Lab 2. Secado.docx

SECADO 1

Olga Michelle Galvis Camperos – 1611148, 2Shannon Eleana Hernández Corredor -

1611149, 3Astrid Melissa Rojas Márquez – 1611172, 4Gina Gabriela Leal Pérez -1611214 Operaciones unitarias II Grupo A Profesor: Ricardo Gelves Ingeniería Biotecnológica. Facultad Ciencias Agrarias y del Ambiente Universidad Francisco de Paula Santander

INTRODUCCIÓN Las industrias siempre requieren de diferentes procesos para obtener un producto determinado con todas las cualidades deseadas. Un relativamente sencillo pero no menos importante proceso es el de secado, el cuál es relevante para mantener las propiedades necesarias de un producto. Por esto mismo, es muy insigne llevar a cabo un buen proceso de secado, el cuál no altere el producto en absoluto, y ayude a prolongar su tiempo de vida. En éste laboratorio, se ha usado un Secado en modo Batch, es decir, que no entra más alimentación al equipo que la inicial; y se obtiene el producto sólo al final del secado. La alimentación usada ha sido pequeña, característica de éste tipo de secado; se ha realizado un secado por arrastre en el cuál el aire provenía de un ventilador a una frecuencia de 10 rpm; el secador posee 3 sensores de temperatura, en el que el 2do sensor es el más importante pues daba datos de la temperatura de entrada del aire al secador. El objeto a secar han sido hojas Neen, la cual es una planta que últimamente se siembra mucho en la ciudad; obteniendo un peso menor al final que al inicio. Para poder evaluar el progreso del proceso, se han tomado datos de temperatura en los 3 sensores, la velocidad del aire, y el peso de las cacerolas más el Neen. Con la realización de ésta práctica, se desea entender y asimilar el procedimiento y todo lo que ocurre en un secador, gracias a que realizarla lleva a una experimentación de dicho proceso.

OBJETIVOS -

Operar el equipo de secado e identificar las variables principales que intervienen en el proceso.

-

Analizar la perdida de humedad respecto a tiempo de secado en un material

-

Determinar el calor requerido para secar la muestra

MARCO TEÓRICO Los secadores se encuentran presentes en muchos tipos de industria, incluso pareciendo que alguna no lo necesita, como lo son las pinturas de los carros, (PowderTronic, 2017), madera, células, alimentos, entre otros. Los secadores nos permiten extraer humedad de objetos en los que no nos favorezca la presencia de agua por diversos motivos; y para cada objeto existe un tipo apropiado de secado. Dos procesos relevantes ocurren en un secado: La transferencia de energía de los alrededores para remover la humedad en la superficie del objeto (la cuál suele ocasionar más inconvenientes en el secado); y la transferencia de humedad interna hacia la superficie del sólido. Por ende, la velocidad del secado será dependiente de la duración en que culminen o lleguen al equilibrio los anteriores procesos. La transferencia de energía de los alrededores hacia el objeto, puede ocurrir de cualquiera de las maneras en que el calor es transferido: convección (en este caso), radiación y conducción. Ocurren 2 velocidades: La velocidad constante de secado se lleva a cabo debido a que la superficie del sólido contiene humedad; ésta velocidad tiene que ver con el tiempo tardado en que la humedad sea retirada de la superficie Y la velocidad decreciente del secado que es aquélla velocidad a la cual la humedad puede pasar través del sólido como resultado de la concentración de gradientes entre las partes más profundas del sólido y la superficie; ésta va disminuyendo al transcurrir el secado. Hay factores otros factores a tener en cuenta en el secado, uno es la humedad, que cambia su comportamiento en cierto momento del proceso. Por ejemplo, la base de la humedad, la cual dependiendo de su contenido de agua, puede ser húmeda o seca; o también que si el aire se satura totalmente en el secado, entonces allí, el equilibro de la humedad se establece con la presión de

vapor del agua en el aire, ya que ésta presión es igual a presión parcial del vapor de agua bajo ésas condiciones. Es decir, existirá un momento en que ya no pueda removerse más agua del sólido. La humedad en equilibrio es expresada en base seca y unidades de SI. Para el análisis en los secados son comúnmente utilizadas tablas y gráficas de dispersión, las cuáles han se usan en éste informe.

MATERIALES Y MÉTODOS Materiales -

Materiales Hojas de neen Equipo de secado Bata

Figura 1. Equipo para estudio de un secador de charolas a pequeña escala

Figura 3. Balanza Figura 2. Panel de instrumentos.

Metodología

1. Obtener las hojas de neen.

5. Tomar los datos cada 10 minutos lo cuales son: temperatura del ducto; temperatura de entrada y salida; humedad relativa y velocidad del aire. Realizar cálculos correspondientes y la curva de secado.

2. Realizar la prueba de humedad a las hojas de neen.

4. Encender el equipo en el interruptor general girando hacia la derecha y el botón de paro de emergencia también hacia la derecha.

3. Calibración de la balanza: sostener con ambas manos hacia arriba la balanza, encender la balanza y calibrar hasta cero. Luego dejar recargar el peso de las charolas y volver a calibrar hasta que de cero. Luego que aparezca una figura en la balanza se coloca el material a secar.

