LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS.

PRACTICA: SECADOR DE TAMBOR

ALUMNO: HECTOR LUIS BORRAS GUTIERREZ.

GRUPO: 9IV4

SECCION: 2

EQUIPO:4

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OBJETIVOS.

1. Que el alumno identifique las partes de que consta un secador de tambor.

2. Determinar la velocidad de secado de material hmedo.

3. Calcular la masa de vapor empleada durante el secado.

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MARCO TERICO.

Los materiales fluidos y semifluidos, como soluciones, lodos, pastas y

suspensiones, pueden secarse en secadores indirectos; un ejemplo de tales secadores,

es el secador de tambor de inmersin de la alimentacin. Un tambor metlico giratorio,

calentado internamente con vapor, se sumerge en un tanque que contiene la sustancia

por secar; una pelcula delgada de la sustancia se retiene sobre la superficie del tambor.

El espesor de la pelcula se regula mediante un cuchillo repartidor, como se

muestra; al ir girando el tambor, la humedad se evapora en el aire que lo rodea mediante

el calor transferido a travs del metal del tambor. El material seco se desprende

continuamente de la superficie del tambor mediante un cuchillo. Para un secador de este

tipo, el factor controlante es la transferencia de calor y no la difusin. El lquido o solucin

se calienta inicialmente hasta su punto de ebullicin; entonces se desprende la humedad

por ebullicin a temperatura constante, si se precipita un soluto de una solucin a

concentracin constante, o a temperaturas ms elevadas, si el cambio de concentracin

es gradual; finalmente, el slido seco se calienta hasta que posea una temperatura

prxima a la temperatura de la superficie del tambor. En el caso de lechadas o pastas de

slidos insolubles, la temperatura permanece bsicamente constante en el punto de

ebullicin del disolvente mientras el slido est completamente hmedo; aumenta

nicamente durante las ltimas etapas del secado.

Con frecuencia, los vapores se recogen en una campana con ventilacin

construida directamente sobre el secador. El poder de los diferentes lodos, soluciones y

pastas para adherirse a un tambor calentado vara considerablemente; en consecuencia,

se han buscado diferentes mtodos para alimentar el tambor. A menudo, las

suspensiones de slidos dispersos en lquidos se alimentan por el fondo del tambor en

una charola inclinada; el material no adhesivo excedente se recircula al recipiente de

alimentacin. Las gomas vegetales y sustancias similares pueden bombearse contra la

superficie del fondo del tambor.

El arreglo del tambor de inmersin se utiliza para lodos muy pesados; para

materiales que muy difcilmente se pegan al tambor, la alimentacin puede ser esparcida

mediante unos rodillos que giren rpidamente. Los secadores de doble tambor, que

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constan de dos tambores colocados juntos y que giran en direcciones opuestas, pueden

alimentarse desde arriba; la alimentacin se admite entonces en la depresin entre los

tambores. En algunos casos, todo el secador de tambor puede colocarse dentro de una

cmara grande evacuada para la evaporacin de la humedad a baja temperatura.

Los secadores de tambor por succin reforzados y perforados marca National

ofrecen algunas de las mayores tasas de evaporacin de la industria y sentaron

precedentes en la eficiencia del termosoldado, termofijado y secado de todo tipo de

tejidos no tejidos y fibras. Los secadores de tambores mltiples son ideales para

aplicaciones que requieren alta velocidad de lnea, tiempo de permanencia extendido y

perfil de temperatura paralelo al movimiento del producto para termofijar, termosoldar o

enfriar. Los secadores de diseo Omega de tambor simple presentan altas tasas de

evaporacin para aplicaciones con tiempos de permanencia reducidos, alta velocidad,

mallas delicadas o contacto unilateral. Los tambores se presentan con perforaciones

estndar para una amplia variedad de aplicaciones o con estructura reforzada para

aplicaciones de alto vaco y alta velocidad.

Aplicaciones: secado con aire de paso (TAD, segn su sigla en ingls),

termosoldado, termofijado, curado, acabado de tejidos no tejidos como mallas hiladas

(hidroentramado), , mallas recubiertas e impregnadas con espuma de poliuretano.

termosoldado, impacto, curado, acabado y enfriamiento de productos tejidos no tejidos

como mallas, polmeros sper absorbentes) y polmeros, fibra textil y estopa,

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EQUIPO UTILIZADO.

