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Concepto e importancia del secado
El secado es un proceso de eliminación de substancias volátiles (humedad) para producir un producto sólido y seco. Es una operación de transferencia de masa de contacto gas- sólido, donde la humedad contenida en el sólido se transfiere por evaporación hacia la fase gaseosa, en base a la diferencia entre la presión de vapor ejercida por el sólido hmedo y la presión parcial de vapor de la corriente gaseosa. !mportancia del secado a) "educ "educir ir el costo costo del del transp transport orte. e. b) #o hay transf transform ormaci ación ón $u%mi $u%mica. ca. c) Es una de las las etap etapas as de la metalu metalurg rgia ia junto junto con con la tostac tostació ión, n, fusió fusión, n, conv conver ersi sión ón,, refi refina naci ción ón a fueg fuego, o, mold moldeo eo,, limp limpie ie&a &a de esco escori rias as y tratamiento de gases. d) En la pirom iromet eta alurg lurgiia se util utili& i&a a el secado cado como como un proc roceso eso par para obtención de los metales. e) Evitar Evitar la presencia presencia de humedad humedad,, $ue podr%a podr%a provocar provocar corrosió corrosión. n. f) Evitar Evitar manchas manchas o marcas marcas de agua sobre las pie&as pie&as recubierta recubiertass
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'ipos y descripción de secadores
os secadores son elementos $ue separan automáticamente la humedad. e clasifican en secadores directos e indirectos. Secado en directo
El calor se obtiene completamente por contacto directo de la sustancia con el gas caliente en el cual tiene lugar la evaporación. El l%$uido vapori&ado se arrastra con el medio de desecación* es decir, con los gases calientes. os secadores directos se llaman tambi+n secadores por convección. Caracter%sticas. as caracter%sticas generales de operación de los secadores directos son :
El contacto directo entre los gases calientes y los sólidos se aprovecha para
calentar estos ltimos y separar el vapor.
as as temp temper erat atur uras as de dese deseca caci ción ón var% var%an an hast hasta a
°,
$ue es la
temperatura limitante para casi todos los metales estructurales de uso comn.
/ temperaturas de gases inferiores al punto de ebullición, el contenido de
vapor del gas influye en la velocidad de desecación y el contenido final de humedad del sólido. / temperaturas superiores el efecto es m%nimo, por lo l o tanto
los vapores sobrecalentados del l%$uido $ue se está separando pueden servir para desecar.
0ara 0ara dese deseca caci cion ones es a temp temper erat atur uras as baja bajass y cuan cuando do las las hume humeda dade dess
atmo atmosf sf+r +ric icas as
son son
e1ce e1cesi sivvamen amente te
elev levadas das,
$ui& ui&ás
sea sea
nece necessario ario
deshumidificar el aire de desecación.
a eficiencia mejora al aumentarse la temperatura del gas de entrada, para
una temperatura de salida constante.
as as cant cantid idad ades es de gas gas para para abas abaste tece cerr todo todo el calo calorr de dese deseca caci ción ón,,
dependen de la temperatura de entrada del gas, la temperatura de desecación y la cantidad de materia a tratar.
e re$u re$uie iere ren n e$ui e$uipo poss gran grande dess cuan cuando do las las part% part%cu cula lass del del sóli sólido do son son
pe$ue2as. 'ipos de secadores directos3 secado de horno, secador de cabina, bandejas o compartimentos, secador de tnel, secador de cinta cont%nua, secador de tolva, secado de lecho fluidi&ado, secado neumático, secador rotatorio y secador por atomi&ación. Secado indirecto
El calor se obtiene independientemente del gas $ue se utili&a para acarrear la humedad evaporada. El calor de desecación se transfiere al sólido hmedo a trav+s de una pared de retención. El l%$uido vapori&ado se separa independientemente del medio de calent calentami amient ento. o. a veloc velocida idad d de deseca desecació ción n depen depende de del conta contacto cto $ue se estable&ca entre el material mojado y las superficies calientes. os secadores indirectos se llaman tambi+n secadores por conducción o de contacto. Caracter%sticas de los ecadores !ndirectos.
El calor se transfiere al material hmedo por conducción a trav+s de una
pared de retención, casi siempre de %ndole metálica.
as temperaturas de superficie pueden variar desde niveles inferiores al de
congelaci congelación ón hasta mayores $ue 4 °, en el caso de secadores indirectos calentados por productos de combustión.
os os seca secado dore ress indi indire rect ctos os son son apro apropi piad ados os para para dese deseca carr a pres presio ione ness
reducidas y en atmósferas inertes, para poder recuperar los disolventes y evitar
la form formac ació ión n de me&c me&cla lass e1pl e1plos osiv ivas as o la o1id o1idac ació ión n de mate materi rial ales es $ue $ue se descomponen con facilidad.
os secadores indirectos $ue utili&an fluidos de condensación como medio
de calentamiento son en general económicos, desde el punto de vista de consumo de calor.
a recuperación de polvos y material finamente pulveri&ados se maneja de
un modo más satisfactorio en los secadores indirectos $ue en los directos.
