Cinética de secado

Dr. Joaquín Palacios A.
La operación de secado es un proceso que
implica transferencia de masa entre un
gas y un sólido, donde la humedad
contenida en el sólido se transfiere por
evaporación hacia la fase gaseosa (Perry,
1984).
Xs
>Xa
Xs ≈Xa
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Temperatura: acelera la eliminación de
humedad.
a) Temperatura de bulbo seco.
b) Temperatura superficial.
c) 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.
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:
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Estructura del sólido:
b) sólidos amorfos, fibrosos o en forma
de gel; detergentes, gomas, cereales,
etc.
(a) arena
(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.

El comportamiento de los sólidos en el
secado es medido como la perdida de
humedad en función del tiempo.
Velocidad de secado (WD)
Kg/m2s
Periodo de secado 2
Periodo de secado 1
Caída de la
velocidad de secado Velocidad de secado cte
C
W=peso del sólido húmedo
Ws= peso del sólido seco
B
A
D
XE
E
Contenido de humedad (X) masa del liq./masa del sol. seco
[Kg/Kg]
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.
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

Un secador solar es un equipo que utiliza
la radiación solar como fuente de energía
para disminuir la humedad del producto o
material a secar.
Los secadores, al igual que los
calentadores solares, utilizan el efecto
invernadero como trampa de calor.
En la mayoría de los secadores la
transferencia de calor es por conducción,
convección y radiación combinadas

Modo de calentamiento..............Directo
Circulación de aire...........
….......Convección nat.
Forma de operación....................En tanda
Capacidad de producción..........Pequeña

Modo de calentamiento..............Indirecto
Circulación de aire...........
….......Convección nat.
o
forzada.
Forma de operación....................En tanda
Capacidad de producción..........Pequeña

Modo de calentamiento............Mixto o
indirecto
Circulación de aire...............Convección
forzada
Forma de operación.....................En
tanda
Capacidad de
producción..............Mediana

La sensibilidad térmica del material fija la
temperatura máxima a la cual la
sustancia puede ser expuesta durante el
secado.

Baja Eficiencia con productos
absorben poco la radiación solar.
que

El PET es un materia prima plástica
derivada del petróleo, correspondiendo
su fórmula a la de un poliéster aromático.
Su denominación técnica es Polietilén
Tereftalato o Politereftalato de etileno.

Propiedades
PET
del

El gránulo de PET absorbe humedad del
medio ambiente. Dependiendo de las
condiciones de almacenado, este valor
puede ser tan alto como un 0,6% en peso
pero, en la práctica, el polímero no
absorbe niveles de humedad mayores a
0,2%.

En el caso del PET, la humedad contenida
no sólo se encuentra en la superficie sino
también absorbida por el grano al
introducirse en el interior de éste por
difusión.

Debido a esta penetración de humedad,
se requiere un tiempo relativamente
largo
de
secado
a
temperaturas
elevadas.
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A temperaturas superiores al punto de
fusión, el agua presente en el PET
hidroliza
rápidamente
el
polímero
reduciendo el peso molecular y variando
sus propiedades.

Una de las condiciones necesarias para
fabricar un buen producto de PET es
reducir el contenido de humedad a
menos de 0,004% (40 ppm) antes de
procesar el material.

En la práctica las mejores condiciones de
secado se alcanzan entre 165ºC y 170ºC
de temperatura y tiempo de residencia
entre 4 y 6 horas .