QUIMICA

1. SECADO
I. OBJETIVOS
 Determinar la velocidad de secado de una muestra en un secador de bandejas.
 Determinar el tiempo de secado.
II. FUNDAMENTO TEORICO:
El SECADO constituye uno de los métodos que permite separar un líquido de un
sólido. En general, entendemos por secado a la separación de la humedad de sólidos por
evaporación en una corriente gaseosa; en consecuencia, en cualquier proceso de secado
hemos
de tener en cuenta los mecanismos de transmisión de calor y transporte de materia. En la
mayor parte de los problemas prácticos de secado, la humedad (o líquido a separar) suele
ser
vapor de agua, y el gas empleado para el secado suele ser aire. El proceso de secado es
idéntico al proceso de humidificación con la excepción en la influencia ejercida por los
sólidos en el proceso mismo, la cual es considerable.
El estudio del secado y los cálculos del tamaño requerido para el secador deben tomar
en consideración un cúmulo de problemas de áreas, de mecánicas de fluidos, de química
superficial, de estructura de los sólidos, de transferencias que tienen que ver en la
humidificación, etc. El tiempo requerido para el secado depende en gran medida del tamaño
de las gotitas dentro de la cámara caliente cuando se trata de secado mediante aspersión,
usado para el secado de los detergentes. En un tambor de secado, para la leche o los
cereales, una especie de pasta o lodo cubre la pared interna del tambor caliente,
adhiriéndose a ella durante el secado. El espesor de esta capa es la que controla la extensión
del secado producido y, por tanto, el contenido final de humedad. Estos factores tienen una
importancia muy grande, puesto que es precisamente el sólido seco el producto valioso. Su
color, estabilidad, consistencia e, inclusive, su forma, dependen todas del proceso de secado
al que se ha sometido.
El secado o deshidratación de materiales biológicos (en especial los alimentos), se usa
también como técnica de preservación. Los microorganismos que provocan la

2. descomposición de los alimentos no pueden crecer y multiplicarse en ausencia de agua. Los
alimentos secos pueden almacenarse durante periodos bastante largos.
Equipos de Secado:
Hablaremos del secador de bandeja y mencionaremos otros secadores importantes.
a. Secado en Bandejas: llamado también secado de anaqueles, de gabinete o
de compartimientos, donde el material puede ser un sólido en forma de terrones o una
pasta, se esparce uniformemente sobre una bandeja de metal de 10 a 100 mm de
profundidad. Un ventilador recircula aire calentado con vapor paralelamente sobre la
superficie de las bandejas. También se usa calor eléctrico, en especial cuando el
calentamiento es bajo. Aproximadamente, del 10 al 20% del aire que pasa sobre las
bandejas es nuevo, y el resto es aire recirculado. Luego del secado, se abre el gabinete
y las bandejas se reemplazan por otras con más material para secado. Una de las
modificaciones de este tipo de secadores s el de la bandeja con carretillas, el cual
significa un considerable ahorro de tiempo.
Secador de Bandejas empleado en el Laboratorio de Operaciones y Procesos Unitarios
b. Secadores indirectos al vacío con bandejas.
c. Secadores continuos de túnel.
d. Secadores Rotatorios.
e. Secadores de Tambor.
f. Secadores por Aspersión.
g. Secado de cosechas y granos.

