SECADORES
Universidad Nacional del Altiplano
Facultad de ciencias agrarias
Escuela profesional de ingeniera agroindustrial
SECADORESI. INTRODUCCIN
La deshidratacin o secado es un sistema de preservacin que adems
de proporcionar un ambiente difcil para el crecimiento microbiano,
reduce el costo de transporte y almacenamiento por la disminucin
del peso y volumen de los productos. Paralelamente con estos
beneficios se producen efectos secundarios que afectan la calidad
del producto, que deben ser minimizados en una operacin bajo
condiciones adecuadas.
El mecanismo particular que controla el secado de determinado
producto depende tanto de su estructura como de parmetros de secado
tales como contenido de humedad, dimensiones del producto,
temperatura del medio de secado, ratas de transferencia de calor y
contenido de humedad en equilibrio. Esta ltima la define las
caractersticas de sorcin de humedad del material. Tanto estas como
las propiedades termofsicas se pueden obtener a partir de
experimentos de laboratorio o por modelos
predictivos.Adicionalmente es importante considerar la influencia
que el secado tiene en la calidad de los productos porque propicia
reacciones degradativas que afectan su valor nutricional, textura,
color, olor y sabor.
II. OBJETIVOS
1. Conocer la clasificacin de equipos de secado, por su
capacidad de transferencia de calor.
III. MARCO TERICO
3.1. DEFINICIN
Son equipos utilizados para separar un lquido de un slido
mediante la evaporacin. Principalmente es utilizado para reducir o
eliminar humedad. En estos equipos la fuente de calor es una
corriente de gas caliente. El material para el secado puede estar
esttico, mvil, fluido o diluido. 3.1.1. Esttico: ste es un lecho
denso de slidos en el cual cada partcula descansa sobre otras,
debido a la densidad de la masa de la fase slida. Es decir, no
existe movimiento relativo entre las partculas slidas.
fuente
3.1.2. Mvil: este es un tipo de lecho de slidos ligeramente
restringido en el cual las partculas estn separadas apenas lo
suficiente para fluir o deslizarse unas sobre otras. Por lo comn el
flujo es descendente por accin de la fuerza de gravedad; pero
tambin se puede registrar un movimiento ascendente debido a la
elevacin mecnica o a la agitacin, generadas dentro del equipo de
proceso.
3.1.3. Fluidizado: las partculas slidas se sostienen por medio
de fuerzas de arrastre provocadas por la fase gaseosa que pasa por
los intersticios de las partculas, con una velocidad crtica
dada.
3.1.4. Diluido: sta es una condicin de expansin total en la cual
las partculas slidas estn tan separadas entre s que prcticamente no
ejercen ninguna influencia unas sobre otras.
El flujo de gas caliente puede ser paralelo, perpendicular,
transversal, en contracorriente.
3.1.5. Flujo paralelo: la direccin del flujo del gas es paralela
a la superficie de la fase slida el lecho de slidos se encuentra
generalmente en condicin esttica.
3.1.6. Flujo perpendicular: la direccin de la corriente de gas
es normal en la entrecara de las fases. El gas choca contra el
lecho de slidos, encontrndose tambin en este caso dicho lecho de
manera esttica.
3.1.7. Circulacin directa: el gas penetra y fluye directamente
pasando a travs de los intersticios de los slidos, circulando de
una manera ms o menos libre en torno a lar partculas
individuales.
3.1.8. Flujo de gas equicorriente: la fase gaseosa y las
partculas slidas se desplazan en la misma direccin.
3.1.9. Flujo de gas en contracorriente: la direccin del flujo de
gas es exactamente opuesta a la que sigue el movimiento de los
slidos
3.1.10. Flujo transversal de gas: la direccin de la corriente de
gas se realiza segn ngulos rectos en relacin con el movimiento de
los slidos, a travs del lecho de slidos.
3.2. CLASIFICACIN SEGN EL PROCESO DE TRANSFERENCIA DE CALOR
Las operaciones de secado pueden clasificarse ampliamente segn
que sean por lotes o continuas. Estos trminos pueden aplicarse
especficamente desde el punto de vista de la sustancia que est
secando.3.2.1. CLASIFICACIN DE LOS SECADORES.
