Clasificacion y Seleccion de Secadores en ESPAÑOL

CAPÍTULO DOS

CLASIFICACIÓN Y SELECCIÓN DE SECADORES INDUSTRIALES Arun Mujumdar S.

1. INTRODUCCIÓN Selección del secador se ha practicado como un arte más que una ciencia depende más de la experiencia anterior y las recomendaciones de los proveedores. Como tecnologías de secado han evolucionado y se ha vuelto más diverso y complejo, esto se ha convertido en un cada vez más difícil y exigente para los no expertos no está familiarizado con los diversos tipos de equipos, sus pros y sus contras, etc. Además, la tarea es exasperado por la necesidad de cumplir las especificaciones de calidad más estrictas, elevados índices de producción, el elevado coste de la energía y de la estricta normativa medioambiental. En la ausencia de expertos en el secado, se han hecho algunos intentos, aunque no totalmente exitosa, para desarrollar sistemas expertos para una persona no experta . Por lo tanto, es necesario que el ingeniero responsable de la selección de un secador o, más apropiadamente, un sistema de secado para ser consciente de lo que está disponible en el mercado, cuáles son los principales criterios en el proceso de selección y, por lo tanto, llegar a otras posibilidades antes de ir a los proveedores de este tipo de equipos para cotizaciones comparativas. Es tiempo y esfuerzo bien invertido ya que el costo de selección incorrecta puede ser muy alta. En este capítulo se pretende dar una introducción a este tema, el lector es referido a Mujumdar (1995) para más detalles. Tenga en cuenta que más del 80 por ciento de las grandes empresas químicas de Europa, cada una de ellas utiliza más de 1000 secadores en sus instalaciones de producción, cometió errores en la selección secadores solamente en el año pasado. ¿Qué es la mejor elección en un lugar en un momento dado puede ser una elección equivocada por otra ubicación geográfica algunos años más tarde. Uso anterior es una clara ayuda pero no el único criterio para la selección sistemas de secado.

2424 CLASIFICACIÓN Y SELECCIÓN DE CLASIFICACIÓN LOS Y SELECCIÓN DE LOS SECADORES SECADORES

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Como un ejemplo, concentrado mineral de níquel se seca en diferentes partes del mundo, a muy altas tasas de producción (20-75 t/h) utilización de flash secadoras, secadores de lecho fluido, secaderos rotativos así como secadores spray. Por consiguiente, no es una tarea sencilla para seleccionar un secador para las solicitudes de participación, con base en lo que se hace en otros lugares. Más de 400 tipos de secadores se han citado en la literatura técnica aunque sólo cerca de 50 tipos se encuentran comúnmente en la práctica. En este capítulo, vamos a examinar los principales criterios de clasificación de secadores industriales y, a continuación, proceder a criterios de selección, con el entendimiento expreso de que el segundo es un proceso complejo, que no es totalmente científico sino que también implica juicio subjetivo, así como un importante empirismo. Cabe señalar también que el pre-secado, así como de fases de secado tienen importantes en la selección de tipos de secadores adecuados para una aplicación determinada. En efecto, para que una selección óptima del proceso, uno debe examinar la gráfica, así como el "sistema de secado." Este capítulo se limita, sin embargo, sólo a la clasificación y selección de secadores. Otro punto importante a tener en cuenta es el hecho de que varios tipos de secadores (o sistemas de secado) puede ser igualmente adecuado (desde el punto de vista técnico y económico) para una aplicación determinada. Una evaluación cuidadosa de muchos de los factores que pueden afectar a la selección le ayudará a reducir el número de opciones. Para una nueva aplicación (nuevo producto o un nuevo proceso), es importante seguir un cuidadoso proceso que conduce a la elección de los secadores. Características de los diferentes tipos de secadores deben reconocerse cuando secadores selección. Los cambios en las condiciones de funcionamiento de la misma secador puede afectar a la calidad del producto. Por lo tanto, aparte de el tipo de secador, también es importante para elegir el más adecuado para las condiciones de funcionamiento óptima calidad y coste de deshidratación térmica. Según un reciente estudio realizado por SPIN (Red Industrial de sólidos, EN EL REINO UNIDO, fundada por 14 grandes empresas químicas en Europa) la selección de secadores es un problema fundamental al que se enfrentan todas las empresas (Slangen, 2000). Más del noventa por ciento de las empresas habían hecho errores en la selección de sus nuevos secadores. A veces, la selección es fácil, pero cuando un nuevo producto o la capacidad de producción necesaria para supera la práctica, no siempre es una tarea fácil. Nuevas exigencias en materia de seguridad y medio ambiente aspectos también puede que la selección sea más difícil. La SPIN informe recomienda el desarrollo de fácil de usar sistemas expertos y mejor normalización para ayudar con este complejo proceso de selección. Cabe señalar que el proceso de selección es más complicado por el hecho de que cada una de las categorías de los secadores (p. ej., lecho fluido, flash, spray, rotary) tiene una amplia variedad de sub-clases y, además, cada uno de ellos debe ser operado en condiciones óptimas para beneficiarse de una adecuada selección. Baker (1997) ha presentado un "enfoque estructural" para selección del secador, que es iterativo. Incluye los siguientes pasos: • Lista de todos las especificaciones clave de proceso • Llevar a cabo selección preliminar • Realizar escala de banco pruebas, incluyendo pruebas de calidad • Realizar evaluación económica de alternativas • Realización de ensayos a escala piloto • Seleccione tipos de secadores más adecuada


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A menudo, en el mismo material, un determinado tipo de secador está indicado desde el principio. Si la selección se basa exclusivamente en la experiencia del pasado, tiene algunas limitaciones: • Si la selección original no es la óptima (aunque también funciona satisfactoriamente), la nueva elección será inferior al óptimo • No hay nuevas tecnologías de secado son considerados de forma predeterminada • Implícitamente, se supone que la "vieja" se ha llegado a elección lógica, que a menudo no es el caso

2. CLASIFICACIÓN DE LOS SECADORES Existen numerosos mecanismos utilizados para clasificar secadores (Mujumdar, 1995; va no tierra, 1991). Tabla 1 se indican los criterios y los típicos tipos de secadores. Tipos marcados con un asterisco ( * ) Están entre los más comunes en la práctica. Tabla 1 Clasificación de los secadores Criterio Tipos • Modo de funcionamiento por lotes • Continua * Entrada de calor de tipo • Convección * , conducción, radiación, Campos electromagnéticos, combinación de calor Modos de transferencia • Intermitente o continua * • Adiabático o no-adiabáticos Estado del material en el secador • Parado • Si se mueve, agitados, dispersa Presión de funcionamiento • Vacío * • La Atmósfera Medio de secado (convección) • Aire * • Vapor sobrecalentado • Gases de combustión • Temperatura de secado por debajo del punto de ebullición * • Por encima del punto de ebullición • Por debajo del punto de congelación Movimiento relativo entre • Co-actual medio de secado y secado • Contra la corriente


• Sólidos flujo mixto Número de etapas • Único * •

Multi-etapa

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• Corto tiempo de residencia (< 1 minuto) • Mediano (de 1 a 60 minutos) • Largo (> 60 minutos) * Más frecuente en la práctica La clasificación es bastante grueso. El lecho fluidizado secador puede ser subclasificados en más de treinta tipos dependiendo de criterios adicionales. Cada tipo de secador tiene características específicas, que lo hacen adecuado o inadecuado para aplicaciones específicas. Los detalles se pueden encontrar en Mujumdar (1995). Algunos tipos son intrínsecamente más caros (por ej., secadores por congelación), mientras que otras son inherentemente más eficientes (p. ej., secador indirecto o conductora). Por lo tanto, es necesario ser conscientes de la gran variedad de secadores disponibles en el mercado, así como sus especiales ventajas y limitaciones. Cabe señalar que la clasificación mencionada no incluye la mayoría de las nuevas tecnologías de secado, las cuales son aplicables para aplicaciones muy específicas. El lector es referido a Kudra y Mujumdar (1995) para más detalles sobre los nuevos tecnologías de secado. Siguiente es un esquema general propuesto por Baker (1997) para la clasificación de secadores por lotes y continua. Tenga en cuenta que hay un número más limitado de secadores por lotes, sólo unos pocos tipos pueden operar en los modos batch y continuo. Secadores por lotes: Clasificación (Baker, 1997) (Partículas sólidas) Clases principales: Capa (lecho); tipo dispersión 1. Tipo de capa: A. Contacto indirecto (conductor o tipo), por ejemplo, depresión, agitado cama bandeja giratoria, por lotes B. Convección atmosférica (bandeja) C. Tipos especiales (p. ej., microondas, congelar, solar) 2. Tipo Dispersión: A. Lecho fluidizado/contándole cama b. Vibraba secador de lecho Secador continuo: Clasificación Clases principales: Capa; tipo dispersión 1. Tipo de capa: A. Conducción, p. ej., tambor, placa, vacío, agitado cama giratoria, indirectos b. Convectivo, por ejemplo, en un túnel, spin-flash, caudal, la cinta transportadora C. Especiales, p. ej., microondas, RF, congelar, solar 2. Tipo Dispersión: A. Lecho fluido, vibraba cama giratoria, directa, corona, spray, jet-zona


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Clasificación de secadores en la base del modo de entrada de energía térmica es quizás la más útil, ya que permite identificar algunas de las principales características de cada clase de secadores. Secadores directos, también conocida como secadores convectivos son, con mucho, las más comunes. Alrededor del 85 por ciento de secadores industriales se estima que hay de este tipo a pesar de su relativamente baja eficiencia térmica causada por la dificultad de recuperar el calor latente de vaporización en el escape del secador de una manera rentable. Aire caliente producido por calentamiento indirecto o combustión directa es el más común medio de secado aunque para algunas aplicaciones especiales vapor sobrecalentado se ha demostrado recientemente que producen una mayor eficiencia y a menudo una mayor calidad del producto. Gases de la combustión se puede utilizar cuando el producto no es de calor sensible o afectados por la presencia de productos de combustión. Secadores en directo, el medio de secado contacto con el material que se va a secar y suministros directamente el calor necesario para el secado por convección; la humedad evaporada es llevado por el mismo medio de secado. Las temperaturas de los gases secado puede variar desde 50 oC a 400 oC dependiendo del material. Deshumidifica el aire puede ser necesaria durante el secado muy sensibles al calor. Un gas inerte como el nitrógeno puede ser necesario cuando el secado explosivas o inflamables sólidos o cuando un disolvente orgánico se va a quitar. Los disolventes deben ser recuperados en el escape por condensación por lo que lo inerte (con algunos vapores de disolvente) puede recalentarse y regresó a la secadora. Debido a la necesidad de manejar grandes volúmenes de gas, gas limpieza y recuperación de los productos (de partículas de sólidos) se convierte en una parte importante de la planta de secado. Las temperaturas de los gases más alto rendimiento mejor eficiencia térmica respecto a la calidad del producto. Secadores indirectos - se refieren a suministro de calor al material de secado sin contacto directo con la transferencia de calor mediano, es decir, el calor se transfiere de la transferencia de calor (vapor, gas caliente, fluidos térmicos, etc. ) a los sólidos húmedos por conducción. Flujo de gas ya que no se presenta en el lateral sólido húmedo, es necesario aplicar vacío o con una suave flujo de gas para extraer la humedad evaporada por lo que la cámara del secador no esté saturado de vapor. Transferencia de Calor superficies puede rango de temperatura de -40 oC (como en secado por congelación) a unos 300 oC, en el caso del secador indirecto térmica directa de los productos de la combustión como el de los residuos los lodos. En el vacío, no hay peligro de incendio o explosión. Funcionamiento del sistema de vacío también facilita recuperación de disolventes por condensación directa, por lo tanto, aliviar grave problema ambiental. Recuperación polvo es, obviamente, más sencillo, para que esas secadoras son especialmente adecuados para el secado de productos tóxicos, el polvo, que no debe ser arrastrado en gases. Por otra parte, el funcionamiento de vacío disminuye el punto de ebullición del líquido extraído; esto permite el secado de sensible al calor en sólidos relativamente rápido. El calor puede también ser suministrada por la radiación (utilizando equipo eléctrico o de gas natural radiadores) o volumétricamente, colocando los sólidos húmedos dieléctrica en campos en el horno de microondas o rango de frecuencias de radio. Flujo de calor radiante ya se puede ajustar localmente a través de una amplia gama, es posible obtener una alta velocidad de secado de superficies de materiales húmedos. Convección (flujo de gas) o funcionamiento del sistema de vacío es necesario para extraer la humedad


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evaporada. Radiante secadores se han encontrado importantes aplicaciones en algunos nichos de mercado, por ejemplo, el secado de los papeles estucados o


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Hojas impresas. Sin embargo, las aplicaciones más populares relacionadas con el uso combinado de convección y radiación. A menudo es útil para aumentar la capacidad de secado convectivo de un secador para hojas como el papel. Secadoras microondas son costosos tanto en términos de capital y operativos (energía) los costos. Sólo el 50% de línea de energía se convierte en el campo electromagnético y sólo una parte de lo que realmente es absorbido por el secado. Se han encontrado aplicaciones limitadas hasta la fecha. Sin embargo, no parecen tener ventajas especiales en términos de la calidad de los productos al manipular materiales sensibles al calor. Que vale la pena analizar como dispositivos para acelerar el secado de la cola del periodo de velocidad decreciente. Del mismo modo, RF secadores se han limitado aplicabilidad industrial. Se han encontrado algunos nichos de mercado, por ejemplo, el secado de gruesa madera y papeles estucados. Las secadoras microondas y RF debe utilizarse en conjunción con convección o bajo condiciones de vacío para extraer la humedad evaporada. Independiente secador dieléctrica es poco probable que sean costoefectivo, excepto para productos de alto valor añadido en la próxima década. Ver Schiffmann (1995) para un análisis detallado de la constante dieléctrica. Es posible, y de hecho deseable en algunos casos, la utilización combinada de calor modos de transferencia, por ejemplo, convección y conducción, convección y radiación, convección y rigidez dieléctrica campos, a fin de reducir la necesidad de un mayor flujo de gas que da lugar a una menor eficiencia térmica. Uso de tales combinaciones aumenta los gastos de capital, pero estos pueden ser compensados por una reducción de los costes energéticos y mejoras de la calidad del producto. No se puede generalizar a priori sin un cuidadoso análisis y evaluación económica. Por último, la entrada de calor puede ser estable (continuo) o variables en el tiempo. Además, los diferentes modos de transferencia térmica se puede implementar simultáneamente o sucesivamente en función de cada aplicación. A la vista del aumento significativo en el número de diseño y los parámetros operacionales , es conveniente para seleccionar las condiciones de funcionamiento óptimas a través de un modelo matemático. En el lote secado intermitente entrada de energía tiene un gran potencial para reducir el consumo de energía y para la mejora de la calidad de los productos sensibles al calor.

