Diapositivas de secado, Diapositivas de Calor y Transferencia de Masa

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Sólido Seco S s

Humedad X

Vapor Y´

Gas

B

A

A

B

Secado

Sólido

Gas+Vapor

´

GS

Operaciones de Secado

Operaciones de Secado

A

B

Sustancia pura

Comportamiento

ideal

Se transfiere.

Sustancia pura

Mezcla

multicomponente

.

Comportamiento

ideal

.

No se transfiere.

Operaciones de Secado

 Cuando la sustancia que no se transfiere es una mezcla multicomponente de gases,

usaremos las siguientes reglas de mezcla para calcular el peso molecular promedio:

 Cuando la composición está expresada en fracciones molares:

 Cuando la composición está expresada en fracciones másicas:

N

B i i i 1

M

M = (^) ∑ y

N i

B i 1= Mi

= (^) ∑

x

M

Bases conceptuales

Ecuación de Dalton

Calor de vaporización del agua .

Ecuación de Antoine (^).

N

i 1

P

=

= (^) ∑ Pi

s B A C T

ln P

λ

c^ 1/3^ 2/3^2

c

RT (A B C D E ) M

T( C) 273, 1 T

  λ = (^)   τ + τ + τ + τ + τ    ° +  τ = −    

CONCEPTOS GENERALES

 El término secado se refiere generalmente a la eliminación de humedad

de una sustancia.

 En este sentido es un término algo vago y, a veces, se aplica en forma

inconsistente, de modo que es necesario hacer algunas precisiones:

 Por ejemplo, un sólido húmedo tal como la madera, tejido o papel puede

secarse por evaporación de la humedad en una corriente de gas o por

medios mecánicos como el exprimido o por centrifugación, estos dos

últimos procedimientos no se consideran normalmente como

OPERACIONES DE SECADO.

 Una solución puede desecarse por dispersión, o nebulización en finas

gotas en una corriente de gas caliente, que produce la evaporación del

líquido. Sin embargo, la evaporación de una solución en ausencia de una

corriente de gas que elimine la humedad no se considera normalmente

como OPERACIÓN DE SECADO.

CONCEPTOS GENERALES

 Un líquido como el benceno puede ser secado de pequeñas cantidades

de agua que contenga por una de una operación que es realidad es una

“rectificación”.

 Pero la eliminación de pequeñas cantidades de acetona por el mismo

proceso no se conoce normalmente como secado.

 Gases y líquidos que contengan pequeñas cantidades de agua pueden ser

secadas por adsorción.

 En general, los diferentes métodos para llevar a cabo la desecación de

sólidos o líquidos pueden ser de tipo mecánico o físico-químico.

 Los más importantes son los siguientes:

CONCEPTOS GENERALES

 ABSORCIÓN : este término se aplica a gases húmedos, de los que se

elimina el vapor de la mezcla gaseosa solubilizándolo en un líquido, como

por ejemplo la desecación de gases por tratamiento con ácido sulfúrico.

 ADSORCIÓN : consiste en la separación de la humedad por retención

sobre un sólido adsorbente, como por ejemplo la desecación de aire con

sílica gel.

 CONGELACIÓN : separación de la humedad de un líquido por

cristalización de la misma, que se separa en forma sólida.

 También conviene establecer la diferencia entre dos ( 2 ) conceptos

similares que suelen confundirse:

 DESECACIÓN : que consiste en la eliminación de agua de un material

hasta que su contenido esté en equilibrio con el aire que lo rodea, y

 DESHIDRATACIÓN : eliminación prácticamente total del agua que

puede contener.

CONCEPTOS GENERALES

 En este capítulo nos ocuparemos de la eliminación de la humedad de

sólidos o líquidos por evaporación en una corriente gaseosa.

 En la práctica, la humedad es frecuentemente agua y el gas aire, de

forma que nos referimos principalmente a este sistema, aunque las

consideraciones realizadas, así como los equipos descritos, será aplicable

a otros tipos de sistemas similares.

Conceptos Generales

 La presión de vapor es la presión que ejerce la fase gaseosa o vapor sobre la

fase líquida en un sistema cerrado a una temperatura determinada, en la que

la fase líquida y el vapor se encuentran en equilibrio dinámico.

 Su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes

mientras existan ambas.

 Este fenómeno también lo presentan los sólidos; cuando un sólido pasa al

estado gaseoso sin pasar por el estado líquido (proceso denominado

sublimación o el proceso opuesto, llamado sublimación inversa o deposición)

también hablamos de presión de vapor.

 En la situación de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido

saturado y vapor saturado.

 Esta propiedad posee una relación inversamente proporcional con las fuerzas

moleculares debido a que cuanto mayor sea el módulo de las mismas, mayor

deberá ser la cantidad de energía entregada (ya sea en forma de calor u otra

manifestación) para vencerlas y producir el cambio de estado.

Conceptos Generales

 La presión de vapor o más comúnmente presión de saturación es la presión

a la que a cada temperatura la fase líquida y vapor se encuentran en

equilibrio; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor

presentes mientras existan ambas. En la situación de equilibrio, las fases

reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado.

 Cuando un líquido se introduce en un recipiente cerrado y vacío se

evapora hasta que el vapor alcanza una determinada presión que depende

únicamente de la temperatura. Esta presión ejercida por el vapor en

equilibrio con el líquido se denomina TENSIÓN DE VAPOR DEL

LÍQUIDO a esa temperatura. A medida que aumenta la temperatura lo

hace la presión de vapor. Cuando ésta alcanza el valor de la presión

exterior – generalmente la presión atmosférica – el líquido comienza a

hervir, siendo la temperatura en la que la tensión de vapor iguala a la

presión atmosférica la correspondiente a la temperatura o punto de

ebullición del líquido.

Conceptos Generales

Tensión del Vapor

Equilibrio

 La humedad contenida en un sólido húmedo o en una

solución ejerce una presión de vapor dependiente de

la humedad, de la naturaleza del sólido y de la

temperatura.

 Si el sólido húmedo se expone a una corriente de gas

con una presión parcial del vapor Pa ,el sólido perderá

humedad por evaporación, o la ganará a expensas del

gas hasta que la presión de vapor de la humedad del

sólido igual a la presión parcial de dicha corriente

gaseosa.

 El sólido y el gas se encuentran, entonces en

equilibrio, y la humedad del sólido se denomina

HUMEDAD DE EQUILIBRIO.

Equilibrio

 Considerando la curva para la

madera, si ésta tiene una humedad

inicial superior a la correspondiente

al punto B.

 Se expone a la acción del aire con

una humedad , la madera perderá

humedad por evaporación hasta

alcanzar su concentración de

equilibrio, la correspondiente al

punto A.

Equilibrio

 Una exposición más prolongada a este

aire no ocasionará pérdida adicional

de agua, independiente del tiempo.

 El contenido de humedad podrá

reducirse utilizando aire con una

saturación relativa menor.

 Para secar totalmente el sólido debe

emplearse aire totalmente seco, es

decir con.