UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE
INGENIERÍA MECÁNICA
TESIS
PARA OPTAR EL TITULO DE
INGENIERO MECANICO
“AHORRO ENERGETICO EN EL SECADO DE
SUPLEMENTO PROTEICO DE TARA, MEDIANTE LA
RECIRCULACION DE AIRE EN SECADOR ROTATORIO
”
AUTOR: Br. EDUARDO MILLER BAUTISTA ORTIZ
ASESOR: Dr. SEGUNDO SEIJAS VELASQUEZ
TRUJILLO – PERÚ
PRESENTACIÓN
SEÑOR DECANO DE LA FACULTAD DE INGENIERIA.
SEÑORES MIEMBROS DEL JURADO:
De conformidad con lo estipulado por el Reglamento de Grados y Títulos de
la Escuela Profesional de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional
de Trujillo, presento a su consideración la presente tesis titulada
“AHORRO ENERGETICO EN EL SECADO DE SUPLEMENTO PROTEICO
DE TARA, MEDIANTE LA RECIRCULACION DE AIRE EN SECADOR
ROTATORIO”
El presente estudio tuvo como objetivo evaluar el ahorro energético
mediante la recirculación del aire de secado y elaborar una metodología para
el dimensionamiento de una tostadora de semilla de tara para la obtención
de hidrocoloides.
El presente estudio corresponde a la línea de investigación en energía y
Transferencia de calor.
En la ejecución del presente informe se tomó en cuenta los conocimientos
básicos de metodología de la investigación científica.
Trujillo, Febrero del 2016
DEDICATORIAS
A Dios.
Por guiarme a través de las dificultades y poner una luz en mí camino que me ayudo
a llegar a este punto.
A mi familia.
Por darme un espacio de tranquilidad y apoyarme en todas las decisiones tomadas
para lograr este objetivo.
A mi novia.
Por haberme animado a continuar y apoyado mediante sus palabras de aliento y por
ser partícipe de las dificultades que tuve para llegar al término de esta obra.
A mis tutores.
Que siempre estuvieron ahí para despejar mis dudas.
AGRADECIMIENTOS
El amor recibido, la dedicación y la paciencia con la que cada día se preocupaban
mis padres por mi avance y desarrollo de esta tesis, es simplemente único y se refleja
en la vida de un hijo.
Gracias a mis padres por ser los principales promotores de mis sueños, gracias a ellos
por cada día confiar y creer en mí y en mis expectativas, gracias a mi madre por
estar dispuesta a acompañarme cada larga y agotadora noche de estudio, gracias a
mi padre por siempre desear y anhelar lo mejor para mi vida, gracias por cada
consejo y por cada una de sus palabras que me guiaron durante mi vida académica.
Gracias a mi novia que se preocupó y alentó en los días dificultosos por lo que
pasamos, por su apoyo a lo largo de estos últimos meses.
Gracias a mis tutores y compañeros de estudio que sin sus enseñanzas y guía no
hubiese sido posible la realización de este trabajo.
Muchas gracias y que Dios los bendiga.
