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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA
SECCION DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN

LABORATORIO DE INGENIERIA TERMICA E HIDRÁULICA APLICADA

“COMPARACIÓN DE EFICIENCIA ENERGÉTICA
ENTRE SISTEMAS DE SECADO HORIZONTAL
Y VERTICAL”

PRESENTA
ING. MARTHA ANGÉLICA CALVA RAMÍREZ

DIRECTOR DE TESIS
DR. FLORENCIO SÁNCHEZ SILVA

México, D.F.Abril, 2007

AGRADECIMIENTOS

A Dios, por darme sabiduría, entendimiento y guiarme por el camino de la fé.
A mi familia, por ser ellos, por el amor que me han brindado y el apoyo
incondicional que siempre he tenido de ustedes.
A la Sección de Estudios de Posgrado del ESIME-IPN por la formación
profesional y humana ofrecida.
A mi asesor y director de tesis, por haber aceptado trabajarconmigo en el
desarrollo de este trabajo, por el gran apoyo humanitario y educativo que me
brindó.
A la comunidad de profesores del IPN, por los conocimientos, apoyo humanitario
e intelectual y las orientaciones que me han sumistrado.

i

DEDICATORIA

Esta tesis la dedico a Dios, mi familia, esposo, amigos y a todos aquellos que
con su sabiduría, amor y consejos han contribuido a quesea una realidad.

ii

ÍNDICE DE TABLAS

Descripción
CARTA DE REVISIÓN
AGRADECIMIENTOS
DEDICATORIAS
ÍNDICE TEMÁTICO
ÍNDICE DE FIGURAS
ÍNDICE DE TABLAS
NOMENCLATURA
RESUMEN
ABSTRACT
INTRODUCCIÓN
CAPÍTULO 1
1.1
1.2

1.3

1.4
CAPÍTULO 2
2.1

2.2

2.3

Pág
i
ii
iii
iv
x
xiv
xvii
xxv
xxvi
xxvii

GENERALIDADES SOBRE EL FENÓMENO DE
SECADO
GENERALIDADES DELSECADO
1.1.1
Objetivos del secado
1.1.2
Métodos generales de secado
TRANSFERENCIA DE MASA Y ENERGÍA EN EL
SECADO
1.2.1
Fenómenos de transferencia de energía
1.2.2
Movimiento de la humedad dentro del sólido
1.2.2.1 Mecanismos de transferencia de
humedad
1.2.2.2 Transferencia de humedad en el
interior del sólido
VELOCIDAD DE SECADO CRECIENTE Y
DECRECIENTE
1.3.1
Fundamento teórico1.3.2
Período inicial de secado a velocidad constante
1.3.3
Período de secado a velocidad decreciente
SECADO DE ALIMENTOS
EL SECADO INDUSTRIAL
EQUIPO PARA SECADO
2.1.1
Secadores directos
2.1.1.1
Secadores directos continuos
2.1.1.2
Secadores directos por lotes
2.1.2
Secadores indirectos o de conducción
2.1.2.1 Secadores indirectos continuos
2.1.2.2 Secadores indirectos por lotesPARÁMETROS DEL PROCESO DE SECADO
2.2.1
Balance global de masa y energía para el
secado de un sólido con aire
2.2.2
Método de solución
PARÁMETROS DEL PRODUCTO

iii

1
1
1
1
3
4
4
4
5
6
6
7
9
10
13
15
15
22
24
24
26
29
29
30
33

ÍNDICE DE TABLAS

2.3.1
2.3.2
2.3.3

CAPÍTULO 3
3.1

38
39
40
42
42
43
44

METODOLOGÍA EXPERIMENTAL
PARÁMETROS QUE DEBENMEDIRSE EN EL SISTEMA

47

3.1.1
3.1.2

2.4
2.5

Mecanismo interno de la circulación del líquido
Curvas fundamentales de secado
Proceso ideal de secado básico de cereal
extruído
2.3.4
Influencia del secado en el producto
DISEÑO DEL SECADOR
PATRÓN DE SECADO
2.5.1
Humedad
2.5.2
Control de la cama de secado
2.5.3
Condiciones de operación
2.5.4
Control del proceso de secadoContenidos de humedad en la entrada y la salida
Temperaturas de aire la entrada y la salida

49
50

Temperaturas del material en la entrada y la
salida
3.1.4
Flujo de alimentación
3.1.5
Flujo de aire
3.1.6
Humedades en la entrada y la salida
3.1.7
Tiempo de retención o tiempo de paso por el
secador
3.1.8
Consumo de combustible
3.1.9
Temperaturas de las paredes del secador3.1.10 Variables a medir en el sistema
PUNTOS DE MEDICIÓN Y FRECUENCIA
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
3.3.1
Temperaturas de bulbo seco y de bulbo húmedo
3.3.2
Flujo y velocidad de aire
3.3.2.1 Medición del flujo de aire
3.3.3
Análisis de humedad
3.3.4
Consumo de combustible
3.3.4.1 Medición de consumo de gas LP
3.3.4.2 Medición de consumo eléctrico
3.3.5
Pérdidas térmicas al medio ambiente...