humedad

1. CONTENIDO DE HUMEDAD EN EQUILIBRIO.
Contenido de humedad.
Antes de comenzar con el estudio de los balances de materia y energía en el proceso de
secado, resulta conveniente definir y conocer algunos términos que permiten expresar la
cantidad de agua que contiene el sólido a secar, así como la cantidad de agua que es
necesario eliminar para secarlo. Al igual que en el caso del aire húmedo, consideraremos
que el sólido húmedo está formado por una parte completamente seca (sólido seco) más
una cierta cantidad de agua.
Contenido de humedad en base húmeda, es la cantidad de agua que contiene el sólido
referido al sólido húmedo (sólido seco + agua).
W= mw/(mw + ms) kg de agua/ kg sólido (x100 = % )
Este será el que se utilice salvo que se indique otra cosa.
Contenido de humedad en base seca, es la cantidad de agua referida al sólido seco:
Ws = mw/ms kg de agua/kg sólido seco (x100 = % ) donde hay que tener en cuenta que
este porcentaje puede ser mayor del 100% en el caso de que el producto contenga más
agua que parte sólida.
Resulta muy sencillo relacionar un contenido con el otro:
W = Ws/(Ws+1) Ws = W/(1-W)
Humedad en el equilibrio x*. Es el contenido de humedad de una sustancia que está en
el equilibrio con una presión parcial dada del vapor.
Humedad ligada. Se refiere a !a humedad contenida en una sustancia que ejerce una
presión de vapor en el equilibrio menor que la del líquido puro a la misma temperatura.
Humedad no ligada. Se refiere a la humedad contenida en una sustancia que ejerce una
presión de vapor en el equilibrio igual a la del líquido puro a la misma temperatura.
Cuando una sustancia se expone al aire (no saturado) comenzará a evaporarse o
condensarse agua en él hasta que las presiones parciales del vapor contenido en el aire y
del líquido contenido en el sólido se igualen. Entonces el sólido y el aire estarán en
equilibrio, llamándose humedad en equilibrio, We, al contenido de agua en base seca que
tiene el sólido en ese momento y siempre que no cambien las circunstancias externas
(temperatura o humedad principalmente). Para una temperatura dada, la humedad en
equilibrio del sólido dependerá, por tanto, de la humedad relativa que tenga el aire. Al
representar gráficamente HR frente a We (o vicerversa) se obtiene una curva de
equilibrio, que será distinta para cada sustancia y para cada temperatura.

2. Para Sólidos
En la figura se muestran algunas relaciones típicas de humedad en el equilibrio, en donde
la humedad en cada caso es agua. Aquí, la presión parcial en el equilibrio del vapor de
agua en la corriente gaseosa se dividió entre la presión de vapor del agua pura p, para
obtener la saturación relativa o humedad relativa del gas, porque entonces las curvas son
aplicables en un rango modesto de temperaturas y no se limitan únicamente a una
temperatura.

3. Considérese la curva para la madera. Si la madera contiene inicialmente un contenido
muy alto de humedad, 0.35 kg agua/kg sólido seco por ejemplo, y se expone a una
corriente continua de aire con 0.6 de humedad relativa, la madera perderá humedad por
evaporación hasta que alcance por fin su concentración en el equilibrio que corresponde
al punto A sobre la curva.
Una mayor exposición a este aire, aun por periodos indefinidamente grandes, no
provocará pérdidas adicionales de humedad del menor humedad relativa; no obstante,
Eliminar toda la humedad, hay que exponerlo a aire perfectamente seco, que
corresponde al origen de la curva. La humedad contenida en la madera hasta una
concentración que corresponde al punto B en la figura, humedad que ejerce una presión
de vapor menor que la del agua pura, puede ser humedad contenida dentro de las
paredes de la estructura de la planta, humedad en suave combinación química con el
material celulósico, humedad presente como una solución líquida de porciones solubles
del sólido y como una solución de sólidos, humedad dentro de pequeños capilares y
huecos en todo el sólido o bien adsorbida sobre la superficie.
Esta humedad se llama agua ligada. Si se expone a aire saturado, la madera puede tener
un contenido en humedad mayor de 0.3 kg/kg sólido seco (punto B); la humedad que
excede a la que se encuentra en B, agua no ligada, ejerce la presión de vapor del agua
pura a la temperatura predominante. La humedad en el equilibrio para una especie dada
de sólido puede depender del tamaño de partícula o de la superficie específica, si la
humedad, antes que de cualquier otra forma, está físicamente adsorbida.
Diferentes sólidos tienen diferentes curvas de humedad en el equilibrio, como se muestra
en la figura. Generalmente, los sólidos inorgánicos, que son insolubles en el líquido y que
no muestran propiedades especiales de adsorción, como el óxido de zinc en la figura,
muestran contenidos relativamente bajos de humedad en el equilibrio; por el contrario, los
materiales celulares, esponjosos, especialmente los de origen vegetal (como el tabaco, en
la figura), generalmente muestran elevados contenidos de humedad en el equilibrio.
La presión parcial en el equilibrio para un sólido es independiente de la naturaleza del
gas seco, siempre que este último sea inerte frente al sólido y sea la misma presión en
ausencia de gas no condensable. Los mismos sólidos, cuando están húmedos con
líquidos diferentes al agua, muestran diferentes curvas en el equilibrio. Con frecuencia, el
efecto de cambios grandes de temperatura, se ve que la humedad en el equilibrio es
similar en muchos aspectos al equilibrio de adsorción.

