secado de solidos

Secado.
El secado consiste en la eliminación parcial o total de pequeñas cantidades de agua u otro líquido contenido en un material sólido, con el fin de reducir el líquido residual hasta un valor aceptablemente bajo. En este proceso hay un intercambio simultáneo de calor y masa, entre el aire del ambiente de secado y el del sólido. El producto final es siempre sólido, lo cual diferencia elsecado de la evaporación. En esta última, aunque hay eliminación de agua, se parte siempre de un líquido para obtener un líquido más concentrado.
La evolución del secado depende de la forma en que esté presente la humedad en el material. Al principio se evapora el líquido adherido a la superficie del material a secar. Una vez eliminado este líquido, comienza el secado de la humedad contenida en loscapilares y los poros. La velocidad de secado va disminuyendo debido a que es necesario superar las fuerzas capilares o la resistencia a la difusión. El agua de cristalización ligada a la estructura cristalina sólo se puede eliminar por calentamiento intenso y a velocidades de secado bajas.

Debido a la gran diversidad de materiales húmedos de importancia técnica, cuyos comportamientos desecado pueden ser radicalmente diferentes, en la técnica de secado se aplican muchos de los principios de la ingeniería de procesos.
Se pueden distinguir las siguientes operaciones básicas:

Secado por convección: Una corriente de gas transmite por convección el calor necesario para secar el material. Además de aportar calor, el gas sirve también para arrastrar y eliminar la humedad perdida por elmaterial.

Secado por contacto directo: El material a secar se deposita o se hace pasar sobre superficies muy calientes. El calor se transmite al material preferentemente por conducción.

Secado por radiación: El material a secar absorbe radiación electromagnética emitida por fuentes de radiación (Radiadores de infrarrojos). El calentamiento y la evaporación se producen en este caso no sólo enla superficie del material, sino también en su interior.

Liofilización: La humedad del material húmedo congelado se transfiere, bajo vacío y por debajo del punto triple, directamente del estado sólido al de vapor.

Secado por alta frecuencia: El material a secar se dispone entre los electrodos de un condensador de placas y se expone a campos eléctricos de alta frecuencia. Una parte de laenergía suministrada es absorbida por el material. Como consecuencia, se calienta el material y la humedad se elimina.


Conceptos Básicos.
El contenido de humedad de una materia suele expresarse como porcentaje en peso respecto al material seco. Un sólido expuesto al aire a una determinada humedad y temperatura pierde o gana agua hasta alcanzar condiciones de equilibrio; el grado de humedad, enel equilibrio, depende de las características del material. (Ver figura 1).

Figura 1. Humedad de equilibrio de un sólido en función de la humedad relativa del aire.
Para poder entender los fundamentos teóricos del secado a continuación se describen los principales conceptos:
Humedad: El contenido de humedad de un sólido puede expresarse sobre base seca o base húmeda; pero en el secado desólidos es más conveniente referir la humedad sobre base seca (masa de agua que acompaña al sólido seco).
Humedad Superficial: Es el líquido que existe en la capa externa del material debido a los efectos de tensión superficial.
Humedad de Equilibrio: Es la humedad alcanzada por un sólido en equilibrio con una masa de aire a una determinada temperatura y humedad. También, es el límite de humedad quepuede alcanzar un sólido en contacto con una masa de aire. Si la humedad del sólido es mayor que la humedad de equilibrio, el sólido se seca; si es menor, el sólido capta agua hasta la humedad de equilibrio. (Ver figura 3).
Humedad libre: Es el exceso de humedad de un sólido, respecto a la humedad de equilibrio, en contacto con una determinada masa de aire. Es la humedad que puede perder un...