Práctica N°4. Secado de tambor rotatorio
Desarrollo experimental. 1. Condiciones de operación y los datos obtenidos durante la práctica.
Tabla 1. Registro y condiciones de operación durante la práctica. Temperatura inicial: 68°C
Tabla
2.
Temperatura Final [°C] 68 67 67 72
Tiempo [min]
Masa inicial [g]
Masa final [g]
11,10 7,08 7,19 5,40
200,00 182,00 178,50 173,49
182,00 178,50 173,49 169,50
proceso Velocidad del tambor Tiempo de residencia Pendiente Carga del material Velocidad del aire Tipo de Material Dirección del fluido del aire caliente Temperatura
0,12 vueltas/seg 31,17 min 106,68 cm 200,00 g 828 ft/seg maíz paralelo 68-72°C
2. Cálculo del porcentaje de pérdida de humedad vs. Tiempo La pérdida total de humedad se calcula de la siguiente manera:
% =
ℎ
% =
169.50 200
∗ 100 = 84.75%
∗ 100
Variables
del
Por lo tanto, la humedad total que perdió la muestra alcanzó un 15.25% (100-84.75=15.25%). Del mismo modo se calcula para cada pasada por el tambor rotatorio:
Tabla 3. Porcentaje de humedad perdida a través del tiempo Porcentaje de humedad perdida
Tiempo [min]
9
5.40
10.75
7.08
13.26
7.19
15.25
11.10
Estos datos se grafican, obteniéndose:
Porcentaje de Humedad perdida en funcion del tiempo 16
15
14
a di dr
e 13 p d a
d 12 e m u H
e 11 d %
10
9 5
6
7
8
9
10
11
12
Tiempo [min]
Gráfica 1. Representación de la pérdida de humedad en función del tiempo. La gráfica 1 muestra de manera mayoritaria una relación aproximadamente proporcional entre la pérdida de humedad y el tiempo; fenómeno que se explica con el hecho de que a medida que se realizan varias pasadas del material por el secador se logra eliminar más cantidad de humedad. Sin embargo la forma en cómo se elimina la humedad es diferente para cada intervalo de tiempo. En la primera pasada se elimina mayor cantidad de humedad, la cual corresponde a la humedad superficial y que es más fácil de retirar. Este hecho concuerda con los datos experimentales obtenidos debido a que en el primer lote se pierde un 9% de humedad respecto a la muestra original, mientras que en la segunda pasada; en la tercera y en la cuarta se pierden cantidades menores de humedad: 1.75; 2.51 y 1.99% respectivamente. Sin embargo, se observa igualmente que en la tercera pasada la pérdida de humedad se disparó, cuando lo que se espera es que se de una variación menos brusca.
El porcentaje de humedad retirado en las última pasada es menor debido a que este corresponde a la humedad residual de la muestra, es decir es aquella que se ha absorbido de forma profunda por el material a secar.
3. Variables del proceso de secado en equipos de tambor rotatorio. VARIABLE Carga de material
INFLUENCIA Influye en el tiempo de retención.
Velocidad del tambor
Esta velocidad controla el tiempo de contacto entre el aire caliente y la muestra.
Tiempo de residencia
El tiempo promedio de paso, o tiempo de retención, del sólido en el secador debe ser igual al tiempo requerido de secado si el sólido va a salir al contenido deseado de humedad.
Pendiente
El grado de inclinación del secador influye directamente en el tiempo de residencia, de tal forma que a mayor pendiente menor va a ser el tiempo de residencia.
Dirección del fluido de aire caliente
Velocidad del aire
Tipo de material
Temperatura
Este tipo de filtros se utiliza a favor de la corriente cuando se debe evaporar una gran proporción de humedad en las primeras etapas del secado; y contracorriente cuando es necesario calentar el sólido a una temperatura relativamente alta para completar el proceso de secado. La velocidad del gas tiene un efecto significativo sobre el coeficiente de transferencia de calor. También influye en el tiempo de retención del producto y en el grado de arrastre del producto. El tipo de material determina la dirección del fluido térmico, la temperatura y la inclinación del secador, que se deben utilizar en el proceso. La temperatura a emplear en el proceso debe ir acorde con el tipo de material utilizado. Temperaturas elevadas no son apropiadas para aquellos materiales que son propensos a dañarse.