3. SELECCIÓN SECADORES

DE

En vista de la enorme variedad de tipos de secadores uno podría implementar en la mayoría de los productos, la selección del mejor tipo es una tarea difícil que no se debe tomar a la ligera ni debe quedar totalmente a los proveedores que normalmente secador se especializan sólo en unos pocos tipos de secadores. El usuario debe asumir un rol proactivo y emplear la experiencia y los proveedores banco de escala o instalaciones piloto para obtener los datos, que pueden ser objeto de una evaluación de una evaluación comparativa de las diferentes opciones. UN mal secador para una determinada aplicación sigue siendo el pariente pobre secador, independientemente de lo bien que se ha diseñado. Tenga en cuenta que los cambios de menor importancia en la composición o las propiedades físicas de un producto determinado puede influir en sus características de secado, la manipulación las propiedades, etc. , que conducen a un producto diferente y en algunos casos obstrucción severa en el propio secador. Las pruebas deben llevarse a cabo con la "real" y no alimentar el material un "simulado" en donde sea posible.


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A pesar de que aquí nos centraremos solamente en la selección del secador, es muy importante tener en cuenta que, en la práctica uno debe seleccionar y especificar un sistema de secado que incluye pre-fases de secado (p. ej., la deshidratación mecánica, evaporación, acondicionamiento previo de alimentación de


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Recirculaciï¿½ sï¿ ½idos, dilución o peletizado y alimentación) así como el post-fases de secado de limpieza de los gases de escape, recolección de productos, reciclaje parcial de los tubos de escape, refrigeración de producto, capa de producto, aglomeración, etc. La mejor elección rentable del secador, dependerá, en algunos casos significativamente, en estas etapas. Por ejemplo, un disco duro pasty materia prima puede ser diluido en un bombeable lechada, atomizada y seca en un secador de spray para producir un polvo, o puede ser pelotillas y seca en un lecho fluido o mediante la distribución de un secador, o seca, se encuentra en un lecho fluido giratorio o unidad. También, en algunos casos , puede ser necesario para examinar toda la gráfica para ver si el secado problema puede simplificarse o incluso eliminado. Por lo general, no-térmico la desecación es un orden de magnitud menos costoso que por evaporación que, a su vez, es muchas veces uso eficiente de la energía de secado térmico. Las exigencias en la calidad del producto no siempre permite seleccionar la opción menos costosa basado únicamente en transmisión de calor y de masa, sin embargo. A menudo, la calidad de los productos requisitos tienen un exceso de equitación influencia en el proceso de selección (véase la sección 4). Como mínimo, la siguiente información cuantitativa es necesario llegar a un secador: • Rendimiento secador; modo de producción de materia prima (batch/continuo) • Física, química y las propiedades bioquímicas de la alimentación húmeda, así como las especificaciones del producto deseado; variabilidad en las características de alimentación • Aguas arriba y aguas abajo las operaciones de procesamiento • Contenido de humedad de los alimentos y de los productos • Secado cinética; isotermas de sorciï sólido húmedo • Parámetros de Calidad (física, química, bioquímica) • Aspectos de Seguridad, por ejemplo, riesgo de incendio y explosión, toxicidad • Valor del producto • Necesidad de control automático • Propiedades toxicológicas del producto • Relación entre apertura y flexibilidad en los requisitos de capacidad • El tipo y costo del combustible, el coste de la electricidad • Regulaciones Ambientales • Espacio en planta Para productos de alto valor añadido como el farmacéutico, ciertos alimentos y materiales avanzados, ignorar las consideraciones relativas a la calidad otras consideraciones desde el costo de secado es importante. Rendimientos de los productos también son relativamente bajos, en general. En algunos casos, el alimento puede ser acondicionado (p. ej., reducción de tamaño, en escamas y pellets, extrusión, mezcla de producto seco con previo al secado que afecta a la elección de los secadores. Como regla general, a los intereses de los ahorros de energía y reducción de tamaño del secador, es conveniente reducir el contenido líquido de alimentación menos costosas operaciones, tales como filtración, centrifugación y la evaporación. También es conveniente para evitar un exceso de secado, lo que aumenta el consumo de energía, así como tiempo de secado.


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Secado de los alimentos y los productos de la biotecnología exigen la adhesión a las normas GMP (Buenas Prácticas de Fabricación) y equipo higiénico diseño y operación. Estos materiales están sujetos a térmica, así como degradación microbiológica durante el secado, así como en el almacenamiento. Si la velocidad de avance es baja (< 100 kg/h), un lote de tipo de secador puede ser adecuado. Tenga en cuenta que no hay una selección limitada de secadores que puede funcionar en el modo de proceso por lotes. En menos de un uno por ciento de los casos el líquido que se extrae es un no acuosos (orgánica) disolvente o una mezcla de agua con un disolvente. Esto no es infrecuente en el secado de productos farmacéuticos, sin embargo. Es necesario tener un cuidado especial para recuperar el solvente y para evitar posibles riesgos de incendio y explosión. La Tabla 2 presenta una lista de los proveedores más secador utilizar para seleccionar y citar un secador industrial. Tabla 2 típicos lista para la selección de secadores industriales Forma Física de la alimentación • Granular, partículas, lodos, cristalino, líquidos, pastosos, suspensión, solución, hojas de papel continuo, tablones, impar-formas (pequeñas y grandes) • Pegajosa, hinchada • Rendimiento promedio kg/h (seco/húmedo); continua • Kg por lote (seco/húmedo) Variación esperada en el rendimiento (El rango) • Elección de Combustible Aceite • Gas • Electricidad Pre- y post-las operaciones de secado (Si los hay) Para los productos de alimentación de partículas • tamaño de partículas medio • Distribución de tamaño • Densidad de las partículas • Densidad a granel • Propiedades Rehidratación De entrada/salida • contenido de humedad base seca • Húmeda Química / bioquímica / Actividad microbiológica Sensibilidad al calor • punto de fusión • Temperatura de transición vítrea Isotermas de sorciï (equilibrio


Contenido de humedad) Tiempo de secado • curvas de secado •

Efecto de las variables de proceso

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Requisitos especiales • Material de construcción • Corrosión • Toxicida d • No-solución acuosa • Inflamabilidad límites • Riesgo de incendio • Color/textura/aroma requisitos (si los Pie de impresión sistema de secado • disponibilidad hay) de espacio para el secador y accesorios Cinética Secado juegan un papel importante en la selección de los secadores. Más allá de simplemente decidir el tiempo de residencia, limita los tipos de secadores. Ubicación de la humedad (si cerca de la superficie o distribuido en el material), la naturaleza de humedad (libre o fuertemente vinculados a sólido), los mecanismos de transferencia de humedad (paso limitante), tamaño físico del producto, las condiciones de secado medio (p. ej., temperatura, humedad, velocidad del flujo de aire caliente secador de convección), presión en el secador (bajo para productos sensibles al calor), etc. , influye en el tipo de secador adecuado, así como las condiciones de funcionamiento. La mayoría de las veces, no más de un tipo de secador es probable que cumplan los criterios de selección especificados. Que no se centrará en novela o técnicas de secado especial aquí por falta de espacio. Sin embargo, merece la pena mencionar que muchas de las nuevas técnicas utilizan vapor sobrecalentado en el medio de secado o simplemente inteligente combinaciones de técnicas de secado tradicional, por ejemplo, combinación de modos de transferencia térmica, multi-etapas de diferentes tipos de secadores. El vapor sobrecalentado como medio de secado convectivo ofrece varias ventajas, por ejemplo, mayor velocidad de secado en determinadas condiciones, y una mejora de la calidad de determinados productos, consumo de energía inferior de la red si el exceso de vapor producida en el secador se usa en otras partes del proceso, la eliminación del riesgo de incendio y explosión. Vapor Vacío secado de la madera, por ejemplo, puede reducir tiempos de secado por un factor de cuatro mientras que la calidad de la madera y reducción de consumo de electricidad y combustible hasta en un 70 por ciento. La economía global son también muy favorable.

4. SELECCIÓN DE UN SECADOR DE CALIDAD Como la calidad de los productos requisitos cada vez más exigentes y como la legislación en materia de medio ambiente se vuelve cada vez más exigente y que, a menudo, se encuentra que necesitamos para pasar de una tecnología de secado en los demás . El aumento del costo de la energía, así como las diferencias en el coste de los combustibles fósiles y energía eléctrica también puede afectar a la elección de un secador. Puesto que hasta un 70 por ciento del coste del ciclo de vida de un secador convectivo es debido a la energía , es importante elegir un uso eficiente de la energía en la medida de lo posible incluso secador a un alto costo inicial. Tenga en cuenta que los costes de energía continuará aumentando en el futuro por lo que este será cada vez más importante. Afortunadamente,


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el mejoramiento de la eficiencia también se traduce en una mejor las repercusiones ambientales en términos de reducción de las emisiones de los gases de efecto invernadero (CO 2 )así como NO x que resultan de la combustión.


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Siguiente es un ejemplo de cómo selección del secador se ven afectados por la calidad del producto seco que puede ser utilizado como materia prima para la fabricación de diferentes productos de consumo. Shah y Arora (1996) han estudiado los diferentes secadores para la cristalización y secado de poliéster de chips de un contenido de humedad inicial de aproximadamente 0,3 0.5 % (b.h. ) a menos de 50 ppm . Aparte de bajo contenido de humedad promedio también es necesario garantizar distribución uniforme de la humedad, especialmente para determinados productos, por ejemplo, producción de películas delgadas. La uniformidad limitación es menos grave si la cantidad de fichas que se utilizan para fabricar las botellas de PET. La Figura 1 muestra los esquemas de la cristalización y secado pasos involucrados. En general, es un proceso de dos pasos. El material es sensible al calor. La primera cristalización y secado es más rápido que el paso de secado bajo los niveles de humedad. UNA de dos etapas secador está indicada y es el más comúnmente usado. Es posible utilizar diferentes tipos de secadores para cada etapa, como se muestra en la Figura 2. Un solo tipo de secador (p. ej., columna o secador de lecho empacado con los chips moviendo hacia abajo lentamente bajo la influencia de la gravedad), es más barato, por lo que recomendó a la menor calidad pero más caro un lecho fluido seguido de otro lecho fluido secador o columna puede ser necesaria para que el mayor grado de calidad. Tenga en cuenta que hay numerosas alternativas son posibles en cada caso. También es importante para hacer funcionar el secador en las condiciones correctas de caudal de gas, la temperatura y la humedad. Deshumidifica el aire es necesario para lograr una baja humedad final contenido, de acuerdo con la humedad de equilibrio las isotermas del producto. Wet chips

Cristalizado r/ Seca dor

500-1000 PPM Humeda d

< 50 PPM

Secador Final

Humedad

Continua

Lote Tambor de vacío

DIRECTA Lecho Fluido Vibro-lecho fluido lecho fluido pulsada Vortex (pomposa) cama Columna secador (con mezclador)

INDIRECTOS Secador Compresor

Lote

Continua

Tambor de vacío

DIRECT A Columna secador con tubo interno Multi-etapa lecho fluido

INDIRECTOS

Secador Compresor


Figura 1 Esquema de cristalización y secado pasos de la producción de chips de poliéster

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Polímeros Chips: Parámetro de calidad MEDIA ALTA MEDIANA E .g. de ma kjk tic ta pe e .g. de fibra spe cia lina , film

A. Crysta llize r: líquido se d B. Drye Acabado r: Multi-sta ge fluido d w ith dehum idifie d de infrarrojos

A. Crysta llize r: fluido fluido pulso d o d o pa ser ddle crysta llize r B. Drye Acabado r: Drye Columna r c on una ce ntra l tubo liso de dow nw a rd flujo de chips

E .g. de botella PET s, sta ple fibra , e tc. Una sola columna Crysta llize r/drye r c on una mezcla e r en la parte superior crysta llize r se ction A un vacío un gglome ra ción Bajo ca pita l/ope ra ting costo, sma lle r spa ce Requerimientos

Figura 2 posibles tipos de secadores para el secado de chips de poliéster Otro ejemplo de selección del secador se relaciona con la elección de un atomizador para un secador de spray. Un secador de spray está indicado cuando bombeable lechada, solución o suspensión se reducirán a un libre flujo de polvo. Con una adecuada elección de atomizador, diseño de la cámara de pulverización , temperatura de los gases y el caudal es posible "ingeniero" polvo de tamaño de partículas deseado y distribución de tamaños. Cuadro 3, que muestra cómo la elección del atomizador afecta al diseño de la cámara, el tamaño, así como el consumo de energía de la atomización y distribución del tamaño de las partículas. El recién desarrollado de dos toberas sónicas parecen ser especialmente atractivas opciones cuando casi monodisperse polvos deben ser producidos a partir de fuentes relativamente moderada viscosidad (p. ej., por debajo de 250 cp) en capacidades de hasta 80 t/h mediante varias boquillas. Más ejemplos se pueden encontrar en Masters (1985). Tabla 3 atomización de emulsión de PVC. Efecto de la selección de secador de spray atomizador de rendimiento: una comparación entre diferentes pulverizadores Parámetro de discos giratorios de dos fluidos Dos de líquido

Geometría Secador

Cónico o cilíndrico H/D ≈ 1.2 -1.5

Evaporación Capacidad (agua) Cámara (D × H ) Número de boquillas

1600 Kg/h

(Sonic) (estándar) Tall-forma Cilíndrico H/D ≈ 4 1600 Kg/h

6,5 M × 8 m 1, 175-mm disco 15.000 RPM 25 W/kg purines Alta

3,5 M x 15 m 16 Boquillas 4 Bar de presión 20 W/kg purines Medio

Alimentación de pulverizador Coste de capital

Tall-forma Cilíndrico H/D ≈ 5 1600 Kg/h 3 M x 18 m 18 Boquillas 4 Bar de presión 80 W/kg purines Medio