4. La curva de equilibrio cambia con la temperatura. Existen en tablas en las que se obtiene
la humedad de equilibrio de un sólido cuando se encuentra en contacto con aire a
distintas temperaturas y humedades relativas.
SECADO CON AIRE
¿Qué es secado?
Secado generalmente se refiere a la remoción de líquido de un sólido por evaporación
El secado es el proceso más antiguo utilizado para la preservación de alimentos, siendo
uno de los métodos más comunes vigentes de mayor importancia en todos los sectores
para la producción de productos sólidos.
La deshidratación de alimentos es un proceso que involucra la transferencia de y energía.
El entendimiento de estos dos mecanismos en el alimento a secar y el aire o gas de
secado, así como de las propiedades termo-físicas, de equilibrio transporte de ambos
sistemas, son de vital importancia para modelar el proceso y diseñar el secador.
(Crapiste, 1997).
Las operaciones de deshidratado son importantes en la industria de la química y de
alimentos. El objetivo principal del secado de fruta es remover es remover agua del solido
hasta un nivel en donde el crecimiento microbiológico y la deterioración por reacciones
químicas seas minimizadas.

5. PROCESO DE SECADO
La gran variedad de alimentos deshidratados hoy en día están disponibles en el mercado
Han despertado el interés de las especificaciones de calidad y conservación de energía
enfatizando la necesidad de los entendimientos de los procesos de secado.
Cuando un sólido húmedo es sometido a un proceso de secado, se presenta dos
subprocesos.
1.- Transferencia de la humedad interna del solido hacia la superficie de este y su
subsecuente evaporación. El movimiento de la humedad dentro del solido es una función
de naturaleza física del sólido, su temperatura y su contenido de humedad.
2.- Transferencia de energía en forma de calor del medio ambiente que rodea al solido
para evaporar la humedad de su superficie. Este segundo subproceso depende de las
condiciones externas de temperatura, humedad, y flujo de aire, presión, área de
exposición y el tipo de secador empleado.
El comportamiento de los sólidos en el secado es medido como la perdida de la humedad
como una función del tiempo. Existen tres etapas en el proceso de secado como se
observa en la siguiente figura 1 y figura 2, durante la primera etapa del secado, la
velocidad del secado es uniforme, la vaporización empieza cuando el contenido de
humedad en el sólido llega a la superficie de este. Durante este periodo el paso
controlante es la difusión del vapor del agua a través de la interface de humedad-aire.
Cuando el contenido de humedad promedio ha alcanzado el contenido crítico de
humedad, significa que la capa de humedad de la superficie ha sido casi evaporada

6. La segunda etapa, está formada por el periodo de secado de la superficie insaturada
hasta lograr una completa evaporación del liquido contenido en la superficie del solido. En
la tercera etapa, el paso controlante es la velocidad a la que la humedad se mueve en el
interior del sólido como resultados de gradientes de concentración, conforme la
concentración de humedad se reduzca, la velocidad del movimiento interno de humedad
disminuye, provocando que la velocidad de secado aumente hasta que el contenido de
humedad llegue a su punto de equilibrio con la humedad del aire de secado es aquí
donde el proceso de secado termina.
El contenido final de humedad, termina el tiempo de secado y las condiciones requeridas
para el proceso de secado.
La velocidad y uniformidad del secado, son dos factores importantes que afectan a la
calidad del proceso y evitan las perdidas físicas, estructurales y químicas y nutricionales
del alimento.
Un proceso de secado optimo es cuando el tiempo en el que se lleva a cabo es el mínimo,
utilizando un mínimo de energía, lo cual está estrechamente relacionada con la eficiencia
energética del secador empleado.