Este documento describe un experimento de secado realizado en una cámara de secado. El objetivo del experimento fue estudiar las curvas de secado características de una muestra y determinar los parámetros de secado en la cámara. Se explican conceptos teóricos sobre secado como factores que afectan el proceso, mecanismos de secado y tratamiento de sólidos en secadores. El documento proporciona información sobre un experimento práctico de ingeniería química sobre secado realizado por estudiantes.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA
FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA Y METALURGIA
DEPARTAMENTO ACÁDEMICO DE INGENIERÍA QUÍMICA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS
ALIMENTARIAS
TRANSFERENCIA DE MASA (AI-443)
PRACTICA N° 02
“SECADO EN CAMARAS
DOCENTE DE PRACTICA : Ing. ZEGARRA VILA, Anna.
ALUMNOS : GARCIA SULCA, Alexis A.
OROSCO PAREJA, Daniel.
YAPANQUI MISARAIME, Isaías.
GRUPO : MARTES (7:00 – 10: 00 am)
FECHA DE EJECUCIÓN : 09/05/2017
FECHA DE ENTREGA : 16/05/2017
AYACUCHO – PERÚ
2017

2. I. INTRODUCCION
En la ingeniería química, así como en la industria de los alimentos; uno de los
procesos más utilizados es el secado, el cual se refiere a la remoción de un
líquido de un material por la aplicación de calor, llevándose a cabo por
evaporación y no por procesos mecánicos. Este proceso se logra por la
transferencia del líquido a un gas no saturado como aire.
El objetivo del proceso de secado es detener o disminuir el crecimiento de
microorganismo-así como las reacciones químicas. En alimentos se suele
hablar de deshidratación. La deshidratación o secado de alimentos no sólo
afecta el contenido de agua de alimentos, también altera otras propiedades
físicas, químicas y microbiológicas, como la actividad enzimático, crecimiento
microbiano, dureza, viscosidad, sabor, palatabilidad.
En las industrias, el secado es una operación unitaria, que permite reducir la
humedad a niveles bajos en tiempos menores y permite una conservación
adecuada de los productos. Es importante resaltar que no a todos los
productos se les puede aplicar esta operación, debido a que existen algunos
que se dañan al aumentar su temperatura. En la deshidratación de alimentos el
proceso de secado involucra la transferencia de masa y energía, el
conocimiento de estos fenómenos ayuda al diseño de secadores
(deshidratadores).
El presente informe tiene como fin dar a conocer los fenómenos
involucrados con el secado, así como el análisis de la termodinámica y cinética
de secado de muestras en un secador de cámaras, el mismo que se llevó a
cabo en el laboratorio de transferencia de Masa.
OBJETIVOS:
- Estudiar las curvas del secado características de una muestra en una
cámara de secado.
- Determinar los parámetros de secado en cámara.

3. II. FUNDAMENTO TEORICO
2.1 Secado
El secado significa la remoción de cantidades de agua relativamente pequeñas
de cierto material. La evaporación se refiere a la eliminación de cantidades de
agua bastante grandes; además, ahí el agua se elimina en forma de vapor a su
punto de ebullición. En el secado, el agua casi siempre se elimina en forma de
vapor con aire.
El secado o deshidratación de materiales biológicos (en especial los
alimentos), se usa también como técnica de preservación. Los
microorganismos que provocan la descomposición de los alimentos no pueden
crecer y multiplicarse en ausencia de agua. Además, muchas de las enzimas
que causan los cambios químicos en alimentos y otros materiales biológicos no
pueden funcionar sin agua (Treybal, 1998).
El secado se describe como un proceso de eliminación de sustancias volátiles
(humedad) para producir un producto sólido y seco. La humedad se presenta
como una solución liquida dentro de los sólidos, es decir: en la microestructura
del mismo. Cuando un sólido húmedo es sometido a secado térmico, dos
procesos ocurrirán simultáneamente:
- Habrá transferencia de energía (comúnmente como calor) de los alrededores
para evaporar la humedad de la superficie.
- Habrá transferencia de la humedad interna hacia la superficie del sólido
La velocidad a la cual el secado es realizado está determinada por la velocidad
a la cual los dos procesos, mencionados anteriormente 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
2.1.1 Factores que afectan al proceso de secado
Factores muy importantes en el proceso de secado de partículas son el tamaño
y geometría de las partículas y en lo que corresponde a la cámara de secado,
encontramos a la temperatura, humedad relativa, velocidad del aire y presión.
Uno de los factores más importantes y que determina críticamente la velocidad
de secado es la diferencia de temperatura que se tiene de bulbo seco de aire y
la de bulbo húmedo de la superficie de la partícula que está siendo secada,
mejor conocida como depresión de bulbo húmedo.
La relación es la siguiente, entre más grande es esta diferencia, mayor será la
humedad de vapor que el aire puede tomar y la rapidez a la cual esta puede
ser removida de la superficie del material (Geankoplis 1998).

