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Resumen sobre Torres de Secado, extraido del libro de Operaciones Unitarias
Tipo: Resúmenes
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Introducción. En la industria química y de procesos, el secado representa una operación unitaria fundamental orientada a la eliminación de humedad en sólidos, líquidos o gases, con el objetivo de conservar productos, reducir su peso o preparar materiales para etapas posteriores. Los secadores industriales son equipos diseñados para llevar a cabo esta operación mediante la transferencia simultánea de calor y masa, permitiendo la evaporación del contenido de agua u otros solventes. Existen diversos tipos de secadores, entre ellos los secadores de túnel, de bandejas, de tambor rotatorio y los de banda transportadora, cada uno con características específicas según el tipo de producto y las condiciones de operación requeridas. Esta investigación se enfoca en el análisis estructural y funcional de los secadores continuos de túnel, particularmente aquellos que emplean carretillas con flujo de aire a contracorriente y los que utilizan bandas transportadoras con circulación cruzada. El estudio de estos equipos permite comprender su eficiencia térmica, su aplicación en distintas industrias como la alimentaria o farmacéutica, y los parámetros operativos que influyen en su rendimiento. En general, el secado de sólidos consiste en separar pequeñas cantidades de agua u otro líquido de un material sólido con el fin de reducir el contenido de líquido residual hasta un valor aceptablemente bajo. El secado es por lo común la etapa final de una serie de operaciones y, con frecuencia, el producto que se extrae de un secador está listo para ser empaquetado. Debido a la gran variedad de materiales que se secan en equipos comerciales y a los muchos tipos de equipos que se utilizan, no existe una sola teoría de secado que comprenda todos los materiales y tipos de secadores. Las variaciones posibles en forma y tamaño de los materiales, de los equilibrios de humedad, de los mecanismos del flujo de humedad a través del sólido, así como en el método de transferencia de calor que se requiere para la vaporización, impiden que exista un tratamiento unificado.
perpendicular (o transversal) al movimiento del producto garantiza un secado más uniforme.
No existe una forma sencilla de clasificar el equipo de secado. Algunos secadores son continuos, mientras que otros operan de manera discontinua o por cargas; algunos mantienen en agitación los sólidos y otros no. Los equipos de secado se clasifican en: 1) secadores en los que el sólido se encuentra directamente expuesto a un gas caliente (por lo general aire); 2) secadores en los que el calor es transferido al sólido desde un medio externo tal como vapor de agua condensante, y 3) secadores que son calentados por energía dieléctrica, radiante o de microondas.
vapor de agua es bajo. El aire recircula a través y es expulsado de cada sección de forma independiente o bien circula desde una sección a otra en contracorriente con el sólido. Estos secadores son en especial aplicables cuando las condiciones de secado se modifican notablemente a medida que disminuye el contenido de humedad del sólido. Torres de secado: Un secador de torre contiene una serie de bandejas circulares montadas una sobre la otra con un vástago central rotativo. La alimentación sólida colocada sobre la bandeja superior se expone a la corriente de aire o gas caliente que pasa a lo largo de la bandeja. Luego el sólido es raspado y cae a la bandeja inferior. El flujo del sólido y del gas puede ser paralelo o a contracorriente. Cierta mezcla de sólidos ocurre cuando el material es raspado de cada bandeja, de modo que los sólidos finales son más uniformes que con otros secadores de bandejas. Secadores rotatorios: Consiste en una carcasa cilíndrica giratoria, dispuesta en forma horizontal o ligeramente inclinada hacia la salida. La alimentación húmeda entra por un extremo del cilindro; el producto seco descarga por el otro. Al girar la carcasa, unas pestañas internas levantan los sólidos para caer después en forma de lluvia a través del interior de la carcasa. Los secadores rotatorios se calientan por un contacto directo del gas con los sólidos, por gas
