Practica De Secado

DEFINICIÓN

El secado consiste en la separación de la humedad de los sólidos por una corriente de aire.El porcentaje de humedad debe estar entre un rango de 65 al 70%. Un ejemplo de secado es para la conservación de alimentos, extrayendo agua para inhibir la proliferación de microorganismos.

Es una operación unitaria que implica transferencia simultánea de masa y energía.

Transferencia de calor: el aire se calienta y transmite su calor a un solido.

Transferencia de materia: las presiones de vapor del agua del sólido es mayor que en el aire, y para alcanzar el equilibrio este último se lleva la materia.

alimento

agente de separación

productos

principios de separación

ejemplo

sólido húmedo

calor

sólido seco + vapor

evaporación

secado de madera

Proceso de eliminación de sustancias volátiles para producir un producto sólido seco; la humedad se presenta como una solución líquida dentro del sólido, es decir, en la micro-estructura del mismo. Cuando un sólido húmedo es sometido a secado térmico, dos procesos ocurrirán simultáneamente:

Habrá transferencia de energía de los alrededores para evaporar la humedad de la superficie

Habrá transferencia de la humedad interna hacia la superficie del sólido

Constituye uno de los métodos que permite separar un líquido de un sólido; el secado es la separación de la humedad de los sólidos (o de los líquidos) por evaporación en una corriente gaseosa.

En el proceso de secado no hay cambio de fase, ya que no hay necesidad de que el solvente llegue al punto de ebullición.

La fase previa a todo secado es la eliminación mecánica del agua mediante la utilización de filtros prensa o centrífugas, reduciéndose después por vía térmica la humedad que quede. Esta fase es propiamente la operación de secado.

La velocidad a la cual el secado es realizado está determinado por la velocidad a la cual los dos procesos de transferencia se llevan a cabo. La transferencia de energía, en forma de calor, de los alrededores hacia el sólido húmedo puede ocurrir como resultado de convección, conducción y/o radiación y en algunos casos se puede presentar una combinación de estos efectos.

Cuando se estudia la velocidad de secado de un sólido en condiciones constantes (temperatura, humedad ambiental y velocidad del aire) y se representa en función de la humedad libre del sólido (determinada por pesada), se puede apreciar un periodo de velocidad constante y un periodo de velocidad decreciente.

En esta operación se somete el producto húmedo a la acción de una corriente de aire caliente y seco, evaporándose el líquido con el consiguiente aumento de la humedad del aire.

En la operación de secado, se debe producir la eliminación del agua manteniendo las características del producto tales como sabor, olor y consistencia. La temperatura y humedad del aire serán controladas por dispositivos diseñados al efecto para que el proceso transcurra en las condiciones establecidas.

La velocidad de secado se controla con los siguientes equipos:

Control de entrada: Filtro, válvula reductora de presión, secador de aire (opcional) y by-pass regulado por una válvula solenoide.

Higrómetro: Con él se humidifica el aire si es necesario.

Servomotor: Controla la apertura y cierre de las válvulas de entrada de aire seco y salida de aire húmedo.

Termostato: Controla la temperatura del aire a su entrada al secadero.

Válvula neumática: Regula la entrada del flujo de agua caliente al sistema de calefacción del secadero.

La diferencia de concentración de humedades entre el sólido y el aire da el gradiente de secado en base a la presión de vapor del agua contenido en el sólido y el aire, respectivamente.

Secar un sólido es reducir su contenido en agua, o en general, de cualquier otro líquido. El secado es muchas veces la operación final de un proceso, dejando el producto sólido listo para su envasado.

La fase previa a todo secado es la eliminación mecánica de agua mediante filtros-prensa o centrífugas, reduciéndo después por vía térmica la humedad que quede. Esta última fase es propiamente la operación de secado.

El secado puede realizarse de forma "tradicional", en cuyo caso las temperaturas no sobrepasan los 58-60°C o con elevadas temperaturas que oscilan entre los 90-100°C incluso algo menores.

