Instituto Politécnico NacionalEscuela Superior de Ingeniería Química e Industrias

Extractivas

Operaciones de Separación IV SECADO

Domínguez Pérez Gilberto

Practica II: Secador Rotatorio

Grupo: 9IV1 Fecha: 2/Abril/2013

OBJETIVO

En esta práctica se determinará en forma teórica y experimental el tiempo de residencia en un secador rotatorio operado en flujo paralelo, así como la eficiencia de secado y el costo por kilogramo de producto. La operación de secado se efectúa con grava húmeda en contacto directo con el medio secante (aire calentado a fuego directo). Se determina el contenido de humedad y las temperaturas de bulbo seco y húmedo del medio ambiente y de la corriente secante (a la salida del secador), también se calculan la cantidad de agua evaporada, el volumen de los gases de secado y el calor suministrado por el gas usado.

SÍNTESIS DE LA TEORÍA

SECADORES ROTATORIOS

Los Secadores Rotatorios son apropiados para el secado continuo de minerales en polvo en plantas de chancado, concentración y fundición flash. En los secadores rotatorios que usan el principio de calentamiento por llama directa, el calor se transfiere al material principalmente por convección. Cada aplicación de secado es un caso particular y el dimensionamiento del secador se basa en la vasta experiencia en aplicaciones similares y en las pruebas de secado llevadas a cabo en el laboratorio.

El secador rotatorio constituye una de las formas más ampliamente utilizadas para el secado, de una amplia gama de materiales, a nivel industrial, en forma rápida y con bajo costo unitario cuando se trata de grandes cantidades. En este tipo de secador, el material húmedo es continuamente elevado por la rotación del secador, dejándolo caer a través de una corriente de aire caliente que circula a lo largo de la carcasa del secador.

El flujo de aire puede ser tanto en paralelo como en contracorriente. Los secadores de gran tamaño poseen, a continuación, un enfriador del producto, que opera en base al mismo principio y con aire en contracorriente o un enfriador en lecho fluidizado. Estos secadores se pueden diseñar para tiempos de secado comprendidos entre 5 y 60 minutos y capacidad de secado desde unos pocos cientos de kilogramos por hora hasta alcanzar las 200 t/h.

En la industria química su mayor uso es el secado de sales fertilizantes, como el sulfato nitrato y fosfato de amonio, sales potásicas y fertilizantes.

Son muy adecuados para el secado de productos granulares, con buenas características de flujo que requieren tiempos de secado moderados. Pueden ser adaptados para manipular materiales algo pegajosos mediante dispositivos especiales que disgreguen las costras sólidas formadas. De hecho, la acción de volcado es beneficiosa dentro de ciertos límites para todos los productos, pues se rompe la corteza semipermeable que se forma en la superficie de las partículas que se secan, con lo cual se facilita la salida de la humedad desde el interior de las partículas.

Además se adecuan bastante bien para materiales termosensibles, en los casos en que una restricción en la temperatura de secado no implique que el tiempo de secado tenga que ser muy prolongado. Sin embargo, no son adecuados para las siguientes aplicaciones: secado de barros, suspensiones, materiales muy pegajosos y materiales que requieran más de una hora para el secado. Además, presentan limitaciones en el secado de materiales polvorientos o livianos, los cuales son arrastrados fácilmente por la corriente gaseosa. En estos casos deben tomarse en consideración los secadores rotatorios indirectos, como los más adecuados.

Los secadores rotatorios se dividen en dos tipos, conforme a las direcciones de la corriente de material a ser secado y de los gases de secado. La elección entre un secador rotatorio de co-corriente o uno de contra-corriente se efectúa de conformidad con las propiedades del material a ser secado:

•Grado de secado

•Calor específico

•Capacidad de evaporación de humedad

•Inflamabilidad

•Propiedades de sinterización

Los Secadores Rotatorios son apropiados para el secado continuo de minerales en polvo en plantas de chancado, concentración y fundición flash. En los secadores rotatorios que usan el principio de calentamiento por llama directa, el calor se transfiere al material principalmente por convección.

Cada aplicación de secado es un caso particular y el dimensionamiento del secador se basa en la vasta experiencia en aplicaciones similares y en las pruebas de secado llevadas a cabo en el laboratorio.

En este secador rotatorio de dimensiones Ø 4.0 m x 38.0 m se tratan 160 ton/h de concentrado de cobre (base seca), que sale completamente seco (0,2% humedad), siendo el de mayor capacidad en operación en Chile.

OBSERVACIONES

Es indispensable tener especial cuidado al momento de encender el piloto, sobre todo con las válvulas para el gas. Es también importante señalar el alto riesgo que se corre de una quemadura al momento de introducir la grava húmeda al secador ya que el área donde se introduce además de no ser la adecuada por falta de una tolva los gases de secado dan directamente a la cara, en la salida, la materia prima esta está a una temperatura bastante elevada por lo que es necesario el uso de guantes y equipo de seguridad para el manejo del secador rotatorio.

Se debe de analizar que al haber varios tipos de secadores así como metodologías que varían de acuerdo con la materia prima a secar, podemos decir que el secador rotatorio hace su función de secar materia prima granular, como en esta experimentación se hizo con la grava humedecida.

CONCLUSIONES:

En la práctica se pudo llevar a cabo de manera experimental la operación del secador rotatorio que usa un método de calentamiento a través de la pared del cilindro calentado por el paso de los gases de secado. Por lo que constituye un método de secado DIRECTO.

Podemos concluir que una obstrucción en un secador de este tipo es muy perjudicial ya que aumentaría los costos de secado por desaprovechamiento de energía, por lo que hay que diseñar adecuadamente este tipo de secadores de acuerdo con la materia granular a secar.

Con los resultados que podemos ver en la tabla anterior, hacemos el siguiente análisis, por principio el tiempo de operación es prácticamente no difieren en gran proporción uno del otro (TEORICO Y CALCULADO), también podemos ver que la eficiencia térmica y la de secado son de 36.95 y 39.13% respectivamente, lo que nos indica un bajo aprovechamiento en la eficiencia de secado así como también en la térmica del calor suministrado por los gases de combustión ya que si hacemos el cálculo mas podemos ver que el calor perdido es mayor al 60%.

Esto es probablemente porque no se tiene el sello que se forma con la tolva de alimentación.

BIBLIOGRAFÍA

Manual de prácticas del Laboratorio de Operaciones Unitarias IV “Secado” Manual del Ingeniero Químico, Robert H. Perry, Don W. Green Séptima edición. Ed

McGraw Hill Operaciones Unitarias en Ingeniería Química, Warren L. McCabe, Julian C. Smith, Peter

Harriot. Ed. McGraw Hill Treybal R.M. “Operaciones de transferencia de masa” Ed. Mc Graw-Hill