SECADORES DIRECTOS CONTINUOS

Las partes básicas de un equipo de secado son: un sistema para hacer fluir el aire, consistente en abanicos o sopladores, además de los ductos por donde ocurre el contacto con el material a secar; una fuente de energía; y por último, un sistema para dispersar y/o transportar la fase sólida a través del aire en el secador.

La operación es continua, sin interrupciones, en tanto se suministra la alimentación húmeda. Es evidente que cualquier secador continuo puede funcionar en forma intermitente o por lotes, si así se desea.

a) Secadores de bandejas

En los secadores de bandejas, que también se llama secadores de anaqueles, de gabinete o de compartimento, el material que puede ser un sólido en forma de terrones o una pasta, se esparce uniformemente sobre una bandeja de metal con una profundidad de 0.01-0.1 m. Un secador de bandejas típico, tal como el que se muestra en la figura 2.1.2, contiene bandejas que se cargan y descargan de un gabinete.

Figura 2.1.2 Secador de bandejas o anaqueles

Un ventilador recircula el aire recalentado con vapor sobre la superficie en las bandejas, paralelamente a las mismas. Más o menos el 10-20% del aire que pasa sobre las bandejas es aire fresco o nuevo, siendo el resto aire recirculado, lo que se encuentra representado en la figura 2.1.3. Persianas ajustables Salida de aire Ventilador Bandejas Entrada de aire

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Figura 2.1.3 Circulación de aire en secador industrial típico de bandejas.

Después del secado, se abre el gabinete y las bandejas se reemplazan con otras con más material para secar. Una de las modificaciones de este tipo de secador es de las bandejas con carretillas, donde las bandejas se colocan en carretillas rodantes que se introducen al secador. Esto significa un considerable ahorro de tiempo, puesto que las carretillas pueden cargarse y descargarse fuera del secador.

En caso de materiales granulares, el material puede colocarse sobre bandejas cuyo fondo es un tamiz. Entonces, con este secador de circulación cruzada, el aire pasa por un lecho permeable, obteniéndose tiempos de secado más cortos debido a la mayor área superficial expuesta al aire.

b) Secadores continuos de material dosificado en una sola capa

Se hace pasar el material por una capa o lámina continua de material, ya sea en una lámina tensa y distendida sobre un marco con clavijas.

c) Secadores de transportador neumático

Este tipo de secado se realiza a menudo en combinación con la trituración. El material se transporta dentro de gases a alta temperatura y velocidades elevadas hasta un colector de ciclón.

D) SECADORES ROTATORIOS O ROTATIVO

Un secador rotativo consiste en un cilindro hueco que gira sobre su eje, por lo general con una ligera inclinación hacia la salida. Los sólidos granulares húmedos se alimentan por la parte superior tal y como se muestra en la figura 2.1.4 y se mueven por el cilindro a medida que éste gira.

Figura 2.1.4 Diagrama esquemático de un secador rotatorio con calentamiento directo

El calentamiento se lleva a cabo por contacto directo con gases calientes con flujo a contracorriente. En algunos casos, el calentamiento es por contacto directo a través de

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la pared calentada del cilindro. Las partículas granulares se mueven hacia adelante con lentitud y en contracorriente con el aire caliente.

e) Secadores por aspersión o pulverización

En un secador por aspersión o pulverización, un líquido o una suspensión se pulveriza o se rocía con una corriente de gas o aire caliente para obtener una lluvia de gotas finas. El agua se vaporiza de dichas gotas con rapidez, obteniéndose partículas secas de sólido que se separan de la corriente de gas o aire. El flujo de gas o aire y de líquido de la cámara de pulverización puede ser a contracorriente o concurrente.

Figura 2.1.5 Diagrama de secador por pulverización

Las gotas finas se forman al introducir el líquido en toberas de pulverización o discos giratorios de rociado de alta velocidad, en el interior de una cámara cilíndrica. Es necesario asegurarse de que las gotas o partículas húmedas del sólido no choquen ni se adhieran a las superficies sólidas antes de que se hayan secado. Por consiguiente, es necesario emplear cámaras bastante grandes.