ÍNDICE ANALÍTICO
TITULO ... I
PRESENTACIÓN ... II
DEDICATORIA ... III
AGRADECIMIENTOS ... IV
INDICE ANALÍTICO ... V
LISTA DE FIGURAS ... VII
LISTA DE TABLAS ... X
RESUMEN ... XII
ABSTRACT ... XIII
INTRODUCCIÓN ... 01
CAPITULO I MARCO TEORICO 1.1 Desecación ... 08
1.2 Secadores ... 09
1.3 Recuperación de energía en secadores ... 09
1.4 Modificación de las condiciones de funcionamiento del secador ... 12
1.5 Secadores Rotatorios ... 14
1.6 Diseño de un secador rotatorio de calor directo a corriente paralela . 15 1.7 Constitución de las paredes del secador: aislamiento ... 19
1.8 Funcionamiento de un secador rotatório ... 22
CAPITULO II
MATERIAL Y MÉTODOS
2.1 Material de estudio ... 30
2.2 Materiales ... 30
2.3 Métodos y Técnicas ... 32
2.4 Diseño Experimental ... 33
2.4.1 Procedimiento General ... 34
2.5 Diseño de contrastación de hipótesis ... 24
2.6 Procedimiento ... 25
CAPITULO III RESULTADOS 3.1Equipo de transferencia de masa en el secador rotatorio ... 44
CAPITULO IV DISCUSION DE RESULTADOS ... 56
CAPITULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1 Conclusiones ... 60
LISTA DE FIGURAS
CAPITULO I
MARCO TEORICO
Figura 1.1 Secador de bandejas con recirculacion de aire ... 10
Figura 1.2 Secador de bandejas con recuperadores indirectos ... 11
Figura 1.3: Secador de Rotatorio con recuperador de calor ... 11
Figura 1.4 Secador con recuperador de calor por Reconversión
del proceso de secado ... 12
Figura 1.5 Secador de tambor rotatório ... 26
Figura 1.6 Germen de Tara contiene 40% de proteínas ... 28
Figura 1.7 Proyecto de investigación aplicada “Programa
Biodiverso Tara” ... 29
CAPITULO II
MATERIAL Y MÉTODOS
Figura 2.1 Bomba de vacío de ½ hp del secador al vacío (500 W) ... 31
Figura 2.2 Botella para la absorción de humedad en el secado al vacío . 31
Figura 2.3 Equipo de laboratorio para evaluar el secado de proteína ... 32
Figura 2.4 Procedimiento de ejecución del experimento para el
secado del germen de tara ... 37
Figura 2.5 Secador rotatorio con alimentación en contra corriente ... 38
Figura 2.6 Ventilador centrifugo acoplado al radiador de calor
Figura 2.7 Sistema de recirculación de gases a la entrada
del ventilador ... 39
Figura 2.8 Radiador de calor con quemador de GLP acoplado al ventilador centrifugo ... 40
Figura 2.9 Sistema de transmisión de movimento del secador rotatorio ... 40
Figura 2.10 Tensado de la faja de transmisión de movimiento ... 41
Figura 2.11 Ajuste de los polines de carga del secador ... 41
Figura 2.12 Determinación de la pendiente del secador rotatorio ... 42
Figura 2.13 Radiador y ventilador centrifugo con sistema de recirculación de aire caliente ... 42
Figura 2.14 Polín tope para evitar deslizamiento del secador ... 43
Figura 2.15 Camara de combustion con Radiador aleteado ... 43
CAPITULO III RESULTADOS Figura 3.1 Capacidad de secado y consumo energético del ventilador Centrifugo para el secado de germen de tara ... 45
Figura 3.2 Efecto del flujo volumétrico de aire en la extracción de humedad del germen de tara ... 46
CAPITULO IV
DISCUSION DE RESULTADOS ... 56
Figura 4.1 Ahorro energetico en el secado de cascaras de limon
LISTA DE TABLAS
CAPITULO I
MARCO TEORICO
Tabla 1.1 Parámetros técnicos de secadores rotatorios industriales ... 26
Tabla 1.2: Parámetros operativos de secadores rotativos industriales .... 27
CAPITULO II
MATERIAL Y MÉTODOS
Tabla 2.1 Análisis químico de germen de tara ... 30
Tabla 2.2 Operacionalización de variables ... 33
CAPITULO III
RESULTADOS
Tabla 3.1 Flujo másico del aire de ingreso al secador rotatorio
sin recirculación de aire ... 44
Tabla 3.2 Consumo de energía eléctrica del ventilador centrífugo, según
el flujo volumétrico de aire de entrada al secador rotatorio ... 44
Tabla 3.3 Extracción de humedad del germen de tara en función del
flujo de aire de secado que ingresa al secador rotatorio ... 45
Tabla 3.4 Incremento de humedad en el aire de entrada al secador
Rotatorio Según el flujo de aire recirculado ... 48
Tabla 3. 5 Incremento de energía térmica al incrementar la
Tabla 3.6 Energía térmica e incremento de temperatura al recircular
el aire en el secador rotatorio según el flujo recirculado ... 54
Tabla 3.7 Ahorro energético en el secado de suplemento proteico
de tara, mediante la recirculación de aire en secador
RESUMEN
El presente estudio tuvo como propósito evaluar el ahorro energético en el
secado del suplemento proteico de tara, efectuando la recirculación del aire
de salida del secador rotatorio.