Coste de funcionamiento

Medio

Baja

Alta

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Nuevos secadores se perfeccionan continuamente como resultado de la demanda industrial. Más de 250 patentes de EE.UU. se conceden cada año en relación con secadores (equipos) y secado (proceso); en la Comunidad Europea de 80 patentes se publica anualmente en los secadores. Kudra y Mujumdar (2000) han examinado una amplia variedad de novedosas tecnologías de secado, que están más allá del alcance de este capítulo. Baste señalar que muchas de las nuevas tecnologías (por ejemplo, vapor sobrecalentado , pulso combustión - de gas nuevos de contactores de partículas como secadores) llegará a sustituir secadores convencionales en la próxima década o dos. Nuevas tecnologías son intrínsecamente más riesgosos y más difíciles de escalar. Por lo tanto hay renuencia natural a su adopción. Se anima a los lectores a revisar la nueva evolución de la situación a fin de estar seguro de que su selección es el más apropiado para la aplicación al alcance de la mano. Algunos convencionales y de las más recientes técnicas de secado se enumeran en la Tabla 4. Tabla 4 convencional y innovadoras técnicas de secado Tipo de alimentación tipo de secador nuevas técnicas * • Tambor suspensión líquida • Líquido/camas contándole de partículas inertes • Spray • Spray/lecho fluido combinación • Correa de Vacío secador • Pulso secadores de combustión Pegar/lodos • Spray • Cama Contándole de inertes • Tambor • Lecho fluido (con recirculaciï¿½ sólido) • Paleta • secadores de vapor sobrecalentado • Partículas giratorias • Vapor sobrecalentado ETA • Flash • Vibrado cama • Lecho fluidizado (aire • Anillo secador caliente o gases de • Pulsos lecho fluido combustión) • Jet-zona secador Hojas de papel continuo (papel estucado, papel, textiles)

• De varios cilindros secadores contacto • Interferencia mecánica (aire)

• Yamato secador giratorio • Impacto combinado radiación/secadores • Impacto combinado y secadores a través (textiles, bajo peso base papel) • Pinzamiento o RF y MW

* Nuevos secadores no ofrecen necesariamente mejor tecno-rendimiento económico para todos los productos


PALABRAS CLAUSURA

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DE

Es difícil generar reglas para clasificación y selección de secadores porque se producen excepciones bastante frecuentemente. A menudo, los cambios de menor importancia en la alimentación o a las características de los productos resultado de diferentes tipos de secadores están las opciones adecuadas. No es raro encontrar diferentes tipos de secadores que se utiliza para secar aparentemente del mismo material. La elección depende de capacidad de producción, requisitos de flexibilidad, el costo del combustible, así como en la apreciación subjetiva del individuo que especifica el equipo. No hemos considerado novela secadores en este capítulo. Kudra y Mujumdar (2000) han examinado en detalle la mayoría de los no tradicionales y novedosas tecnologías de secado en la literatura. La mayoría de los casos no han sido para madurar; unos pocos se han comercializado con éxito para determinados productos. Es útil estar al tanto de estos avances para que el usuario pueda tomar decisiones inteligentes acerca de selección del secador. Desde secador vida normalmente es 25-40 años que efectos de una mala "receta" puede tener un impacto a largo plazo sobre la salud económica de la planta. Normalmente no es una opción conveniente para depender exclusivamente de la experiencia anterior, en la literatura o los proveedores de recomendaciones. Cada secado problema merece su propia evaluación independiente y la solución. REFERENCIA S Baker, C. G. J. , 1997, selección del secador, págs. 242-271, C. G. J. Baker (Ed. ), Industrial Secado de Alimentos ,Blackie Academic & Professional, Londres. Kudra, T. , Mujumdar, A. S. , 2000, avanzadas tecnologías de secado, Marcel Dekker, nueva York. Kudra, T. , Mujumdar, A. S. , 1995, especial y en las nuevas técnicas de secado secadores, págs. 1087-1149, en A. S. Mujumdar (Ed. ), Manual de Secado Industrial, 2nd Edition, Marcel Dekker, Nueva York. Masters, K. , 1985, Secado Spray Manual, Halsted Press, Nueva York. Mujumdar, A. S. (ed. ), 1995, manual de Secado Industrial, 2nd Edition, Marcel Dekker, Nueva York. Schiffmann, R. F. , 1995, horno de microondas y dieléctrico secado, págs. 345-372, en A. S. Mujumdar (Ed.) Manual de Secado Industrial, 2nd Edition, Marcel Dekker, Nueva York.


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CAPÍTULO

TRES SECADORES DE PARTÍCULAS DE SÓLIDOS, fangos Y HOJA DE MATERIALES Arun Mujumdar S.

1. INTRODUCCIÓN Materiales húmedos vienen en diferentes formas físicas y a los que se exige que estén secos para diferentes especificaciones deseadas. Más de 400 diferentes tipos de secadores se han propuesto en la literatura técnica aunque sólo cerca de 50 tipos son comúnmente utilizados y fácilmente disponible de varios proveedores. Dos secadores no son idénticos, incluso cuando se utiliza para el secado nominalmente el mismo material. Incluso los pequeños cambios en la alimentación y/o especificación de producto puede hacer que los dos secadores diferentes en el diseño o en la operación o ambos. Mujumdar (1995), entre muchos otros, han proporcionado sistemas de clasificación detallada y los criterios de selección de los secadores, los principales temas de estudio por sí mismos. En este capítulo, el objetivo es proporcionar una breve descripción de los equipos de secado más comunes (que excluye naturalmente la novela las técnicas de secado, muchos de los cuales han entrado en funcionamiento recientemente y todavía no están disponibles en el mercado). No es lo suficientemente amplio para abarcar todos los tipos y sub-tipos de secadores. Sin embargo, lo que permitirá al lector obtener una rápida comprensión de las principales características , ventajas y limitaciones de los diferentes tipos de secadores y sus modificaciones. Con objeto de facilitar la presentación, el capítulo se clasifican de acuerdo a la forma física de la materia prima que se va a secar desde la primera calificación de la secadora es la capacidad de manejar físicamente la materia prima y el producto seco. Para un debate en profundidad de los diversos tipos de secadores se remite al lector a Mujumdar (1995).

3838 DRYERS FOR PARTICULATE SOLIDS, DRYERS FOR PARTICULATE SOLIDS, SLURRIES… SLURRIES…

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2. SECADORES PARA LAS PARTÍCULAS Y SÓLIDOS granulares 2.1 Secador de bandeja Con mucho, la más común de secador pequeño tonelaje, una bandeja de lotes secador (Figura 1) consiste en una pila de bandejas o varias pilas de bandejas colocadas en una gran cámara anecoica de aire caliente que se distribuye con ventiladores diseñados adecuadamente y álabes. A menudo, una parte del aire se recircula con un ventilador situado dentro o fuera de la cámara de secado. Estos secadores requieren gran cantidad de mano de obra para las labores de carga y descarga del producto. Normalmente, los tiempos de secado son largos (10-60 horas). La clave de éxito de la operación es el uniforme distribución del caudal de aire sobre las bandejas de secado más lento la bandeja decide el tiempo de residencia y, por lo tanto requiere capacidad del secador. La deformación de las bandejas también pueden causar mala distribución aire de secado y, por ende, un mal funcionamiento del secador.

Figura 1 un lote secador de bandeja Es posible convertir el lote secador de bandeja en una unidad continua. La Figura 2 muestra el llamado Turbo secador, que consta de una pila de bandejas circular coaxial montado sobre un eje vertical. La capa del producto en el primer estante se nivela por un conjunto de hojas fijas, que rayar una serie de ranuras en la capa superficial. Las hojas son escalonadas para asegurar el mezclado del material. Después de una rotación, el material es borrada de la estantería de la última hoja y cae en la siguiente estante inferior. Hasta 30 bandejas o más pueden ser acomodados. Caliente el aire se suministra a la cámara de secado de los ventiladores de turbina. En el diseño se muestra en la figura, el aire se calienta indirectamente por calentadores internos. La humedad se introduce el material granular en la parte superior y se cae por gravedad a la siguiente bandeja de ranuras radiales en cada plataforma circular. UN rastrillo rotativo mezcla los sólidos y, por tanto, mejora el rendimiento de secado. Estos secadores pueden ser operados al vacío para el calor de materiales sensibles o cuando los disolventes deben ser recuperados del vapor. En un diseño modificado , es posible calentar las bandejas por conducción y aplicación de vacío al extraer la humedad se evaporó.


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Figura 2 un secador Turbo 2.2 Secador giratorio El secador rotativo en cascada es un funcionamiento continuo contacto directo secador que consta de un cilindro rotatorio lentamente shell que normalmente se inclina a la horizontal unos pocos grados para ayudar al transporte de la materia prima húmeda que se introduce en el tambor en el extremo superior y retirado el producto seco en el extremo inferior (figura 3). Para aumentar el tiempo de retención de grano muy fino y materiales ligeros en el secador (p. ej., queso gránulos), en algunos casos raros, puede resultar ventajoso para inclinar el cilindro con el producto final a mayor altitud.

Figura 3 UN secador rotativo en cascada El medio de secado (el aire caliente, gases de combustión, gases de combustión, etc. ) fluye axialmente a través del tambor ya sea junto con la materia prima o ponen. La última modalidad es preferido cuando el material no es sensible al calor y es necesario secar a muy bajo contenido de humedad. Los concurrentes se prefiere el modo de calor de materiales sensibles y una mayor velocidad de secado en general.


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En este tipo de secador, un amplio surtido de productos granulares de diversas formas, tamaños y distribuciones de tamaño pueden ser procesados mediante un adecuado diseño de los vuelos internos y los elevadores. Componentes internos son especiales necesarios para los materiales que tienden a formar grandes masas que deben ser rotos para evitar los problemas derivados de las etapas posteriores de secado. Los elevadores levante el material para la parte superior del tambor en el que desciende en forma de cascadas. La mayor transmisión de calor y de masa procesos se llevan a cabo durante el vuelo de las partículas desde la parte superior a la parte inferior del tambor por la gravedad. El medio de secado de flujo transversal con respecto a las partículas. Claramente, las partículas con velocidades por debajo de la terminal de flujo cruzado velocidad del gas será arrastrado y se recogen en el equipo de limpieza de gas. La acción en cascada puede causar un severo desgaste de los materiales frágiles, especialmente cuando el diámetro del tambor es grande. Aunque numerosos intentos se han informado de que permitir calcular tiempos de residencia de partículas en secaderos rotativos, el diseño de las unidades comerciales aún se basa en pruebas piloto y reglas empíricas (a menudo patentado) basada en la experiencia con material similar y similares secador giratorio de diseño hardware. El proceso de secado es esencialmente intermitente. Es intensa durante el movimiento en cascada por la gravedad cuando las partículas contacto la cruz de flujo de gases calientes. Cuando las partículas se adhieren a la pared del tambor en una cama y llevado al alza por la shell rotatorio, que hay una "inmersión" o "temple" durante el periodo cuando la temperatura y la humedad en las partículas tienden a igualar ante las partículas son expuestos al secado convectivo estado nuevo. Secaderos rotativos pueden ser diseñados para tiempo de secado de 10 a 60 minutos. Si hay una gran tiempo de retención es necesario para eliminar la humedad interna en el periodo de velocidad decreciente, es posible utilizar un menor diámetro del depósito en el extremo húmedo para eliminar la humedad superficial de asalto con baja material en el tambor y, a continuación, aumentar el diámetro del depósito en la parte seca para permitir más tiempo de retención con mayor atraco. En algunos diseños, es posible utilizar un transportador neumático para llevar el producto fuera del secador. Las eficiencias térmicas de secaderos rotativos varían ampliamente en el rango de 30-60 %. Para una buena eficiencia, el producto atraco (típicamente del 10 al 15 por ciento del volumen) debe ser tal como para cubrir los vuelos o los elevadores completamente. Los elevadores deben estar cuidadosamente diseñados para asegurar una buena acción en cascada, evitando grandes grupos de caída de material de los vuelos. Longitud de ratios de diámetro 4 a 10 son comunes en la práctica industrial. Secador rotativo puede ser operada a temperaturas muy altas para llevar a cabo distintas reacciones además de o en lugar de la simple secado; estas unidades se conoce como hornos. Es necesario alinear el shell de hornos rotatorios con materiales refractarios. Con el fin de aumentar la velocidad de secado en los rotativos de sin aumentar la temperatura del gas o gas caudal excesivamente, es posible introducir los tubos de vapor o en bobinas dentro de la concha. Además de proporcionar energía adicional para el secado, tales elementos internos también pueden ayudar con redistribución o delumping del material. Por supuesto, es posible usar calentadores internos sólo si el material no se adhiere a las paredes de la parte interna. Una nueva variante del clásico utiliza un secador rotativo axial central del cabezal para el secado de gases que se inyecta en intervalos discretos a lo largo de la gira de shell directamente en el "kilning" cama de partículas. Este tipo de distribución del flujo es más eficaz para la transmisión de calor y de masa y los resultados en calor volumétrico y


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coeficientes de transferencia de hasta dos veces más grandes que los de la secador en cascada. Sin embargo, este diseño no es adecuado para todos los tipos de materiales.


