Tesis profesional presentada por Álvaro Sánchez Huerta

Licenciatura en Ingeniería Mecánica. Departamento de Ingeniería Industrial y Mecánica. Escuela de Ingeniería y Ciencias, Universidad de las Américas Puebla.

Jurado Calificador

Presidente: Dr. Jorge Santos Welti Chanes
Vocal y Director: Dr. Bülent Umur Kozanoglu Diblan
Secretario: Mtro. Jesús Isaac Valenzuela Caporal

Cholula, Puebla, México a 14 de diciembre de 2006.

Resumen

Se realizó un estudio de la información necesaria para comprender el secado en un lecho fluidizado mediante vapor sobrecalentado en condiciones de vacío, se analizaron las ventajas y desventajas del empleo del vapor sobrecalentado en comparación al aire, se estudiaron trabajos e investigaciones realizadas anteriormente mediante este método de secado para tener un parámetro de comparación con los resultados obtenidos.

Las ecuaciones que se utilizaron en este trabajo son descritas en el documento para ver el porque del empleo de cada una. Las constantes y coeficientes han sido encontradas de trabajos anteriores.

En este trabajo se experimentó con la semilla de cilantro como partícula a fluidizar, por lo que hubo que determinar las características necesarias para su experimentación, como son: la esfericidad, porosidad, diámetro promedio de la semilla y la densidad.

Se realizaron experimentos de fluidinámica con temperaturas de 120, 140 y 160ºC con tres presiones diferentes de 80, 67 y 53 kPa tanto para pruebas húmedas como para secas, lo que dio un resultado de dieciocho experimentos fluidinámicos. Para las pruebas de secado se utilizaron temperaturas de 100, 105 y 110ºC con presiones de 67, 53 y 40 kPa y velocidades de (2.9 y 2.3 m/s) y (2.5 y 3.3 m/s) según fuera el caso de presión y (2.9, 3.3 y 4 m/s) para la presión de 40 kPa. Lo que dio un resultado de dieciocho experimentos de secado.

El secado de las partículas comprende dos periodos, una donde se seca a una velocidad constante y una segunda etapa decreciente, en la primera es donde las partículas pierden toda la humedad que se encuentra en su superficie, y la segunda donde la humedad es eliminada desde el interior de la partícula, esto es posible mediante el paso de vapor entre las partículas, teniendo contacto con toda la superficie de las mismas, al aumentar la condición de vacío y la velocidad de fluidización, provoca una mejor libre trayectoria de moléculas, lo cual beneficia la transferencia de masa y por tanto el secado de la partícula.

En este trabajo se encuentran también investigaciones y marcos teóricos para poder comprender los conceptos básicos de lo que es la fluidinámica y el secado mediante vapor sobrecalentado en condiciones de vacío. Así como también una breve explicación de cómo se debe de utilizar el sistema de lecho fluidzado a vapor de la Planta Piloto en la Universidad de las Américas (UDLA).

Índice de contenido

Portada (archivo pdf, 111 kb)

Capítulo 1. Introducción (archivo pdf, 10 kb)

Capítulo 2. Antecedentes (archivo pdf, 26 kb)

  • 2.1 Historia
  • 2.2 Problemas y aplicaciones
  • 2.3 Lechos fluidizados a vacío
  • 2.4 Lechos fluidizados con vapor sobrecalentado

Capítulo 3. Principios y bases de fluidización (archivo pdf, 250 kb)

  • 3.1 Principios de fluidización
  • 3.2 Estados de un lecho

Capítulo 4. Fluidización empleando vapor sobrecalentado (archivo pdf, 85 kb)

  • 4.1 Lecho fluidizado con vapor sobrecalentado
  • 4.2 Fluidodinámica del vapor sobrecalentado en lecho fluidizado a vacío
  • 4.3 Limitaciones del secado con vapor sobrecalentado
  • 4.4 Comparación del proceso de sacado con vapor sobrecalentado y aire
  • 4.5 Secado de semillas con vapor sobrecalentado