Para la ejecución de pruebas experimentales se empleó un prototipo de
secador rotatorio de 2,4m de longitud; 0,30m de diámetro con sistema de
transmisión mediante fajas, y moto reductor de 1,5 hp, 380 V C.A un
radiador de calefacción tipo aleteado con sistema de combustión de GLP,
acoplado a un ventilador centrifugo de tiro forzado de 150 W 24 V. con
acoplamiento para recirculación de aire caliente.
Los resultados mostraron que para un caudal específico promedio del aire
de 8,10 m3 de aire / kg de germen, se produce una extracción de humedad
de 2,97%/ h.
El secado se efectuó con una carga de producto que ocupa un 15% de la
sección del secador rotatorio; empleando una inclinación de 5° y una
velocidad de rotación de 7- 10 rpm.
El flujo másico de aire empleado fue de 255,75 kg de aire/m² min.
Se requiere un flujo de energía calorífica para precalentar el aire de 23 435
KJ/kg de germen a secar.
Palabras claves: Suplemento proteico de tara, Secador rotatorio,
ABSTRACT
The present study was aimed to evaluate the energy savings in drying
the protein supplement tare, effecting air recirculation output rotary dryer.
For the implementation of pilot testing a prototype rotary dryer 2.4m in
length it was used; 0.30 m in diameter with transmission system using
belts, and motor reducer 1.5 hp, 380 V AC radiator type finned heating
with LPG combustion system coupled to a forced draft centrifugal fan
150 W 24 V . with coupling for hot air recirculation.
The results showed that for an average specific air flow rate 8,10 m3 air /
kg of seed, moisture extraction 2.97% / h occurs.
Drying was carried out with a load of product which occupies 15% of the
rotary dryer section; using a 5° tilt and a rotation speed of 7- 10 rpm.
The air mass flow of 255.75 kg employed was air / m² min.
A flow of heat energy to preheat the air of 23,435 KJ/kg dry germ is
required.
INTRODUCCION
El germen proveniente de la tara constituye un 37,5 % de la semilla, con un
contenido de 46,83% de proteína, la cual puede ser empleada en la industria
alimentaria, como suplemento proteico.
El germen se encuentra formando parte de la semilla, la cual se encuentra
en la parte mas interna de ella y no es aprovechada actualmente puesto que
para su extracción primeramente se emplea un tostado de la semilla a
120ºC, seguido de un chancado inmediato para separar la cubierta externa
de la goma, produciendo en muchos casos el amarillamiento de la goma y
disminuyendo su calidad; así mismo se produce un mezclado de la cascara
de la semilla, la goma y el germen proteico, los cuales al haber sido
triturados presentan similar densidad dificultando su separación o
clasificación.
El procedimiento propuesto en el proyecto integral es el de producir la
separación de la semilla por dilución en agua, caliente produciéndose la
sedimentación de la goma al fondo del recipiente mientras que el germen
proteico puede ser separado fácilmente mediante un tamiz suspendido en el
recipiente, teniendo en cuenta que la cascara de la semilla y el germen
proteico no son solubles en el agua caliente. Como resultado se obtendrá el
germen y el hidrocoloide con cierto contenido de humedad, la cual les
produciría alteración microbiana, por lo que será necesario eliminar el
contenido de humedad hasta un mínimo de 8% a 10% a fin de impedir el
Para remover la humedad del germen se requiere del secado para su
posterior molienda y envasado final.
El proceso de eliminación de humedad mediante secado presenta una baja
eficiencia térmica y requiere del empleo de significativa cantidad de energía
térmica, la cual es proporcional principalmente al contenido de humedad del
material y esta se puede transferir en cualquiera de sus formas; conducción,
convección y radiación, así mismo teniendo en cuenta que el material a
secar es granulado es apropiado el empleo de secadores de tipo rotatorios.
La propuesta en el presente trabajo es que:
Teniendo en cuenta que la transferencia de calor predominante en el
secador de tipo rotatorio es el de tipo convectivo, por lo tanto el aire caliente
a la salida del secador podría ser recirculado, teniendo en cuenta el
contenido de humedad a la salida y un sistema de “sangrado“ respectivo
obteniéndose ahorro energético en el proceso.