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Secaderos rotativos son muy flexibles, muy versátil y son especialmente apropiados para la alta tasa de producción. En el lado negativo, por lo general, son menos eficientes, demanda altos costos de capital y los costes de mantenimiento de forma significativa en función del material que se seca. No se recomiendan para materiales frágiles y de bajas tasas de producción. Por último, es conveniente señalar que mientras que la mayoría de los secaderos rotativos continua son operados bajo presión atmosférica cerca, el término vacío secador rotativo se refiere a una clase totalmente diferente de los secadores. De hecho, se trata de un lote tipo secador indirecto debido a la dificultad de mantener vacío bajo en alimentación continua y las condiciones de vertido. En este sentido, el shell cilíndrica horizontal está parado mientras que un conjunto de diversas maneras: diseñado hojas de agitador gira sobre un eje central para agitar el material contenido en el secador shell. Se aplica calor por el calor la chaqueta con vapor a condensación o un fluido térmico. En las unidades de mayor tamaño, el eje del agitador y también las hojas pueden ser calentadas. El agitador puede ser un simple o doble espiral. Las hojas exteriores se han establecido cerca de la pared y pueden tener una espátula para evitar que el material de la construcción de las paredes y al deterioro del rendimiento térmico de la unidad. Este tipo de secador es útil para manejar materiales sensibles al calor, que seca con temperaturas más bajas debido a las condiciones de vacío. 2.3 Secadores por congelación Muy sensible al calor sólidos, tales como algunos materiales biotecnológicos, productos farmacéuticos y alimentos con alto contenido sabor, puede ser secada por congelación con un costo que es al menos un orden de magnitud superior a la de secado por atomización, secado no barato. Aquí, el secado se produce por debajo del punto triple del líquido por sublimación de los congelados humedad en vapor, el que a continuación, se quita de la cámara de secado mecánico de bombas de vacío o un chorro de vapor expulsores. Por lo general, secado por congelación los rendimientos producto de la más alta calidad de una posible deshidratación. EL poroso y no reducida estructura del producto permite una rápida rehidratación. Retención Sabor también es alto debido a la baja temperatura (-40o C). Las células vivas, por ejemplo, bacterias, levaduras y virus pueden ser secada por congelación y la viabilidad de reconstitución aún puede ser muy alta. Las células de mamíferos, sin embargo, no pueden ser conservados por liofilización. Debido a su elevado costo inherente naturaleza, secado por congelación no es común en la industria química. Secadores por congelación La mayoría son tipo en lotes con más bien poca capacidad congelación continua a pesar de que algunas unidades de secado están en funcionamiento. Secadores por congelación industriales pueden ser de diversos tipos; simple bandeja secadores por congelación es, con mucho, la más común. Calor de sublimación es suministrada por conducción a través del cajón inferior. Depresión es típicamente menos de 25 Pa y el condensador funciona en torno a -40oc. Las resistencias a la temperatura más alta (Es decir, 120 o C), pero la temperatura desciende con el tiempo, conforme a los calendarios determinado empíricamente, a valores inferiores, decir 40 o C durante 8-10 horas. Para minimizar tiempos de secado, secadores por congelación son controlados por el programa. Varios lotes de secadores por congelación se utilizan para permitir carga casi igual en todos los sistemas en todo el ciclo de secado. Un número de lote los armarios están programados para funcionar con forma escalonada, secado en un ciclo que se superponen.


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Congelación Túnel secador (Figura 4) es, básicamente, un gran vacío en el que bandeja gabinete de carritos cargados en intervalos de un bloqueo por vacío en un extremo del túnel. Productos secos son descargados a través de un bloqueo por vacío en el otro extremo del secado


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Sala. Vapor a baja presión se utiliza para calentar las placas de las bandejas. Liapis y Bruttini (1995) han proporcionado un análisis detallado de las características de secado, los costos y detalles de congelar productos secos.

Figura 4 un túnel liofilizadores 2.4 Secado en vacío

Figura 5 UN tipo de pala secador vacío Para el secado de sólidos granulares o lechadas, secado en vacío de los diversos diseños mecánicos están disponibles comercialmente. Son más caros que la presión atmosférica secadores pero son adecuados para materiales sensibles al calor o recuperación de solventes o si es necesario


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Hay riesgos de incendio y/o explosión. cono simple y doble cono mezcladores pueden ser adaptados para el secado por calefacción el buque chaquetas y aplicar vacío para eliminar la humedad. Las Figuras 5 y 6 muestran dos vacío secadores disponibles comercialmente. La paleta es ideal para secador de lodos como materiales mientras la banda de vacío secador es buena para pastas finas o lechadas. El material forma una película sobre la banda térmica; puede entrar en ebullición y formar un gran espumoso, estructura porosa de muy baja densidad aparente.

Figura 6 una banda de vacío tipo secador 3. SECADORES PARA lechadas Y SUSPENSIONES 3.1 Secadores Spray Más de 20.000 secadores spray se utilizan en la actualidad en comercial de productos secos de agro-químicos, biotechnologicals, fina y gruesa productos químicos, productos lácteos, colorantes, concentrados de minerales para productos farmacéuticos con capacidades que van desde unos pocos kilogramos por h a 50 toneladas por evaporación h capacidad. Materias primas líquido, como las soluciones , suspensiones o emulsiones puede ser convertida en polvo, gránulos o aglomerado en un sólo paso en secador de spray. La Figura 7 le ofrece un proceso esquema para un secador de spray vegetal. Atomizada como materia prima en forma de spray es contactado con gas caliente en la cámara de secado diseñado adecuadamente. La adecuada selección y diseño del atomizador es esencial para el funcionamiento del secador de spray, ya que se ve afectada por el tipo de alimentación (viscosidad), propiedad de los abrasivos, velocidad de alimentación, tamaño de partículas deseado y distribución de tamaño, así como el diseño de la cámara las geometrías y modo de flujo, por ejemplo, concurrentes, contracorriente o flujo mixto (véase la Figura 8).


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La Figura 7 un esquema de un proceso de pulverización de secador

Figura 8 simultáneas, contracorriente y flujo mixto secador de rocío salas Está más allá del alcance de este capítulo para cubrir todos los aspectos importantes de secadores spray en detalle. El lector es referido a los capitanes (1991) y Filkova y Mujumdar (1995) para obtener más información. Aquí, vamos a resumir los aspectos clave de secadores spray en forma de tabla. Cabe señalar que el diseño de secadores spray depende en gran medida de las pruebas a escala piloto. Es imposible a fin de ampliar los criterios de calidad de secadores spray. Afortunadamente, en la mayoría


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Los casos, se observa que la mayor escala secador proporciona calidad superior a la obtenida en menor escala pruebas piloto. Aparte de velocidad de secado y pruebas de calidad, también es importante para verificar posibles de los depósitos en la cámara de secado ya que esto puede conducir a riesgos de incendio y explosión. Básicamente, existen tres tipos principales de pulverizadores se utilizan en la práctica. Estos son: (a) rueda giratoria (o disco) pulverizadores, (b) Presión de boquilla y (c) dos de boquilla. La Figura 9 muestra algunos de los típicos diseños atomizador. Electrostática y atomizadores Ultrasonidos también se puede utilizar para aplicaciones especiales para producir aerosoles monodisperse pero son muy caros y bajo las unidades de capacidad. La mayoría de secadores spray ligera presión negativa. Nuevos diseños pueden utilizar cámaras de presión baja para aumentar velocidad de secado a bajas temperaturas para secar muy sensible al calor.

Figura 9 secador de spray atomizador típicos diseños El diseño de la cámara de secado spray depende de la necesaria tiempo de residencia (véase el Cuadro 1), así como el tipo de atomizadores utilizados (véase el Cuadro 2). El modo de flujo, es decir, simultáneamente, contra la corriente, flujo mixto, depende de las características del producto que se resumen en el Cuadro 3. Por último, en el Cuadro 4 se da sugeridas sistema secador de spray


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Diseño en función de la materia prima, por ej., la presencia de disolventes orgánicos, peligro de incendio o explosión. Colección de en polvo del secador de spray también es un tema importante. Tabla 5 muestra las recomendaciones generales para la selección del sistema de recaudación en polvo.

Tabla 1 tiempo de residencia requisitos para secado por atomización de los diferentes productos Tiempo de Residencia en la cámara recomienda para Corto (10-20 s) de multa, no de productos sensibles al calor y humedad de la superficie, no higroscópico Medio (20-35 s) Multa de aerosoles secundarios (d = 180 m); Secado a baja humedad final Largo (> 35 s) Gran polvo (200-300 m); baja humedad final, funcionamiento a baja temperatura para productos sensibles al calor

Tabla 2 criterios de selección Pulverizador Rueda giratoria de boquilla Presión de dos fluidos La boquilla Tipo de cámara *

Concurrente XXX * Contra-corriente - X * (Fuente) - X X tipo de alimentación * Solución/lechadas - - X * Baja viscosidad X X X * Alta viscosidad X - X Lechadas * No abrasivo X X X * Ligeramente abrasivo X X X * Altamente abrasivos X - - índice de alimentación *< 3 m 3 /h X X X * > 3 m 3 / h X X* X * Tamaño de gota * 30-120 M X - * 120-150 M - X X: Aplicable; -: no aplicable; X* :Multi-conjunto de la boquilla


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Tabla 3 Selección del modo de flujo en cámara de secado spray de polvo características deseadas Diseño Secador - tipo de flujo Características Baja temperatura del producto simultáneas Para producir aglomerados en polvo Flujo Mixto integrado con Lechos Fluidizados Flujo mixto (tipo fuente) para aerosoles secundarios en pequeñas cámaras; nO de producto sensible al calor Contra-flujo de corriente Productos que soportar altas temperaturas. Las partículas gruesas; alta densidad a granel polvos Tabla 4 secador de spray diseño de sistema

Características diseño de sistema General ciclo abierto; todos acuoso alimenta Ciclo Cerrado recuperación de disolventes; la prevención de las emisiones de vapores. Eliminación de los riesgos de incendio o explosión Semi-cerrada; la Evitar explosión de polvo (O 2 contenido bajo) utilizan libre inertizing todavía mayor temperatura de entrada

Tabla 5 Selección de polvo seco sistema de recogida Requisitos recomendados del sistema Eficaz y de bajo coste, fácil de limpiar los ciclones Coste medio, muy eficiente, alto Filtro de mangas coste de funcionamiento Grandes volúmenes de aire Electro-estática precipitador electrostático Recuperación del producto; las multas El Ciclón + depurador húmedo Desde la elección del atomizador es muy importante que es importante tener en cuenta las ventajas y limitaciones de la rueda de presión y las boquillas, las cuales son más comunes en la práctica. A pesar de que ambos tipos pueden ser usados para las mismas materias primas, las propiedades del producto (densidad aparente, porosidad, tamaño, etc. ) serán diferentes. A. Las ruedas giratorias (o disco) pulverizadores Ventajas: • Manejar grandes tasas de alimentación con una sola rueda • Apropiado para alimentos con abrasivos diseño adecuado • Mínima obstrucción tendencia • Cambio de rpm tamaño de partículas de controles • Más capacidad flexible


Limitaciones: • Mayor consumo de energía en comparación con las boquillas de presión • Más caro • Amplia pulverización radical requiere de una gran cámara de secado (cilíndricas de tipo cónico) B. Las boquillas de presión Ventajas: • Compacto y sencillo, barato • No hay piezas móviles • Bajo consumo de energía Limitaciones: • • •

Baja capacidad (caudal) Alta tendencia a obstruir Erosión pueden modificar características de pulverización

Figura 10 esquema secador de spray. (A) Rueda atomizador; (b) una o dos de boquilla

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La Figura 10 muestra los esquemas de dos secadores spray, uno equipado con un atomizador de rueda (cilindro-cónicas) y las otras con una boquilla pulverizador (de una o dos de líquido), que es un recipiente cilíndrico. Estas cifras muestran también otros componentes del sistema, es decir, alimentación depósito, filtro, bomba, calefactor de aire, el ventilador ciclón, ventilador de escape. La Figura 11 muestra la disposición de un sistema de secado spray, que se autoinertizing y utilizados para manipular materiales con alto riesgo de incendio y explosión. En este sentido, el exceso de aire entra en el sistema pasa a través de la llama del quemador y se utiliza como aire de combustión, inactivar.

Figura 11 sistema de secado spray inertizing

Figura 12 UNA de dos etapas secador de spray seguido de un lecho fluidizado agglomerator Cuando el producto sale del secador de spray es demasiado fino no moja fácilmente y por lo tanto es más difícil de reconstituir. Para que el producto es soluble instantáneamente aglomerados en un pequeño baño fluidizado lecho fluidizado o vibrado, tal como se muestra en la Figura 12. Este acuerdo se utiliza en la producción de café instantáneo, leche en polvo, cacao, etc. La extensión de este concepto básico es el llamado " Spray-Fluidizer " lo que seca el material en dos etapas. La humedad de la superficie de


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las gotas se elimina totalmente, junto con algunos humedad interna, que tarda más tiempo en salir, en la primera etapa (secador de spray).


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El contenido de humedad final se logra en un lecho fluidizado situado en la parte inferior de la cámara de pulverización como parte integrante de ella. Esta situación hace que el proceso de secado es muy eficiente y económico. El lecho fluidizado unidad de secado se puede sustituir por un secador de banda mediante la distribución en la parte inferior de la cámara, y este concepto es la base de la denominada utiliza secador Filtermat de sticky y rica en azúcar materiales que son difíciles de secar. La cámara de pulverización en este caso es mucho más amplia en la parte inferior, a diferencia de los rociones Fluidizer. 3.2 Secadores tambor Secadores de tambor, lechadas o pastosa materias primas se secan en la superficie de un giro lento del tambor de vapor. Una película fina de la pasta se aplica en la superficie de distintas maneras. El film es retocada de una vez que está seca y se recoge como hojuelas (en lugar de polvo). La Figura 13 muestra cuatro tipos de secador de tambor se utilizan arreglos, que se explican por sí mismas. El diseño de rodillos aplicador es importante, ya que el rendimiento de secado depende del espesor y uniformidad de la película. La pasta debe ceñirse a la superficie del tambor de una disminución de ese tipo para ser aplicables.

Figura 13 cuatro tipos de tambor de uso común Cuatro variables influyen en el rendimiento secador de tambor. Estos son: (a) presión de vapor o medio de calentamiento temperatura, (b) Velocidad de rotación, (c) espesor de película y (d) propiedades de la fuente, por ejemplo, concentración de sólidos, reología y de la temperatura. Debido a que permite un buen control de la temperatura de secado, el tambor secador puede utilizarse para producir un hidrato precisa de un compuesto químico en lugar de una mezcla de hidratos de metano. Funcionamiento del sistema de vacío de un solo byte y de doble tambor se hace comercialmente para mejorar velocidad de secado de materiales sensibles al calor, como la farmacéutica antibióticos. También se utilizan cuando una estructura porosa del producto deseado. Cuando la recuperación de


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Los disolventes es un problema, una vez más, el funcionamiento de vacío se recomienda. Durante el proceso de recuperación de disolventes con puntos de ebullición, como el etilenglicol, bajando la presión pisa el punto de ebullición. Para obtener una descripción detallada y análisis de los diversos tipos de tambor, se remite al lector a Moore (1995).

