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Este documento ofrece una detallada explicación sobre el proceso de secado de alimentos, con especial atención a los secadores dieléctricos. El texto aborda los fundamentos teóricos del secado, diferentes tipos de secadores directos y secadores indirectos, y el funcionamiento de secadores dieléctricos. Además, se incluyen información sobre el balance de masa y energía en el secado.
Tipo: Apuntes
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SECADORES DIELECTRICOS CÁTEDRA: INGENIERÍA DE ALIMENTOS III CATEDRÁTICO: ING.MSc.LUZ BUENDIA SOTELO ALUMNA: GUILLEN SULLCA JENNY MARGOTH SEMESTRE: VIII
El secado se refiere a la eliminación de agua de los materiales de proceso y de otras sustancias. El término secado se usa también con referencia a la eliminación de otros líquidos orgánicos, como benceno o disolventes orgánicos, de los materiales sólidos. En general, el secado significa la remoción de cantidades de agua relativamente pequeñas de cierto material. La evaporación se refiere a la eliminación de cantidades de agua bastante grandes; además, ahí el agua se elimina en forma de vapor a su punto de ebullición. En el secado, el agua casi siempre se elimina en forma de vapor con aire
1. DEFINICIÓN Son equipos utilizados para separar un líquido de un sólido mediante la evaporación. 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 estático, móvil, fluido o diluido. Estático: éste es un lecho denso de sólidos en el cual cada partícula descansa sobre otras, debido a la densidad de la masa de la fase sólida. Es decir, no existe movimiento relativo entre las partículas sólidas.
Estático: éste es un lecho denso de sólidos en el cual cada partícula descansa sobre otras, debido a la densidad de la masa de la fase sólida. Es decir, no existe movimiento relativo entre las partículas sólidas. Móvil: este es un tipo de lecho de sólidos ligeramente restringido en el cual las partículas están separadas apenas lo suficiente para fluir o deslizarse unas sobre otras. Por lo común el flujo es descendente por acción de la fuerza de gravedad; pero también se puede registrar un movimiento ascendente debido a la elevación mecánica o a la agitación, generadas dentro del equipo de proceso.
Circulación directa: el gas penetra y fluye directamente pasando a través de los intersticios de los sólidos, circulando de una manera más o menos libre en torno a las partículas individuales. Flujo de gas equicorriente: la fase gaseosa y las partículas sólidas se desplazan en la misma dirección. Flujo de gas en contracorriente: la dirección del flujo de gas es exactamente opuesta a la que sigue el movimiento de los sólidos Flujo transversal de gas: la dirección de la corriente de gas se realiza según ángulos rectos en relación con el movimiento de los sólidos, a través del lecho de sólidos.
Las operaciones de secado pueden clasificarse ampliamente según que sean por lotes o continúas. Estos términos pueden aplicarse específicamente desde el punto de vista de la sustancia que está secando. CLASIFICACIÓN DE LOS SECADORES. Los secadores se clasifican según:
1. El método de transmisión de calor a los sólidos húmedos - Secadores directos. - Secadores indirectos. - Secadores diversos. 2. Las características de manejo y las propiedades físicas del material mojado - Secadores discontinuos o por lote. - Secadores continuos. - Secadores para sólidos granulares o rígidos y pastas semisólidas. - Secadores que pueden aceptar alimentaciones líquidas o suspensiones. El primer método de clasificación revela las diferencias en el diseño y el funcionamiento del secador, mientras que el segundo es más útil para seleccionar entre un grupo de secadores que se someten a una consideración preliminar en relación con un problema de desecación específico. SECADORES DIRECTOS La transferencia de calor para la desecación se logra por contacto directo entre los sólidos húmedos y los gases calientes. El líquido vaporizado se arrastra con el medio de desecación; es decir, con los gases calientes. Los secadores directos se llaman también secadores por convección. Características.
Tipos de secadores directos continuos De bandejas : también se llama secador de anaqueles, de gabinete, o de compartimientos, el material, que puede ser un sólido 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. También se usa calor eléctrico, en especial cuando el calentamiento es bajo. Más o menos del 10 al 20% del aire que pasa sobre las bandejas es nuevo, y el resto es aire recirculado. Después del secado, se abre el gabinete y las bandejas se remplazan por otras con más material para secado. Secadores de Material dosificado en capas: Se hace pasar por el secador una capa continua de material ya sea como tiras o en una lámina tensa y distendida sobre un marco de clavijas. Secadores transportador neumático: en este tipo, la desecación se realiza a menudo en combinación con la trituración. El material se transporta dentro de gases a alta temperatura y velocidades elevadas hasta un colector de ciclón.
Rotatorios: Un secador rotatorio consta de un cilindro hueco que gira por lo general, sobre su eje, con una ligera inclinación hacia la salida. Los sólidos granulares húmedos se alimentan por la parte superior, tal como se muestra en la figura y se desplazan por el cilindro a medida que éste gira. El calentamiento se lleva a cabo por contacto directo con gases calientes mediante un flujo a contracorriente. En algunos casos, el calentamiento es por contacto indirecto a través de la pared calentada del cilindro.