Capítulo 5. Fluidizacion en vacio (archivo pdf, 208 kb)

  • 5.1 Fluidodinámica del vapor sobrecalentado en lecho fluidizado a vacío
  • 5.2 Resultados experimentales
  • 5.3 Predicción de la velocidad mínima de fluidización

Capítulo 6. Análisis y estudio de secado (archivo pdf, 160 kb)

  • 6.1 Definición de secado
  • 6.2 Secadores
  • 6.3 Métodos de secado
  • 6.4 Fundamentos de secado en Lechos fluidizados
  • 6.5 Ventajas
  • 6.6 Necesidades del secado en lecho fluidizado
  • 6.7 Influencia en la velocidad de secado
  • 6.8 Eficiencia térmica del secado
  • 6.9 Experimento con una presión de operación constante

Capítulo 7. Estudio del equipo para realizar las prueba (archivo pdf, 656 kb)

  • 7.1 Descripción del equipo
  • 7.2 Columna del lecho
  • 7.3 Suministro de vapor sobrecalentado
  • 7.4 Componentes del equipo experimental
  • 7.5 Precalentamiento en la columna
  • 7.6 Secuencia para efectuar la purga
  • 7.7 Suministro de vapor hacia la columna
  • 7.8 Secuencia para encender la bomba de vacío
  • 7.9 Alimentación y toma de muestras
  • 7.10 Medición de la velocidad de flujo

Capítulo 8. Experimentos fluidinamicos (archivo pdf, 121 kb)

  • 8.1 Partículas a fluidizar
  • 8.2 Funcionamiento del sistema para realizar los experimentos fluidinamicos
  • 8.3 Corrección de error inicial
  • 8.4 Método utilizado para los experimentos
  • 8.5 Tablas para los datos del experimento
  • 8.6 Cálculo de datos de fluidización
  • 8.7 Graficación para la velocidad mínima de fluidización
  • 8.8 Humedad en la partícula

Capítulo 9. Experimentos de secado (archivo pdf, 25 kb)

  • 9.1 Pruebas de secado
  • 9.2 Condiciones de presión, temperatura y velocidad del vapor sobrecalentado empleadas en los estudios de secado
  • 9.3 Lectura de datos
  • 9.4 Ingreso de datos

Capítulo 10. Análisis de resultados (archivo pdf, 181 kb)

  • 10.1 Comportamiento de la semilla de cilantro
  • 10.2 Secado de la semilla de cilantro

Capítulo 11. Observaciones y conclusiones (archivo pdf, 18 kb)

  • 11.1 Observaciones
  • 11.2 Conclusiones

Referencias (archivo pdf, 18 kb)

Apéndice A. Graficas fluidinamicas con partícula seca (archivo pdf, 272 kb)

Apéndice B. Graficas fluidinamicas con particula humeda (archivo pdf, 128 kb)

Apéndice C. Tablas de resultados fluidinámicos (archivo pdf, 193 kb)

Apéndice D. Tablas de experimentos de secado (archivo pdf, 62 kb)

Apéndice E. Graficas de los experimentos de secado (archivo pdf, 96 kb)

Apéndice F. Curva y tablas de secado no satisfactorias (archivo pdf, 46 kb)

Apéndice G. Comparaciones de las gráficas de secado (archivo pdf, 61 kb)

Apéndice H. Plan de mantenimiento (archivo pdf, 19 kb)

Sánchez Huerta, A. 2006. Secado de semillas de cilantro en un lecho fluidizado a vacío, empleando vapor sobrecalentado. Tesis Licenciatura. Ingeniería Mecánica. Departamento de Ingeniería Industrial y Mecánica, Escuela de Ingeniería y Ciencias, Universidad de las Américas Puebla. Diciembre. Derechos Reservados © 2006.