Secado
El secado consiste en separar pequeñas cantidades de agua u otro liquido de un material solido con el fin de reducir el contenido de líquido residual hasta en valor aceptablemente bajo. El secado es por lo común la etapa final de una serie de operaciones y con frecuencia, el producto que se extrae de un secador está listo para ser empaquetado.
El agua u otros líquidos pueden separarse de los sólidos de manera mecánica mediante prensas o centrifugas, o bien de modo térmico mediante evaporación. Por lo general, resulta más barato eliminar líquidos por métodos mecánicos que por métodos térmicos, y por esta razón es aconsejable reducir el contenido de líquido tanto como sea posible antes de alimentar el material a un secador térmico.
El contenido de líquido de una sustancia seca varia de un producto a otro. En ocasiones, el producto no contiene líquido, por lo que recibe el nombre de totalmente seco; pero lo más frecuente es que el producto contenga algo de líquido. El secado es un término relativo y solo significa que hay una reducción del contenido de líquido desde un valor inicial hasta algún valor final aceptable.
Los sólidos que se secan presentan diferentes formas –escamas, gránulos, cristales, polvos, hojas o laminas continuas- y poseen propiedades muy diferentes. El líquido que ha de vaporizarse puede estar sobre la superficie del sólido o completamente en el interior del sólido o en ambas partes. La alimentación de algunos secadores es un líquido en el que está suspendido el sólido en forma de partículas o en la solución. En el mercado exista un gran número de tipos de secadores comerciales. Las diferencias residen fundamentalmente en la manera en que los sólidos se mueven en la zona de secado y en la forma en la que se transfiere el calor.
No existe una forma sencilla de clasificar el equipo de secado. Algunos secadores son continuos, mientras que otros operan de manera discontinua o por cargas; algunos mantienen en agitación los sólidos y otros no. Para reducir la temperatura de secado puede operarse con vacío. Existen secadores que pueden operar con cualquier tipo de material, mientras que otros presentan limitaciones debido a la clase de alimentación que pueden aceptar.
Los equipos de secado se clasifican en; 1) secadores en los que el solido se encuentra directa,mente expuesto a un gas caliente (por lo general aire); 2) secadores en los que el calor es transferido al solido desde un medio externo tal como vapor de agua condensante, generalmente a través de una superficie metálica con la que el solido esta en contacto y 3) secadores que son calentados por energía dieléctrica, radiante o de microondas. Los secadores que exponen los sólidos a un gas caliente se llaman secadores directos o adiabáticos; aquellos en los que el calor es transferido desde un medio externo reciben el nombre de secadores indirectos o no adiabáticos. Algunas unidades combinan el secado adiabático y no adiabático, y se denominan secadores directos-indirectos. Algunas unidades tienen mas de un medio de transferencia de calor, como gas caliente mas una superficie calentada o gas caliente mas radiación.
La mayor parte de los secadores industriales operan con partículas de sólidos durante todo el ciclo de secado, o una parte de el aunque, por su puesto, algunos secan grandes piezas individuales, tales como vasijas de cerámica o laminas de un polímero. En los secadores adiabáticos los sólidos están expuestos al gas en algunas de las formas siguientes:
- El gas circula sobre la superficie de un lecho o una lamina de sólidos, o bien sobre una o ambas caras de una lamina o película continua. Este proceso se llama secado con circulación transversal.
- El gas circula a través de un lecho de sólidos granulares gruesos que están soportados cobre un tamiz. Este proceso recibe el nombre de secado con circulación a través del sólido. Como en el caso del secado con circulación transversal, la velocidad del gas se mantiene baja para evitar el arrastre de partículas sólidas.
- Los sólidos descienden en forma de lluvia a través de una corriente gaseosa que se mueve lentamente, con frecuencia dando lugar a un arrastre no deseado de las partículas finas en el gas.
- El gas pasa a través de los sólidos con una velocidad suficiente para fluidizar el lecho. Inevitablemente se produce arrastre de las partículas más finas.
- Los sólidos son totalmente arrastrados por una corriente gaseosa de alta velocidad y transportados de manera neumática desde un dispositivo de mezcla hasta un separador mecánico.
[1] Modelos de interacción gas-solido en los secadores: a) flujo de as sobre un lecho estático de sólidos; b) flujo de gas a través de un lecho de sólidos preformados; c) acción de lluvia en un secador rotatorio; lecho fluidizado de solido; e) flujo en paralelo gas-solido en un secador súbito de transporte neumático.
En los secadores no adiabáticos el único gas a separar es el agua o disolvente que se vaporiza, aunque en ocasiones se hace circular a través de la unidad de una pequeña cantidad de “gas de barrido” (con frecuencia aire o nitrógeno). Los secadores no adiabáticos difieren principalmente en la forma en la que los sólidos se exponen a la superficie caliente u otra fuente de calor. Las modalidades son las siguientes:
- Los sólidos se esparcen sobre una superficie horizontal estacionaria o que se desplaza lentamente y se “cuecen” hasta que se secan. La superficie se calienta eléctricamente o mediante un fluido de transferencia de calor, como vapor de agua o agua caliente. De manera alterna, el calor puede aplicarse por medio de un calentador radiante situado encima del sólido.
- Los sólidos se mueven sobre una superficie caliente, por lo general cilíndrica, por medio de un agitador o un transportador de tornillo o de palas.
- Los sólidos se deslizan por gravedad sobre una superficie inclinada caliente o bien son transportados en sentido ascendente por la superficie durante un tiempo y deslizándose posteriormente hasta una nueva localización.
Debido a la gran variedad de materiales que se secan en equipos comerciales y a los muchos tipos de equipos que se utilizan, no existe una sola teoría de secado que comprenda todos los materiales y tipos de secadores. Las variaciones posibles en forma y tamaño de los materiales, de los equilibrios de humedad, de los mecanismos del flujo de humedad a través del sólido, así como en el método de transferencia de calor que se requiere para la vaporización, impiden que exista un tratamiento unificado. los usuarios rara vez diseñan los secadores, más bien se adquieren a compañías especializadas en la ingeniería y fabricación de este tipo de equipos.
Existen un numero extenso de secadores comerciales que se pueden dividir en dos grupos: secadores para sólidos granulares o rígidos y pastas semisólidas; o secadores que aceptan alimentaciones liquidas o suspensiones.
Secadores
Bibliografía
- Mc Cabe W. L., Smith J. C. & Harriott P. Operaciones Unitarias en Ingeniería Química. 7ma edición. Mc Graw Hill. 2007.
- https://www.ikaprocess.com/es/Secado-appl-8.html