Clasificación de los ecadores !ndirectos3 continuos y por lotes.
os tipos de secadores más comunes -ecadores de bandejas. En los $ue el sólido se deposita en capas de poca profundidad y el aire caliente circula por la superficie o a trav+s del sólido.
-ecaderos rotativos. En ellos el sólido desciende a lo largo de un cilindro rotatorio, secándose por acción del aire caliente $ue circula en contracorriente.
-ecador por lecho fluidi&ado '+cnica para eliminar la humedad de un sólido mediante el paso de un gas, ó l%$uido, a trav+s de un lecho donde se encuentra depositado el sólido. a velocidad del fluido debe ser tal $ue los sólidos 5floten6 en +l.
Curvas de secado
0ara 0ara estu estudi diar ar el meca mecani nism smo o de seca secado do en cond condic icio ione ness cons consta tant ntes es,, es conveniente representar la velocidad instantánea de secado en función de la humedad libre instantánea. Etapa /-73 Es una etapa de calentamiento (o enfriamiento) inicial del sólido normalmente de poca duración en la cual la evaporación no es significativa por su intensidad ni por su cantidad. Etapa 7-C3 Es el llamado primer per%odo de secado o per%odo de velocidad de secado constante* donde se evapora la humedad libre o no ligada del material y predominan las condiciones e1ternas. En este per%odo el sólido tiene un comportamiento no higroscópico. Etapa C-83 Es el segundo per%odo de secado o per%odo de velocidad de secado decreciente* donde se evapora la humedad ligada del material y predominan las las condi ondiccione ioness inte intern rnas as o las las cara caract cter er%s %sti ticcas inte intern rnas as y e1te e1tern rnas as simultáneamente. Etapa 8-E3 En esta etapa la evaporación ocurre desde el interior del sólido y ocurre hasta $ue no e1iste secado adicional.
El objetivo de las curvas de secado e1perimentales, estimar coeficientes de transporte dentro del periodo de velocidad constante y obtener correlación entre los coeficientes de transferencia de calor obtenido (hc) y los flujos de aire $ue maneja el e$uipo.
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9umedad de e$uilibrio
upóngase un sólido hmedo $ue se pone en contacto con una corriente de aire, humedad real en función de la temperatura real de la me&cla aire-vapor de agua (:) y temperaturas constantes. e usa un gran e1ceso de aire, por lo $ue las condiciones permanecen invariables. 8espu+s de haber e1puesto el sólido por tiempo suficiente, para alcan&ar el e$uilibrio, llegará el momento en $ue dicho sólido tendrá un contenido de humedad definido. / este valor se le cono conoce ce como como cont conten enid ido o de hume humeda dad d de e$ui e$uililibr brio io del del mate materi rial al,, ; bajo bajo condiciones de humedad y temperatura del aire. •
a velocidad de secado determina el tiempo para llevar a cabo la operación $ue depende de la velocidad de transferencia de calor y de la velocidad de evaporación. a velocidad de secado está regida por la evaporación del agua sobre la fracción de superficie mojada. a velocidad a la cual el secado es reali&ado está determinado por la velocidad a la cual los dos procesos de transferencia se llevan a cabo. a transferencia de energ%a, en forma de calor, de los alrededores hacia el sólido hmedo puede
ocurrir como resultado de convección, conducción y=o radiación y en algunos casos se puede presentar una combinación de estos efectos. >órmula de velocidad de secado
W =
m A
[ ] −dX
dθ
kg 2 m hr
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W = veloc velocida idad d de secad secado o,
•
m peso sólido seco , kg
•
A = área área delasupe de lasuperfi rficie cie expue expuesta sta,m ,m
•
X =humedad
•
θ tiempo,hr
=
=
−dX •
2
dθ
= diferenci diferencia a de humedad humedad respec respecto to del tiempo tiempo
7ibliograf%a Costa-ópe&, ?., Cervera @arch, ., Cunill Aarc%a, >., Esplugas echa de consulta3 GH de mayo de GI ecado. 0rocesos bio. 8irección electrónica http3==procesosbio.JiKispaces.com=ecado. >echa de consulta3 GH de mayo de GI. >undamentos de @etalurgia E1tractiva /u1iliar L y M N 0irometalurgia (G). >acultad de ciencias f%sicas y matemáticas. Oniversidad de Chile. !ngenier%a de minas. 8irección electrónica3 https3==JJJ.ucursos.cl=ingenieria=G https3==JJJ.ucursos.cl=ingenieria=G=G=@!M== =G=@!M==materialFdocente=bajarP materialFdocente=bajarP idFmaterialQLDMM.