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02-06-2015
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Secado de materiales de procesos
En general, el secado significa la remocin de cantidades de
aguarelativamente pequeas de cierto material.
La evaporacin se refiere a la eliminacin de cantidades de agua
bastantegrandes; adems, ah el agua se elimina en forma de vapor a
su punto deebullicin.
En el secado, el agua casi siempre se elimina en forma de vapor
con aire.
El secado suele ser la etapa final de los procesos antes del
empaque ypermite que muchos materiales, como los jabones en polvo y
loscolorantes, sean ms adecuados para su manejo
Los procesos de secado se clasifican de acuerdo con las
condicionesfsicas usadas para adicionar calor y extraer vapor de
agua:
(1)en la primera categora, el calor se aade por contacto directo
con airecaliente a presin atmosfrica, y el vapor de agua formado se
eliminapor medio del mismo aire
(2) en el secado al vaco, la evaporacin del agua se verifica con
msrapidez a presiones bajas, y el calor se aade indirectamente por
contactocon una pared metlica o por radiacin (tambin pueden usarse
bajastemperaturas con vaco para ciertos materiales que se decoloran
o sedescomponen a temperaturas altas)
(3) en la liofilizacin, el agua se sublima directamente del
materialcongelado
Mtodos de secado
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Equipos para secado
Secado en bandejas
Secadores indirectos al vaco con anaqueles
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Secador rotatorio
Secador de tambor
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Secadores por aspersin
Presin del vapor de agua y Humedad
Presin de vapor del agua y estados fsicos: El agua tiene tres
diferentes estados fsicos: hielo slido, lquido
y vapor. Su estado fsico depende de la presin y de
latemperatura.
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Fundamento de secado
Modelos de temperatura en secaderos: La forma en la que la
temperatura vara en los secaderos
depende de: la naturaleza y contenido de lquido del material la
temperatura del medio de calefaccin tiempo de secado y de la
temperatura final que toleran los
slidos secos
Transmisin de calor en secaderos. Clculo del consumo de calor:
Se comunica calor a un
secadero con los siguientes objetivos:1. Calentar la alimentacin
(slidos y lquidos) hasta la
temperatura de vaporizacin.
2. Vaporizar el lquido.
3 . Calentar los slidos hasta su temperatura final.
4 . Calentar el vapor hasta su temperatura final.
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Transferencia de materia en secaderos.
Humedad a la salida del gas.
mv = flujo msico vapor velocidad de vaporizacin (Kg/h lb/h) ms =
flujo msico de los slidos totalmente secos (Kg/h lb/h)mg = flujo
msico del gas (Kg/h lb/h)Xa = Contenido inicial de humedad Xb =
Contenido final de humedadHb = humedad a la entrada del gas (masa
de vapor por unidad de masa de gas seco)Ha = humedad a la salida
del gas
Muchos secadores se disean slo sobre la base de consideraciones
detransferencia de calor (q)La velocidad total de transferencia de
calor se puede calcular de la manera siguiente;
Si ms es la masa de slidos completamente secos que se desea
obtener mediantesecado por unidad de tiempo y Xa y Xb son los
contenidos en masa inicial y final dellquido por unidad de masa de
slido completamente seco, entonces la cantidad decalor transferido
por unidad de masa de slido qT/ms, es
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Para un secador adiabtico;
Coeficientes de transferencia de calor, se aplica para cada
seccin del secador.
En algunos secadores (ej. Rotatorios), es difcil determinar el
rea efectiva para la transferencia de materia y calor. Por lo
tanto, se disean sobre la base de un coeficiente volumtrico.
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Unidades de transferencia de calor
Algunos secadores adiabticos, se disean en funcin del nmero de
unidades de transferencia de calor. Basndose en la fase gaseosa, el
nmero de unidades de transferencia en un secador viene dado
por;
Donde;
Twb = Tv = temperatura de vaporizacinThb = Temperatura a la
entradaTha = temperatura a la salida
Cintica de SecadoSe define la velocidad de secado por prdida de
humedad delslido hmedo en la unidad de tiempo (-dX/dt) a
condicionesconstantes.
W = velocidad de secadoA = rea de la superficie expuestaS = peso
del slido seco
=
dt
dX
A
SW
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Los secadores rotatorios de contacto directo se disean con base
en la transferencia decalor. Una ecuacin emprica dimensional para
la velocidad de transferencia de calorqT en Btu/h es
Donde el coeficiente volumtrico de transferencia de calor Ua
predeterminado, es
Se va a secar espatoflor (CaF2) desde 6 hasta 0.4% de humedad
(base seca)en un secador rotatorio adiabtico a contracorriente a
una velocidad de18000lb/h de slidos totalmente secos. El aire
caliente entra a 1000 F con unahumedad de 0.03 y una temperatura de
bulbo hmedo de 150 F. Los slidostienen un calor especfico de 0.48
Btu/lb F; entran al secador a 70 F y salen a200 F. La velocidad
msica mxima permisible para el aire es 2000 lb/ft2h. a)cul ser la
longitud del secador si Nt = 2.2? b) Repita la parte a) con Nt
=1.8.
CpL= 1 Btu/lb FCpv = 0.25 Btu/lb FD = 2.8 ft