Antecedentes
Como antecedentes en trabajos sobre ahorro de energía en secadores
se tiene los trabajos de Miller (1984), aumentando la temperatura del aire
para secado desde 60°C hasta 120 °C, el consumo especifico de energía
disminuyo de 1045 Kcal/Kg a 1025 Kcal/Kg, aumentando la capacidad de
Miller (1984) estipulo que, al triplicar el caudal de aire, se incrementó en
un 31% el consumo específico de energía, aumentando también a 130%
la capacidad de secado, sin embargo el incremento de energía no
aumento de forma considerable, con lo cual al aumentar el caudal del aire
se generan pérdidas de calor que disminuyen la eficiencia.1
Ahora si reducimos el caudal de aire, también se reducirá el consumo de
energía y aumentara el tiempo de secado, la reducción del consumo de
energía es por una mejor saturación del aire usado. Esto llevo a la
conclusión de aumentar el volumen de grano para secado, compensando
la pérdida de capacidad de secado y el aumento de la temperatura del
aire.
Según Nellist (1982), si se trabaja a altas temperaturas, el caudal podría
ser reducido, disminuyendo la potencia utilizada en los ventiladores y la
contaminación exterior.2
También (Nellist, 1986) en su experimento con un secador de flujo
cruzado, hace énfasis en la humedad inicial del grano y la temperatura
del aire de secado como variadores del consumo específico de energía y
la capacidad de secado.2
Isaac y Muhlbauer (1985), indicaron que los consumos específicos de
energía no tienen una variación importante sin importar los porcentajes
de saturación a altas temperaturas, un efecto contrario ocurre cuando se
Barre et al (1981), enuncio cuales deben ser las equivalencias entre
temperatura del aire de secado y el caudal específico, con el fin de
obtener la misma eficiencia energética:
Variar la temperatura de 71 °C hasta 116°C aumenta el calor añadido
por unidad de aire el doble (temperatura ambiente de 27°C) y sin perder
eficiencia se el volumen de aire usado aumenta al doble también; lo cual
da por resultado una capacidad de secado de 4 veces superior y tiene el
inconveniente en la severidad del secado.4
Giner (1990), en un modelo matemático, reciclando el aire usado tuvo
una reducción del 35% en el consumo específico de energía y de un
35% en la disminución del consumo de combustible. También hallo una
reducción en la capacidad de secado a un 7%, esto debido a la
humedad aumentada del aire ingresado.5
Para evitar dicha reducción se utiliza el aire que circula tanto por la parte
inferior de la sección de secado y la parte superior de la sección de
enfriado, las cuales contienen menor porcentaje de saturación de
humedad.
Giner (1990), obtuvo graficas experimentalmente en las cuales se
observa cómo va disminuyendo la saturación del aire a medida que se
desciende en la cámara de secado. En la parte superior de la gráfica el
aire tiene una saturación cercana al 1, y en la parte inferior la saturación
aire en la sección de enfriado. En una cierta zona el aire tiene una
saturación cercana a 0, pero caliente. Y en la parte inferior, la saturación
es cercana a 1 y más frío.
Todo este estudio dio por resultado que en ciertas zonas de la gráfica
descrita el aire tiene la humedad y temperatura adecuada para su
recirculación (alrededor de 50°C), todo esto sin afectar en demasía su
capacidad de secado
Por tanto el diseño adecuado de la recirculación del aire usado reducirá
el porcentaje del agua en el grano con una ahorro de combustible.
El presente trabajo se justifica teniendo en cuenta:
Relevancia tecnológica:
Mejoramiento la eficiencia del proceso de secado del germen proteico o
similares productos en un secador rotatorio con recirculación de aire
caliente.
Relevancia institucional:
La propuesta de diseño permitirá al empresario de la agroindustria
contar con una alternativa de diseño de estos equipos con mayor
eficiencia térmica muy empleados en el secado de granos,
Relevancia económica:
La recirculación del aire caliente en el secador rotatorio permitirá
disminuir el consumo de combustible y por los tanto los costos de
operación del secador en el rubro combustibles por cuanto disminuye el
flujo de calor requerido en el secador rotatorio.
Relevancia ambiental:
Utilizando como combustible GLP en el radiador de calor durante el
proceso de secado permitirá disminuir la contaminación hacia el medio
ambiente por ser un combustible sin contenido de azufre ni material
particulado , alta eficiencia de combustión y al requerir menos exceso de
aire para su composición da como resultado un menor flujo de gases
de salida de la combustión; así mismo la recirculación del flujo de aire
caliente permitirá disminuir el flujo de gases calientes por emplear
menor cantidad de combustible.
