Operaciones de separacion

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

ACADEMIA DE OPERACIONES UNITARIAS

Notas de Operaciones de Separación IV (9º Semestre)

Diseño y aplicación de los Secadores Rotatorios

Elaboro: Ing. Cuauhtemoc Avellaneda Guerrero

I.-Introducción

TIPOS DE SECADORES ROTATORIOS

Los secadores rotatorios continuos son de una ampliaaplicación en la industria y son adecuados para manejar materiales granulares que puedan estar sujetos a impactos sin fracturarse o sufrir cambios en su forma.
El secador rotatorio cuenta con un cilindro inclinado que rota y los sólidos se introducen por una tolva, de forma que los gases de secado puedan fluir en paralelo a la alimentación o bien a contracorriente, como aparece en la Figura 1.El cilindro se instala con un ángulo de inclinación respecto a la horizontal para que permita fluir los sólidos a secar, además este cilindro cuenta con una serie de mamparas o elevadores que permiten a los sólidos cambiar de posición mostrando área de secado en diversas caras del mismo, es decir el sólido forma una cortina que cae y se difunde dentro del secador, exponiéndolo al gas de secadoal mismo tiempo que avanza hacia la salida del secador. La Figura 2 muestra algunas formas de mamparas de secadores rotatorios

El medio de secado es ordinariamente aire, el cual se calienta por mezcla con gases producto de una combustión (usando gas L.P. o natural) o bien por medio de un intercambiador de calor o serpentín con vapor de agua.
Los secadores rotatorios pueden ser de tres tiposbásicamente:

I. Secador rotatorio directo de flujo en contracorriente, seca minerales como arena, caliza, arcillas, etc.; en este tipo de secador las temperaturas son elevadas y el medio de secado son gases de combustión. Cuado se ocupa aire de secado se trituran productos como: resinas, azúcar y cristales.
II. Secador rotatorio directo de flujo en paralelo, puede secar materiales orgánicoscomo alfalfa, yeso, pirita, etc., donde las temperaturas son controladas para no modificar las propiedades de estos sólidos.
III. Secador rotatorio indirecto con flujo a contracorriente. Este secador aplica a sólidos blancos donde la contaminación por gases de combustión no está permitida. Otra ventaja es que pueden manejarse sólidos finamente divididos sin generar polvos, también se ocupa cuando serequiere recuperar los condensados que tiene la humedad del sólido. Este secador utiliza tubos con vapor de agua como medio de calentamiento en el interior del cilindro.

II. PRINCIPIOS DE DISEÑO.
La mayoría de los problemas de secado tienen como objeto alcanzar los niveles mas bajos de humedad del sólido, cumpliendo con especificaciones de forma y estructura del sólido a la temperatura delsecado que no le afecten químicamente.
De aquí es importante conocer la influencia que tiene la transferencia de masa y calor así como el diseño del secador para responder a estas exigencias. El diseño básico de un secador contempla la transferencia simultánea de masa y calor a través de cuatro ecuaciones que resuelven:
• Balance de calor
• Balance de masa
• Rapidez de transferenciade calor
• Rapidez de transferencia de masa.
Los datos que se requieren para el diseño son:
• Tipo de alimentación.
• Humedad inicial.
• Humedad del producto.
• Temperatura de la alimentación y temperatura máxima tolerable para el secado del sólido.
• Presión de vapor de material a secar.
• Calor latente de vaporización.
• Calor específico del sólido húmedoy seco.
• Humedad del aire de secado.
• Coeficiente global a la transferencia de calor en el secador.
• Rapidez de secado del material.

Existen ecuaciones empíricas y modelos a través de los cuales se pueden calcular el diámetro, ángulo de inclinación, diámetro, longitud del secador y los coeficientes de transferencia de calor.

III EJEMPLOS DE APLICACIÓN (R. Treybal,...