Los secadores se clasifican segn:
1. El mtodo de transmisin de calor a los slidos hmedos Secadores
directos.
Secadores indirectos.
Secadores diversos. 2. Las caractersticas de manejo y las
propiedades fsicas del material mojado Secadores discontinuos o por
lote.
Secadores continuos.
Secadores para slidos granulares o rgidos y pastas
semislidas.
Secadores que pueden aceptar alimentaciones lquidas o
suspensiones.
El primer mtodo de clasificacin revela las diferencias en el
diseo y el funcionamiento del secador, mientras que el segundo es
ms til para seleccionar entre un grupo de secadores que se someten
a una consideracin preliminar en relacin con un problema de
desecacin especfico.
3.2.2. Secadores DirectosLa transferencia de calor para la
desecacin se logra por contacto directo entre los slidos hmedos y
los gases calientes. El lquido vaporizado se arrastra con el medio
de desecacin; es decir, con los gases calientes. Los secadores
directos se llaman tambin secadores por conveccin.
Caractersticas.
Las caractersticas generales de operacin de los secadores
directos son( El contacto directo entre los gases calientes y los
slidos se aprovecha para calentar estos ltimos y separar el
vapor.
Las temperaturas de desecacin varan hasta 1000 (K, que es la
temperatura limitante para casi todos los metales estructurales de
uso comn.
A temperaturas de gases inferiores al punto de ebullicin, el
contenido de vapor del gas influye en la velocidad de desecacin y
el contenido final de humedad del slido. A temperaturas superiores
el efecto es mnimo, por lo tanto los vapores sobrecalentados del
lquido que se esta separando pueden servir para desecar.
Para desecaciones a temperaturas bajas y cuando las humedades
atmosfricas son excesivamente elevadas, quizs sea necesario
deshumidificar el aire de desecacin.
La eficiencia mejora al aumentarse la temperatura del gas de
entrada, para una temperatura de salida constante.
Las cantidades de gas para abastecer todo el calor de desecacin,
dependen de la temperatura de entrada del gas, la temperatura de
desecacin y la cantidad de materia a tratar.
Se requieren equipos grandes cuando las partculas del slido son
pequeas.
3.2.2.1. Secadores Directos Continuos: la operacin es continua
sin interrupciones, en tanto se suministre la alimentacin hmeda. Es
evidente que cualquier secador continuo puede funcionar en forma
intermitente o por lotes, si as se desea. Tipos de secadores
directos continuos( De bandejas: tambin se llama secador de
anaqueles, de gabinete, o de compartimientos, el material, que
puede ser un slido en forma de terrones o una pasta, se esparce
uniformemente sobre una bandeja de metal de 10 a 100 mm de
profundidad.
Un ventilador recircula aire calentado con vapor paralelamente
sobre la superficie de las bandejas. Tambin se usa calor elctrico,
en especial cuando el calentamiento es bajo. Ms o menos del 10 al
20% del aire que pasa sobre las bandejas es nuevo, y el resto es
aire recirculado. Despus del secado, se abre el gabinete y las
bandejas se remplazan por otras con ms material para secado. Una de
las modificaciones de este tipo de secadores es el de las bandejas
con carretillas, donde las bandejas se colocan en carretillas
rodantes que se introducen al secador. Esto significa un
considerable ahorro de tiempo, puesto que las carretillas pueden
cargarse y descargarse fuera del secador.
En el caso de materiales granulares, el material se puede
colocar sobre bandejas cuyo fondo es un tamiz. Entonces, con este
secador de circulacin cruzada, el aire pasa por un lecho permeable
y se obtienen tiempos de secado ms cortos, debido a la mayor rea
superficial expuesta al aire.
Secadores de Material dosificado en capas: Se hace pasar por el
secador una capa continua de material ya sea como tiras o en una
lmina tensa y distendida sobre un marco de clavijas. Secadores
transportador neumtico: en este tipo, la desecacin se realiza a
menudo en combinacin con la trituracin. El material se transporta
dentro de gases a alta temperatura y velocidades elevadas hasta un
colector de cicln. Rotatorios: Es un cilindro horizontal que rota
alrededor de su eje principal. El producto hmedo entra por un
extremo y se mueve hacia delante por una combinacin de la accin de
la gravedad y el arreglo de bafles dentro del cilindro. A e medida
que este rota el aire atraviesa el producto cuando el cae. Los
alimentos que se secan en este equipo son polvos o granulados como
el azcar refinada, el almidn de maz o el arroz paddy.
