18664714 secado y equipos de secado

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    SECADO YEQUIPOS DE SECADO

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    Definicin

    El secado consiste en separar pequeascantidades de agua u otro liquido de unmaterial slido con el fin de reducir elcontenido de lquido residual.

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    FUNDAMENTOLa operacin de secado es una operacin detransferencia de masa de contacto gas- slido,donde la humedad contenida en el slido setransfiere por evaporacin hacia la fasegaseosa, en base a la diferencia entre lapresin de vapor ejercida por el slido hmedoy la presin parcial de vapor de la corrientegaseosa. Cuando estas dos presiones seigualan, se dice que el slido y el gas estn enequilibrio y el proceso de secado cesa.

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    Equipos de secado

    Secaderos para slidos y pastas

    comprenden secaderos de bandejas y detamices transportadores, para materialesque no se pueden agitar, as como

    secadores de torre, rotatorios, de tornillosin fin, de lecho fluidizado y flash, paramateriales que se pueden agitar.

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    Secadores de bandejasLos secaderos de bandejasresultan convenientes cuando lacapacidad de produccin espequea. Prcticamente puedensecar cualquier producto, pero lamano de obra necesaria para lacarga y descarga da lugar acostes de operacin elevados.Frecuentemente se utilizan en elsacado de materiales valiosostales como colorantes y productosfarmacuticos. El secado por

    circulacin de aire sobre capasestacionarias de slidos es lentoy, por consiguiente, los ciclos desecado son largos: de 4 a 48horas por carga.

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    Pueden operar a vaco, frecuentemente concalentamiento indirecto. Las bandejas pueden estar sustituidas sobre placas metlicas huecas que secalientan con vapor de agua o con agua caliente, o bienlas mismas bandejas pueden estar provistas de unacmara para la circulacin de un fluido de calefaccin.El vapor que sale del slido se retira mediante un

    eyector o una bomba de vaco. El secado concongelacin. O liofilizacin; Esto se realiza en secaderosespeciales de bandejas para secar vitaminas y otrosmateriales sensibles al calor.

    Secadores de bandejas

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    Secaderos de tamices transportadorescon circulacin transversal

    Una capa de 1 a 6 pulgadas deespesor del material que se ha desecar es transportada lentamentesobre un tamiz metlico que semueve a travs de una largacmara o tnel de secado. En elextremo de entrada del secaderoel aire generalmente pasa haciaarriba a travs del tamiz y de losslidos, mientras que cerca delextremo de descarga, donde elmaterial est seco y puededesprender polvo, el aire circulahacia abajo a distintas seccionescon el fin de alcanzar lascondiciones ptimas de secadoen cada punto.

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    Secaderos de tamiz transportador

    Materiales gruesos, escamosos o fibrosos sepueden secar con circulacin transversal sin

    ningn pretratamiento y sin prdidas de materiala travs del tamiz. Sin embargo, las pastas y lastortas de filtracin de partculas finas debenacondicionarse antes. Los agregados

    generalmente conservan su forma durante elsecado y solamente cae una pequea cantidadde polvo a travs del tamiz.

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    Secaderos de TorreUn secadero de torre contiene una serie de bandejasdispuestas unas encima de otras sobre un eje centralrotatorio. La alimentacin de slidos se introduce sobrela bandeja superior y est expuesta a una corriente deaire o gas caliente que pasa sobre la bandeja. El slidoes despus descargado por medio de una rasqueta ypasa a la bandeja inmediatamente inferior. De esta

    forma va circulando a travs del secadero, descargandoel producto seco por el fondo de la torre. Los flujos degas y de slido pueden ser en corrientes paralelas o encontracorriente.

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    Secadero rotatorioEl aire circula a travs delsecadero mediante unventilador que si se desea,descarga el calentador de aire,de forma que todo el sistemase encuentra a sobrepresin.Los secaderos rotatorios seutilizan con frecuencia parasal, azcar y todo tipo demateriales granulares ycristalinos que han demantenerse limpios y que nose pueden exponer directamente a gases decombustin muy calientes.