DATOS Y RESULTADOS Datos Tabla 1. Datos obtenidos en la práctica t T° entrada T° entrada T° salida del ducto cámara cámara 0 10 20 30 40 50 1:00 1:10 1:20 1:30

34.9 66.1 65.4 60.0 52.3 56.8 58.8 58.3 58.3 58.6

33.5 63.9 64.9 60.3 51.5 54.3 55.5 55.8 56.2 56.5

30.7 47.1 52.2 53.0 48.2 48.7 49.6 50.1 50.5 50.7

Humedad relativa

Vel. de aire (rpm)

Peso (gr)

49.1 18.4 15.4 16.1 19.6 18.4 17.7 16.7 15.3 15.4

0.4 0.6 0.5 0.8 1.0 0.9 0.9 0.8 0.8 0.8

1279.4 1035.4 1043.5 987.9 990.5 971.1 972.3 956.9 959.8 953.5

Tabla 2. Datos dados en la práctica Peso balanza + armario (gr) 779.4 Hoja de neen (gr) 500 Diámetro charola 10 Ancho (cm) Largo (cm) 8.5 Resultados Tabla 3. Cálculos respectivos obtenidos por Excel t peso ( peso neen (g) W Neen+balanza) 0 1279,4 500 325,9 10 1035,4 256 81,9 30 987,9 208,5 34,4 50 971,1 191,7 17,6 70 956,9 177,5 3,4 90 953,5 174,1 0

X

dx/dt

N

Ncontante

1,871912694 0,470419299 0,197587593 0,101091327 0,019529006 0

0,14014934 0,01364159 0,00482481 0,00407812 0,00097645

0,009137636 0,00913764 0,000889422 0,000314574 0,00026589 6,36639E-05 0

Grafica 1. X vs N obtenidos de la tabla 3. Velocidad Creciente

Grafica 2. Peso (neen) vs t obtenidos de la tabla 3 Tabla 4. Cálculos obtenidos por Excel 1/N h a+b/2 109,4375 1,40149339 616,881908 1124,32632 0,27283171 2151,61256 3178,89881 0,09649627 3469,92476 3760,9507 0,08156232 9734,22535 15707,5

A A Total 864,555919 2580,36484 587,028126 334,834784 793,946008

1/N 109,4375 1124,32632 3178,89881 3760,9507 15707,5

h 1,40149339 0,27283171 0,09649627 0,08156232

a+b/2 616,881908 2151,61256 3469,92476 9734,22535

A ATOTAL 864,555919 2580,36484 587,028126 334,834784 793,946008

Grafica 3. 1/N vs X obtenidos de la tabla 4 y 3 respectivamente. Velocidad decreciente. Tabla 5. Datos calculados para realizar las gráficas respectivas. 10 0,1 d (cm;m) 8,5 0,085 L (cm;m) 267,0275 2,670275 A(cm2;m2) 174,1 0,1741 ss(g) 779,4 peso balanza (g) 322,5 W0 Tabla 6. Datos obtenidos de tiempos Tiempo de velocidad decreciente (h) 2,824992283

Tiempo total de secado (h) 2,894693799

DISCUSIONES Y CONCLUSIONES En los resultados obtenidos en la tabla 1 se logra ver como a medida que pasa el tiempo la velocidad da un aumento hasta el tiempo número cinco y empieza a decrecer ya que la humedad tiene un camino de difusión corto para llegar a la interfase y por esta razón decrece el contenido de humedad rápidamente en el tiempo. El tiempo vs la humedad relativa que se ve reflejada en la tabla 1 claramente está comienza a decrecer al inicio el proceso de secado el contenido de humedad al igual es poca ya que se trabajó con la planta del neen; esta operación unitaria tiene sus ventajas y desventajas en cuanto a la gráfica 2 vemos como el peso de esta planta fue disminuyendo esto quiere decir que se cumple la teoría y un claro objetivo que es la reducción de su peso y su volumen en la parte industrial si hablaremos de un alimento lo usan para mejorar el empaque y su transporte, sus desventajas en cuanto al proceso es que tiende a consumir mucha energía y eso aumenta el costo del producto terminado también pueden surgir alteración en cuanto al neem sus hojas son anchas y pueden caer rápidamente en una sequía, esta cualidad los hace extremadamente resistentes a ambientes difíciles , si bien durante el periodo de velocidad constante y la rapidez con que fue eliminada la humedad de las hojas se encuentra un poco limitada, esta rapidez de secado se verá reflejada desde el interior hacia la superficie. En la gráfica 3 ocurre un cambio en las condiciones de secado en las cuales pasa del secado a velocidad contante a la velocidad decreciente del secado también se tuvo en cuenta que existen condiciones internas y externan que influyen de una u otra manera en el proceso. Por último se pudo operar el equipo e identificar todas las variables que intervienen en el proceso de secado, se logró analizar la perdida de humedad respecto al tiempo como lo podemos observar en las diferentes tablas realizadas durante y después de la práctica.

BIBLIOGRAFÍA -

PowderTronic,

2017.

Horno

de

secado

tipo

Batch,

características

y usos.

PowderTronic.com. Recuperado de http://powdertronic.com/horno-de-secado-tipo-batchcaracteristicas-y-usos/