Por aspersin: la alimentacin al secador debe poderse atomizar ya
sea mediante un disco centrfugo o una boquilla.
Circulacin directa: el material se mantiene en un tamiz de
transporte continuo, mientras se sopla aire caliente a travs de
l.
Tnel: secadores de tunel son muy comunes en la deshidratacin de
alimentos. Pueden configurarse en paralelo y contra corriente
siendo la primera la mas suave para el producto mientras que, en la
segunda, el contacto del aire mas caliente con el producto seco
propicia el endurecimiento de su superficie. Pueden alcanzar hasta
24 m de longitud y consisten en una cabina en la que hay un
mecanismo de rieles que mueven carros con producto a lo largo de
ella. El proceso es entonces semi continuo.
Secadores de lechos fluidos, los slidos se fluidifican en un
tanque estacionario. Tambin pueden tener serpentines de calor
indirecto.
Secadores Directos Por lotes: se disean para operar con un tamao
especfico de lote de alimentacin hmeda, para ciclos de tiempo dado.
En los secadores por lote las condiciones de contenido de humedad y
temperatura varan continuamente en cualquier punto del equipo.
Tipos de secadores directos por lotes.
Circulacin directa: el material s coloca en bandejas con base
tamiz a travs. de las cuales se sopla aire caliente.
Bandeja y compartimiento: el material se coloca en bandejas que
pueden o no montarse en carretillas removibles. El aire se sopla
sobre el material contenido en las bandejas. Lecho fluido: los
slidos se fluidifican en un carro estacionario sobre el cual va
montado un filtro de polvo.
3.2.3. SECADORES INDIRECTOS
El calor de desecacin se transfiere al slido hmedo a travs de
una pared de retencin. El lquido vaporizado se separa
independientemente del medio de calentamiento. La velocidad de
desecacin depende del contacto que se establezca entre el material
mojado y las superficies calientes. Los secadores indirectos se
llaman tambin secadores por conduccin o de contacto.
Caractersticas de los Secadores Indirectos. El calor se
transfiere al material hmedo por conduccin a travs de una pared de
retencin, casi siempre de ndole metlica.
Las temperaturas de superficie pueden variar desde niveles
inferiores al de congelacin hasta mayores que 800 (K, en el caso de
secadores indirectos calentados por productos de combustin.
Los secadores indirectos son apropiados para desecar a presiones
reducidas y en atmsferas inertes, para poder recuperar los
disolventes y evitar la formacin de mezclas explosivas o la
oxidacin de materiales que se descomponen con facilidad.
Los secadores indirectos que utilizan fluidos de condensacin
como medio de calentamiento son en general econmicos, desde el
punto de vista de consumo de calor.
La recuperacin de polvos y material finamente pulverizados se
maneja de un modo ms satisfactorio en los secadores indirectos que
en los directos.
Clasificacin de los Secadores Indirectos.
Continuos.
Por lotes. Secadores Indirectos Continuos: la desecacin se
efecta haciendo pasar el material de manera continua por el
secador, y ponindolo en contacto con las superficies calientes.
Tipos de Secadores Indirectos Continuos.
Secadores de cilindro para hojas continuas, como papel celofn,
piezas textiles. Por lo comn, los cilindros se calientan con vapor
y son rotatorios.
Secadores de tambor, se pueden calentar con vapor o agua
caliente.
Secadores de transportador de tornillos, aunque son continuos
pueden funcionar al vaco y permiten recuperar el disolvente durante
el desecado.
Secadores rotatorios de tubos de vapor, se pueden utilizar vapor
o agua caliente, es factible trabajar con una ligera presin
negativa para permitir recuperar el disolvente durante el
desecado.
Secadores de bandejas vibradoras, el calentamiento se logra con
vapor o agua caliente.
Tipos especiales, como bandas de tejido continuas que se mueven
en contacto estrecho con una platina calentada al vapor o agua
caliente.