caliente que pasa a través de un encamisado externo, o por medio de vapor de agua que condensa en un conjunto de tubos instalados sobre la superficie interior de la carcasa. Secadores de tornillo transportador: Es un secador continuo de calentamiento directo, consiste en un transportador horizontal de tornillo (o un transportador de palas) confinado dentro de una carcasa cilíndrica encamisada. La alimentación de sólidos entra por un extremo, circula muy lento a través de la zona calentada y descarga por el otro extremo. Secadores de lecho fluidizado: Los secadores en los que los sólidos están fluidizados por el gas de secado se utilizan en diversos problemas de secado. Las partículas se fluidizan con aire o gas en una unidad de lecho hirviente. La mezcla y la transferencia de calor son muy rápidas. La alimentación húmeda se introduce por la parte superior del lecho; el producto seco se retira lateralmente cerca del fondo. Reciben el nombre de secadores de flujo pistón; en ellos el tiempo de residencia es casi el mismo para todas las partículas. Las condiciones de secado varían de un compartimiento a otro, y con frecuencia el último compartimiento está fluidizado con gas frío con el fin de enfriar los sólidos antes de la descarga. Secadores flash: Se transporta un sólido húmedo pulverizado durante pocos segundos en una corriente de gas caliente. El secado tiene lugar durante la transportación. La velocidad de transferencia de calor desde el gas hacia las partículas de sólido suspendido es elevada y el secado es rápido, de forma que no se requiere más de 3 o 4 segundos para
Secadores de película delgada: La eficiencia térmica de los secadores de película delgada es elevada y se produce una escasa pérdida de sólidos, ya que poco o nada de gas se retira de la unidad. Son útiles para separar y recuperar solventes de productos sólidos. Son relativamente caros y están limitados en cuanto al área de transferencia de calor. Tanto con alimentaciones acuosas y de solventes, la velocidad de alimentación aceptable está por lo general comprendida entre 100 y 200 kg/m^2 · h (20 y 40 lb/ft^2 · h). Secadores de tambor: Un secador de tambor consiste en uno o más rodillos metálicos calentados, en cuya superficie exterior una delgada capa de líquido se evapora hasta secar. El sólido seco es retirado de los rodillos a medida que éstos giran muy lento. Los secadores de doble tambor son efectivos con soluciones diluidas, soluciones concentradas de materiales altamente solubles, así como con suspensiones de partículas poco pesadas. Son inadecuados para soluciones de sales de solubilidad baja o para suspensiones de sólidos abrasivos que sedimentan y crean una presión excesiva entre los tambores.
La primera consideración en la selección de un secador es su facilidad de operación; por encima de cualquier otra consideración, el equipo ha de ser capaz de obtener el producto deseado en la forma y velocidad especificadas. A pesar de la variedad de secadores industriales que existe en el mercado, los diferentes tipos son en buena medida complementarios y no competitivos, de forma que la naturaleza del problema de secado se impone al tipo de secador que debe utilizarse o al menos limita la elección de tal vez dos o tres posibilidades. La elección final se decide sobre la base de los costos de inversión y de operación. Capacidad: Una de las condicionantes principales es la capacidad del equipo, los secadores discontinuos son en general los más utilizados cuando la capacidad de producción de sólido seco es inferior de 150 a 200 kg/h (300 a 400 lb/h); mientras que los secadores continuos casi siempre se utilizan para capacidades de producción superiores a 1 o 2 toneladas/h. Eficiencia térmica: La eficiencia térmica de un secador se puede definir como el porcentaje de energía suministrado que se emplea para evaporar el agua o el solvente. La eficiencia se puede calcular a partir de las pérdidas de energía, que incluyen el calor sensible del aire húmedo caliente que se ventila, el calor sensible de los sólidos descargados y la pérdida de calor a los alrededores. Seguridad y costo: ES preciso que el secador opere con seguridad y economía. Los costos de operación y mantenimiento no han de ser excesivos; hay que controlar la contaminación y minimizar el consumo de energía. Al igual que ocurre con otro tipo de equipo, estas consideraciones a veces resultan contradictorias y es preciso alcanzar una solución de compromiso con el fin de seleccionar el secador óptimo para un determinado servicio.