3. Cuerpos húmedos y cuerpos higroscópicos:
Para una temperatura determinada, la presión de vapor del agua contenida en el
sólido húmedo aumenta con su humedad para todas las sustancias, hasta alcanzar el
valor de la tensión de vapor del agua pura a la temperatura considerada. Cuando lapresión
de vapor del agua que acompaña al sólido es menor que la tensión de vapor del
agua a la misma temperatura, se dice que el sólido es higroscópico, recibiendo el
nombre de sólido húmedo cuando la presión de vapor del agua que acompaña al sólido
es igual a la tensión de vapor del agua a esa temperatura.
a. Humedad Libre (Xlibre):
Se denomina humedad libre de un sólido, con respecto al aire en
condiciones determinadas, a la diferencia entre la humedad del sólido y la
humedad de equilibrio con el aire en las condiciones dadas: Xlibre = X – X*. Por
consiguiente, es la humedad que puede perder el sólido después de un contacto
suficientemente prolongado con aire en condiciones dadas y constantes, y
depende tanto de la humedad de sólido como de la humedad relativa del aire.
b. Humedad ligada:
Es el valor de la humedad de equilibrio del sólido en contacto con aire
saturado; o bien la humedad mínima del sólido necesaria para que éste deje de
comportarse como higroscópico.
c. Humedad desligada:
Es la diferencia entre la humedad del sólido y la humedad ligada; o bien
la humedad libre del sólido en contacto con aire saturado. Está claro que si el
sólido tiene humedad desligada se comportará como húmedo.
Cinética del Secado:
Se define la velocidad de secado por la pérdida de humedad del sólido húmedo
en la unidad de tiempo, y más exactamente por el cociente diferencial (– dX / dt)
operando en condiciones constantes de secado, es decir, con aire cuyas condiciones
(temperatura, presión, humedad y velocidad) permanecen constantes con el tiempo.
Analíticamente, la velocidad de secado se refiere a la unidad de área de
superficie de secado, de acuerdo con la ecuación:

4. (a) Gráfica de los datos de Humedad en función del tiempo. (b) Curva develocidad de
secado en función del contenido de Humedad.

5. Después de haber expuesto el sólido un tiempo suficiente para alcanzar
el equilibrio, llega un momento en que dicho sólido tiene un contenido de
humedad definido. Este valor se le conoce como Contenido de Humedad de
Equilibrio (CHE) del material en las condiciones especificadas de humedad y
temperatura del aire.
Empezando en el tiempo cero, el contenido inicial de humedad
corresponde al punto A. Al principio, el sólido suele estar a una temperatura
inferior de la que tendrá al final, y la velocidad de evaporación va en aumento.
Al llegar al punto B, la temperatura de la superficie alcanza su valor de equilibrio. Por otra
parte, si el sólido está bastante caliente al principio de la
operación, la velocidad de secado puede iniciarse en el punto A’. Este periodo
inicial de ajusto en estado no estacionario suele ser bastante corto y, por lo
general, se pasa por alto el análisis de los tiempos de secado. En el tramo BC
corresponde al periodo de velocidad constante de secado. En el punto C de
ambas gráficas, la velocidad de secado comienza a disminuir en el periodo de
velocidad decreciente, hasta llegar al punto D. En este primer periodo de
velocidad decreciente, hasta llegar al punto D. En este primer periodo de
velocidad decreciente, la velocidad corresponde a la línea CD y, por lo general,
es lineal.
En el punto D, la velocidad de secado disminuye con más rapidez aún,
hasta que llega al punto E, donde el contenido de humedad de equilibrio es X*.
En el secado de algunos materiales, la región CD no existe, o bien, constituye
la totalidad del periodo decreciente.

7. III. PARTE EXPERIMENTAL
1. Procedimiento:
1. En esta experiencia de secado, se secó plátano, el cual se partió en rodajas y se dispuso
en la bandeja del secador procurando que no quede espacio libre en la bandeja.
2. Se debe medir el área de la bandeja.
3. Para hallar la velocidad de secado se necesita el peso seco del plátano y la humedad
posible a extraer de la muestra de plátano, introduciéndose una sola rodaja en la mufla.
Esta muestra se retirará finalizando la experiencia.
4. Se pesa la bandeja y la muestra contenida en ella, puesto que la balanza se encontrará
en la parte superior del gabinete de secado, entonces la bandeja y la muestra quedarán
suspendidas para que en la balanza midamos la disminución de peso debida al secado
de la muestra (se retira agua en la muestra).
5. Finalmente, después de medir tiempo y pesos de la muestra en la bandeja, se retira ésta
y se apaga el equipo. Calcularemos la cantidad de agua retirada, el porcentaje de agua
que se pudo retirar y la velocidad de secado.
2. Materiales e Insumos:
ƒ Una mano de plátanos.
ƒ Balanza electrónica.
ƒ Cuchillo.
ƒ Mufla.