4. SECADORES MATERIALES

PARA

HOJA

DE

4.1 Secado de placas y hojas Aunque no es común en la industria química , secado de la hoja de forma material o materiales en forma de grandes y pequeñas piezas es una cuestión importante en la producción de papel , textiles, telas impregnadas o recubiertas, procesamiento de la madera, procesamiento de alimentos, polímeros y película fotográfica producción, así como en las industrias de las artes gráficas. Aquí, sólo, de una manera general, los tipos de secadores para elegir cuando la materia prima es distinto de partículas o líquidos. La figura 14 da una posible clasificación de secadores, la lista está lejos de ser completa, sin embargo. En los párrafos siguientes, vamos a repasar muy brevemente los principales tipos de secadores adecuados para este tipo de materiales.

Secado de hojas de papel continuo Conductiv e/contacto drye rs De varios cilindros de papel secador

Colocaron ctive radiante

(Con leve colocaron ction)

Afectan los surtidores (aire o vapor sobrecalentado) a través de poros secadores (hojas)

Formas combinadas + MW inciden los chorros los chorros + IR invadiendo + Caudal inciden los chorros

MW/RF (generalmente como "ayuda".

Figura 14 UN grueso clasificación de secadores para hojas de papel continuo

4.2 Secadores para hojas de papel continuo Convección, conducción, así como secadores infrarrojos pueden ser utilizados para tales materiales aunque modo combinado secadores suelen ser más eficaces. Papel recubierto, webs o los textiles se secan en cilindros (conducción calefacción) o por el chorro de aire caliente puede ser afectado en la hoja de calefacción convectiva así. En algunos casos, puede ser conveniente utilizar calor por infrarrojos para aumentar la velocidad de secado si el material no es muy sensible al calor.


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Para el secado de hojas fina y permeable, es posible extraer aire secado a través de una hoja de altamente mejorados tasas de secado. Combinado a través secado y molestias es una opción interesante para el secado de tejido o papel prensa, por ejemplo. Además, es posible utilizar vapor sobrecalentado en el medio de secado en lugar de aire o gases de la combustión. Para láminas delgadas, el tiempo total de secado puede ser del orden de segundos (p. ej., papel higiénico) de varios minutos (por ejemplo, los textiles). 4.3 Secadores para Piece-Form hojas Materiales como madera o aglomerado requieren largos períodos de permanencia hasta que se seque. Afectan los surtidores pueden ser utilizados inicialmente para extraer humedad de la superficie; humedad interna sale a ritmo mucho más lento y esto se puede lograr en un secador de túnel con un modesto flujo paralelo de medio de secado. 4.4 Secadores para muy gruesas hojas (o extrañas formas) Aquí, los tiempos de secado puede variar desde días hasta meses. Madera, por ejemplo, se seca con aire caliente hornos de semanas a meses, dependiendo del tamaño de las piezas a secar y el tipo de especies de madera. Vapor sobrecalentado secado bajo condiciones de vacío se ha demostrado para mejorar velocidad de secado, así como la calidad de los productos. Secadores por lotes sólo son adecuados para estos largo tiempo de secado. 4.5 Secado de materiales en forma de finas Obleas Estos problemas se encuentran en la madera (p. ej., oblea) y alimentos (por ej., papas fritas) industrias. Aquí, se puede utilizar la cinta transportadora continua o a través de circulación secador o incluso los llamados inciden jet-lecho fluidizado secador. En este último caso, chorros de aire caliente chocan con una fina capa de wet chips, que se transmiten mecánicamente; la alta velocidad chorros "pseudo-fluidificar" el material para realizar el secado. Astillas de madera, por ejemplo, pueden ser secadas en un rotativo secador o en una banda transportadora.

5. SECADORES SELECCIONADO Y SISTEMAS DE SECADO En esta sección se examinará la clave las características y las aplicaciones de algunos tipos de secadores especializados que se utilizan en los productos químicos e industrias auxiliares pero tal vez menos comúnmente que el spray, el rotary y lecho fluidizado tipos mencionados anteriormente. Los siguientes tipos de secadores se expondrá: de dos etapas secadores, secadores flash o neumático, spin-flash secadores, Roto-Louvre secador, secadores de túnel, secadores banda, infrarrojos, microondas y secadores de radiofrecuencia. Tenga en cuenta que la mayoría de los secadores se han mencionado aquí varias variantes que lo hacen más eficiente o de lo contrario sería deseable que una determinada aplicación; aquí trataremos sólo los más básicos conceptos secador, sin embargo.


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5.1 Secadores de dos etapas Cuando las aguas superficiales y humedades internas deben ser retirados de grandes cantidades de materia prima, es conveniente buscar en una operación de dos fases, en la que las dos etapas pueden ser los mismos tipos de secadores (p. ej., lecho fluidizado) o pueden ser diferentes. La ventaja fundamental de este sistema es que se puede extraer la humedad de la superficie rápidamente con secadores o las condiciones adecuadas para una rápida extracción de humedad de la superficie (p.ej., usando las temperaturas de los gases o mayores velocidades), y usar un secador ya que permite tiempo de residencia o condiciones de secado más suaves como la segunda fase. Un tapón de secador de lecho fluidizado continua pueden estar localizados a lo largo de su longitud, reduciendo la temperatura de los gases desde la entrada hasta la salida, por ejemplo. La Figura 15 muestra una de dos etapas, la primera etapa superior está bien mezclado secador de lecho fluidizado para una torta que es difícil de fluidificar a menos que se mezcla con un lecho fluidizado de menor contenido de humedad. En esta figura, la primera etapa también utiliza paneles de calefacción interna para aumentar la velocidad de secado desde esta etapa recibe el secado del aire, que es el aire de salida de la segunda etapa inferior . La etapa más baja, que recibe la salida de la primera etapa por gravedad a través de un tubo de descarga situado en el centro , es una espiral de lecho fluidizado de secador, que controla el tiempo de residencia de partículas para producir un producto uniforme contenido de humedad. La Figura 16 es otro ejemplo de un comercial de dos etapas para la cristalización secador/secado chips de poliéster. Un pequeño lecho fluidizado, como primera etapa, se elimina el líquido fácilmente desmontable altura mientras que la "columna" secador permite un muy largo tiempo de residencia durante la cual el material se cristaliza y se seca muy lentamente. Hay numerosos ejemplos de dos etapas de secadores utilizados comercialmente; tal vez deberían ser considerados como opciones viables más a menudo de lo que son hoy para reducir costes de secado e incluso mejorar la calidad de los productos. Muchos se pueden encontrar más ejemplos en Mujumdar (1995).

Figura 15 UNA de dos etapas secador de lecho fluidizado


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Figura 16 UN comercial de dos etapas para la cristalización secador/ Chips de poliéster secado Secadores Flash 5.2 La Figura 17 muestra un esquema simple de la flash (neumática) sistema de secado. Aquí, el agua de alimentación se dispersa mecánicamente en una corriente de gas caliente (generalmente aire, gases de la combustión) y transmitido durante suficiente tiempo para permitir que el secado de las partículas en el rango de tamaño de 10-500 micras durante su transporte. Evidentemente, sólo humedad en la superficie de las partículas pequeñas pueden extraerse económicamente en un sistema razonable de duración del transporte tubo aislado. La mayoría son, por tanto, secador adiabático y utilizar un tubo de flash de la circular y sección transversal constante. En algunos casos, el tubo puede apartarse y convergen, puede tener las expansiones y contracciones. El tubo puede ser calentado a través de la pared para mantener la temperatura fuerza motriz como el gas pierde su energía a las partículas de las formas de calor de vaporización y calor sensible. Noncircular sección transversal (p. ej., rectangular con las esquinas redondeadas) y los tubos de las configuraciones rectilíneas (p. ej., en forma de anillo) también son utilizados para aplicaciones especiales. Para obtener más información, consulte Mujumdar (1995). Secadores Flash puede ser utilizado al calor seco de sólidos a la vista del poco tiempo de exposición al medio de secado. Tienen bajo costo de capital aunque, en algunos casos , el equipo auxiliar (p. ej., dispersor, batidora - recirculaciï¿½ sï¿ ½idos si es necesario antes de dispersión, intercambiadores de calor, dispositivos de recogida producto) puede costar mucho más que el propio tubo secadora. Hay un riesgo de incendio y explosión por lo que se debe tener cuidado para evitar los límites de inflamabilidad del secador. El secador debe ser diseñado con discos de ruptura para minimizar los daños en


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caso de una explosión. El secador tiene un pequeño "huella" (p. ej., pequeña superficie) desde el tubo de flash por lo general se eleva verticalmente para que la corriente de


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Las partículas en contra de la gravedad aumenta el tiempo de residencia en el interior del tubo de una determinada longitud. Cuando es posible, es una buena idea considerar una secadora. No producir un desgaste, sin embargo. Se puede utilizar como la primera etapa de una de dos etapas sistema de secado para eliminar la humedad de la superficie sólo rápido y barato, mientras que un mayor tiempo de residencia secador (p. ej., lecho fluidizado) puede implementarse como la segunda fase. Eliminación de la humedad de la superficie también ayuda a fluidificar el bienestar material aparte de reducir el tamaño de la unidad de lecho fluidizado.

Figura 17 Esquema de un secador flash sencilla Diseño del sistema de alimentación es crucial en secadora. De flujo libre sólidas pulverulentas, alimentador de tornillo o una válvula rotativa se puede utilizar de manera eficaz. Pastosos o pegajosos es necesario pre-condicionado por mezcla con productos desecados mediante un único o doble eje y, a continuación, la batidora paleta dispersa mecánicamente con un kicker mill o uno de varios otros diseños de rotación dispersor. El producto puede ser recogido en los ciclones, talegas y los materiales muy finos retirarse antes de agotar de lavadores. Secadores Flash utilizando vapor sobrecalentado en el medio de secado tienen algunas ventajas calidad y energía sistemas de secado de aire. Más recientemente, secadores flash inerte que consta de medios de comunicación se han empleado en escalas piloto seco de fango y suspensiones, que se rocían sobre ellas. Las partículas están recubiertos por una fina los purines y seca rápidamente como una fina película. Desgaste debido a las colisiones


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de partículas y una contracción inducida por rotura de la película seca permite el arrastre de polvo seco en el secado


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Gas para la recogida de un ciclón o cámaras con bolsas. Este proceso es aún no se comercializa, sin embargo. 5.3 Spin-Flash Secadores Este secador es básicamente un agitado lecho fluidizado mecánico diseñado para tiempos de residencia muy corto por lo tanto, también es adecuado para la extracción de la humedad de la superficie. Es ideal para secar los lodos, pulpas, pastas, pasteles filtro líquidos de alta viscosidad, sin el uso de un atomizador. Como se muestra en la Figura 18, un rotor situado en la parte inferior de la cámara sirve para dispersar a los piensos, que cae por gravedad en la misma. Secado del aire caliente entra a la cámara tangencialmente, en forma de espiral hacia arriba y el secado de la partículas dispersas. El escape que contiene el polvo seco se limpia y el polvo recuperado. Las partículas más pesadas permanecen húmedas dentro de la cámara por un tiempo más largo y se dividen por el rotor, sólo el polvo fino polvo se escapa a la sistema de limpieza de los gases. Este tipo de secador puede ser un reemplazo para el más caro secador de spray (que necesita más energía térmica porque la alimentación es más húmedo debido a la bombeabilidad requisitos y también caro debido a la necesidad de un atomizador). Estos secadores son recomendadas para algunas aplicaciones especiales aunque existen muchos materiales han sido secados con éxito en este tipo de unidades en capacidades de hasta 10 toneladas por hora. Son más caros que los convencionales flash o lecho fluidizado secadores. Se debe tener cuidado de asegurar en las pruebas piloto que no hay peligro de producto acumulación en las paredes debido a la viscosidad.

Figura 18 un spin-secadora 5.4 Roto-Louvre Secador Este tipo de secador es una modificación del secador rotativo convencional, en el que el secado del gas húmedo contactos partículas más bien ineficaz ya que las partículas de ducha en los vuelos y están expuestos a la cruz axial de flujo del gas. En un Roto-Louvre diseño, (Figura 19) la rotación lenta (2 a 3 rpm) del tambor horizontal longitudinal está equipado con rejillas cónicos que un tambor externo dentro del tambor. Los diámetros de hasta 3,5 m y longitudes de hasta 12 m, se han construido comercialmente. Las partículas forman un


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Lecho fluidizado suavemente en la parte inferior del tambor interior como el secado de gases. El calor y la transferencia de masa las tasas son mucho mayores que los alcanzados en un secador rotativo convencional. Esto puede reducir el tamaño del secador en hasta un 50 por ciento. Sin embargo, el aumento en la complejidad de los equipos aumenta el costo inicial. Manipulación del producto es más suave y de ahí que los resultados en menos desgaste.

Figura 19 UN secador rotativo Roto-Lourve 5.5 Secadores de túnel En este sencillo concepto secador, armarios, camiones o carritos que contiene el material a secar se transportan a una velocidad apropiada a través de un largo aislamiento cámara (o túnel) secado de gases calientes mientras se hace pasar en forma simultánea, contracorriente, de flujo cruzado o flujo mixto (Figura 20 ). En el modo concurrente, el más caluroso y seco aire se reúne el material húmedo y de ahí que los resultados iniciales de alta velocidad de secado pero con relativamente baja temperatura del producto (temperatura de termómetro húmedo humedad de la superficie si está presente). Las temperaturas de los gases superior se pueden utilizar simultáneamente en acuerdos mientras que en la lucha contra la entrada actual secadores secado de gases debe estar a una temperatura más baja si el producto es sensible al calor. Si el material que se va a secar no es sensible al calor y bajo contenido de humedad residual es un requisito, uno puede emplear más las temperaturas de los gases en la contracorriente acuerdo así. Combinación caudal o flujo cruzado arreglos se usan con menos frecuencia. La segunda ofrece alta velocidad de secado pero los túneles debe estar diseñada para colocar los carros perfectamente por lo que el secado de gases pasa a través del material, mucho como un secador de lecho empacado circulación. Tiempos de secado total que puede ser manejado desde 30 minutos a 6 horas.


