiempo para que se estabilizaran las condiciones de

operación del equipo, determinando su estabilidad con la temperatura de las zonas del equipo que tienen indicador de temperatura.

5. Se toman 2 muestras de algodón con aproximadamente de 4cm x 3.5cm y se mide su peso.

6. Se humedecen con aproximadamente la misma cantidad de agua para las 2 muestras.

7. Se introduce una de las muestras al secador y se procede a pesar el algodón húmedo cada cierto intervalo de tiempo.

8. Al terminar la prueba se procede a colocar la segunda muestra, repitidiendo los pasos desde el 3, a excepción que el valor de la velocidad tomado es el máximo.

RESULTADOS Y ANÁLISIS

Se tomaron datos de dos condiciones de secado a los que fueron sometidas las muestras de algodón humedecido; las condiciones fueron las siguientes:

Condición 1 Condición 2Velocidad del flujo de aire (m/s) 1 2Temperatura de entrada (°C) 60 59.7Temperatura de salida (°C) 33.8 33.9Agua retirada (g) 2.631 2.759Tiempo total de secado (min) 32 32Masa inicial de algodón (g) 0.616 0.616

A esas condiciones se obtuvieron los siguientes datos:

Condición 1 Condición 2

tiempo (min)

masa total (g)

Humedad (g de agua/g de algodón seco)

Velocidad de secado (humedad/min)

masa total (g)

Humedad (g de agua/g de algodón seco)

Velocidad de secado (humedad/min)

0 4.622 6.503246753 4.324 6.0194805194 4.229 5.86525974 0.159496753 3.955 5.420454545 0.1497564948 3.843 5.238636364 0.156655844 3.429 4.566558442 0.213474026

12 3.552 4.766233766 0.118100649 3.038 3.931818182 0.15868506516 3.254 4.282467532 0.120941558 2.769 3.49512987 0.10917207820 2.983 3.842532468 0.109983766 2.52 3.090909091 0.10105519524 2.646 3.295454545 0.136769481 2.185 2.547077922 0.13595779228 2.328 2.779220779 0.129058442 1.832 1.974025974 0.14326298732 1.991 2.232142857 0.136769481 1.565 1.540584416 0.10836039

Las graficas presentadas son las curvas de secado de las muestras, en las ordenadas se encuentra

la humedad del solido ( gde aguagdealgodon seco ) y en las abscisas se encuentra el tiempo (min ).

0 5 10 15 20 25 30 35 40 450

1

2

3

4

5

6

7

Condición 1

0 5 10 15 20 25 30 35 40 450

1

2

3

4

5

6

7

VELOCIDAD DE SECADO ANTECRITICO

La velocidad de secado antecritica hace referencia a la velocidad en la transferencia de agua libre es constante, solo hasta el valor de la humedad critica.

Como vemos en la grafica, los puntos tomados tienen un comportamiento lineal, lo que puede significar que en el periodo de prueba en el que estuvimos trabajando, es el periodo antecritico, pero debemos tener en cuenta que hay una pequeña variación entre los puntos lo que nos puede significar que el periodo antecritico no es tan característico en el comportamiento de la curva de secado.

Teniendo en cuenta eso, procedemos a realizar los cálculos:

Para la condición 1

tiempo (min)Humedad (g de agua/g de algodón seco)

0 6.5032467534 5.865259748 5.238636364

∆ X∆ t

=X2−X1t2−t1

=5.238−6.53248−0

=−0.1618 gaguamin∗galgodon seco

Condición 2

Como se menciono antes, las dimensiones aproximadas del algodón son 4cm x 3.5cm, y la masa del material es de 0.616 g. con estos datos calculamos la velocidad de secado.

W=−SA∆ X∆ t

=−0.616 galgodon seco0.04m∗0.035m (−0.1618 gagua

min∗galgodon seco )W=71.192 gagua

min∗m2

Análogamente, se realiza el mismo análisis y procedimiento para el calculo de la velocidad de secado en la condición de operación 2.

tiempo (min)Humedad (g de agua/g de algodón seco)

0 6.0194805194 5.4204545458 4.566558442

∆ X∆ t

=X2−X1t2−t1

=4.566−6.0198−0

=−0.1816 g aguamin∗galgodon seco

W=−SA∆ X∆ t

=−0.616 galgodon seco0.04m∗0.035m (−0.1816 gagua

min∗galgodon seco )W=79.904 g agua

min∗m2

Al ver los resultados, nos damos cuenta que la velocidad de secado en la condición 2 es mayor que la velocidad de secado en la condición 1 en un 12,2%, dato que se puede explicar al entender que la transferencia de masa es mucho mayor con un flujo de aire mayor, lo que permite que se seque mucho más rápido la muestra 2.

Para poder realizar los cálculos anteriores debimos tener en cuenta el concepto de HUMEDAD CRITICA, puesto que esta es la humedad en la que se presenta un cambio en la pendiente de la grafica, esta depende mucho de las características del material que se estén usando; esta valor se puede ver en la grafica. Estos fueron los valores presentados por nuestras pruebas:

Condición de Humedad critica

operación1 5.2386363642 4.566558442

Al comparar los 2 datos, nos damos cuenta que hay una variación del 15,5%, lo que nos puede sugerir que uno de los datos estuvo un mal tomado, aunque no muy alejado de el comportamiento del sólido.

CONCLUSIONES

Se determinaron las curvas de secado para el algodón humedecido, en el cual se observó el cambio de pendiente que relaciona la humedad critica del material.

Se determinó la velocidad de secado para las condiciones de secado condiciones establecidas en el secador convencional, al variar la velocidad del aire de 1 a 2 m/s se observó que la velocidad de secado aumento; esto es debido a que en regímenes turbulentos se favorece la transferencia de masa.

Se halló la humedad critica para las dos condiciones de flujo del aire en el secador convencional las cuales fueron 5.2386 y 4.5665 respectivamente.

REFERENCIAS

Geankoplis, C.J. 1993. Transport Process and Unit Operations. Prentice-Hall, Inc. USA.

Ocón G., y G. Tojo B. 1980. Problemas de Ingeniería Química. Tomo II. editorial Aguilar S.A. 5ta. Reimpresión. España.