Como problema se planteó:
¿Cómo se produciría ahorro en energía térmica para el secado de
suplemento proteico de tara en un secador rotatorio?
La hipótesis de trabajo se planteó:
Se produce ahorro energético en el secado de suplemento proteico de tara
mediante la recirculación de aire en un secador rotatorio.
Como objetivo general se propuso: Ahorrar energía en el secado de
suplemento proteico de tara, mediante la recirculación de aire en secador
rotatorio.
Objetivos específicos:
Determinación del contenido de humedad en el germen de tara
antes y después de la dilución.
Determinación de parámetros operativos a escala piloto
Determinación de la velocidad máxima del aire a través del secador sin
recirculación de acuerdo a las dimensiones del secador, densidad del aire
a condiciones ambientales.
Efectuar un balance de materia y energía en el secador rotatorio
determinando la eficiencia de combustión teniendo en cuenta el poder
calorífico del gas licuado de petróleo (glp).
Determinar el flujo de energía total, la eficiencia de secado y el flujo de
energía calorífica total a diferentes porcentajes de flujo de aire
recirculado evaluando; el contenido de humedad para cada flujo de
recirculación de aire que reingresa al secador.
Consumo de energía eléctrica al recircular el aire al secador; teniendo en
cuenta que el aire ingresa con un contenido de humedad final.
CAPITULO I
MARCO TEÓRICO
1.1 Desecación
El proceso de desecación de un producto consiste en eliminar el
porcentaje de humedad que contiene de forma total o parcial. Es común
referirse al agua, pero es extensible a otros líquidos también.
Este porcentaje de humedad puede ser adherida (superficial), llenar los
poros (capilar) o impregnar toda la masa (constitucional).
La desecación se realiza por dos vías, natural, que depende de las
condiciones ambientales, y artificial las cuales se describen a
continuación:
En forma mecánica, son ejemplos el prensado, la aspiración, el
centrifugado o la filtración.
En forma físico-químico, donde el producto se le expone a sustancias
higroscópicas (absorbentes de humedad).
En forma térmica utilizando aire o gases, evaporando la humedad.
En forma térmica sin utilizar aire, por calentamiento dieléctrico.
1.2 Secadores
Los secadores son equipos que eliminan o reducen el porcentaje de
humedad de un producto mediante la transferencia de energía calorífica.
De divide en tres partes básicas:
Hogar: zona donde se generan la energía calorífica en forma de
gases calientes.
Cámara de secado: zona donde se realiza la transferencia de calor
entre el producto y los gases calientes.
Ventiladores: son los encargados de hacer circular de manera forzada dichos gases calientes a través de la cámara de secado.
1.3 Recuperación de energía en secadores
Recuperadores directos
En la industria del secado el consumo energético es alrededor del 11%
del total, por lo cual es conveniente la recuperación de energía.
En secadores de tipo bandejas se puede recuperar energía mediante
recirculación del aire empleado en el secado de los productos tal como
Recuperadores indirectos
En estos casos los gases calientes generados no entran en contacto directo
con el producto, se valen de otros medios para realizar la transmisión de
calor.
.
Figura 1.1 Secador de bandejas que utiliza la recirculacion de aire
Referencia: 2016 Gas Natural Fenosa.
Lecho fluidizado con tubos térmicos:
Es útil para una producción intermitente. Se utiliza tubos térmicos para la
Sistemas Bi-Transfer:
Para la transferencia de calor se utiliza un fluido al cual se le agrega
calor en forma directa, para luego entrar en contacto con el producto,
son mayormente utilizados los intercambiadores de tubos en mayor
medida y los de aletas en menor, dependiendo del caso específico.
Figura 1.2 Secador de bandejas con intercambiador de tubos
Referencia: 2016 Gas Natural Fenosa.
Figura 1.3 Secador de Rotatorio con intercambiador de aletas
Bomba de calor:
El principio de funcionamiento de este equipo es recircular el aire de
salida con la menor humedad posible, para lo cual utiliza un proceso
termodinámico que condensa la humedad existente en el aire. Además
este proceso obtiene un subproducto aprovechable que es el calor
absorbido por el circuito de la bomba. (Gas Natural Fenosa 2016).