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Figura 20 un secador de túnel 5.6 Banda Secadores Para relativamente libre de gránulos y productos extrusionados que puedan sufrir daños mecánicos si están dispersos, secadores banda son una buena opción. Se trata, esencialmente, de un secador del transportador en donde la banda banda es la perforación de la cama de restos sólidos secado. Secado de aire más bajas velocidades corrientes hacia arriba a través de la banda de llevar a cabo el secado. Evidentemente, este tipo de secador no es una buena opción para muy húmedo o muy bien sólidos. Si la cama es grande profundidad 10-15 cm (más), puede que haya un perfil de humedad importante en la cama con los sólidos descansando sobre la banda en seco y recalentado. Una de las opciones para mitigar este problema es el de invertir la dirección del flujo de gas como alternativa a lo largo del secador. Este aclaramiento perfil mientras la humedad aumenta la velocidad de secado. Otra opción es hacer la mezcla de la cama a intervalos apropiados del espacio. En algunos modelos comerciales, denominado multi -pass secadores, varias bandas son apilados uno encima del otro y el material está hecho de caer bajo la influencia de la gravedad de la superior a la siguiente banda inferior que hace que algunos de mezcla al azar del material antes de que se somete a una nueva circulación de secado. Es posible utilizar un perfil de temperatura a lo largo de la longitud de la cinta transportadora para que las regiones más secas producto pueden estar expuestos a bajas temperaturas de los gases si así se estima conveniente. Además, la sección final puede ser un simple enfriador de forma que el producto está listo para el envasado o almacenamiento. Tiempos de residencia de 10 minutos a 60 minutos sean económicamente viables. Estos secadores son muy versátiles y pueden manejar relativamente grandes y partículas en forma arbitrariaque puede ser sensible al calor y frágil al mismo tiempo. Requisitos de limpieza de gas son mínimos como bajo de gas se utilizan velocidades. También, los requisitos de potencia para manejo de aire son bajos debido a la baja presión cae. En diseño comercial de banda muy grandes secadores, es importante para asegurar la distribución uniforme del producto en la banda y también distribución uniforme del flujo de aire dentro de la cámara del secador para asegurar uniformidad del producto contenido de humedad. Un esquema de un solo paso secador de banda se muestra en la Figura 21.


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La Figura 21 de un solo paso secador de banda 5.7 Secadores Infrarrojos Infrarrojos (IR) puede ser secadores de gas radiadores cerámicos cocidos o calentados eléctricamente los paneles. El IR rango de longitud de onda es de 0,1 µm a 100 µm, que genera calor en el cuerpo físico expuesto. Los intervalos de longitud de onda 0,75 - 3,0 µm; 3.0 - 25 µm y 25 - 100 Μm se denominan infrarrojo cercano, medio y lejano IR IR rangos, respectivamente. Radiadores industriales son de dos tipos: (1) Luz radiadores (infrarrojo cercano), por ejemplo, vidrio de cuarzo con intensidad de radiación máxima en 1.2 µm y (2) Dark radiadores, por ejemplo, cerámica (3.1 µm) o metal radiadores (2.7 - 4.3 µm). Si bien puede producir convección los flujos de calor del orden de 1 a 2 kW m -2, la radiación puede Rendir mucho más altos niveles de flujo de calor, es decir, 4-12 kW m -2 (radiadores) o 4-25 kW m -2 Radiadores (oscuro). En las operaciones de secado, las tasas de evaporación posible no son lo suficientemente alto como para necesitar radiadores de infrarrojos, sin embargo. Hay algunas aplicaciones de nicho de secadores por infrarrojos en algunos sectores, por ejemplo, el secado de papel estucado, secado de refuerzo del papel de las máquinas de papel. Ofrecen las ventajas de portabilidad, simplicidad, facilidad de control local y de bajo coste de los equipos. Además, en combinación con convección, secadores por infrarrojos ofrecen el potencial de ahorro de energía y mejora en velocidad de secado con una mejor calidad del producto. En el lado negativo , el alto flujo de calor puede quemar producto y aumentar riesgos de incendio y explosión. Sin duda, IR debe utilizarse en conjunción con convección o el vacío. Un buen control es esencial para el funcionamiento seguro, es decir, IR fuente de alimentación se debe cortar si hay malestar en el proceso que puede dar lugar a un sobrecalentamiento del producto. 5.8 Microondas (MW) y de radiofrecuencia (RF) secado A diferencia conducción, convección o radiación, calefacción dieléctrica se calienta un material que contiene un compuesto polar volumétricamente, es decir, energía térmica suministrada en la superficie no tiene que ser realizado en el interior, ya que los limitados por ley de Fourier de conducción de calor. Este tipo de calefacción proporciona las siguientes ventajas: • Mayor difusión de calor y masa


• El desarrollo de gradientes de presión interna que aumentar tasas de secado • Mayor velocidad de secado sin aumentar las temperaturas de la superficie • Mejora de la calidad de los productos

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Cuando un campo electromagnético alterno es aplicado a una "pérdida" material dieléctrico, se genera calor debido a la fricción de las moléculas excitadas con cargas asimétricas, por ejemplo, el abastecimiento de agua. Este es el resultado de conducción iónica dipolar o oscilaciones (Strumillo y Kudra, 1986). El rango de frecuencias de radio se extiende desde 1-300 MHz, mientras que el rango de las microondas es de 300 a 3000 MHz Sin embargo, sólo determinados rangos de frecuencia industrial son permitidos para aplicaciones de calefacción, es decir, 13,56 , 27,12 y 40 MHz para RF y 915 (896 en Europa) y 2450 MHz de megavatios (MW). Y aguas libres tienen diferentes factor de pérdida. Desde factores de pérdida aumenta con la temperatura existe el peligro de fuga, es decir, una tasa de calentamiento acelerado causando un daño térmico en el material. Cuadro 6 se resumen las características básicas de MW y técnicas de RF. La principal limitación de MW RF y secado es que la técnica es muy intensiva en capital. También consume energía de alta calidad, es decir, electricidad, y la eficiencia en la conversión de dieléctrico campo sólo es del orden del 50 %. Así pues, estas técnicas sólo son aptos para aplicaciones especiales de productos de alto valor añadido, extremadamente largo tiempo de secado para eliminar los restos de humedad o para obtener productos de características especiales no obtenido de otra manera. Por lo tanto, no es sorprendente que MW/RF secado se utiliza sólo en aplicaciones especiales. Además, estas técnicas se utilizan principalmente para aumentar capacidad de secado (para eliminar agua libre rápidamente sin generación de grandes gradientes térmicos en el material) o para quitar los últimos por ciento del agua que sale muy lentamente. Por lo general, calefacción dieléctrica se combina con convección o vacío para reducir el consumo de energía. Microondas microondas secado al vacío y secado por congelación comercial se encuentran entre las tecnologías de secado que hasta el presente se han encontrado algunas aplicaciones. Liofilización microondas es llevado a cabo a temperaturas muy por debajo del punto triple del agua. Condiciones típicas son: presión en el intervalo de 500 Pa y temperatura de -40°C. Uso de Un exceso de potencia, así como mala distribución de alimentación debido a nonhomogeneities sólidos en el congelado puede causar problema en MW secado. El principal obstáculo a la comercialización de MW secado por congelación es el alto costo. Laboratorio y numerosos estudios a escala piloto se han observado en MW secado en la atmósfera, así como las condiciones de vacío. También es posible "tubo" energía de microondas secador en diversas configuraciones, p. ej., lecho fluidizado, contándole cama, vibrado o cama secador de bandeja, con el fin de mejorar tasas de secado convectivo. Por desgracia, si bien todas estas técnicas proporcionan una significativa ampliación del tiempo de secado, la inicial y los gastos de funcionamiento son tales que la mejora obtenida no compensa el coste añadido. El secado de las uvas tratadas en microondas y convección secador ha demostrado ser muy rápida y eficiente de la energía. Sin embargo, ate los costos prohibitivos.

PALABRAS CLAUSURA

DE

Es probable que ahora el lector tiene la sensación de la asombrosa cantidad de secador diseños que uno podría utilizar para una determinada aplicación. Como se señala en el Capítulo 2 , la selección de secadores y sistemas de secado no es una tarea que se pueda tomar a la ligera porque puede conducir a mayores costes e incluso fallas


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catastróficas. Desde el secador se suele durar 25-40 años de funcionamiento, el costo incremental (en términos de costos de capital, los gastos de explotación, la pérdida de productividad, pérdida de calidad de los productos, etc. ) persiste durante un largo período. Uno debe dedicar el tiempo necesario,


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Esfuerzo y presupuesto para la fase de selección para evitar pagar por ella durante el tiempo de vida del secador. Instalación de un mal funcionamiento secador existente puede ser caro y largo plazos de amortización. Se recomienda encarecidamente que las nuevas tecnologías de secado deben ser evaluados cuidadosamente antes de seleccionar el tiempo de secado. Por último, el usuario se anima a hacer la selección preliminar de uno o más sistemas posibles antes de dar la asistencia de los proveedores, que por lo general se especializan es un estrecho rango de equipos de secado por razones obvias.

REFERENCIA S Filkova, I. , Mujumdar, A. S, 1995, sistemas de secado de Pintura Industrial, págs. 263307, en A. S. Mujumdar (Ed.) Manual de Secado Industrial, 2nd Edition, Marcel Dekker, Nueva York. Strumillo, C. , Kudra, T. , 1986, secado: Principios, aplicaciones y Diseño ,Gordon y Breach, Nueva York. Liapis, A. I. , Bruttini, R. , 1995, liofilización, págs. 309-343, en A. S. Mujumdar (Ed.) Manual de Secado Industrial, 2nd Edition, Marcel Dekker, Nueva York. Masters, K. , 1991, secado en spray Manual, Longman Científica y Técnica, quemado Mill, Essex. Moore, J. G. , 1995, tambor, págs. 249-262, en A. S. Mujumdar (Ed. ), Manual de Secado Industrial, 2nd Edition, Marcel Dekker, Nueva York. Mujumdar, A. S. (ed. ), 1995, manual de Secado Industrial, 2nd Edition, Marcel Dekker, Nueva York.

CAPÍTULO

CUAT RO INNOVACIÓN EN LAS TÉCNICAS DE SECADO Y LAS TENDENCIAS PARA EL FUTURO Arun Mujumdar S.

1. INTRODUCCIÓN Como una operación de pre-histórica origen, normalmente no asociar el secado con la innovación. Dado que los productos deben ser secados actualmente se están secos con la tecnología existente (algunos literalmente cientos de años) es a menudo difícil de justificar la necesidad de la innovación y conlleva la necesidad de I+D en el secado y la desecación de los profanos. Esto se ve reflejado en el nivel relativamente bajo de los recursos de I+D el secado es capaz de atraer a diferencia de algunos de los exóticos bio-procesos de separación, que en una escala económica puede ser un orden de magnitud de menor importancia. Es interesante señalar, sin embargo, que alrededor de 250 patentes: los títulos de los cuales contienen palabras secador, secador, o secado en ellos, son emitidos por la Oficina de Patentes de ESTADOS UNIDOS cada año. Sólo alrededor del diez por ciento o menos de este número se publica en algunas de las otras operaciones de unidad, por ejemplo, las membranas las separaciones, la cristalización, la adsorción, la destilación. Al parecer, existe una correlación negativa entre el nivel actual de interés industrial y actividad de investigación académica, por lo menos, medido por el número de publicaciones en el archivo literatura. Resulta muy instructivo para iniciar el debate con una definición de innovación, tipos de innovación y, a continuación, determinar la necesidad de innovación en el secado, así como las características comunes de algunos de los nuevos tecnologías de secado. Por Último , cerramos con una breve mención de algunas de las nuevas tecnologías desarrolladas en las últimas dos

décadas. Para comenzar, es importante reconocer que la novedad no es per se una justificación adecuada para adoptar las nuevas

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INNOVATION IN DRYING TECHNIQUES

INNOVATION IN DRYING TECHNIQUES 6464

Tecnología; debe ser técnicamente viable y eficaz en función de los costos en comparación con la tecnología actual.

2. INNOVACIÓN: TIPOS Y CARACTERÍSTICAS COMUNES Es interesante comenzar con el Diccionario Webster de significado de la innovación, que es Innovación,n.: • La introducción de algo nuevo • Una nueva idea, un método o dispositivo Tenga en cuenta que no utilizar adjetivos como mejor, superior, una mejor y más eficaz en función de los costos, mayor calidad, etc. , para calificar una innovación. En nuestro vocabulario, sin embargo, no estamos interesados en el campo de la innovación en aras de la novedad o incluso originalidad de concepto, pero por el bien de algunos otros atributos económicos positivos. Yo prefiero en lugar la siguiente definición dada por Howard y Guile (1992): "Un proceso que comienza con una "invención", precede al desarrollo de la invención, y los resultados de la introducción de un nuevo producto, proceso o servicio en el mercado" A fin de que en un libre mercado, la innovación debe ser eficaz en función de los costos. ¿Cuáles son los factores de motivación para la innovación? Para tecnologías de secado, le ofrezco la siguiente lista; uno o más de los siguientes atributos pueden llamar por un innovador reemplazo de los productos existentes, la operación o proceso. • El nuevo producto o proceso no realizadas o inventado hasta ahora • Mayor capacidad de tecnología actual permite • Mejorar la calidad y el control de la calidad que actualmente viables • Reducción del impacto sobre el medio ambiente • Funcionamiento Seguro • Mejor eficiencia (lo que resulta en un menor costo) • Menor coste (total) La innovación es fundamental para la supervivencia de las industrias con poco tiempo (o ciclos de vida) de los productos/procesos, es decir, una vida media corta (menos de un año, como en el caso de algunos productos electrónicos e informáticos). Durante más de media vida (p. ej., 10-20 años, típica de tecnologías de secado) innovaciones lentamente y menos fácilmente aceptados. La gestión de la innovación, que depende de la "etapa" que se encuentra en. Por lo tanto, • •

Inicialmente, el valor de comercialización rápida Más tarde, el valor viene de mejorar producto, proceso o servicio