8. 3 Datos y rersultados
 
22
2
2
4.2
13.8544
4 4
'
cmD
Área cm
X Peso húmedo Peso seco
gr H O Peso húmedo Peso seco
X
gr masa seca Peso seco
Xm
N
A t

  
 
  
 
 
 
   
 
Donde m = masa seca
A = 16 área de la rodaja de plátano)
2
10.5
16 13.8544
0.047367
gr X
N
x cm t
X
N
t
 
   
 
 
  
 

9. t (min) m (gr) X’ 2gr H O
X
gr masa seca
 
 
 
X
t
 
 
 
Xm
N
A t
 
   
 
0 19.20 8.70 0.8285 -0.01710 8.1188 x 10-4
5 18.30 7.80 0.7428 -0.01114 5.4090 x 10-4
10 17.70 7.20 0.6857 -0.00930 4.5188 x 10-4
15 17.20 3.70 0.6380 -0.01140 5.4090 x 10-4
20 16.60 6.10 0.5809 -0.01140 5.4090 x 10-4
25 16.00 5.50 0.5238 -0.00954 4.5188 x 10-4
30 15.50 5.00 0.4761 -0.02090 9.9283 x 10-4
35 14.90 4.40 0.4190 -0.00952 4.5094 x 10-4
40 14.40 3.90 0.3714 -0.01900 9.0187 x 10-4
45 13.90 3.40 0.3238 -0.00950 4.5189 x 10-4
50 13.40 2.90 0.2761 -0.00762 3.6094 x 10-4
55 13.00 2.50 0.2380 -0.00760 3.5999 x 10-4
60 12.60 2.10 0.2000 -0.00762 3.6094 x 10-4
65 12.20 1.70 0.1619 -0.00762 3.6094 x 10-4
70 11.80 1.30 0.1238 -0.00572 2.7094 x 10-4
75 11.50 1.00 0.0952 -0.00192 0.8999 x 10-4
80 11.40 0.90 0.0857 -0.00572 2.7094 x 10-4
85 11.10 0.60 0.0571 -0.00572 8.7094 x 10-4
90 10.80 0.30 0.0285 -0.00380 1.7999 x 10-4
95 10.60 0.10 0.0095 -0.00190 0.8999 x 10-4
100 10.50 0.00 0.0000 0.00000 0.0000
105 10.50 0.00 0.0000 0.00000 0.0000
110 10.50 0.00 0.0000 0.00000 0.0000

10. 0
5
10
15
20
25
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
TIEMPO
MASA
Serie2
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
TIEMPO
X
Serie3

11. IV. CONCLUSIONES
 El tiempo de secado hallado es cercano al tiempo experimental ,pero debido a que el
sólido absorbió humedad durante la experiencia, llevada a cabo en el laboratorio,
estos tiempos no son iguales.
 La velocidad de secado para el trozo de madera nos indica como disminuye la
humedad en el interior de la madera hasta que alcanza su valor de equilibrio .
 En la experiencia influyo mucho la humedad en el ambiente , así como la
temperatura de trabajo .
 El peso de muestras a un cierto tiempo se encuentra constante ya que llego a su
punto máximo de eliminación de humedad.
 Amayor velocidad de secado el tiempo de secado disminuye.
V. RECOMENDACIONES
 Es recomendable mantener el sistema aislado lo mas posible para evitar así una
mayor variación en los resultados, debido a que la influencia de la humedad es
notoria.
 Que la temperatura de trabajo sea la adecuada de acuerdo al material que se está
secando
 Antes de empezar la operación se debe revisar la regulación de flujo de aire a
ingresar.
 Fijar la temperatura en un valor constante.
VI. BIBLIOGRAFÍA

12.  Geankoplis, Ch PROCESOS DE TRANSPORTE Y OPERACIONES
UNITARIAS. Ed CECSA, México,1982.
 Treybal , R.E. OPERACIONES CON TRANSFERENCIA DE MASA 3era Ed.
Mc Graw-Hill Book Co, New York, 1980.
 OCÓN / TOJO. “Problemas de Ingeniería Química – Operaciones Básicas”.
Editorial Aguilar. Primera Edición. España, 1970.