Figura 1.4 Secador con recuperador por Bomba de calor
1.4 Modificación de las condiciones de funcionamiento del secador.
Se pueden variar las condiciones tales como:
o Tener una temperatura elevada en los gases o aire de secado.
o Los gases de salida deberán tener una saturación máxima de
humedad.
o Aprovechar el calor sensible del producto.
o Disminuir la humedad del producto previamente con corrientes
naturales o forzadas de aire a temperatura ambiente.
o Aprovechar otras fuentes de calor de la planta para calentamiento
del aire de entrada.
o Recircular los gases de escape de máquinas térmicas para el
presecado del producto.
Mínimo secado posible
Existe un contenido de humedad que el producto mantiene en equilibrio
con el medio ambiente donde se utilizara, es por tanto importante no
reducir la humedad del producto por debajo del punto de equilibrio, por
que el producto tendera a recuperar la humedad perdida.
Control del grado de secado
Se utilizan las curvas de secado experimentales del producto a fin de
obtener el rango de humedad equilibrado con el medio ambiente
1.5 Secadores Rotatorios
Son adecuados para manejar materiales granulares del flujo libre que
pueden tratarse sin temor de romperlo.
Un secador rotatorio consiste en un cuerpo cilíndrico que gira sobre su
eje, el cual tiene una inclinación en relación con la horizontal. Estos
secadores tienen longitudes que van desde 4 a más de 10 veces su
diámetro. El producto a secar es ingresado por la parte superior del
secador, dicho producto rota y avanza por gravedad a través del cuerpo
por donde circulan los gases de secado, descargando el producto por la
parte inferior con la humedad deseada. Estos gases de secado pueden
circular por el cuerpo a favor o en contra del avance del producto según
sea conveniente.6
Clasificación de secadores rotatorios
a. Calor directo, flujo a contracorriente.- Para materiales que
pueden calentarse a temperaturas elevadas.
b. Calor directo, flujo a corriente paralela.- Para materiales que no
pueden calentarse a altas temperaturas por temor a dañarlos.
c. Calor indirecto, flujo a contracorriente.- Para sólidos como
pigmentos blancos y similares que pueden calentarse a
d. Directo – Indirecto.- Para sólidos que pueden calentarse a altas
temperaturas y cuando debe eliminarse altos porcentajes de
humedad.
1.6 Diseño de un secador rotatorio de calor directo a corriente
paralela.
El trabajo de diseño de un secador rotatorio de calor directo a
corriente paralela, para el secado de material proteico cuyo
contenido de humedad inicial es alto y es la más desfavorable o
crítica.6
Al iniciar su diseño será necesario efectuar un análisis previo del
contenido de humedad del germen proteico.
Para su diseño se consideran los siguientes datos:
x1= Kg. agua / Kg germen seco.
Procedimiento de Cálculo
A) Cálculos Previos:
a. Humedad del aire a la entrada del radiador de aire :(YAM)
Este valor se encuentra haciendo uso de la carta psicométrica
teniendo como datos la temperatura y humedad relativa del medio
ambiente
b. Humedad del aire a la entrada del secador: (Y1)
Descrito por el calentamiento sensible conservando la humedad
inicial.
c. Temperatura de entrada del aire de secado : (TAl)
Se elige la más próxima a la admisible: TAl = º C
d. Temperatura de salida del producto (TS2)
Para: TBH= ; se elige un incremento de 15º C, entonces:
TS2 = TBH+15
e. Temperatura de salida de aire de secado (TA2)
Según carta psicométrica; para N= 1.54 =>TA2= º C
f. Humedad del aire a la salida del secador (Y2) y cantidad de aire
seco requerido (GS).
Se determina a partir de un balance de masa y energía.
Entalpía del sólido húmedo a la entrada del secador (HS1) y a la
salida (HS2).
HS1= KJ / Kg.
HS2= KJ / Kg.
Entalpía del aire a la entrada (HA1) y salida (HA2) del secador
HA1= KJ/ Kg
HA2= F(Y2)
Perdidas de calor en el secador rotatorio
Qp = 10 % (Gs. HA1), esta fracción será sometida posteriormente
a corrección luego de determinar las dimensiones del secador si
no concuerdan con la pérdida calculada.
Qp= 0,10 Gs. HA1 (Calculo previo) 1.1
QP= F (Gs., Y2) 1.2
Resolviendo:
Gs = Kg aire seco / s.
