UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMNFACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGACARRERA INGENIERA QUMICA

SECADO

Grupo: Nmero1Docente: Ing. Nelson Hinojosa Salazar

Semestre: II 2013Cochabamba BoliviaINDICE1.- INTRODUCCION..2.- ANTECEDENTES.3.- OBJETIVOS..3.1 OBJETIVO GENERAL.3.2 OBJETIVO ESPECIFICO4.- FUNDAMENTO TEORICO .4.1.- DEFINICION..4.2.- FUNDAMENTOS DEL SECADO DE SOLIDOS4.3.- MECANISMO DEL SECADO.4.4.- CINETICA DEL SECADO..Figura 1. 4.5.- EQUIPOS EMPLEADOS EN EL SECADO DE SOLIDOS..4.5.1.- SECADO DE BANDEJAS.Figura 2. ....4.5.2.- Secadores indirectos al vaco con anaquelesFigura 3 ...4.5.3.- Secadores continuos de tnelFigura 4..4.5.4.- Secadores rotatoriosFigura 5. ..4.5.5.- Secador de tamborFigura 6. ..4.5.6.- Secadores por aspersinFigura 7. 5.- CONCLUSIONES.....6.- BIBLIOGRAFIA..

SECADO DE SOLIDOS1. INTRODUCCIONEl secado de slidos consiste en separar pequeas cantidades de agua u otro lquido de un material slido con el fin de reducir el contenido de lquido residual hasta un valor aceptablemente bajo. El secado es habitualmente la etapa final de una serie de operaciones y con frecuencia, el producto que se extrae de un secador para empaquetado. Existen varios tipos de operaciones de secado, que se diferencian entre s por la metodologa seguida en el procedimiento de secado; puede ser por eliminacin de agua de una solucin mediante el proceso de ebullicin en ausencia de aire; tambin puede ser por eliminacin de agua mediante adsorcin de un slido, y por reduccin del contenido de lquido en un slido, hasta un valor determinado mediante evaporacin en presencia de un gas.2. ANTECEDENTESLos slidos que se secan pueden tener formas diferentes -escamas, grnulos, cristales, polvo, tablas o lminas continuas- y poseer propiedades muy 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 calor al producto a secar...3. OBJETIVOS3.1. Objetivo GeneralMediante el acopio de informacin e investigacin entender el principio de trabajo de la operacin unitaria del secado de solidos.3.2. Objetivos especficosEntender la operacin unitaria del secado de solidos Conocer los equipos utilizados en el secado de slidos.

4.- FUNDAMENTO TEORICO4.1. DEFINICINPodemos definir el secado como la operacin unitaria que consiste en la extraccin de pequeas cantidades de un lquido voltil con el fin de reducir el contenido de este lquido en un producto .Aunque el secado se puede dar en lquidos orgnicos, el fluido ms comn y ms estudiado es el agua .Por tanto la operacin de secado es una operacin de transferencia de masa de contacto gas- slido, donde la humedad contenida en el slido se transfiere hacia la fase gaseosa, en base al gradiente de humedad entre el slido hmedo y la corriente gaseosa. Cuando estas dos concentraciones se igualan, se dice que el slido y el gas estn en equilibrio y el proceso de secado termina. El mecanismo del proceso de secado depende considerablemente de la forma de enlace de la humedad con el material: cuanto ms slido es dicho enlace, tanto ms difcil transcurre el secado. Durante el secado se elimina, como regla, slo la humedad enlazada con el material en forma fsico-qumica y mecnica. 4.2. FUNDAMENTOS DEL SECADO DE SOLIDOS Cuando un slido hmedo es sometido a secado trmico, dos procesos ocurrirn simultneamente:1. Habr transferencia de energa (comnmente como calor) de los alrededores para evaporar la humedad de la superficie. (Proceso 1)2. Habr transferencia de la humedad interna hacia la superficie del slido. (Proceso 2) La velocidad a la cual el secado es realizado est determinada por la velocidad a la cual los dos procesos, mencionados anteriormente, se llevan a cabo. La transferencia de energa, en forma de calor, de los alrededores hacia el slido hmedo puede ocurrir como resultado de conveccin, conduccin y/o radiacin y en algunos casos se puede presentar una combinacin de estos efectos.