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• En el momento de su vencimiento , el valor puede provenir de interrupción definitiva y abrazar las nuevas tecnologías. Observe que la administración debe ser agradable para suspender una tecnología viable hoy en día en los intereses de futuro de la empresa si la tecnología ha llegado a su límite asintótico de rendimiento. Este principio se aplica a todas las tecnologías. Son numerosos los estudios que han aparecido en la literatura sobre los aspectos fundamentales del proceso de innovación. Uno de los modelos del proceso de innovación supone un progreso lineal de (a) descubrimiento de las leyes de la naturaleza para (b) invención de (c) el desarrollo de un producto comercializable o proceso en este orden. Sin embargo, es bien sabido que algunos de los verdaderamente notable tecnologías revolucionarias evolucionado bien antes de que la física fundamental o la química responsable de su éxito. Creo que la verdadera innovación es lineal, e incluso caótica de ensayo y error, proceso fortuito. Por lo tanto, es difícil enseñar innovación en un sentido lógico a pesar de que uno podría suponer que fomentar la creatividad o tratar de eliminar los obstáculos en el proceso de creatividad. Lo que se puede clasificar como las innovaciones pueden representar diferentes características. Siguiente es una lista de los parámetros de calidad de las innovaciones en general (Howard y Guile, 1992): • La Innovación establece una nueva categoría de producto • La innovación es la primera de su tipo en una categoría de producto ya en existencia • La innovación representa una importante mejora en tecnología existente • La innovación es una modesta mejora en producto/proceso existente Innovaciones desencadenar los cambios tecnológicos, que puede ser revolucionario o evolucionista. Desde nuestra experiencia, sabemos que estas últimas son más comunes. Con frecuencia se basan en diseños adaptados, tienen períodos de gestación más cortos, tiempos más cortos para aceptación en el mercado y por lo general son el resultado de "mercadopull" - algo que las demandas del mercado, es decir, existe una necesidad para el producto o proceso. Estos suelen ser el resultado de un modelo lineal del proceso de innovación (un inteligente modificación del diseño es un ejemplo). Las innovaciones revolucionarias, por otro lado, son pocos y espaciados, tienen períodos más largos de gestación , pueden tener una mayor resistencia del mercado y a menudo son el resultado de la "promoción de la tecnología", en la que el desarrollo de una nueva tecnología en otros avisos diseño de un nuevo producto o proceso en el cual demanda del mercado puede tener que ser creado. Son más arriesgado y a menudo requieren mayor gasto en I+D, así como los esfuerzos de marketing. El tiempo desde el concepto de mercado puede ser muy largo para algunas de las nuevas tecnologías. Es bien sabido que el concepto de un helicóptero aparecieron unos 500 años antes de que el primer helicóptero se elevó en el aire. La idea de utilizar vapor sobrecalentado ya que el medio de secado fue ampliamente difundido hace más de cien años, pero su verdadero potencial comercial sólo se puso en práctica por primera vez hace cerca de cincuenta años y que no. De hecho, no se entiende por completo hasta el día de hoy! Ejemplo más reciente de este largo período de gestación es el proceso de secado para Condebelt alto peso base (gruesas) cartón propuesto y desarrollado por Dr. Jukka Lehtinen

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de Valmet Oy de Finlandia. Tomó un total veinte años de paciente y alta calidad R&D antes de que el proceso se utilizó por primera vez con éxito .

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Recursos

La visión de los equipos de gestión de las organizaciones debe ser verdaderamente visionario! Es natural para averiguar si es posible predecir o incluso estimar el mejor momento en el que el mercado requiere una tecnología innovadora o la tecnología madura del día es el momento oportuno para un reemplazo. Foster's muy conocido curva en "S" (Figura 1; Foster, 1986), en la que se da una relación entre producto o proceso indicadores de rendimiento y los recursos destinados a desarrollar la tecnología necesaria, es una herramienta valiosa para tales tareas. Cuando la tecnología madura (o es "saturadas" en cierto sentido), ninguna cantidad de infusión adicional de recursos de I+D puede mejorar el nivel de rendimiento de la tecnología. Cuando esto sucede (o incluso antes), es el momento ideal para buscar tecnologías alternativas que no deben ser las mejoras incrementales en el diseño dominante sino que son realmente nuevos conceptos, que una vez que se han elaborado en todo su potencial, producirá un nivel de rendimiento muy superior a la de la actual. Como lo ha demostrado favorecer con la ayuda de ejemplos del mundo real, el rendimiento de esfuerzo (recursos) curva se produce en parejas cuando una tecnología es sustituido por otro. Discontinuidad que representan una tecnología reemplaza a otra y la industria se mueve de una curva en "S" y a la siguiente.

Rendimiento

Figura 1 Foster's S-curve

Tabla 1 se muestran ejemplos de algunas de las nuevas tecnologías de secado que se han desarrollado a través de la tecnología versus mercado push-pull. En algunos casos, una marcada distribución o agrupación en tan sólo dos tipos no es posible, ya que un "mercado-tira" el desarrollo puede requerir una "tecnología push" para tener éxito.

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Tabla 1 Ejemplos de las nuevas tecnologías de secado desarrollado a través de la tecnología de empuje y de atracción por el mercado * Market-pull Technology-push ** Microondas/RF/inducción/secado ultrasonidos

Secadores de vapor sobrecalentado, mejora de la eficiencia energética, mejor calidad del producto, reducción del impacto ambiental, de seguridad, etc. Impulso y secado secado de papel Condebelt (También se necesita tecnología de empuje)

Pulso secado combustión - PC desarrollado para la propulsión y más tarde para la combustión aplicaciones Secadores de lecho vibrador originalmente instaurado para Combinado con spray secadores de transportar sólidos lecho fluido, que mejore la Afectan flujos opuestos (chorros) - ciareconomía de secado spray tradérmica desarrollado para mezclar, Secado intermitente - aumentar la eficiencia aplicaciones de combustión * Tecnología desarrollada originalmente para otras aplicaciones de secado ** Desarrollado para responder a las actuales demandas del mercado o más

3. ALGUNOS EJEMPLOS DE INNOVADORAS TECNOLOGÍAS DE SECADO Porque se debe pensar en términos de sistemas de secado (incluidos los de las operaciones de secado, como la deshidratación), que incluiremos en nuestra lista de algún innovadoras tecnologías de deshidratación. Por falta de espacio, es imposible incluir los esquemas de todos los secadores mencionados en este capítulo. Los detalles están disponibles en el capítulo especial sobre Tecnologías de secado y secadores por Novela Kudra y Mujumdar (2000). Sólo los aspectos innovadores se mencionarán aquí. Cabe señalar que aquí, la atención se centra en la innovación y no en los secadores per se. 3.1 Deshidratación Mecánica Para reducir la carga térmica en los secadores, es importante para reducir al mínimo el contenido de agua del material húmedo. Convencionalmente, esto se realiza mediante el vacío o la presión de filtros, decantadores, centrífugas, etc. , con materiales coloidales, p. ej., flujos de desechos de tratamiento terciario de molinos de papel, el procesamiento de alimentos los desechos, residuos de las minas de carbón o petróleo arenas, la desecación es difícil debido a los pequeños tamaños de partículas (< 5 m) de que se trate. En los últimos años, los siguientes nuevos procesos se han desarrollado con éxito, en parte como resultado de la tecnología de inserción y en parte como resultado de de atracción por el mercado. • Electro-deshidratación osmótica (EOD) - La aplicación de un campo CC a la cama de suspensión coloidal

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• Interrumpe la deshidratación osmótica de electro - interrupción de la corriente eléctrica periódico haciendo un puente los electrodos. Este proceso es más efectivo que el continuo por razones fundamentales • Combinación de filtración al vacío con LOS ARTEFACTOS EXPLOSIVOS, tanto constante y aplicaciones intermitentes • Combinado campo deshidratación, junto con los artefactos explosivos campo ultrasónico • Vibración de micro-filtración - superior a filtrado de flujo transversal Mientras que algunos de los anteriores conceptos innovadores se han comercializado con éxito, todavía hay un gran potencial para mejorar y explotar aún más. Algunos de estos procesos puede ser combinado con un secado por lotes operación similar a la de un filtro convencional Nutsch o filtro combinado de secador. Filtro-secador por lotes son unidades que evitar la transferencia de los contenidos de una unidad a otra y así evitar posibles de contaminación, especialmente atractiva para la industria farmacéutica. Deshidratación Novela técnicas podrían ser junto con secado sinérgica dando un beneficio en general. Secadores de lecho fluidizado 3,2 (FB-DIMM) FBD se han convertido en muy popular en los últimos tres decenios debido a sus numerosas características favorables para el secado de las partículas que pueden ser lechos fluidizados. Tabla 2 del capítulo 5 se resume la enorme cantidad de variantes posibles de FBDIMM que ahora se utilizan para secar no sólo las partículas (que era la idea original), sino también las lechadas, pastas, webs y continua de forma material. Piezas grandes que no pueden ser fluidificados por sí mismos pueden sumergirse en un lecho fluidizado de pequeños fluidizable partículas inertes y se secan. La mayoría de las variantes son utilizados en aplicaciones industriales de secado en mayor o menor medida. Muchos usuarios parecen no estar al corriente de algunas de estas innovadoras las modificaciones de la FB-DIMM aprobados. Es interesante observar que, por fluidización sólo las partes de la cama de partículas al mismo tiempo, es posible efectuar un ahorro importante en los costos de la energía, por ejemplo los llamados impulsos camas líquido (Gawrzynski y Glaser, 1996). Lote en lecho fluidizado secado, una estrategia de control que mantiene la cama temperatura constante mediante el ajuste de entrada de calor ahorra energía (y el tiempo) al mismo tiempo que mejora la calidad de los productos sensibles al calor (Devahastin y Mujumdar, 1999). Este tipo de secador basado en una lógica borrosa ya está en el mercado. 3.3 Contándole secadores de lecho (SBDS) Estos son esencialmente modificado lechos fluidizados de las partículas de mayor tamaño pertenecientes a grupo D de Geldart (p. ej., los cereales, legumbres) que tienen la característica de recirculación y un pico (o fuente) en la parte superior superficie libre. El movimiento de partículas es regular en lugar de caos (o azar) como en el lecho fluidizado . Tabla 7 del capítulo 5 muestra algunas de las variantes del SBDS, que podrían ser utilizados para secar no sólo las partículas más grandes sino también las lechadas y pastas. Los tubos de tiro interior mediante dos dimensiones de diseño y/o recitando una acción

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mecánica, es posible eliminar o aliviar algunos de los puntos débiles de los convencionales SBDs. axisimétrica Estos son dispositivos muy simples

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Que no han sido explotados aún plenamente. Es importante destacar que para las partículas principalmente con resistencia interna de calor y transferencia de masa (p. ej., los granos) el uso de calefacción intermitente del retoño del aire, así como intermitentes retoño puede conducir a un ahorro sustancial de los costos de la energía con posibles mejoras en la calidad. Esto se logra en la cama giratoria contándole jet (Jumah et al., 1996). 3.4 Comprometer Jet secadores (IJDs) Afectan los surtidores (IJs) proporcionan la mejor configuración para calor por convección/transferencia de masa a una superficie. Para un óptimo diseño, es muy importante elegir el derecho geometría de las boquillas, así como el derecho las condiciones de funcionamiento. IJs usadas en la producción de papel, película fotográfica, textiles, revestimientos, chapas de madera, etc. , las industrias ampliamente; a veces en conjunción con calor infrarrojo fuentes entre los módulos del IJs. En algunos casos (por ejemplo, los textiles, doble cara papel estucado, pulpa hojas), la web puede ser apoyada por los surtidores afectan a ambos lados de la web sin contacto de secado. IJs puede utilizarse también para partículas secas o las fichas por pseudo-fluidización una cama apoyada en una cinta transportadora. Con el fin de mejorar la velocidad de secado aún más, por lo que es importante encontrar formas de mejorar el chorro incide convencionales transmisión de calor. Una manera de hacer esto es fijar un collar que provoca oscilaciones y vortices en salir el chorro de flujo tubular la boquilla. El llamado SOJIN ( Self-Oscillating Jet Boquilla incide) ha demostrado aumentar la tasa de la transferencia de calor (Chinnock y Page, 1994). No hay ninguna aplicación en el secado hasta el momento no se ha comunicado a pesar de que el concepto es un resultado verdaderamente innovador de la tecnología push. Utilizar un gas de partículas de chorro incide también se ha comprobado que mejora significativa en rendimiento por chorro transferencia de calor. 3.5 Secado de Papel Tabla 2 resume las diferentes tecnologías de secado para el papel, tanto convencionales como suplentes se halla en estudio (de Beer et al., 1998). Mientras que existe una necesidad para una mejor tecnología de secado de papel para sustituir el antiguo de varios cilindros secadores, ninguno está en el horizonte. El secador Condebelt desarrollado por Tampella-Valmet , Finlandia para embalar ya ha sido comercializado con éxito en Finlandia y Corea del Sur. El vapor sobrecalentado secador de papel concepto propuesto por primera vez y que en un principio se ha demostrado por el autor en 1981 aún no se ha validado en cascarilla. Secar en papel utilizando vapor sobrecalentado inciden los surtidores y/o mediante secado ha demostrado a producir mejores propiedades de resistencia especialmente cuando la pulpa es pasta mecánica, es decir, tiene bajo contenido de lignina. Pasta mecánica es la denominada pasta de alto rendimiento ya que una persona puede obtener un mayor rendimiento de pulpa mecánica por tonelada de madera. Pasta química es bajo rendimiento y altamente contaminantes, es decir, perjudiciales para el medio ambiente. Por lo tanto, utilizando el vapor de secado se puede utilizar menos cantidad de pulpa química y, sin embargo producir papel prensa de buena resistencia mecánica. Por lo tanto, el secado de papel vapor ahorra energía, así como de los recursos. Sin embargo, el secador se convierte mecánicamente complejos para diseñar y operar.