Los sólidos secos salen por el fondo de la cámara a través de un transportador de tornillo. Los gases de escape fluyen hacia un separador de ciclón para filtrar las partículas muy finas. Las partículas que se obtienen son muy ligeras y bastante porosas. La leche en polvo se obtiene mediante este proceso.

f) Secadores de circulación directa

El material se mantiene en un tamiz de transporte continuo, mientras se sopla aire caliente a través de él. Estos secadores pueden sub-clasificarse a su vez en secadores de un solo paso y de múltiples pasos.

Los secadores de un solo paso son usados para aquellos cereales que requieren horneado y/o tostado como primeros pasos, cuando la humedad se considera como un factor secundario. Sin embargo, los secadores de múltiples pasos son los más ampliamente usados para el secado de la mayoría del cereal extruido.

Los secadores de múltiples pasos verticales u horizontales tienen algunas ventajas sobre otros diseños. El producto puede ser secado en capas de producto más finas con razones de secado elevadas y con lechos más gruesos cuando la rapidez o velocidad de secado se disminuye.

Generalmente, el paso por la zona 1 puede ser de una sola capa o con muy poca profundidad para productos que son pegajosos, lo que provoca una superficie de secado rápido minimizando los aglomerados. La reorientación del producto entre paso y paso cambia la orientación de cada uno de los cereales extruidos y por lo tanto su

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exposición al aire de secado, resultando en un secado más uniforme. Con el variador de velocidad en cada transportador, la curva de secado para cierto producto puede ser optimizada o modificada como se desee.

Cuando la mayoría de la humedad es removida del producto en el lecho más fino, la habilidad de secado no cambia mucho a través del lecho, lo que conlleva pequeños diferenciales de temperatura y humedad y resulta en un producto más uniforme también a través del lecho de secado. Este tipo de secadores (especialmente los verticales) también requieren menos área en el piso.

Debido a la importancia industrial de ambos tipos de secadores, horizontales y verticales, en este capítulo se ahondará mas en las particularidades de cada uno de ellos.

f.1) SECADORES HORIZONTALES

Los secadores horizontales son muy populares en la industria, caben en edificios con techo bajo y el mantenimiento puede hacerse desde el piso. Estos secadores pueden construirse de 1, 2 ó 3 pasos. La figura 2.1.6 muestra una foto de un secador industrial de múltiples pasos.

Los pasos múltiples permiten el uso de un área menor y a través de los años estos secadores han mejorado; han incrementado las temperaturas de las zonas, cambiado sus patrones de flujo, mejoras a las puertas de acceso, etc., lo que ha permitido que cuando están correctamente ajustados se obtenga una diferencia de humedad de

0.5%

± de la parte superior a la inferior o de lado a lado del lecho.

Figura 2.1.6 Secador horizontal de múltiples pasos.

Estas mediciones de uniformidad del secador son tomadas a la descarga final del secador y se hace un muestreo a través del lecho del producto, tanto del lecho superior como de la inferior.

f.2) SECADORES VERTICALES

Al igual que los secadores horizontales, los secadores verticales también pueden construirse de un paso o de múltiples pasos. Los secadores verticales tienen la ventaja que ocupan muy poca espacio en el piso de trabajo como se puede observar en la figura 2.1.7, los cambios de producto a producto son más rápidos y la rotación del producto entre lecho y lecho es superior a los verticales debido a sus múltiples lechos. Algunas de sus desventajas son que puede maltratar el producto mucho más debido a la caída por gravedad de lecho a lecho, también se requiere una construcción del

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edificio mucho más alta y la limpieza no es tan fácil como en los horizontales debido a la altura y los espacios pequeños.