Humedad: El contenido de humedad de un slido puede expresarse en base seca o en base hmeda.Contenido de humedad, base seca: x

Contenido de humedad, base hmeda:

Humedad de equilibrio (X*)Humedad del slido cuando su presin de vapor se iguala a la presin de vapor del gas. Es decir, humedad del slido cuando est en equilibrio con el gas.Si la humedad del slido es mayor que la de equilibrio, el slido se seca, pero si es menor absorber agua del aire hasta que alcance el equilibrio.Cuerpo hmedo:Recibiendo el nombre de slido hmedo cuando la presin de vapor del agua que acompaa al slido es igual a la tensin de vapor de agua a esa temperatura.Cuerpos higroscpicos:Cuando la presin de vapor de agua que acompaa al slido es menor que la tensin de vapor de agua a la misma temperatura.Tipos de humedad 1. Humedad de equilibrio: Humedad del slido cuando su presin de vapor se iguala a la presin de vapor del gas. Es decir, humedad del slido cuando est en equilibrio con el gas. 2. Humedad libre: Es la humedad del slido; que es la humedad que est en exceso con relacin a la humedad de equilibrio. Esta la humedad se puede evaporar y depende de la concentracin de vapor en la corriente gaseosa. 3. Humedad lmite: Es la humedad que ejerce la presin del slido menos la humedad que ejerce la presin del lquido puro. 4. Humedad no lmite: Es la humedad que ejerce una presin de vapor igual a la del lquido puro Tipos de enlace: Humedad-solido Cuanto ms fuerte es el enlace, ms difcil va a ser la operacin de secado, es decir, ms temperatura va a ser necesaria para poder eliminar la humedad del slido. Hay tres formas de enlace: qumicamente, fisicoqumico y fisico-mecanico 1. Humedad enlazada qumicamente: La humedad ligada qumicamente es la que se une con mayor fuerza al material en determinadas proporciones (estequiometrias) y puede eliminarse slo calentando el material hasta altas temperaturas o como resultado de una reaccin qumica. Esta humedad no puede ser eliminada del material por secado. Durante el secado se elimina la humedad enlazada con el material en forma fisicoqumica y mecanica. La ms fcil de eliminar es la mecnica, que se divide en dos: Macro capilares: Se llama a la humedad durante el contacto directo de este con el material. Micro capilar: La humedad penetra tanto por contacto directo, tanto como por adsorcin de la misma en el medio ambiente.2. Humedad enlazada fisicoqumico: Son diferentes debido a la fuerza del enlace: Osmticamente o humedad de hinchamiento es cuando la humedad se encuentra dentro de la clula del material y se retiene por las fuerzas osmticas.Adsorcin: Se retiene en la superficie del material; en los poros del material. Requiere un gas con una energa considerablemente mayor que la utilizada para la utilizada en la humedad de hinchamiento.Movimiento de la humedad dentro del solidoCuando se produce una evaporacin superficial, debe de haber un movimiento de humedad desde las profundidades del slido hacia la superficie: 1.- Difusin lquido: Se puede producir la difusin de la humedad debido a los gradientes de concentracin entre las profundidades del slido, donde la concentracin es alta y la superficie donde se encuentra es baja. 2.- Movimiento capilar: La humedad no lmite en slidos granulares y porosos tales como arcillas, pigmentos de pinturas y otros semejantes, se traslada a travs de capilares de los slidos mediante un mecanismo que implica tensin superficial. Los capilares se extienden desde pequeos almacenes de humedad dentro del slido hasta la superficie de secado. A medida que se lleva a cabo el secado, al principio la humedad se traslada por capilaridad hacia la superficie con suficiente rapidez, siendo constante el rgimen de secado 3.- Difusin de vapor: Especialmente si se suministra calor a una superficie de un slido mientras en otra el secado contina, se puede evaporar la humedad debajo de la superficie, difundindola hacia el exterior como vapor. Tambin se puede evaporar debajo de la superficie, las partculas de humedad existentes en slidos granulares en forma aislada de la porcin mayor de humedad que fluye a travs de los capilares. 4.- Presin: Durante el secado debido a la concentracin de las capas externas de un slido, se puede forzar a que la humedad se dirija hacia la superficie. Usualmente solo podemos conjeturar sobre cul de los mecanismos es el apropiado para cada slido en particular, debiendo apoyarnos en el trabajo ms o menos emprico de los regmenes experimentales de secado.

4.3. MECANISMO DEL SECADOHay dos mtodos para remover la humedad:1. Evaporacin. Esta ocurre cuando la presin del vapor de la humedad en la superficie del slido es igual a la presin atmosfrica.Esto se debe al aumento de temperatura de la humedad hasta el punto de ebullicin. Si el material que est siendo secado es sensible al calor, entonces la temperatura a la cual la evaporacin ocurre, la temperatura puede ser disminuida, bajando la presin (evaporacin al vaci). Si la presin disminuye baja ms all del punto triple, entonces la fase lquida no puede existir y la humedad en el producto es congelada.2. Vaporizacin. El secado es llevado a cabo por conveccin, pasando aire caliente sobre el producto. El aire es enfriado por el producto y la humedad es transferida hacia el aire. En este caso a presin del vapor de la humedad sobre el slido es menor que la presin atmosfrica. 4.4. CINETICA DEL SECADO. Se define la velocidad de secado por prdida de humedad del slido hmedo en la unidad de tiempo (-dX/dt) a condiciones constantes.

