Equipos de SecadoCurso: Diseo de Plantas y Sistemas RegenerativosDocente: Ing. Ysabel Nevado RojasEstudiante: Consuelo Chambergo Quiones

DEFINICINSECADO: Es un proceso que implica transferencia de masa entre un gas y un slido, donde la humedad contenida en el slido se transfiere por evaporacin hacia la fase gaseosa en base a la diferencia entre la presin de vapor ejercida por el slido hmedo y la presin parcial de vapor de la corriente gaseosa.

Xs>Xa Xs=Xa*Cuando estas dos presiones se igualan, se dice que el slido y el gas estn en equilibrio y el proceso desecado cesa.

EN ALIMENTOS: La presencia de agua en los alimentos contribuye de forma importante a su deterioro, por lo tanto la disminucin del contenido de agua en un alimento reduce la posibilidad de su alteracin biolgica y tambin, deforma apreciable las velocidades de otros mecanismos de deterioro.

Objetivo de UsoSeparar pequeas cantidades de agua u otro liquido de un material slido con el fin de reducir el contenido de lquido residual.Incrementar el poder calorfico de la materia prima.Evitar el deterioro de la materia prima o producto.Reducir el peso por unidad de volumen.Facilitar su manipulacin.

Descripcin del Funcionamiento

FUNDAMENTO Donde: Xt: contenido de humedad libre en funcin del tiempo W: Es el peso del solid hmedo en Kg. totales Wss : es el peso del solid seco en Kg. Ecuaciones que se utilizan para hallar la curva de rapidez del secado

N: flux de agua que se evapora [kgmol H2O/ m2 s]y: fraccin mol de vapor de agua en el gasYw: fraccin mol de vapor de agua en el gas en la superficieky : coeficiente de transferencia de masa [kg mol/ m2 s]MA: peso molecular del agua [kg/kg mol]MB : peso molecular del aire [kg/kg mol]Y: humedad

CURVA DE SECADO

CLASIFICACIN

Clasificacin de SECADEROS

Caracterstica de Funcionamiento de Secadores

Tipos de SECADEROSSECADERO TIPO TRMEL: Consisten en un tambor cilndrico rotativo inclinado de secado directo. Se denomina de corrientes paralelas si el aire caliente y el producto a secar entran por el mismo extremo, o bien contracorriente si lo hacen por los extremos opuestos del interior del cuerpo. Dentro del tambor existe una serie de aletas que favorecen el mezclado entre el producto a secar y el aire. Estos secaderos se emplean bien cuando no existe necesidad de secado total en productos sensibles o bien cuando se desean altos grados de secado en productos inertes.SECADERO DE TUBOS DE VAPOR INDIRECTO (STVI): Est formado por un tambor cilndrico rotativo inclinado. Consta de unos tubos longitudinales internos por los que circula el fluido trmico, normalmente vapor, existiendo una barrera fsica entre el fluido calefactor y el producto a secar. Por este motivo el secado est ms controlado y es ms flexible y seguro. Este tipo de secaderos se emplean cuando se requieren bajas humedades residuales en el producto de salida y reduce las prdidas energticas por emisin de gases a la atmsfera.

Tipos de SECADEROSSECADERO DE TURBINA RADIANTE (STR): Este equipo tambin de construccin cilndrica difiere en que no es el cuerpo el que gira, sino que existen unas palas o turbina en el interior que voltean y hacen avanzar el producto sometindolo a esfuerzos de cizalladura que evitan su apelmazamiento. El calor se transmite de manera indirecta por la turbina y el cuerpo del secadero. Su uso est indicado cuando el producto a secar tiende a apelmazarse.SECADERO DE BANDAS: Este tipo de secaderos consiste en una banda perforada horizontal mvil que avanza y sobre la cual se deposita el producto a secar. Por la parte inferior de la misma se introduce el aire en flujo cruzado que seca el producto. Esta instalacin de secado directo permite que el producto sufra pequeos choques trmicos, adems de poder controlar parmetros de temperatura y humedad en cada uno de los tramos del mismo, por lo que su uso est indicado para productos alimentarios entre otros.

Tipos de SECADEROSSECADERO DE LECHO FLUIDO: Es un tipo de secadero directo que consta de una cmara dnde se introduce el producto a secar y se hace circular el aire por la parte inferior. El aire se introduce con suficiente fuerza como para sustentar el producto y expansionarlo. De esta manera se consigue una mezcla vigorosa del producto, por lo que el secado es muy rpido y homogneo. Adems se reducen las partes mviles, lo que evita posibles contaminaciones y reduce el mantenimiento.SECADERO DE BANDEJAS: Es un tipo de secadero que funciona por cargas o lotes de fabricacin, y no somete el producto a agitacin, no obstante, permite el funcionamiento tanto de manera directa como indirecta, ya que las bandejas se encuentran calefactadas y el flujo de aire en el interior est tambin controlado. Asimismo permite el funcionamiento en condiciones de vaco o de atmsferas controladas, lo que hace este tipo de secaderos muy verstil y adecuado para secar e incluso liofilizar productos de muy alto valor aadido, o que contengan disolventes inflamables.