Figura 2.1.7 Secador vertical multi-etapa g) Secadores continuos de túnel

Los secadores continuos de túnel suelen ser compartimentos de bandejas o carretillas operando en serie, tal como se muestra en la figura 2.1.8. Los sólidos se colocan sobre las bandejas o en carretillas que se mueven continuamente por un túnel con aire caliente. El flujo de aire caliente puede ser a contracorriente o cruzado o una combinación de ambas.

Cuando se desean secar partículas sólidas granulares, pueden utilizarse transportadores perforados o de fondo de tamiz, como el que aparece en la figura 2.1.9. Los sólidos granulares húmedos se transportan en forma de una capa que tiene entre 0.095-0.150 m de profundidad, sobre una superficie de tamiz o perforada a través de la cual se fuerza el paso de aire caliente, ya sea hacia arriba o hacia abajo. El secador consiste de diversas secciones en serie, cada una con un ventilador y serpentines de calentamiento.

Un ventilador adicional extrae cierta cantidad de aire hacia la atmósfera. En algunos casos, los materiales en forma de pasta pueden preformarse en cilindros y colocarse sobre el transportador para secarse.

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Figura 2.1.9 Secador de banda transportadora con circulación cruzada h) Lecho fluidizado

El secador de lecho fluidizado representado en la figura 2.1.10 tiene varias ventajas importantes si se compara con técnicas de secado convencionales.

• Altas tasas de transferencia de calor y masa

• Los tiempos de secado y por tanto los tiempos de permanencia varían entre unos

segundos y unos minutos - a menudo se necesitan menos de 15 minutos para un secado completo aunque varía en función del producto a secar.

• Los secadores pueden ser diseñados para secar materiales con contenido de

humedad desde menos del diez por ciento hasta más del 80 por ciento.

• El intervalo de temperaturas de secado varía desde temperatura ambiente hasta

200°C, que cubre la mayoría de las operaciones de secado.

• Pueden procesarse una amplia variedad de materiales, incluyendo compuestos

orgánicos e inorgánicos, fármacos, alimentos y combustibles, minerales y materiales aglomerantes.

El secador puede utilizarse con una amplia variedad de materiales incluyendo polvos finos, partículas gruesas, cristales, gránulos o incluso pulpas o pastas (tras decantado o pre-secado o por atomización sobre un lecho inicial del material seco).

Los materiales sensibles al calor, por ejemplo alimentos tales como guisantes, trigo o lentejas, pueden ser secados en un lecho a temperaturas relativamente bajas.

19 2.1.1.2 Secadores directos por lotes

Los secadores se diseñan para operar con un tamaño específico de lote de alimentación húmeda, para ciclos de tiempo dados. En los secadores por lotes, las condiciones de contenido de humedad y temperatura varían continuamente en cualquier punto del equipo.

a) Secadores por lotes de circulación directa

El material se coloca en bandejas con base tamiz a través de las cuales se sopla aire caliente.

b) Secadores de bandejas y compartimentos

El material se coloca en bandejas que pueden o no montarse en carretillas removibles. La figura 2.1.11 muestra un secador de bandejas de laboratorio en el cual el aire se sopla sobre el material contenido en las bandejas. Dentro de este tipo de secadores se pude mencionar el secador de cosechas y granos, ya que en el secado de granos de una cosecha, el grano contiene aproximadamente 30-35% de humedad y para poder almacenarlos sin problemas durante un año deben secarse hasta obtener un 13% de humedad en peso.

Figura 2.1.11 Secador de bandejas de laboratorio

En la tolva de secado, el espesor de la capa de grano, a través de la cual pasa el aire caliente, es de 0.005 m o menos. Una corriente de aire (sin calentar) en la sección del fondo, enfría el producto. La distribución esquemática de corrientes de aire puede ser observada en la figura 2.1.12.

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Figura 2.1.12 Secador de granos 2.1.2 SECADORES INDIRECTOS O DE CONDUCCIÓN

El calor de desecación se transfiere al sólido húmedo a través de una pared de retención. El líquido vaporizado se separa independientemente del medio de calentamiento. La rapidez de secado depende del contacto que se establezca entre el material mojado y las superficies calientes.