Túnel: el material colocado en carretillas se desplaza a través de un túnel en contacto con gases calientes Secadores de lechos fluidos, los sólidos se fluidifican en un tanque estacionario. También pueden tener serpentines de calor indirecto. Secadores Directos Por lotes: se diseñan para operar con un tamaño específico de lote de alimentación húmeda, para ciclos de tiempo dado. En los secadores por lote las condiciones de contenido de humedad y temperatura varían continuamente en cualquier punto del equipo. Tipos de secadores directos por lotes.
Circulación directa: el material s coloca en bandejas con base tamiz a través. 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 sólidos se fluidifican en un carro estacionario sobre el cual va montado un filtro de polvo. SECADORES INDIRECTOS El calor de desecación se transfiere al sólido húmedo a través de una pared de retención. El líquido vaporizado se separa independientemente del medio de calentamiento. La velocidad de desecación depende del contacto que se establezca entre el material mojado y las superficies calientes. Los secadores indirectos se llaman también secadores por conducción o de contacto. Características de los Secadores Indirectos. El calor se transfiere al material húmedo por conducción a través de una pared de retención, casi siempre de índole metálica. Las temperaturas de superficie pueden variar desde niveles inferiores al de congelación hasta mayores que 800 K, en el caso de secadores indirectos calentados por productos de combustión. Los secadores indirectos son apropiados para desecar a presiones reducidas y en atmósferas inertes, para poder recuperar los disolventes y evitar la formación de mezclas explosivas o la oxidación de materiales que se descomponen con facilidad. Los secadores indirectos que utilizan fluidos de condensación como medio de calentamiento son en general económicos, desde el punto de vista de consumo de calor. La recuperación de polvos y material finamente pulverizados se maneja de un modo más satisfactorio en los secadores indirectos que en los directos. Clasificación de los Secadores Indirectos.
Secadores Indirectos Por lotes : en general los secadores indirectos por lotes se adaptan muy bien a operaciones al vacío. Se subdividen en tipos agitados y no agitados. Tipos de Secadores Indirectos por Lote. Secadores de artesas agitadas, estos pueden operar atmosféricamente o al vacío, y manejan una producción pequeña de casi cualquier forma de sólidos húmedos, es decir, líquidos, lechadas, pastas o sólidos granulares. Secadores por congelación, el material se congela antes de desecarse y a continuación se realiza la desecación en ese estado al vacío. Secadores rotatorios al vacío, el material se agita bajo una cubierta horizontal estacionaria, no siempre es necesario aplicar vacío, el
agitador se puede calentar con vapor además de hacer lo mismo con la cubierta. Secadores de bandejas al vacío, el calentamiento se hace por contacto con parrillas calentadas con vapor o agua caliente, sobre las cuales se coloca el material. No interviene la agitación. SECADORES DIVERSOS Secadores dieléctricos: operan sobre el principio de generación de calor dentro de los sólidos, colocándolos dentro de un campo eléctrico de alta frecuencia. Secadores solares: operan sobre el principio la energía solar para el secado de frutas y disecación al sol. Secadores Infrarrojos : dependen de la transferencia de energía radiante para evaporar la humedad. La energía radiante se suministra eléctricamente por medio de lámparas infrarrojas, resistencias eléctricas o refractarios incandescentes calentados por gas .Su aplicación principal es el horneado o la desecación de capas de pintura y el calentamiento de capas delgadas de materiales.
utilizado en productos de gran tamaño para su deshidratación sin peligro de recalentamiento en la superficie. Su costo de operación es diez veces superior al del combustible necesario en los secadores directos y el valor del equipo auxiliar requerido para producir este tipo de energía es elevado, por este motivo su campo de aplicación es muy reducido. La madera en si es un material que resiste el paso de la electricidad, pero cuando la madera presenta humedad, la corriente eléctrica puede ser transmitida por ésta humedad. TIPOS DE SECADOS DIELECTRICOS El secado por resistencia eléctrica. El secado por corriente de alta frecuencia EL SECADO POR RESISTENCIA ELÉCTRICA Resistencia eléctrica de nicrom
El calentamiento de una masa inducido por microondas es debido a la agitación molecular que sufren los dipolos que son las moléculas de agua al estar expuestas a un campo alterno de ondas de alta frecuencia, por lo que en un horno a microondas, cualquier material húmedo se calienta rápidamente y uniformemente en toda su masa, y las superficies expuestas pierden agua por evaporación y se enfrían (Brown y col., 1947). La distribución de temperaturas es típica, las temperaturas más altas se producen en el interior del material y las más bajas en las superficies expuestas. Cuando probetas de madera permeable al agua se sitúan para secar en un horno de microondas convencional acontece el mismo fenómeno. Convección (Bateson, 1952). En las maderas permeables al agua, la temperatura durante el secado se nivela a aproximadamente al punto de ebullición del agua, aunque por debajo del punto de saturación de fibra la temperatura aumenta (Calvert, 1958). La idea de secar la madera mediante un campo alterno de ondas de alta frecuencia no es nueva, fue patentada por primera vez por witney (según Tiemann 1944)