Tipos de SECADEROSSECADEROS EXPERIMENTALES: La experiencia adquirida por el GRUPO VENTO en diferentes equipos de secado as como el conocimiento de los mecanismos que rigen el intercambio de calor y materia, ha permitido desarrollar unidades experimentales que combinan operaciones de estabilizacin trmica o coccin mediante aporte de vapor seguidos de secado en una misma unidad. Este tipo de secaderos se desarrollan en funcin de las necesidades especficas del cliente mediante un proceso de I+D en nuestros laboratorios.

SECADOR DE LECHO FLUIDIZADO: Funciona bajo el principio de secado directo, contacto directo entre aire o un gas calentado y el producto, para lograr transferencia de calor y transferencia de masa. La corriente de gas del proceso ingresa por la cmara de aire del lecho fluidizado pasando a travs de la placa distribuidora de gas, que retiene los slidos arriba, constan de una cmara cerrada provista de un ventilador y calentador (colocados fuera de la cmara Tipos de SECADEROS

Productos que se utilizan el Secador de Lecho Fluidizado

SECADORES DE FLASH: Es un sistema neumtico principalmente utilizado en el secado de humedad superficial. El secado se realiza en unos pocos segundos. Se dispersa el material hmedo en una corriente de aire o gas calentado que lo transportar a travs del conducto de secado.Requieren ms de 3 o 4 segundos para evaporar toda la humedad del slido. T del gas es elevada-del orden de 1200 grados F a entrada-, pero el tiempo de contacto es tan corto que la temperatura del slido raramente supera los 100 grados F durante el secado. Tipos de SECADEROS

SECADEROS DE ACUERDO AL PRODUCTO

TIPO SECADEROPRODUCTO A SECARSECADERO TUBOS VAPOR INDIRECTOCscara de almendra, DDGs bioetanol, Extractos naturalesSECADERO TURBINA RADIANTETierras de filtracin, Tartrato clcico, Sulfato sdico, PimentnSECADERO TRMELOrujo de uva, cido tartrico, Algarroba molida, Orujo de uva.SECADERO DE BANDEJASProductos farmacuticos, Extractos de algas. SECADERO EXPERIMENTALArroz, Salvado de arroz.SECADERO DE BANDASArroz, Pimientos.SECADERO DE LECHO FLUIDOArroz

Ventajas y desventajas

SECADEROMTODO DESECADOVENTAJASDESVENTAJAS TRMELDirectoMuy alta velocidad de secado-Alto choque trmico-Prdidas por emisiones de gases.TUBOS VAPORINDIRECTOIndirecto-Flexibilidad y control de operacin-Buen rendimiento trmico-Choque trmico moderado

TURBINARADIANTEIndirectoDisgregacin de productos apelmazados-Choque trmico moderado-Produccin reducida

Ventajas y desventajas

SECADEROMTODO DESECADOVENTAJASDESVENTAJAS BANDASDirecto-Control de todas las zonas de secado-Choque trmico controlado-Mayores costes de instalacin y operacin-Consumo energtico elevadoLECHO FLUIDODirectoAlta velocidad de secadoLimitaciones geomtricas delproductoBANDEJASDirecto/Indirecto-Flexibilidad de productos a secar-Trabajo en atmsferas controladas y vaco-Operacin por cargas-Menores velocidades de secado

Ventajas y desventajas

SECADEROMTODO DESECADOVENTAJASDESVENTAJAS EXPERIMENTALDirecto/Indirecto-Posibilidad de mltiples operaciones en una unidad de proceso-Control de parmetros crticos de proceso-Necesidad de ensayos previos de I+D-Aconsejable para plantas piloto

TRANSFERENCIA DE CALOR El proceso de secado de calor directo, puede expresarse como un mecanismo de transmisin de calor.