Al secar un sólido en el seno de una masa de aire tiene lugar simultáneamente transferencia de materia y transmisión de calor. El agua contenida en el sólido se desplaza hacia la interfase y posteriormente al seno del gas. El gradiente de temperatura entre el aire y el sólido provoca la transmisión de calor. Los fenómenos que suceden son:

Transferencia de materia a través del sólido. Se produce por capilaridad (altos niveles de humedad) y difusión (bajos niveles de humedad).

Transferencia de vapor de agua desde la interfase sólido-gas al seno del gas. Se produce por transporte turbulento.

Transferencia de calor desde el seno del gas a la interfase. Se produce por conducción, convección o radiación.

Transferencia de calor desde la interfase al seno del sólido. Sólo puede tener lugar por conducción

Ejemplo

La humedad constituye el factor que más influencia ejerce sobre el uso adecuado de la madera y sus productos derivados,el contenido de humedad de la madera se define como el cociente entre la masa del agua presente y la masa anhidra de la madera expresado en tanto por ciento.

H(%)= P1 - P2 * 100

P2

P1:peso de la muestra

P2:peso de la muestra anhidra

DIFERENCIAS ENTRE EL SECADO Y LA EVAPORACIÓN.

SECADO

EVAPORACIÓN

Sólidos.

No existe ebullición.

Soluciones con solutos no volátiles.

Existe ebullición.

VARIABLES

Temperatura: acelera la eliminación de humedad

Temperatura de bulbo seco.

Temperatura superficial.

Temperatura de bulbo húmedo.

Humedad Relativa del Aire: razón de la presión de vapor de agua presente con respecto a la presión de saturación a esa temperatura.

%XR= 100 (PA / PAS) ;

PA = Presión parcial del vap.

PAS = Presión del vap. de agua

Equilibrio en el contenido de humedad: es el equilibrio establecido entre la humedad y el vapor contenido en el agente de secado.

Velocidad del aire: rapidez de transmisión de energía requerida para calentar el agua contenida en el material para facilitar su eliminación y transportar la humedad saliente.

Estructura del sólido:

a) sólidos granulares o cristalinos; roca

A.pnga) Arena

b) sólidos amorfos, fibrosos o en forma de gel; detergentes, gomas, cereales, etc.

B.png b) Almidón

Movimiento de la humedad:

a) sólidos granulares o cristalinos: el movimiento del liquido dentro del sólido se origina en una fuerza neta debida a las diferencias de carga hidrostática y en los efectos de tensión superficial.

b) sólidos amorfos, fibrosos o en forma de gel: el movimiento de la humedad se da hacia la superficie por difusión molecular.

CURVAS DE SECADO

El comportamiento de los sólidos en el secado es medido como la perdida de humedad en función del tiempo.

B.png

CURVAS.png

Etapa A-B: Es una etapa de calentamiento (o enfriamiento) inicial del sólido normalmente de poca duración en la cual la evaporación no

es significativa por su intensidad ni por su cantidad.

Etapa B-C: Es el llamado primer período de secado o período de velocidad de secado constante; donde se evapora la humedad libre o no ligada del material y predominan las condiciones externas. En este período el sólido tiene un comportamiento no higroscópico

Etapa C-D: Es el segundo período de secado o período de velocidad de secado decreciente; donde se evapora la humedad ligada del material y predominan las condiciones internas o las características internas y externas simultáneamente.

Etapa D-E: En esta etapa la evaporación ocurre desde el interior del sólido y ocurre hasta que no existe secado adicional.

CONDICIONES EXTERNAS DE SECADO

La eliminación de agua en forma de vapor de la superficie del materia,

, depende de las condiciones externas tales como: temperatura, humedad y flujo del aire, área de la superfice expuesta y presión. Estas condiciones son importantes durante la etapas iniciales de secado cuando la humedad de la superficie esta siendo removida.

CONDICIONES INTERNAS

El movimiento de humedad dentro del sólido, es una función de la naturaleza física al interior del sólido, la temperatura y su contenido

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