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    Secaderos de tornillo transportador

    Secadero continuo de calentamiento indirecto, que consisteesencialmente en un transportador horizontal de tornillo (o untransportador de palas) confinado dentro de una carcasa cilndricaencamisada. La alimentacin de slido entra por el otro extremo. Elvapor que se desprende se retira a travs de una serie de tuberassituadas en la parte superior de la carcasa en la que se instalanvarios transportadores unos encima de otros formando unabancada que est a temperatura ms baja, debido a que el slidoseco, antes de su descarga, es enfriado con agua u otrorefrigerante que circula por el encamisado.La velocidad de rotacin del transportador es lenta, de 2 a 30rpm.Los coeficientes de transmisin de calor estn basados en lasuperficie interior de la carcasa y depende de la carga de lacarcasa y de la velocidad del transportador.

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    Tratan slidos demasiado finos y espesos para operar con unsecadero rotatorio. Estn conjuntamente cerrados y permitenrecuperar los vapores de disolvente con poco y ninguna dilucincon aire. Cuando se les acopla un alimentador adecuado, puedenoperar a un vaco moderado y adaptarse a la separacin yrecuperacin continua de disolventes voltiles a partir de slidoshmedos con disolventes, procedentes de operaciones delixiviacin. Por esta razn a veces se les llama recuperadores dedisolvente como los secaderos de pelcula delgada.

    Secaderos de tornillo transportador

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    Secaderos de lecho fluidizadoLas partculas se fluidizan

    con aire o con gas en unaunidad de lecho hirviente.La mezcla y latransmisin de calor sonmuy rpidas. Laalimentacin hmeda seintroduce por la partesuperior del lecho y elproducto seco se retiralateralmente cerca delfondo.

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    En el secadero que se representa en la Figura 25.13 hay unadistribucin al azar de los tiempos de residencia, siendo el tiempomedio tpico de permanencia de una partcula en el secadero de 30a 120s cuando solamente se vaporiza lquido superficial, y de 15 a

    30 minutos si tambin hay difusin interna. Las partculas pequeasse calientan hasta la temperatura seca del gas fluidizante a lasalida; por consiguiente, los materiales tcnicamente sensibles hande secarse en un medio suspendido relativamente fro. Aun as, elgas de entrada puede estar caliente ya que la mezcla es tan rpidaque la temperatura es prcticamente uniforme en todo el lecho e

    igual a la temperatura de salida del gas. Si hay partculas finas, queentran con la alimentacin o bien que se forman por la abrasin dellecho fluidizado, puede existir un considerable transporte de slidoscon el gas que sale y ser necesario instalar ciclones y filtros demangas para la recuperacin de finos.

    Secaderos de lecho fluidizado

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    Algunos secaderos de lecho fluidizado poseencompartimientos fluidizados separados, a travs

    de los cuales pasan secuencialmente losslidos desde la entrada hasta la salida.Reciben el nombre de secaderos de flujo pistny en ellos el se secado se pueden variar de un

    compartimiento est fluidizado con gas fro conel fin de enfriar los slidos antes de la descarga.

    Secaderos de lecho fluidizado

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    Secaderos Flashtransporta un slido hmedopulverizado durante pocossegundos (3-4) en una corrientede gas caliente. El secado tienelugar durante el transporte.. La

    temperatura del gas es elevada-con frecuencia del orden de 1200grados F a la entrada-, pero eltiempo de contacto es tan cortoque la temperatura del slidoraramente supera los 100 gradosF durante el secado. Por tanto, elsecado Flash se puede aplicar amateriales sensibles que en otrotipo de secaderos tendran quesecarse indirectamente con unmedio de calefaccin mucho msfro.

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    Secaderos para diluciones y suspensiones

    los secadores de pulverizacin, lossecaderos de pelcula delgada y

    secaderos de tambor evaporancompletamente disoluciones ysuspensiones hasta sequedad por medios

    trmicos.

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    Secaderos de pulverizacinse dispersa una disolucin o suspensin en una corriente de gascaliente formando una niebla de gotas finas. La humedad esrpidamente evaporada de las gotitas para formar partculasresiduales de slido seco que despus se separan de la corrientegaseosa.Las gotitas se forman en una cmara cilndrica de secado por laaccin de boquillas de presin, b de dos fluidos o en, secaderos degran tamao, por medio de discos de pulverizacin que giran agran velocidad. En todos los casos es esencial conseguir que lasgotitas o partculas hmedas de slido choquen con superficiesslidas antes de que el secado tenga lugar.

