Operaciones unitarias de Secado, Apuntes de Investigación de Operaciones

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Operación Unitaria de transferencia

simultánea de masa y energía

SECADO

Secado

Constituye uno de los métodos que permite separar un líquido de un sólido.

Entendiéndose por secado la separación de la humedad de los sólidos (o de los líquidos) por evaporación en una corriente gaseosa.

Conceptos Básicos

Humedad

El contenido de humedad de un sólido puede expresarse en base seca o en base húmeda. Contenido de humedad, base seca: x

Contenido de humedad, base húmeda:

 

  

  Kgsólidoseco

X Kg humedad

 

  

    

  

 Kghumedad Kgsólido seco

Kghumedad Kgsólidohúmedo

Kghumedad

_Humedad de equilibrio (X)_*

Humedad del sólido cuando su presión de vapor se iguala a la presión de vapor del gas. Es decir, humedad del sólido cuando está en equilibrio con el gas.

Si la humedad del sólido es mayor que la de equilibrio, el sólido se seca, pero si es menor absorberá agua del aire hasta que alcance el equilibrio.

Cuerpos húmedos y cuerpos higroscópicos

Cuando la presión de vapor de agua que acompaña al sólido es menor que la tensión de vapor de agua a la misma temperatura, se dice que el sólido es higroscópico, recibiendo el nombre de sólido húmedo cuando la presión de vapor del agua que acompaña al sólido es igual a la tensión de vapor de agua a esa temperatura.

HUMEDADES

Pv sólido> Pv atm  Evaporación y secado

Pv sólido < Pv atm  El sólido adquiere humedad

Pv sólido = Pv atm  Condiciones de equilibrio

 Humedad ligada o agua ligada

Es el valor de la humedad de equilibrio del sólido en contacto con aire saturado; o bien la humedad mínima del sólido necesaria para que éste deje de comportarse como higroscópico.

 Humedad desligada o agua desligada

Es la diferencia entre la humedad del sólido y la humedad ligada; o bien la humedad libre del sólido en contacto con aire saturado. Si el sólido tiene humedad desligada se comportará como húmedo.

Cinética de Secado

Se define la velocidad de secado por pérdida de humedad del sólido húmedo en la unidad de tiempo (-dX/dt) a condiciones constantes.

W = velocidad de secado

A = área de la superficie expuesta

S = peso del sólido seco

 

  

  dt

dX A

W S

Secaderos de

Calentamiento

Directo

Secadero en bandejas

 El secado se produce por la circulación de aire caliente sobre bandejas que contienen material húmedo.

Secaderos de túnel

Consiste en un túnel que puede tener hasta un poco mas de 20 m de longitud con una sección transversal rectangular de, mas o menos, hasta 2 por 2 m.

 Secadores Rotatorios

Consiste en una coraza cilíndrica sostenida sobre engranes, de manera que pueda girar sobre su propio eje. Tiene una tubería que impulsa a los sólidos alimentados para que fluyan hasta la salida del secador al mismo tiempo que los remueve para lograr un mejor secado de los mismos.

Secaderos horizontales

Se utiliza para productos que no pueden verse sometidos a fuertes incrementos de temperatura y que no pueden desmenuzarse ni trocearse, ni recibir una manipulación violenta. Consisten en un arrastrador metálico encerrado en un túnel por el que se introduce el fluido térmico de secado

Secadero de flujo transversal

La corriente de aire caliente fluye desde los costados del túnel. Los hay que proveen calor desde un solo lateral, no son los mas convenientes, y los que suministran calor desde ambos lados del túnel y a lo largo del recorrido.