SECADO DE SÓLIDOS Laboratorio de Operaciones Unitarias II

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Tabla 1. Humedad del sólido

Inicial

10,63%

Final

8,751%

Tabla 2. Parámetros de Secado del Aire

Temperatura de Bulbo seco

46,5 ºC

Temperatura de Bulbo Húmedo

29,5 ºC

Humedad Absoluta

2%

Humedad Relativa

30%

Humedad de saturación

0,0727 Kg agua

Tabla 3. Presiones del agua

Presión parcial en el aire

3,18 Kpa.

Presión de vapor en el sólido (30ºC)

4,242 kpa.

Presión de vapor a la Tbs del aire

10,598 Kpa.

Tiempo de retención: 4:59 min.

Eficiencia del Proceso: 21,78%

EXPERIMENTO 2: Secador Rotatorio a máxima velocidad y dos resistencias

Tabla 4. Humedad del sólido

Inicial

10,63%

Final

11,4%

Tabla 5. Parámetros de Secado del Aire

Temperatura de Bulbo seco

61 ºC

Temperatura de Bulbo Húmedo

34,5 ºC

Humedad Absoluta

2,4%

Humedad Relativa

17,82%

Humedad de Saturación

0,163 Kg agua

Tabla 6. Presiones del agua

Presión parcial en el aire

3,75 Kpa.

Presión de vapor en el sólido (30ºc)

4,242 Kpa.

Presión de vapor a la Tbs del aire

21,044 Kpa.

Tiempo de retención: 4:24 min

Eficiencia del Proceso:-9,356%

ANÁLISIS DE RESULTADOS

La eficiencia obtenida en cada uno de los experimentos permite analizar cada operación por separado, las deficiencias en el segundo experimento expresadas en un resultado totalmente diferente al deseado, sugieren la existencia de varios inconvenientes, los cuales pueden ir desde el punto de vista metodológico hasta de paralaje, ya que, analíticamente, los resultados indican que el sólido en la experiencia 2 no perdió humedad, y por el contrario, absorbió más agua.

En la 1º experiencia se obtuvo una eficiencia poco satisfactoria, apenas de un 21,78%, lo cual demuestra que las condiciones del proceso no fueron las más idóneas para lograr un secado efectivo. La operación de secado es un fenómeno de transferencia de materia en múltiples fases (por la formación de un nuevo estado: el vapor de agua) y también de calor, ya que la corriente gaseosa al estar a una mayor temperatura que el sólido, debe ser capaz de evaporar la humedad de este y arrastrar el vapor de agua al entrar en contacto con el sólido. Claro está, para una mayor eficiencia del proceso se requiere siempre la mayor diferencia térmica posible, y normalmente, se emplea una corriente con una temperatura mayor al de ebullición del líquido a eliminar, sin embargo, en la experiencia, la temperatura del aire (bulbo seco) no supera la temperatura de ebullición del agua, por lo tanto, no se pudo generar una humidificación por efectos térmicos.

Sin embargo, en la operación de secado no sólo interviene la temperatura como variable del proceso, más importante aún que la transferencia de calor es la concentración de humedad en las especies (más bien, es lo que predomina).

La humedad que pudo transmitirse del sólido a la corriente de aire se originó debido a que la presión parcial del vapor de agua en el aire (3,18 Kpa) es menor que la presión de vapor del agua en el sólido (4,242 Kpa)(véase apéndices, punto 6 y 7), es decir, hay una menor concentración de agua en el aire, y por lo tanto, el contacto es suficiente para que se origine la redistribución de agua en el sistema por la existencia de un potencial de concentración entre las dos especies, es decir, entre el sólido y el aire. Además, la máxima cantidad de vapor de agua que puede absorber el aire en la experiencia es de 0,0727 kg de agua, muy superior a la humedad que posee en un principio de la experiencia (0,02 kg), por consiguiente, el aire al encontrarse muy lejos de su punto de saturación es capaz de recibir más vapor de agua sin llegar a condensarse.

La humedad relativa calculada a partir de las presiones del vapor de agua y de las cartas psicrométricas afirma también la posibilidad de que la corriente de aire elimina parte de la humedad del sólido, ya que se puede considerar que era un medio “más seco”, al tener sólo un 30% de humedad relativa.

Ya que el efecto térmico no dominó en el proceso y la transferencia de materia se dio por la diferencia de concentración, la eficiencia de la operación depende entonces del tiempo de contacto que existió entre la corriente gaseosa y el silicato; en la primera experiencia este tiempo alcanzó los 4:59 min, lo cual resultó muy poco si tomamos en cuenta la eficiencia total del sistema. Se necesitaba entonces un mayor tiempo de residencia.

En la segunda experiencia se incremento la temperatura del aire al encender las dos resistencias del secador rotatorio, sin embargo, como se dijo anteriormente, los resultados no fueron congruentes. Esta operación fue afectada