4. Equipos usados en operaciones de secado de material granulado
a. Secador continuo de túnel: para secar partículas granulares sólidas se utilizan transportadores perforados o de fondo de tamiz. Los sólidos granulares húmedos se transportan en forma de una capa que tiene entre 25 y 150 mm de profundidad, sobre una superficie de tamiz o perforada a través de la cual se fuerza el paso de aire caliente, ya sea hacia arriba o hacia abajo. El secador consta de diversas secciones en serie, cada una con un ventilador y serpentines de calentamiento. Un ventilador adicional extrae cierta cantidad de aire hacia la atmósfera.
Imagen 1. Modelo esquemático del funcionamiento del secador continuo de túnel b.
Secador de bandejas
En el secador de bandejas, que también se llama secador de anaqueles, de gabinete, o de compartimientos, el material, que puede ser un sólido en forma de terrones o una pasta, se esparce uniformemente sobre una bandeja de metal de 10 a 100 mm de profundidad. Un secador de bandejas típico, tal como el que se muestra en la figura 1, tiene bandejas que se cargan y se descargan de un gabinete. El equipo es un secador de material particulado dispuesto en 4 bandejas, el que permite controlar la velocidad y la temperatura del flujo de aire, el cual es impulsado por un termoventilador. Además se cuenta con una balanza digital que permite registrar en el tiempo la masa del sólido, y por lo tanto la pérdida de humedad. La velocidad del aire se determina con velocímetro digital de paletas y con un sicrómetro se determinan las temperaturas del flujo de aire (temperatura de bulbo seco y temperatura de bulbo húmeda). Por lo tanto es posible obtener la velocidad de secado, la cantidad de agua evaporada y la humedad relativa del aire.
Imagen 2. Modelo de secador de bandejas
Imagen 3. Secador de bandejas c.
Secadores giratorios al vacío
Son cubiertas cilíndricas con chaqueta de vapor, rearregladas en forma horizontal, en las cuales puede secarse un lodo, o pasta, al vacio. El lodo se agita mediante una serie de hojas giratorias de agitación unidas a un eje central horizontal que pasa a través de las puntas de la cubierta cilíndrica. La humedad evaporada pasa a través de una abertura en la parte superior hasta un condensador; el gas no condensable se elimina mediante una bomba al vacío. El sólido seco se descarga a través de una puerta en el fondo del secador. Los secadores de esta categoría son caros de construir y de operar. En consecuencia, se utilizan sólo para materiales valiosos que deben secarse abajas temperaturas o en ausencia de aire para evitarla descomposición, como ciertos productos farmacéuticos, o en donde la humedad por eliminar es un disolvente orgánico caro o venenoso que debe recuperarse o al menos completamente.
Imagen 4. Esquema de funcionamiento del secador giratorio.
Imagen 5. Modelo de secador de rotatorio al vacío 5. Tres procesos a nivel industrial donde se incluye la operación de secado en tambores rotatorios. i.
Producción de alimentos deshidratados: Un ejemplo claro de la liofilización es la leche concentrada o la leche en polvo. Por lo general, se utiliza maltodextrina como vehículo para el proceso de secado, aunque también se puede utilizar azúcar, almidón, pectina, saborizantes, pigmentos y ácido cítrico.
Imagen 6. Proceso de secado de alimentos utilizando secador de tambor rotatorio. ii.
Secado de mariscos
Imagen 7. Proceso de secado de mariscos utilizando secador de tambor rotatorio. iii.
Secado de biosólidos (técnica usada por el ayuntamiento de Madrid para biosólidos provenientes de aguas contaminadas)
Imagen 8. Proceso de secado de biosólidos utilizando secador de tambor rotatorio. 6. Utilidad para la vida profesional Esta práctica permitió la adquisición de conocimientos imprescindibles en el proceso de secado de materiales granulares, el cual es sumamente importante en la industria química y de alimentos, entre otras. Secar es un procedimiento de gran importancia dado que con el, se maximiza la eficiencia, se disminuyen costos de transporte y se previenen interferencias con humedad.
BIBLIOGRAFÍA [1] TREYBAL R. Operaciones de transferencia de masa. 2 ed. McGRAW-HILL: México. [2] NONHEBEL G. & MOSS A. El secado de sólidos en la industria química. Reverte S.A.: Barcelona. Págs 23-27. [3] AYUNTAMIENTO DE MADRID. Secado térmico de biosólidos. (2010). Disponible en: http://www.madrid.es/portales/munimadrid/es/Inicio/Ayuntamiento/Medio-Ambiente/Agua/Secadotermico-de-biosolidos. [Revisado el 17/04/2013 a las 10:12 PM]