Secadores Indirectos Por lotes: en general los secadores
indirectos por lotes se adaptan muy bien a operaciones al vaco. Se
subdividen en tipos agitados y no agitados. Tipos de Secadores
Indirectos por Lote.
Secadores de artesas agitadas, estos pueden operar
atmosfricamente o al vaco, y manejan una produccin pequea de casi
cualquier forma de slidos hmedos, es decir, lquidos, lechadas,
pastas o slidos granulares.
Secadores por congelacin, el material se congela antes de
desecarse y a continuacin se realiza la desecacin en ese estado al
vaco.
Secadores rotatorios al vaco, el material se agita bajo una
cubierta horizontal estacionaria, no siempre es necesario aplicar
vaco, el agitador se puede calentar con vapor adems de hacer lo
mismo con la cubierta.
Secadores de bandejas al vaco, el calentamiento se hace por
contacto con parrillas calentadas con vapor o agua caliente, sobre
las cuales se coloca el material. No interviene la agitacin.
3.2.4. SECADORES DIELCTRICOS:Estos secadores operan bajo el
principio de calor dentro de los slidos, colocndolos dentro de un
campo elctrico de alta frecuencia. El secado dielctrico puede ser
efectuado a todas las frecuencias electromagnticas superiores o
iguales al espectro de infrarrojos, este calentamiento dielctrico
se realiza a frecuencias que van de 1 a 100 Hz a diferencia del
calentamiento infrarrojo que va desde 300 Mhz hasta 300 Ghz, siendo
sus principios bsicos los mismos pero equipos distintos. Se debe
tener en cuenta que tanto micro ondas como infrarrojos no son
formas de calor sino son energas que se manifiestan como calor,
calentando al material mismo, siendo diferente al calentamiento por
mtodos convencionales, ya que estos dependen de la lentitud del
calentamiento que va desde la superficie del material hacia el
interior a diferencia del calentamiento con microondas y dielctrico
que es un calentamiento global debido a la interaccin del campo
electromagntico con el material. Los parmetros que rigen el
calentamiento viene a ser la masa del material, la geometra,
eficiencia acoplada, propiedades dielctricas y mecanismos de
prdidas de calor, todo esto lleva a la conclusin que dependen de
las potencias aplicada y absorbida por el material. El secado por
este mtodo presenta una serie de ventajas, empezando por su rapidez
de secado en el proceso, tiene un calentamiento bastante uniforme,
no es necesario invertir en energa porque no se tiene que calentar
ni el aire o paredes de horno, su control es ms eficaz y sencillo
pues basta con controlar la potencia del generador dando un exacto
control de calentamiento, mejora la calidad de los productos ya que
no se generan elevadas temperaturas en la superficie y a diferencia
de los mtodos convencionales no se generan encostramientos ni
sobrecalentamientos.
3.2.5. SECADORES SOLARES :El secado natural o sea el proceso de
remocin del agua mediante la energa del sol o del aire es el mtodo
mas utilizado en todo el mundo principalmente en los pases en
desarrollo. El secado natural depende bsicamente de las variables
climticas de las regiones. En los pases templados de Amrica y
Europa es imposible cosechar el maz con menos de 25 y 30% de
humedad debido a las condiciones atmosfricas. En el Brasil por
ejemplo ms del 90% del maz se seca en la propia planta. Tambin el
caf y el cacao productos de gran valor comercial se secan en un
alto porcentaje en patios y/o estrados de madera.
Operan sobre el principio la energa solar para el secado de
frutas y disecacin al sol.
3.2.6. SECADORES INFRARROJOS: Dependen de la transferencia de
energa radiante para evaporar la humedad. La energa radiante se
suministra elctricamente por medio de lmparas infrarrojas,
resistencias elctricas o refractarios incandescentes calentados por
gas .Su aplicacin principal es el horneado o la desecacin de capas
de pintura y el calentamiento de capas delgadas de materiales.
ESQUEMA DE UN SECADOR
Secador de transportador especial con aire impulsado que choca
contra la superficie del lecho en la primera pasada. El material
seco se tritura y se hace pasar nuevamente por el secador, con una
circulacin de aire que atraviesa el lecho ya permeable
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