El equipo es del tipo de calentamiento indirecto, marca "KESTNERLILLE" de

operacin continua y de alimentacin por inmersin. Consta de las siguientes partes:

a) Tambor rotatorio, construido en acero inoxidable, de 20cm de dimetro exterior y 40cm

de longitud, con lnea de alimentacin de vapor al interior, y lnea de salida de

condensado. El rea disponible es de 0.1884m.

b) Charola de inmersin, con capacidad total de 4.4litros y 2.0litros en operacin normal,

enchaquetada en el fondo para el calentamiento de la mezcla con vapor.

c) Moto-variador de 1.0 cv. de potencia, acoplado a un reductor con una transmisin a

base de engranes y cadenas.

d) Cuchilla para separacin de producto.

e) Tolva de recepcin de producto.

f) Base de cuchilla con ajuste al tambor.

g) Tanque de alimentacin con capacidad de 44.54litros, y con dimetro de 35.5cm, y una

altura de 45cm, con indicador de nivel.

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VLVULAS Y ACCESORIOS.

Vlvula general de alimentacin de vapor.

Vlvula reductora de presin de vapor.

Vlvula de alimentacin de vapor al tambor.

Vlvula de alimentacin de vapor a la chaqueta de la charola.

Filtros en la lnea de vapor condensado.

Trampas de vapor.

Vlvulas de alimentacin de suspensin al quemador.

Manmetro en la lnea de vapor al tambor y charola.

Vlvula de purga del manmetro.

Vlvula de drene de la charola.

Vlvula de agua a la superficie del tambor para su limpieza.

PROCEDIMIENTO DE OPERACIN.

1. Preparar una mezcla de dicalite en agua, de acuerdo a las indicaciones del

Profesor

2. Se verifica que todas las vlvulas estn cerradas.

3. Cargar el tanque de alimentacin con la mezcla de dicalite, y se mantiene en

agitacin constante para evitar su asentamiento. Alimentar el secador hasta la

mitad del nivel de la charola.

4. Se abre la vlvula de purga de vapor, y a continuacin se abren la vlvula general

de alimentacin de vapor, y la vlvula reductora para desalojar el condensado de

la tubera.

5. Se abren las vlvulas de alimentacin de vapor al tambor y a la charola, cerrando

simultneamente la vlvula de purga. Se controla la presin del vapor a 1 bar con

la vlvula reductora de vapor al tambor hasta que su superficie est caliente y se

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alcance la ebullicin de la mezcla. Se controla la intensidad de la ebullicin,

regulando la apertura de las vlvulas correspondientes.

6. Se pone en movimiento el tambor, oprimiendo el interruptor localizado en la parte

inferior.

7. Se empieza a recibir producto y se inicia la alimentacin a la charola, a un flujo tal

que el nivel permanezca constante.

8. Se contina la operacin hasta rgimen permanente, el cual tiene una duracin

aproximada de 30 minutos. Durante ese lapso se obtiene el producto seco y se

toman los siguientes datos:

- Temperatura de la alimentacin.

- Temperatura de suspensin en la charola.

- Presin de vapor al tambor.

- Tiempo de operacin.

9. Se pesa el producto y se determina su contenido de humedad.

10. Se interrumpe la alimentacin y el suministro de vapor a la charola y al tambor.

11. Se abre la vlvula de drn de la charola para eliminar residuos de la mezcla de

dicalite, y se limpia la superficie del tambor con agua de la lnea de lavado.

Posteriormente se detiene el movimiento del tambor.

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DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCEDIMIENTO DE OPERACIN.

Continuar la operacin hasta rgimen permanente, obteniendo el producto seco.

Preparar una mezcla de dicalite en agua,

Verificar que todas las vlvulas estn cerradas, cargar el tanque de alimentacin y mantener agitacin constante

Alimentar el secador hasta la mitad del nivel de la charola, abrir la vlvula de purga de vapor, general de vapor y reductora.

Abrir vlvula de alimentacin de vapor al tambor y a la charola, cerrando simultneamente la de purga.

Controlar la presin de vapor a 1.3 kg/cm2, controlar la intensidad de la ebullicin, regulando la apertura de las vlvulas corresp.