4. 2.1.2. Secado Mecánico
El secado artificial o mecánico determina mayores gastos pero tiene ventajas,
pues al controlarse las variables del tratamiento, en el lapso de unas horas, es
posible obtener un producto homogéneo y de buena calidad comercial.
Hay diversos métodos para deshidratar las hierbas, que pueden clasificarse,
entre otras formas, de la siguiente manera:
a) Desecación por aire caliente.
b) Desecación por contacto directo con una superficie caliente.
c) Desecación por aporte de energía de una fuente radiante de microondas
o dieléctrica.
d) Liofilización.
De ellos, el más utilizado es la aplicación de una corriente de aire caliente.
Sobre éste método haré algunas consideraciones con la intención de ayudar a
comprender el proceso y su control.
Al desecar una hierba húmeda con aire caliente, el aire que aplicamos aporta el
calor para la evaporación de la humedad y actúa como transporte para eliminar
el vapor de agua que se forma en la cercanía de la superficie de evaporación.
Haciendo un poco de teoría, si consideramos un sólido inerte, mojado con agua
pura, que se deseca en una corriente de aire caliente que circula paralelamente
a la superficie de desecación, y suponiendo además que la temperatura y la
humedad del aire sobre la superficie del sólido se mantienen constantes
durante todo el ciclo de desecado y que todo el calor necesario es aportado por
dicha corriente de aire.
El contenido de humedad del sólido durante su desecación muestra, por lo
general, tres fases:
Fase 1: "estabilización", en la cual las condiciones de la superficie del sólido se
equilibran con las del aire de secado. Generalmente es una proporción
despreciable del total tiempo total de secado.
Fase 2: "período de velocidad constante", durante el mismo la superficie del
sólido se mantiene saturada de agua líquida debido a que el movimiento del
agua desde el interior del sólido hasta la superficie ocurre a la misma velocidad
que la de la evaporación en la superficie.
Durante esta etapa la temperatura del aire puede ser un poco mayor que la
temperatura crítica que puede alcanzar la hierba, dentro de ciertos límites.
Fase 3: "período de velocidad decreciente", la superficie del sólido comienza a
desecarse porque el agua que a un se halla en su interior encuentra
dificultades para llegar a la superficie del sólido.

5. La temperatura del sólido comienza a elevarse hasta aproximarse a la
temperatura del aire de secado cuando el producto se ha desecado totalmente.
Esto es lo que determina que la temperatura del aire deba moderarse para
evitar que la temperatura de las hierbas supere la temperatura crítica
(generalmente entre 35 y 45° C).
Por lo normal esta fase 3 constituye la mayor proporción del tiempo total del
secado.
Las consideraciones que se ejemplificaron tienen validez para sistemas simples
y aunque las hierbas durante el secado se comportan siguiendo patrones
similares al descrito, constituyen sistemas mucho más complejos y
heterogéneos; entre sus componentes figuran proteínas, grasas, carbohidratos,
vitaminas, enzimas y sales inorgánicas y muchos de estos componentes están
fuertemente hidratados.
Se puede agregar que, cada secadora tiene un comportamiento propio, incluso
para un sistema similar de secado, por lo cual es importante conocerla y
calibrarla bien para obtener una buena calidad de producto.
Por eso es conveniente consultar con una empresa dedicada especialmente a
la fabricación de secadoras de hierbas, para ajustar el tamaño de la secadora y
otros requerimientos al tamaño de la explotación (Geankoplis 1998).
2.1.3 Mecanismo de Secado
a) Evaporación
Esta ocurre cuando la presión del vapor de la humedad en la superficie del
solido es igual a la presión atmosférica. Esto se debe al aumento de
temperatura de la humedad hasta el punto de ebullición. La temperatura puede
ser disminuida bajando la presión (evaporación al vacío).Si la presión
disminuye mucho, la fase liquida no puede existir y la humedad en el producto
es congelada.
b) Vaporización
El secado es llevado a cabo por convección, pasando aire caliente sobre el
producto. El aire es enfriado por el producto y la humedad es transferida hacia
el aire. En este caso la presión del vapor de la humedad sobre el sólido es
menor que la presión atmosférica
2.1.4 Tratamiento de sólidos en los secadores
En los secaderos adiabáticos los sólidos están expuestos al gas de alguna de
estas formas:

6. - El gas circula sobre la superficie de un lecho o una lámina del sólido, o bien
sobre una o ambas caras de una lámina o película continua. Este proceso se
llama secado con circulación superficial (figura 1).
- El gas circula a través de un lecho de sólidos granulares gruesos que están
soportados sobre una rejilla. Recibe el nombre de secado con circulación a
través. Como en el caso del secado con circulación superficial, la velocidad del
gas se mantiene baja para evitar el arrastre de partículas sólidas (figura 2).
- Los sólidos descienden en forma de lluvia a través de una corriente gaseosa
que se mueve lentamente, con frecuencia dando lugar a un arrastre no
deseado de las partículas finas (figura 3).
- El gas pasa a través de los sólidos con una velocidad suficiente para fluidizar
el lecho (figura 4).
- Los sólidos son totalmente arrastrados por una corriente gaseosa de alta
velocidad y neumáticamente transportados desde un dispositivo de mezcla
hasta un separador mecánico
Figura 1: Flujo de gas sobre un lecho estático de sólidos
Figura 2: Flujo de gas a través de un lecho de sólidos
Figura 3: Acción en un secadero rotatorio
Figura 4: Lecho fluidizado de sólidos

7. Figura 5: Flujo en paralelo gas-sólido en un secadero flash de transporte
neumático
En los secaderos no adiabáticos el único gas a separar es el agua o disolvente
que se vaporiza. Los secaderos no adiabáticos difieren básicamente en la
forma en la que los sólidos se exponen a la superficie caliente o a otra fuente
de calor, pudiendo ser alguna de las siguientes:
- Los sólidos se esparcen sobre una superficie horizontal estacionaria o que se
desplaza lentamente y se «cuecen» hasta que se secan. La superficie puede
calentarse eléctricamente o mediante un fluido de transmisión de calor tal como
vapor de agua o agua caliente o por medio de un calentador radiante.
- Los sólidos se mueven sobre una superficie caliente, generalmente cilíndrica,
por medio de un agitador o un transportador de tornillo o de palas.
- Los sólidos deslizan por gravedad sobre una superficie inclinada caliente o
bien son transportados en sentido ascendente por la superficie y deslizándose
posteriormente hasta una nueva localización (revistas.unjbg.edu.pe).
III. MATERIALES Y METODOS:
3.1 MATERIALES:
- Cuchillos.
- Bandeja.
- Balanza.
- Cronometro.
- Termómetro
3.2EQUIPOS:
- Cámara de secado
3.3PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
- Instalar en la cámara de secado el control de la temperatura ordinaria y de
bulbo húmedo.
- Encender la cámara de secado y estabilizar térmicamente a una determinada
temperatura de operación (aproximadamente 70 ºC)

8. - Disponer en una bandeja en forma homogénea una determinada cantidad de
muestra, medir la altura de carga, la superficie de exposición al secado y la
temperatura inicial del sistema y el tiempo de inicio.
- Cada 5 min. Registrar el peso de la muestra la temperatura ordinaria y la
temperatura Superficial del sólido.
- Dar por concluida el secado del material cuando no se registre variación
significativa del peso de la muestra en función del tiempo.
- En forma paralela determinar la humedad de la muestra en el determinador
digital de humedad ha temperatura de 105 ºC.
4 RESULTADOS Y DISCUSIONES:
Peso de la bandeja = 38.3g
CUADRO 1: Datos de laboratorio
N° tiempo
(min)
Tbs (°C) Tbh (°C) Tsuperf icie Pbandeja +
Pmanzana
Pmanzana (gr)
Alimentacion
1 0 10 9 16 85 46.7
2 10 43 25 20 82.5 44.2
3 20 45 26 25 79.3 41
4 30 48 26 28 76.2 37.9
5 40 50 26.5 31 72.8 34.5
6 50 51.2 26.2 39 69.7 31.4
7 60 62 26 31 65.9 27.6
8 80 63 27 44 60.5 22.2
9 100 63 27 46 55.3 17
10 120 64 27 48 51.5 13.2
11 140 64 27 51 48 9.7
12 160 64 26 51.5 46.8 8.5
13 180 57 25.5 46.5 46.6 8.3
14 200 60 26 48 46.5 8.2
%𝐻 (𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙) = 84.15%
CALCULOS:
Determinación de la masa de agua para un tiempo inicial:
𝐹 = 46.7𝑔
46.7 𝑔 → 100%
𝑚𝑎𝑔𝑢𝑎 𝐹 → 84.15%
𝑚𝑎𝑔𝑢𝑎 𝐹 =
46.7 𝑔 ∗ 84.15%
100%