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    Las principales ventajas de los secaderos depulverizacin son el corto tiempo de secado, quepermite el secado de materiales altamente sensibles al

    calor, y la produccin de partculas esfricas huecas. Laconsistencia, densidad global, apariencia y propiedadesde flujo deseadas para algunos productos, tales comoalimentos o detergentes slidos.Los secaderos de pulverizacin tambin tienen laventaja de producir, a partir de una disolucin,suspensin, o pata cremosa, en una sola etapa unproducto se puede envasar fcilmente.

    Secaderos de pulverizacin

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    Secaderos de pelcula delgadapueden aceptar una alimentacin lquida o unasuspensin para dar lugar a un producto slido que fluyelibremente. Generalmente se construyen en dossecciones; la primera de ellas es un secadero-agitador vertical. Aqu la mayor parte del lquido se separa de laalimentacin, y el slido parcialmente hmedo descargaen la segunda seccin, donde el contenido residual del

    lquido del material procedente de la primera seccin sereduce hasta el valor deseado.

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    Son tiles para separar y recuperar disolventes de productos slidos. Son

    relativamente caros y estn limitados encuanto al rea de transmisin de calor.

    Secaderos pelcula delgada

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    Secadores de tambor El calor es transmitido por conduccin hacia el lquidoque es parcialmente concentrado en el espaciocomprendido entre los rodillos. El lquido concentradodesciende formando una capa viscosa que recubre elresto de la superficie de los tambores, dejando unadelgada capa de material seco que es retirado mediantecuchillas rascadoras y cae en los transportadores

    situados debajo. La humedad evaporada se recoge yretira a travs de la campana situada encima de lostambores.

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    Secaderos de doble de tambor Los secaderos de doble tambor son eficaces condisoluciones diluidas, disoluciones concentradas demateriales muy solubles, as como con suspensiones departculas relativamente finas. No son adecuados paradisoluciones de sales de solubilidad baja o parasuspensiones de slidos abrasivos que sedimentan ycrean una presin excesiva entre los tambores.

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    SELECCIN DEL EQUIPO DE SECADO Consideraciones generales:

    los secaderos discontinuos son generalmente losms utilizados cuando la capacidad deproduccin de slido seco es inferior a 150 o200kg/h, mientras que los secaderos continuoscasi siempre se utilizan para capacidades de

    produccin superiores a una o 2 tons./h . Paracapacidades de produccin intermedias espreciso considerar otros factores.

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    Los materiales sensibles al calor han de secarse a bajatemperatura operando con un medio de calefaccin detemperatura baja o en secadores flash o de pulverizacin contiempos de contacto muy pequeos. Los cristales frgiles setratan generalmente en secaderos de bandejas, de tornillotransportador o de torres.

    Tambin es preciso que el secadero opere con seguridad y

    economa. Los costes de operacin y mantenimiento no han de

    ser excesivos, la contaminacin ha de poder controlarse y elconsumo de energa ha de minimizarse. Estas consideracionespueden llegar a ser contradictorias y es preciso alcanzar unasolucin de compromiso con el fin de seleccionar el secaderoptimo para un determinado servicio.

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    Por lo que respecta a la operacin de secado en s misma, lossecaderos adiabticos son generalmente ms econmicos a pesar de la menor eficacia trmica de las unidades adiabticas aunquedesafortunadamente con frecuencia se produce el arrastre de lospolvos como los rotatorios y es preciso separar casicuantitativamente estas partculas de la corriente gaseosa por loque puede necesitarse un equipo especial que puede costar tantocomo el propio secadero por lo cual pueden llegar a ser menoseconmicos que uno no adiabtico en el que se utiliza poco o nadade gas y se eligen siempre para partculas muy finas o slidosdemasiado reactivos qumicamente para ser expuestos a unacorriente de gas. Tambin son usados para la separacin yrecuperacin de los disolventes.

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    ConclusinLa primera consideracin para elegir un proceso desecado es su facilidad de operacin; el equipo ha de ser capaz de obtener el producto deseado en la forma y

    velocidad especificadas. Los diferentes tipos son enbuena medida complementarios y no competitivos, deforma que la naturaleza del problema de secado imponeel tipo de secadero que debe utilizarse o al menos limitala eleccin a tal vez dos o 3 posibilidades. La eleccin

    final se decide sobre la base de los costes de inversiny operacin. Sin embargo es preciso tener en cuenta loscostes de todo el sistema de separacin y no soloexclusivamente los del secado.