Objetivo: Determinar experimentalmente humedad, velocidad y
tiempo crtico. Y Analizar curvas caractersticas de secado en funcin
del tiempo. Introduccin:El secado de slidos es una operacin que
consiste en la eliminacin de agua u otro liquido de los materiales
de proceso y de otras sustancias. El trmino secado se usa tambin
con referencia a la eliminacin de otros lquidos orgnicos, como
benceno o disolventes orgnicos, de los materiales slidos. El secado
es habitualmente la etapa final de una serie de operaciones y, con
frecuencia, el producto que se extrae de un secadero pasa a
empaquetado. En general, el secado significa la remocin de
cantidades de agua relativamente pequeas de cierto material. La
evaporacin se refiere a la eliminacin de cantidades de agua
bastante grandes: adems, ah el agua se elimina en forma de vapor a
su punto de ebullicin. En el secado, el agua casi siempre se
elimina en forma de vapor con aire. En algunos casos, el agua se
puede eliminar de los materiales slidos por medios mecnicos,
utilizando prensas, centrifugas y otros mtodos. Esto resulta ms
econmico que el secado por medios trmicos para la eliminacin de
agua, por esta razn es aconsejable reducir el contenido de lquido
en lo posible antes de operar en un secador trmico. Los slidos que
se secan pueden tener formas diferentes: escamas, grnulos,
cristales, polvo, tablas o lminas continas y poseer propiedades
diferentes. El producto que se seca puede soportar temperaturas
elevadas o bien requiere un tratamiento suave a temperaturas bajas
o moderadas. Esto da lugar a que en el mercado exista un gran nmero
de tipos de secadores comerciales. Las diferencias residen
fundamentalmente en la forma en que se mueven los slidos a travs de
la zona de secado y en la forma en la que se transmite el
calor.Entre los objetivos del secado esta: Facilitar el manejo
posterior Reducir costes de transporte Aumentar la capacidad de los
aparatos Proteger los productos hasta su usoCuando un slido humedo
es sometido a un secado trmico ocurren dos cosas:1. Habr
transferencia de energa de los alrededores a la superficie para
evaporar la humedad de la superficie.2. Transferencia de humedad
del interior a la superficieLa velocidad a la que se lleva a cabo
el secado esta determinada en la forma en que se llevan a cabo los
dos procesos anteriores.
La curva caracterstica de secado refleja el paso del slido por
distintos perodos a medida que la humedad del slido se reduce desde
un valor inicial elevado Xi hasta el pequeo valor final, que puede
incluso ser la humedad de equilibrio Xe. Periodos de Secado.
Anlisis: De la figura 1, en el periodo I la velocidad de secado
aumenta o disminuye rpidamente, desde un valor inicial. Su duracin
es relativamente corta y en algunos experimentos no llega a
observarse. En este periodo, se ajusta la temperatura del material
a las condiciones de secado. La lnea II representa el perodo de
velocidad constante. Se caracteriza porque la velocidad de secado
es independiente de la humedad del slido. Durante este perodo del
slido est tan hmedo que existe una pelcula de agua contnua sobre
toda la superficie de secado y el lquido se comporta como si el
slido no existiera. Si el slido no es poroso, el lquido evaporado
en este perodo es esencialmente el que recubre la superficie del
slido. En un slido poroso, la mayor parte del lquido evaporado en
el perodo de velocidad constante proviene del interior del mismo.
La lnea III representa el perodo de velocidad decreciente y humedad
crtica. Al disminuir la humedad del slido se alcanza un cierto
valor para el cual termina la velocidad constante y comienza a
disminuir la velocidad de secado. El punto en que termina el
periodo de velocidad constante, representado por C, en la misma
figura, se llama Punto Crtico. Este punto marca el instante en que
el lquido que est sobre la superficie es insuficiente para mantener
una pelcula contnua que cubra toda el rea de secado. Para slidos no
porosos, el punto crtico aparece aproximadamente, cuando se evapora
la humedad superficial; en cambio para slidos porosos el punto
crtico se alcanza cuando la velocidad de flujo de la humedad hacia
la superficie no es capaz de igualar la velocidad de evaporacin. Al
valor de la humedad y de la velocidad que determina el punto C se
les llama "Crticos", Xc, Wc. Si la humedad inicial del slido es
inferior a la humedad crtica, no aparece el periodo de velocidad
constante. La humedad crtica vara con el espesor del material y con
la velocidad de secado y por consiguiente, no es una propiedad del
material. El periodo que sigue al punto crtico se llama velocidad
decreciente. Es evidente que la forma de la curva de velocidad de
secado vara con el tipo de material, el espesor y las variables
presin y temperatura.
Las caractersticas del secado de un slido determinado pueden
examinarse teniendo en cuenta la forma en que vara la velocidad de
secado con las condiciones de operacin y lo que sucede en el
interior del slido durante el secado. Como conveniente referencia
se van a resumir a continuacin ciertos trminos que se utilizan para
describir el contenido de humedad de las sustancias. Contenido de
humedad, en base hmeda. El contenido de humedad de un slido o
solucin generalmente se describe en funcin del porcentaje en peso
de humedad; a menos que se indique otra cosa, se sobreentiende que
est expresado en base hmeda, es decir, como
Contenido de humedad, base seca. Se expresa como . Porcentaje de
humedad, base seca = 100X. Humedad en el equilibrio x*. Es el
contenido de humedad de una sustancia que est en el equilibrio con
una presin parcial dada del vapor. Humedad ligada. Se refiere a la
humedad contenida en una sustancia que ejerce una presin de vapor
en el equilibrio menor que la del lquido puro a la misma
temperatura. Humedad no ligada. Se refiere a la humedad contenida
en una sustancia que ejerce una presin de vapor en el equilibrio
igual a la del lquido puro a la misma temperatura. Humedad libre.
La humedad libre es la humedad contenida por una sustancia en
exceso de la humedad en el equilibrio: X - x*. Slo puede evaporarse
la humedad libre
En los clculos de secado debe tomarse en consideracin las
secciones mayores de la curva anterior, ya que los factores de
control difieren junto con las diferentes porciones de la curva. La
velocidad de secado se define como:
Donde: W= velocidad de secado kg/hr*m2m= masa de slido seco,
kgA= rea de la superficie de respuesta m2 x=humedad kg H2O/kg slido
seco= tiempo, hrLa ecuacin puede arreglarse para obtener el tiempo
de secado y
Integrando:
Donde Xi = humedad inicial Xf =humedad finalConclusiones: Al
analizar las curvas de secado poder ver que es mayor la velocidad
de secado al vaco con vapor que en la del tnel debido al sistema de
secado en el tnel de vaco se favorece al estar sellado la
transferencia de calor es mas eficiente.