W = velocidad de secadoA = rea de la superficie expuestaS = peso del slido seco

Si un lote de polvo o granos hmedo es secado en un lecho fluidizado y el contenido de humedad X (definido como peso de agua por unidad de peso de slido seco) es determinado como una funcin de tiempo t, la curva resultante de X contra t ser igual a la curva de la figura 5.1a. Esta es convencionalmente dividida en dos partes, el primero llamado periodo de velocidad constante de secado y el segundo velocidad decreciente de secado. El contenido de humedad en el punto de transicin entre los dos periodos es llamado contenido crtico de humedad X cr. Si el secado contina ms tiempo, X se aproximar al contenido de humedad Xe, correspondiente a la humedad de equilibrio. En cualquier punto de la curva, la cantidad de humedad removible permaneciente (X Xe) se conoce como el contenido de humedad libre.

Figura 1.- curvas de velocidad y velocidad del secadoLa velocidad de secado, -dX/dt, puede ser determinada en cual quiere punto derivando la curva de X contra t. Una grfica de -dX/dt contra el contenido de humedad libre (X Xe) es una forma alterna de representar el secado caracterstico de un material.Como un mtodo aproximado, el periodo de velocidad constante puede ser considerado como correspondiente a la humedad removida de la superficie de las partculas, mientras que el periodo de velocidad decreciente corresponde a la eliminacin de la humedad interna Velocidad constante de secado.La superficie contiene humedad, la vaporizacin se lleva a cabo a partir de ah. En esta etapa de secado se lleva a cabo la difusin del vapor del agua a travs de la interface aire/humedad y la velocidad a la cual la superficie por difusin es eliminada. Hacia el final del periodo constante, la humedad tuvo que ser transportada del interior del slido hacia la superficie por fuerzas capilares. Cuando el promedio del contenido de humedad ha alcanzado el contenido de humedad critico Xcr, la pelcula de humedad en la superficie ha sido tan reducida por evaporacin que ms all del secado causa distorsiones ms all de la superficie , entonces, el proceso se controla por las resistencias exteriores.5.7 Velocidad decreciente de secado.La velocidad a la cual la humedad puede pasar a travs del slido como resultado de la concentracin de gradientes entre las partes ms profundas y la superficie es el paso a controlar. Dado que, la profundidad media a del nivel de humedad incrementa progresivamente y la conductividad de calor de las zonas externas secas es muy pequea, la velocidad de secado es cada vez ms influencia da por la conduccin de calor. Sin embargo, si el producto seco tiene una densidad alta y cavidad pequea con poros pequeos, el secado es determinado no tanto por la conduccin de calor pero, si por una resistencia alta la difusin dentro del producto. Como la concentracin de humedad disminuye por el secado, la velocidad de movimiento de humedad interna tambin disminuye.

Determinacin del contenido de humedad. Mtodos directos. Estos consisten esencialmente en la determinacin del contenido de humedad de una Muestra de secado llevada a cabo en un horno de secado con o sin soplado a travs de aire, o por secado en una cmara de vaci o en su defecto en un desecador de vaco. La muestra de material tiene que ser preparada en cada caso de la siguiente manera: el material es desintegrado en piezas de 1-2 mm, y una muestra con masa de 4-5 g es colocada dentro de un previamente secado y pesado contenedor de vidrio, el cual es colocado dentro de la cmara de secado y secar a 102-105 C. La medida de la masa es llevada a cabo a temperatura ambiente, no sin antes dejar que la muestra sea enfriada en el desecador. El proceso de secado puede considerarse completo cuando la diferencia entre el valor obtenido por el contenido de humedad del material en dos medidas consecutivas no exceda 0.05%. La literatura indica que este proceso es ms rpido cuando se lleva a cabo a 130-150 C. Sin embargo, investigaciones probaron los resultados obtenidos de esta manera pueden variar 0.5-1.0%. As, el mtodo rpido parece ser conveniente solo para determinacin aproximada del contenido de humedad del material. Mtodos indirectos. En el caso particular de las industrias, el contenido de humedad presente en el material tiene que ser determinado por mtodos ms rpidos que los mtodos directos. Ejemplos de mtodos indirectos son los siguientes: mtodos elctricos de los cuales tres han llegado a ser muy difundidos: determinacin de humedad basado en el cambio de la resistencia DC, medida de capacitancia electrosttica (constante dielctrica del material), y la medicin de la perdidas en un campo de AC. Otros mtodos rpidos son los mtodos qumicos desarrollados principalmente para la mayora de los casos, cuando la humedad es agua, tal es el caso del anlisis de Kart-Fischer basado en reaccin qumica del yodo en la presencia De agua, y el mtodo de extraccin el cual es llevado a cabo con etanol.

