Fundamentos de secado sólidos

FUNDAMENTOS DE SECADO SÓLIDOS

El secado de sólidos es una operación que consiste en reducir de manera controlada, el contenido de humedad de los mismos, por medio de un agente que transporta el calor y además acarrea el vapor de agua generado. Los sólidos pueden ser orgánicos o inorgánicos y el agente transportador de energía comúnmente es el aire, previamente acondicionado para serintroducido al secador. En general, la operación de secado es de las operaciones unitarias que más energía consumen en la industria, en el caso de sólidos biológicos, representa alrededor del 65% de la energía utilizada en la planta.

Indudablemente, la cinética de secado de estos productos puede estar influenciada en mayor o menor medida por parámetros tales como: temperatura, humedad y velocidad delaire alimentado al secador, tamaño del sólido, etc., sin embargo, lo que sí es evidente, de acuerdo al análisis de resultados tan variados que uno encuentra en la literatura, es que el factor principal que define el comportamiento del sólido durante el proceso de secado, es la naturaleza del sólido mismo; es decir, hasta cierto punto uno puede hablar de la “personalidad” de cada producto como loseñalan Bimbenet y col.

La justificación para medir la cinética de secado puede basarse en 2 aspectos:
* fundamental, que da el soporte experimental para modelar el fenómeno de transferencia durante el secado; y
* práctico, que provee de un punto de partida para la realización de cálculos en procesos industriales.

El secado suele ser la etapa final en el procesamiento de unproducto, antes de empaque y permite que muchos materiales como los jabones en polvo y colorantes, p.e., sean más adecuados para su manejo. En el caso de materiales biológicos, especialmente alimentos, el secado o deshidratación se aplica también como técnica de preservación.
Por la forma como se suministra calor al sólido que se va a secar, los procesos de secado pueden clasificarse en: por contactodirecto (el aire caliente es el que transporta el calor y arrastra el agua en forma de vapor) y por contacto indirecto (el calor es suministrado al sólido a través de las paredes del equipo).
Por su forma de operar el equipo, los procesos de secado puede dividirse en: por lotes o continuos.

Definiciones relacionadas con el secado de sólidos.

Sistema de interés: aire seco (B) – agua (A) /sólido.

El estado de agregación en que se encuentra el agua, depende de la temperatura y presión del sistema. Estos pueden ser: sólido (hielo), líquido, vapor (gas).

Gráfica P-T: muestra las regiones correspondientes a cada estado de segregación, así como las interfases donde coexisten en equilibrio al menos 2 fases. El punto donde coexisten las 3 fases se conoce como punto triple y aqueldonde las propiedades de la fase líquida son idénticas a las de la fase vapor, se conoce como punto crítico. Cuando la presión de vapor del agua es igual a la presión total que la rodea, se alcanza el punto de ebullición.

Humedad del aire (Y). La humedad del aire depende de la presión parcial del vapor de agua p y de la presión total P:
Y = p / (P – p) Y’ = Y x MAMB

Humedad del airesaturado (YS). El vapor de agua está en equilibrio con el agua líquida a T y P dadas. Es decir, p = po
YS = po / (P – po)

Porciento de humedad (%H). %H = (Y/YS) x 100 = (Y’/Y’S) x 100

Porciento de humedad relativa (%Hr). %Hr = (p / po) x 100

Punto de rocío. Temperatura a la cual cierta mezcla aire – vapor de agua debe estar saturada.
Calor húmedo (CS). Cantidad de calor en Joulerequerida para elevar la temperatura de 1 kg de aire seco más su vapor, en 1ºC.

CS = 1.005 + 1.88 Y’ = CB + Y’CA; kJ/kgas
Los sólidos que se secan pueden tener formas diferentes -escamas, gránulos, cristales, polvo, tablas o láminas continuas- y poseer propiedades muy diferentes.
El producto que se seca puede soportar temperaturas elevadas o bien requiere un tratamiento suave a temperaturas...
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