Donde:Q = calor total transmitido en W = J/s.Ua = coeficiente global volumtrico de transmisin de calor en W/m3.K.V = volumen del secador en m3.(T)m= media logartmica entre las diferencias de temperatura de bulbo hmedo del gas secante en la entrada y la salida del secador, en K.Es necesario contar con valores confiables para el coeficiente global de transferencia de calor, dado que depende de las propiedades del material a secar, las condiciones de la alimentacin, la cada de temperatura, la velocidad msica del gas secante y la geometra de los secaderos

TIEMPO REQUERIDO DE SECADO Ss/s= Flujo volumtrico de alimentacinSs= Flujo msico de slidos secosrs= Densidad aparente del slidoZ= Longitud del secadorTd= Dimetro del secadorD= Retencin del slido = Fracc. del volumen seco ocupado por el slidoq= Tiempo promedio de paso = Tiempo requerido de secado

EFICIENCIA TERMICA Y GRADO DE SECADO La eficiencia trmica se calcula con respecto al calor total entregado por el vapor de la chaqueta:

clculo de la eficiencia trmica:

grado de secado obtenido se calcul con base en la humedad del alimento

SECADEROS PARA DILUCIONES Y SUSPENSIONESLos secadores de pulverizacin, los secaderos de pelcula delgada y secaderos de tambor evaporan completamente disoluciones y suspensiones hasta sequedad por medios trmicos.

Secaderos de pulverizacinSe dispersa una disolucin o suspensin en una corriente de gas caliente formando una niebla de gotas finas. La humedad es rpidamente evaporada de las gotitas para formar partculas residuales de slido seco que despus se separan de la corriente gaseosa. Las gotitas se forman en una cmara cilndrica de secado por la accin de boquillas de presin, b de dos fluidos o en, secaderos de gran tamao, por medio de discos de pulverizacin que giran a gran velocidad. En todos los casos es esencial conseguir que las gotitas o partculas hmedas de slido choquen con superficies slidas antes de que el secado tenga lugar.

Las principales ventajas de los secaderos de pulverizacin son el corto tiempo de secado, que permite el secado de materiales altamente sensibles al calor, y la produccin de partculas esfricas huecas. La consistencia, densidad global, apariencia y propiedades de flujo deseadas para algunos productos, tales como alimentos o detergentes slidos. Los secaderos de pulverizacin tambin tienen la ventaja de producir, a partir de una disolucin, suspensin, o pata cremosa, en una sola etapa un producto se puede envasar fcilmente.Secaderos de pulverizacin

Secaderos de pelcula delgadaPueden aceptar una alimentacin lquida o una suspensin para dar lugar a un producto slido que fluye libremente. Generalmente se construyen en dos secciones; la primera de ellas es un secadero-agitador vertical. Aqu la mayor parte del lquido se separa de la alimentacin, y el slido parcialmente hmedo descarga en la segunda seccin, donde el contenido residual del lquido del material procedente de la primera seccin se reduce hasta el valor deseado.Son tiles para separar y recuperar disolventes de productos slidos. Son relativamente caros y estn limitados en cuanto al rea de transmisin de calor.

Secaderos de tamborConsiste en uno o ms rodillos metlicos calentado, en cuya superficie exterior se evapora hasta sequedad una delgada capa de lquido. El slido seco es retirado de los rodillos a medida que estos giran lentamente.El lquido de alimentacin queda confinado en la parte superior de los rodillos y limitado por placas estacionarias.El calor es transmitido por conduccin hacia el lquido que es parcialmente concentrado en el espacio comprendido entre los rodillos. El lquido concentrado desciende formando una capa viscosa que recubre el resto de la superficie de los tambores, dejando una delgada capa de material seco que es retirado mediante cuchillas rascadoras y cae en los transportadores situados debajo. La humedad evaporada se recoge y retira a travs de la campana situada encima de los tambores.

Secaderos de doble de tamborLos secaderos de doble tambor son eficaces con disoluciones diluidas, disoluciones concentradas de materiales muy solubles, as como con suspensiones de partculas relativamente finas. No son adecuados para disoluciones de sales de solubilidad baja o para suspensiones de slidos abrasivos que sedimentan y crean una presin excesiva entre los tambores.

GRFICOS O ESQUEMAS DE CADA TIPO

SECADOR DE BANDEJAS

SECADOR DE BANDEJAS

SECADOR DE BANDEJAS

SECADOR DE TUNEL

SECADOR DE TUNEL

SECADORES O2 CONTROLADO

SECADORES O2 CONTROLADO

SECADORES DE PULVERIZACINLas gotitas se forman en una cmara cilndrica de secado por la accin de boquillas de presin, secaderos de gran tamao, por medio de discos de pulverizacin que giran a gran velocidad.