4.5. EQUIPOS EMPLEADOS EN EL SECADO DE SOLIDOSTipos de secaderosSecaderos de calentamiento directo Secaderos de bandejas Secaderos de lecho fluidizado Secaderos de tnel. Secaderos de cama vibratoria. Secaderos sprays. Secaderos rotatorios. Secaderos de calentamiento indirecto Secaderos de bandejas al vaco. Secaderos de bandejas a presin atmosfrica. Secaderos por congelacin. Secaderos de tambor. Secaderos con circulacin a travs del lecho.

4.5.1 Secado de bandejasEl secador de bandejas o secador de anaqueles, consta de un gabinete en el cual se introduce unas bandejas de 10-100mm de profundidad. En estas bandejas se pone el slido en forma de terrones o pasta. Un ventilador recircula aire calentado con vapor paralelamente a la superficie de las bandejas. Una vez seco el material de las bandejas se extraen y se vuelve a recargar con producto. Este equipo de secado tiene una modificacin; las bandejas se colocan en carretillas rodantes que se introducen de forma continua en el secador disminuyendo considerablemente el tiempo de secado.

Figura 2.- secador de bandejas4.5.2 Secadores indirectos al vaco con anaquelesSe calientan indirectamente, son similares a los de bandeja. Este sistema de secado consta de un gabinete con puertas hermticas para operar al vaco. Los anaqueles se montan dentro de forma paralela con colectores de vapor a la entrada y salida. El calor se conduce a travs de las paredes metlicas y por radiacin a los anaqueles. Estos secadores se usan ms para los materiales costosos sensibles a la temperatura.

Figura 3 secador al vaco4.5.3 Secadores continuos de tnelCompartimento de carretillas que operan en serie. Los slidos se colocan en las bandejas y se desplazan continuamente por el tnel con gases calientes. El flujo de corriente puede ser: paralelo, a contracorriente o una combinacin de ambos.

Figura 4 secadores de tnel

4.5.4 Secadores rotatoriosCilindro hueco que gira por lo general sobre su eje e inclinado hacia la salida.Los slidos se alimentan por la parte superior y se van desplazando por el cilindro a medida que giran. El calentamiento se da de forma directa por gases calientes a contracorriente. En algunos casos se da de forma indirecta calentndose las paredes del cilindro. Figura 5 secadores rotatorios4.5.5 Secador de tamborConsta de un tambor de metal calentado, en las paredes se evapora el lquido, mientras una cuchilla metlica, raspa lentamente el slido, para que descienda por el tambor, hasta la salida. Este tipo de secadores son tpicos del trabajo con pastas, suspensiones, y soluciones. El tambor resulta como un hbrido entre un secador y un evaporador.

Figura 6 secador de tambor4.5.6 Secadores por aspersinSecadores por aspersin. En este tipo de secador, se atomiza una suspensin lquida, la cual es recibida por una corriente a contraflujo de aire caliente que evapora el lquido, de modo que caen las partculas slidas que se separando la corriente de gas, por no ser voltiles. Las cmaras para este efecto deben ser suficientemente grandes, para que el tiempo de contacto interfacial sea suficiente. La aspersin se hace por medio de toberas o difusores de alta velocidad.

Figura 7 secador por aspersin

5. CONCLUSIONES Gracias a la investigacin se obtuvo informacin muy valiosa sobre el tema del secado de slidos, se conoci los fundamentos que rigen a esta operacin unitaria, la demanda de energa y se pudo ver cules son los parmetros ms importantes a tomar en cuenta a la hora de escoger un equipo finalmente se conoci algunos equipos ms utilizados en el secado de slidos, de esta manera podemos concluir que cumplimos con nuestros objetivos de manera satisfactoria 6. BIBLIOGRAFIAhttp://es.wikipedia.org/wiki/Secado_de_s%C3%B3lidoshttps://procesosbio.wikispaces.com/file/view/SECADO.ppt/352202958/SECADO.ppthttp://www.uhu.es/prochem/wiki/index.php/Secado

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