Tabla 2 Comparación de varios papel tecnologías de secado Ahorro MeasurePossible onNumber ytipo ofgroups trabajando en developmentState del artBottlenecks para su posterioruso developmentMotiv ation fordevelopmentExp ected los costesde nuevo papel millFuelElectricity Dry hoja100 %incremento debido a las exigencias higherpressing; disminución debido a menos potencia de bombeo y la eliminación de secado retroexcavadora-si existe cualquier,

papermanufacturers Commercial para forbulky las otros calidades de papel; gradesFundament al noresearch dependiendo de en- y de coherencia y el tipo de heatingIncrease higherpressing debido a exigencias y calefacción pulse (IR, inducción);

disminución a causa de menor sección de secado. Probablemente net increaseMachinerymanuf acturers y grandes researchinstidependiendo de en- y de coherencia y el tipo tutesSeveral sección de secado más de heatingIncrease corto y menos higherpressure debido a refiningMachinerymanufa las demandas; cturers y grandes disminuye por la researchinsti- tutesLarge 20 %aumento porque ofpressing demandas y de la eliminación porque extra cajas de vacío; qtp disminución sectionOne machinerymanufact urerPilot 100 %incremento debido a las powerfor el compresor; disminuir debido a la eliminación de

pequeños researchinstitute sectionOne secado (de uno a tres personas)No se ha probado la debido a laaún menor disminución secado secti onMcGill Univ. , VTT (Finlandia)I+D básica;laboratorio/escala piloto testsAir infiltrationat

notechnology; existe en la ampliación del campo de applicationHigh speedmachinery, de la pilotplants; experimentos con conservación qualityPaper de IR y calentamiento la energía, bajo:eliminación por inducción; la de secado velocidad de aproximadamente 240-400 m/min. Fundamental o ofpilot número técnico: hoja escala delaminación, experimentsFunda papel mental:delaminaci ón, velocidad de funcionamiento es planta secado está limitedPaper apretando con una longitud de 18 m y una anchura de 0,7 web mStandard:increm entar la máquina speedHigh colisióncondicione dryingTechnical: s de airtightless dryingEnergy continua con conservación,costo speedsQuality reductionMedium: altas de reducción de máquina, sección de secado energyconserva tionMedium:re ducción de sección de secado

secado sectionImpuls e50-75 %,

qualityimprovement, maquinaria de alta velocidad, de la conservación de la energía, tamaño de machineryMedium:r educción de sección de secado qualityimpro vement, de la conservación de la energía, la máquina más cortos possibleMedi papel, mejora de la um:reducció calidad de la n de sección educación, de secado conservación de la energía, tamaño de machineryMedium:r educción de sección de secado

. Nuevo secado equipmentPress 50-75 %,

. Nueva equipmentCond ensing beltdryingAppr ox. . Nueva equipmentAirle ss dryingAlmost

. Nueva equipmentSuper heatedsteam secado (inciden los chorros, . Nuevo equipo mediante secado)60-75 %incremento debido al poder de compresor,

Debido a la enorme intensidad de capital de la naturaleza papermachine es difícil introducir una nueva tecnología de secado a gran escala. Lo más probable es que las primeras mill ensayos a escala se llevará a cabo en las máquinas más pequeñas producen papeles especiales y no productos como papel prensa, o tejido, donde los beneficios potenciales de éxito de la implementación son enormes. El dilema de introducir tecnologías innovadoras es que nadie quiere ser el primero en el campo debido a los elevados niveles de riesgo. 3.6 Secador giratorio Secaderos rotativos han sido de muchas industrias que producen productos alto tonelaje. Por lo general son de uso intensivo de capital, menos eficientes, pero muy flexible. Uso de vapor tubos inmerso en la gira de shell en cascada hace que el secador rotativo térmicamente más eficiente. Sin embargo, no ha habido mucho una verdadera innovación en esta tecnología durante algún tiempo. Recientemente, Yamato Sankyo Mfg. Co. de Tokio, Japón ha patentado un diseño más simple de los rotativos de secado en donde el aire se inyecta en la cama de material transportado en una forma cilíndrica rotatoria shell a través de una multiplicidad de tubos de un tubo central. La transmisión de calor y de masa las tarifas son casi se duplicó con todas las ventajas resultantes de menor tamaño, sencillez y menor costo (Yamato, 1996). Este tipo de secador no es adecuado para todos los tipos de materiales normalmente manejadas por un secador rotativo en cascada, sin embargo. Cuando sea posible, el Yamato diseño puede reducir volumen del secador por un factor de dos para condiciones de funcionamiento similares. Esta es una de las principales ventajas de este innovador concepto de secado rotativo. 3.7 Flujos influyen secadoras (ISDS) El pinzamiento zona creada por la colisión frontal de dos flujos turbulentos confinados de gas o gas y partículas es especialmente favorable para calor alto/transferencia de masa . También es una zona donde de aglomeración, atomización y dispersión de las partículas puede ocurrir. Las partículas más grandes tienen una mayor tiempo de residencia en el limitado campo de flujo jet opuestos debido a su mayor inercia. Vulnerar las secuencias son por lo tanto, es ideal para el secado de las partículas flash, pastas o lechadas. Varias etapas de pinzamiento zonas puede ser generado para alcanzar los contenido de humedad final. Kudra y Mujmdar (1995) han clasificado la amplia variedad de ISDs aunque sólo unos pocos han sido estudiados hasta el momento. Más recientemente, Hosseinalipour y Mujumdar (1997) examinó, mediante dinámica de fluidos computacional modelado y simulaciones de Monte Carlo, una novela de dos dimensiones DSI con vapor sobrecalentado, el soporte informático. Efectos del grado de recalentamiento, presión de funcionamiento número de Reynolds y de los surtidores fueron examinados numéricamente asumiendo un modelo de la ley de potencia para secar la caída cinética. Nuevos criterios están formulados para caracterizar rendimiento secadores de dispersión. Validación experimental es necesario aunque los resultados calculados no aparecen físicamente plausible. El modelo predice que el número de partículas función de distribución de contenido de humedad y el tiempo de residencia. Biot números de partículas se supone que es pequeño y que el número máximo de partículas EulerianLagrangian un seguimiento en la simulación se ha limitado a 2000, debido a la enorme tiempo de computadora.

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Si bien gran parte de los laboratorios y trabajos a escala piloto en esta área se realizó en la ex URSS, DSI proveedores comerciales no existe en el resto del mundo. APSI tienen un gran potencial para sustituir convencionales secadores flash en algunas aplicaciones una vez que los problemas de escala, se ha resuelto. Ver Tamir (1992) para obtener información adicional sobre ISDs. 3.8 Remaflam secado de textiles Este es, con diferencia, la más exótica e innovador proceso de secado. Al mezclar el combustible con el líquido (agua) que se evapora y la combustión, de forma controlada, donde la energía es necesaria, el secado es rápido y eficaz. El secador es, en realidad, una cámara de combustión (a 600o C ) en donde el tejido tiempo de residencia es igual al tiempo necesario para completar el secado. UN 34% de metanol en agua da un combustible ideal de mezcla de agua para llevar a cabo combustión para satisfacer las necesidades de secado. Es lamentable que esta idea no es aplicable, en general, a muchos otros productos. Los detalles están disponibles en von der Eltz", y Schon (1984). Uso de alcohol como combustible tiene la ventaja adicional de nuevas tecnologías respetuosas con el medio ambiente, libre de contaminación combustión. Entre sus otras ventajas señaladas por el fabricante son: • Menor espacio (~ 1 m de largo) • Fácil de limpiar y mantener • No hay derroche de energía debido a la sobre secado • El consumo de energía no afectada por el ancho de la tela • Control totalmente automático, el funcionamiento seguro Entre las limitaciones son la variabilidad de los costes de metanol, es necesario extremar el cuidado en el transporte, manipulación y almacenamiento de metanol, de no idoneidad para el secado de punto, la limitación de velocidad de la estructura y la posible "cantar" o fusión de los bordes. La idea de producir calor exactamente donde se necesita para evaporar la humedad no tiene gran aplicabilidad, sin embargo. 3.9 Secado Spray Hoy, más de 20.000 secadores spray están en operación en todo el mundo. A menudo se considera una tecnología madura. Sin embargo, existe aún un amplio margen para la mejora, especialmente en las siguientes: • Elevados índices de producción (con diseños de varias etapas) • Uniforme (idealmente monodisperse) distribución del tamaño de las partículas, determinado por atomizador diseño • La contención de polvo, preferiblemente dentro de cámara del secador • Reducción o eliminación de los depósitos en las paredes que dan lugar a riesgo de incendio, gran tiempo y altos costos de mantenimiento • Mejores diseños modernos con CFD (dinámica de fluidos computacional) Cuadro 3 se compara el rendimiento de 1600 kg/h capacidad secador de spray para la producción de PVC emulsión con disco giratorio convencional de dos boquillas y líquido

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Más reciente de dos toberas sónicas (Shah y Arora, 1996). Es fácil ver las ventajas del restrictor como se obtiene que la cámara de secado más pequeñas, menor consumo de energía de la atomización y también una mejor monodisperse en polvo. Más recientemente, las boquillas ultrasónico se están ensayando para alto valor, baja tasa de producción aplicaciones de productos (por ejemplo, productos farmacéuticos, productos biotecnológicos) con una cámara de baja presión. Para tasas elevadas de producción de dos etapas o de tres etapas secadores spray son más eficaces en función de los costos. La etapa final (lecho fluido vibrado o cama) puede también granulado o aglomerado el producto para un fácil manejo, características mejor rehidratación, etc. Tabla 3 atomización de emulsión de PVC. Efecto de la selección de secador de spray atomizador de rendimiento: una comparación entre diferentes pulverizadores Parámetro de discos giratorios de dos fluidos Dos de líquido

Geometría Secador

Cónico o cilíndrico H/D ≈ 1.2 -1.5

Evaporación Capacidad (agua) Cámara (D × H ) Número de boquillas

1600 Kg/h

(Sonic) (estándar) Tall-forma Cilíndrico H/D ≈ 4 1600 Kg/h

6,5 M × 8 m 1, 175-mm disco 15.000 RPM 25 W/kg purines Alta Medio

3,5 M x 15 m 16 Boquillas 4 Bar de presión 20 W/kg purines Medio Baja

Tall-forma Cilíndrico H/D ≈ 5 1600 Kg/h 3 M x 18 m 18 Boquillas 4 Bar de presión 80 W/kg purines Medio Alta

Alimentación de pulverizador Coste de capital Coste de funcionamiento Para reducir la huella del sistema de secado y contener el polvo dentro de la cámara de niebla salina, Niro A/S han introducido los filtros de partículas integrado dentro de la cámara de secado cerca del techo del secador externo para que no se necesitan los ciclones (Masters, 1999). La Figura 2 muestra un secador de spray con una segunda etapa secador y un conjunto de filtro en la parte superior. La Figura 3 compara los esquemas de la planta para el sistema convencional frente al nuevo sistema de filtro integrado. Diseño de la nueva pulverizadores que consumen menos energía (p. ej., bajas rpm disco sprays) o producir una pulverización uniforme (p. ej., sonic ultrasonidos o boquillas) son de importancia fundamental para los avances en tecnología de secado spray. Funcionamiento en vacío o con vapor sobrecalentado también pueden encontrar aplicaciones de nicho, como resultado de algunas propiedades únicas esa elaboración puede impartir a los polvos producidos. Por último, la etapa de secado de las operaciones en la primera fase para eliminar la humedad de la superficie y, por tanto, la adherencia de la superficie, así como las partículas de "ingeniero" el tamaño del producto y de la geometría, seguido por menos costoso tecnologías de secado como lecho fluido, vibraba cama, mediante la distribución del transportador, secado, sin lugar a dudas, será cada vez más común en el futuro.

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3.10 Lote Secadores Secadores de lotes se utilizan normalmente para que se seque pequeñas cantidades o cuando los tiempos de secado son muy largas (del orden de varias horas, días o incluso meses, como en el caso de ciertas aplicaciones secado de la madera). Son comunes en la industria farmacéutica para la antigua razón mientras que se utilizan en la industria de la madera y de secado por congelación de la ultra- sensible al calor de los productos farmacéuticos y las industrias biotecnológicas por esto último. Algunos secadores pueden funcionar en modo batch y continuo, por ejemplo, camas líquido. Por otro lado, la mayoría continua secadores no puede funcionar en el modo de proceso por lotes, por ejemplo, spray, giratorio, secadores flash. Hay una selección limitada de secadores para secado por lotes.

Figura 2 cámara de secado con Spray de lecho fluido y filtros de partículas

Figura 3 planos de las instalaciones. (A) diseño convencional (B) presentación Polvo contención

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Entre algunos de los acontecimientos recientes de secado por lotes se puede citar los siguientes: • Filtración y secado combinado en una sola unidad, p. ej., Nutsch secadores utilizados en la industria farmacéutica para minimizar las probabilidades de contaminación durante la transferencia de una torta húmeda de un filtro a un secador. • • • • El uso de intermitentes y/o tiempo de secado depende, por ejemplo, variando la temperatura del aire secado o la velocidad con el tiempo para que coincida con los requisitos de la cinética secado instantáneo. La temperatura del aire secado puede variar de un mayor valor inicial en el tipo de cambio constante régimen secado cuando la humedad de la superficie se va a extraer un valor menor cuando la humedad crítica. Para el calor de materiales sensibles reduciendo la entrada de calor como el contenido de humedad disminuye garantiza que la temperatura del producto no excederá de un pre- valor permisible durante el secado. Numerosos estudios han sido reportados en la literatura de secado mediante variable intermitente temperatura del aire, la velocidad del aire, presión de cámara de secado, así como suministro intermitente de otras formas de energía, por ejemplo, microondas o rayos infrarrojos. Las posibilidades son inmensas y limitadas solamente por la imaginación del diseñador.

PALABRAS DE CLAUSURA Se provee un resumen de una selección de nuevos procesos de secado, así como las tendencias en tecnologías de secado. No hay pretensión es que la lista es de todo incluido; sólo es ilustrativo. Algunas de las características comunes de las innovaciones son identificados. No hay necesidad de realizar nuevas actividades de I+D y la evaluación de nuevos conceptos. UNA interacción cooperativa entre la academia y la industria es más probable que conduzca a mejorar el secado y tecnologías de deshidratación del futuro. La mayoría de las innovaciones es probable ser evolutiva y de mercados. Habrá menos revolucionarias innovaciones impulsado por la tecnología de empuje debido a que el mercado penetrabilidad de estas innovaciones es difícil e imprevisible. Ya que muchas de las tecnologías de secado convencionales han alcanzado o están próximos a su vencimiento más afluencia de R&D es poco probable que dar grandes dividendos en varias de esas esferas . inversión en I+D es necesaria para el desarrollo de las nuevas tecnologías y la comprensión de los ya existentes para que puedan ser ampliadas y optimizado con confianza. Si bien no se ha hecho mención aquí de la función de la investigación básica para mejorar la comprensión fundamental de secado y secadores es sin duda un factor clave en la identificación y prueba de nuevos conceptos y secado secador diseños. Si los modelos matemáticos de secado puede ser desarrollado que considera no sólo los fenómenos de transporte sino también calidad de los productos las predicciones pueden ser una valiosa herramienta de diseño para la elaboración de nuevos secadores. Mientras tanto, es necesario poner a prueba y validar nuevos conceptos de secado en el laboratorio y, en caso de éxito, a continuación, a escala piloto. La disposición

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de la industria a aceptar una cierta cantidad de riesgo será central para el desarrollo de nuevas tecnologías de secado en el próximo decenio.

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Clasificacion y Seleccion de Secadores en ESPAÑOL

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