9. 𝑚𝑎𝑔𝑢𝑎 𝐹 = 39.2981𝑔
Determinación del Solido Portante (𝑆𝑃):
𝑆𝑃 = 𝐹 − 𝑚𝑎𝑔𝑢𝑎 𝐹
𝑆𝑃 = 46.7 − 39.2981𝑔
𝑆𝑃 = 7.401𝑔
Determinación de la fracción másica de agua para cada tiempo:
𝑋 𝐹 =
𝑚𝑎𝑔𝑢𝑎 𝐹
𝐹
=
39.2981𝑔
46.7𝑔
= 0.84150
𝑋10 =
𝑚𝑎𝑔𝑢𝑎 𝐹
𝐹
=
36.79805𝑔
44.2𝑔
= 0.83225
Determinación de los valores X:
𝑋 =
𝑥
1 − 𝑥
𝑋 =
0.8415
1 − 0.8415
= 5.30914
Determinación de los valores 𝛥𝑋:
𝛥 𝑋 = 4.971399 − 5.30914 = −0.337748
Determinación de la velocidad de secado:
𝑅 = −
𝑆𝑃
𝐴
∗
∆𝑋
∆𝑡
𝑅 = −
7.401𝑔
0.0182𝑚2
∗
−0.337748
10
= 13.734465
CUADRO 2: Tabla de valores obtenidos
Tiempo Masa ΔMasa MH2O x X Δ X Δ t R Tbs Tbh Tsup
0 46.7 0 39.298 0.84150 5.30915 0.00000 0 0 10 9 16
10 44.2 2.5 36.798 0.83254 4.97140 -0.33775 10 13.73636 43 25 20
20 42 2.2 34.598 0.82376 4.67418 -0.29722 10 12.08799 45 26 25
30 37.9 4.1 30.498 0.80470 4.12027 -0.55391 10 22.52762 48 26 28
40 34.5 3.4 27.098 0.78545 3.66093 -0.45934 10 18.68144 50 26.5 31

10. 50 31.4 3.1 23.998 0.76427 3.24213 -0.41881 10 17.03308 51.2 26.2 39
60 27.6 3.8 20.198 0.73181 2.72875 -0.51338 20 10.43963 62 26 31
80 22.2 5.4 14.798 0.66658 1.99921 -0.72954 20 14.83527 63 27 44
100 17 5.2 9.598 0.56459 1.29669 -0.70252 20 14.28581 63 27 46
120 13.2 3.8 5.798 0.43925 0.78331 -0.51338 20 10.43963 64 27 48
140 9.7 3.5 2.298 0.23691 0.31047 -0.47285 20 9.61545 64 27 51
160 8.5 1.2 1.098 0.12918 0.14835 -0.16212 20 3.29673 64 26 51.5
180 8.3 0.2 0.898 0.10820 0.12133 -0.02702 20 0.54945 57 25.5 46.5
200 8.2 0.1 0.798 0.09732 0.10782 -0.01351 -200 -0.02747 60 26 48
promedio 53.157 25.014 37.5
DESARROLLO DE LAS CURVAS DE SECADO
5 DISCUSIÓN DE RESULTADOS:
6 CONCLUSIONES:
7 CUESTIONARIO:
8 BIBLIOGRAFIA:
0.00000
1.00000
2.00000
3.00000
4.00000
5.00000
6.00000
0 50 100 150 200 250
X
tiempo
X Vs t

11. - Arias Jara, A. “Tabla De Parámetros De Densidad De Líquidos,
constantes de Antoine y base de datos de difusividad de pares de gases
Ref (Yaws – Himmelblau, 6ta. Ed.).
- GEANKOPLIS C J: "Procesos de Transporte y operaciones unitarias"
3ra ed.CECSA, México, 1998.
- TREYBAL. Robert E. “Operaciones de Transferencia de Masa”. 2da edi.
Edit. Mc Graw-Hill,México. 1988.
- http://revistas.unjbg.edu.pe/index.php/CYD/article/viewFile/339/293