SECADORES DE PELICULA DELGADA Son tiles para separar y recuperardisolventes de productos slidos. Son relativamente caros y estnlimitados en cuanto al rea de transmisin de calor

SECADORES DE TAMBOR-DOBLE TAMBOR

SECADORES DE TAMBOR-DOBLE TAMBOR

SECADOR ROTATORIO

Consta de un cilindro hueco que gira por lo general, sobre su eje, con una ligera inclinacin hacia la salida. Los slidos granulares hmedos se alimentan por la parte superior y se desplazan por el cilindro a medida que ste gira. El calentamiento se lleva a cabo por contacto directo con gases calientes mediante un flujo a contracorriente.

Los secaderos rotatorios se utilizan con frecuencia para sal, azcar y todo tipo de materiales granulares y cristalinos que han de mantenerse limpios y que no se pueden exponerdirectamente a gases de combustin muy calientes

SECADOR DE TORRE

Un secadero de torre contiene una serie de bandejas dispuestas unas encima de otras sobre un eje central rotatorio. La alimentacin de slidos se introduce sobre la bandeja superior y est expuesta a una corriente de aire o gas caliente que pasa sobre la bandeja. El slido es despus descargado por medio de una rasqueta y pasa a la bandeja inmediatamente inferior, descargando el producto seco por el fondo de la torre. Los flujos de gas y de slido pueden ser en corrientes paralelas o en contracorriente.

SECADORES DE TORNILLO TRANSPORTADOR

Esta formado por un transportador de tornillo sin fin horizontal encerrado dentro de una carcasa cilndrica encamisada. La alimentacin que entra por un extremo se transporta lentamente a travs de la zona caliente y se descarga por el otro extremo. El vapor generado se extrae a travs de conducciones colocadas en la parte superior de la carcasa. Esta tiene de 8 a 65 cm. de dimetro hasta 7 m de largo.

LECHO FLUIDIZADO

SECADEROS TIPO TRMEL

Grficos o Esquemas de cada tipo

Grficos o Esquemas de cada tipo

SELECCIN DEL EQUIPO DE SECADO (Consideraciones Generales)Los secaderos discontinuos son generalmente los ms utilizados cuando la capacidad de produccin de slido seco es inferior a 150 o 200kg/h, mientras que los secaderos continuos casi siempre se utilizan para capacidades de produccin superiores a una o 2 tons./h . Para capacidades de produccin intermedias es preciso considerar otros factores.Los materiales sensibles al calor han de secarse a baja temperatura operando con un medio de calefaccin de temperatura baja o en secadores flash o de pulverizacin con tiempos de contacto muy pequeos. Los cristales frgiles se tratan generalmente en secaderos de bandejas, de tornillo transportador o de torres.

SELECCIN DEL EQUIPO DE SECADO (Consideraciones Generales)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 el consumo de energa ha de minimizarse. Estas consideraciones pueden llegar a ser contradictorias y es preciso alcanzar una solucin de compromiso con el fin de seleccionar el secadero ptimo para un determinado servicio.

SELECCIN DEL EQUIPO DE SECADO (Consideraciones Generales)Por lo que respecta a la operacin de secado en s misma, los secaderos adiabticos son generalmente ms econmicos a pesar de la menor eficacia trmica de las unidades adiabticas aunque desafortunadamente con frecuencia se produce el arrastre de los polvos como los rotatorios y es preciso separar casi cuantitativamente estas partculas de la corriente gaseosa por lo que puede necesitarse un equipo especial que puede costar tanto como el propio secadero por lo cual pueden llegar a ser menos econmicos que uno no adiabtico en el que se utiliza poco o nada de gas y se eligen siempre para partculas muy finas o slidos demasiado reactivos qumicamente para ser expuestos a una corriente de gas. Tambin son usados para la separacin y recuperacin de los disolventes.

SELECCIN DEL EQUIPO DE SECADO (Consideraciones Generales)Los secaderos de pulverizacin, los de tambor y los de pelcula delgada pueden aceptar alimentacin lquida y convertirla directamente en un producto seco listo para ser envasado. El coste adicional de eliminar la humedad trmicamente en lugar de mecnicamente es compensado con creces por la economa que supone instalar y operar con una sola pieza de equipo en lugar de con varias. Puede ser necesario tratar la alimentacin lquida antes del secado para separar las impurezas que no deben aparecer en el producto seco, por lo que es esencial considerar el proceso de aislamiento en su conjunto y no solo de la etapa del secado.

Costos ($)

Tipo de secaderoAcero Inoxidable AISI 304Acero Inoxidable AISI 316SECADERO TUBOS VAPOR INDIRECTO107.000119.000SECADERO TURBINA RADIANTE162.000179.000SECADERO TRMEL496.000535.000SECADERO DE BANDEJASSECADERO EXPERIMENTAL615.000685.000SECADERO DE BANDAS286.000370.000SECADERO DE LECHO FLUIDO324.000357.000

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