Poner en movimiento el tambor (interruptor en la parte inferior).

Se inicia a recibir producto y se inicia la alimentacin a la charola, a un flujo tal que el nivel permanezca cte.

Y los siguientes datos: Temp. de alimentacin, temp. de suspensin en la charola, presin de vapor al tambor, tiempo de operacin.

Pesar el producto y determinar su contenido de humedad. Irrumpir la alimentacin y el suministro de vapor a la charola y al tambor.

Abrir la vlvula de drn de la charola y limpiar la superficie del tambor con agua de la lnea de lavado, finalmente detener el tambor.

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TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES.

Masa de dicalite alimentada (Kg) 1.6

Masa de producto seco obtenido (Kg) 0.4

Masa de muestra de producto seco a

la salida (g)

7.07

Masa de muestra de producto

totalmente seco a la salida (g)

5.16

Masa de muestra de producto

humedo a la entrada(g)

11.23

Masa de muestra de producto seco a

la entrada (g)

2.96

Tiempo de operacin 10 min 10 seg

Temperatura de la mezcla de

alimentacin (C)

23

Temperatura de la mezcla de la

charola (C)

90

Velocidad de rotacin del tambor

(r.p.m.)

0.66

Presin de vapor al tambor (Bar) 1

rea de secado (m2) 0.1884

Dimetro del tanque de alimentacin (cm) 35.5

Cp de la mezcla (kcal / kg C) 0.924

Presin atmosfrica (kg /cm2) 0.795

Presin absoluta (kg /cm2) 2.095

v a presin absoluta (Kcal/Kg) 525.74

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CLCULOS.

1. Determinacin de la velocidad de secado.

Clculo de la humedad inicial.

otegrdedicali

grdeagua

tegrdedicali

grdeaguaX

sec78.2

96.2

25.81

Clculo de la humedad final.

Clculo de la velocidad de secado terico.

2227.30)78.237.0(

)169.0(1884.0

4.0

hm

kg

hm

kgNc

otegrdedicali

grdeagua

tegrdedicali

grdeaguaX

sec37.0

16.5

).16.507.7(2

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2. Determinacin de la masa de vapor.

La masa de vapor se determina mediante un balance de energa en el secador.

Clculo de la masa de suspensin de dicalite .

seco dicalite57.078.2

6.1alimentado seco Dicalita

suspensionsuspension kgkgdeaguadecalitekgw 6.21) 6.1(

Clculo de la masa de agua evaporada.

aguaadaaguaevapor kgokgdicalitekgdeaguaokgdicalitew 44.2)36.0(sec4.0178.2)sec57.0(

Clculo de la masa de vapor de calentamiento terico.

kgkgkcal

kgkcalccckgkcalkgMv 96.2

/74.525

)/66.597(*44.2)2390)(/924.0*6.1(

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TABLA DE RESULTADOS.

Variable Dato obtenido

Humedad inicial (kg de agua / kg de dicalite seco) 2.78

Humedad final (kg de agua / kg de dicalite seco) 0.37

Velocidad de secado (kg de agua / h m2) 30.27

Masa de vapor de calentamiento (kg de vapor) 2.96

OBSERVACIONES.

Es importante destacar que la mezcla que se emple, al no ser completamente

homognea, provoc asentamientos de dicalite tanto en la charola como en el

tanque de alimentacin, lo cual dificult la recuperacin del mismo.

Otro factor importante que hay que tomar en cuenta es la velocidad de

alimentacin de la mezcla, sta debe ser constante.

A la salida del secador, se puede observar que requiere de la instalacin de un

colector de finos, ya que se pierden demasiadas partculas y provocan perdida de

producto.

CONCLUSIONES.

Esta prctica me permiti primeramente, conocer y aprender el funcionamiento y

las principales variables involucradas dentro un secador de tambor, su importancia para

su manejo; as mismo pude operar el equipo para obtener como producto seco dicalite.

De acuerdo a los resultados obtenidos, se puede llegar a la conclusin de que

resulta muy practico la obtencin de producto seco a las condiciones empleadas y con la

capacidad del tambor usado, lo cual resulta ser un proceso viable y rentable, donde la

cantidad de vapor empleado fue pequeo, lo cual implica un menos costo en el proceso.