Y2= kg vapor / kg sólido seco
Qp= kw
HA2= KJ/ kg aire seco
B) Determinación de las dimensiones del secador:
a. Velocidad del aire en el secador (V)
Se asume inicialmente: V = 2.5 m/ s
b. Calor húmedo medio del aire en el secador (CE)
CE = KJ/ kg º C
c. Densidad del aire a la salida del secador (DA)
DA = kg/ m3
d. Caudal volumétrico del aire a la salida del secador (v)
V = m3 / s
e. Fracción de llenado del secador (FR)
Se asume inicialmente:
f. Diámetro del secador (DS)
Se especifica inicialmente el diámetro en función de la longitud del
secador (Perry John: Manual del Ingeniero Químico TI ):
DS= m
g. Cálculo de la longitud del secador.-
Involucra el desarrollo de un problema de Tdc. Antes habrá que
calcular:
Flujo másico de aire seco
G = kg / m2 s
Flujo másico medio de aire húmedo (GH)
GH= kg / m2 s
Coeficiente volumétrico de transferencia de calor (UA);
Inicialmente se obtiene del manual del Ingeniero Químico John
Perry: UA= w/ m3 º C
Altura de la Humedad de transferencia (Hut)
Hut = m
Por tanto:
Longitud del secador (Ls)
Ls = (Hut) (GH) 1.3
1.7 Constitución de las paredes del secador: aislamiento
De acuerdo a la temperatura de trabajo en el secador se tomara la
decisión de no aislar térmicamente al secador debido a que su
temperatura es menor a 70 °C y la superficie del tambor es de acero
inoxidable AISI 316 pulido.
Se calcula el coeficiente de transferencia de calor interno desde el aire
de secado se calcula con:
h1= w/ m2
º C 1.4
Coeficiente global de transferencia de calor de la pared (Uk)
Uk = w/ m
2
º C 1.5
Este coeficiente es usado para calcular la pérdida de calor en cada
zona del secador.
Total de pérdida de calor por las paredes (QT)
Es la suma de las anteriores pérdidas:
QT = Kw
Tiempo de retención del secador.(t)
t = s
Frecuencia de rotación del secador (RPM)
De acuerdo a tabla de manual de Puking.7 se recomienda en
primer tanteo: RPM = 6
Pendiente del Secador (m)
m = 9.4503 x 103
m/ m 1.6
Calor requerido para el proceso (CN)
Se considera previamente un hundimiento térmico NR= 95 %
Se hace balance de energía:
CN = Kw
Evaporación horaria (EV )
Cantidad de agua evaporada en una hora
EV = kg/ h
Producción de germen proteico (PH)
PH= kg/ h
Número de Aletas del Secador (NA)
Recomendación del manual del Ing. Químico
NA=
Altura de aletas (HAL)
Recomendación del manual del Ing. Químico
HAL= m
Longitud de tramo de aleta (LAL)
LAL= m
Espesor de la aleta (ZAL)
ZAL= 0.003 m 1.7
Peso de las aletas (WAL)
Donde DAC= Densidad del acero 7884 kg/ m
3
WAL= N
De acuerdo al manual del Ingeniero Químico (Perry J.) tenemos que
para la primera parte (de 3 en total) se colocará aletas planas en
forma helicoidal para ayudar) al desplazamiento del producto a secar
en el 2º tramo aletas planas rectas, en el último tercio no se colocará
aletas.7
Peso medio del germen en el secador (WB)
Se determina por la cantidad de producto retenido y por la densidad
media del germen húmedo.
WB= N
Peso de la carcasa (Wca)
Está dado por la suma de las diversas paredes del cilindro y los
materiales aislantes y cubierta de ser empleada.
Wca= N
1.8Funcionamiento de un secador rotatorio
El secador rotatorio es mayormente utilizado para el secado de varios
productos en grandes cantidades, por su bajo costo y la rapidez del
El producto a secar por desciende por efecto de la gravedad y es
continuamente elevado por efecto rotatorio del secador, el cual se
somete a una corriente de aire caliente que circula a lo largo del cuerpo
cilíndrico del secador. En secadores de dimensiones grandes es común
utilizar un enfriador en lecho fluidizado.
Alcanzan una velocidad de secado de hasta los 60 minutos y una
capacidad de 200 T/h.
Este tipo de secador es mayormente utilizado para productos granulares,
el efecto de rotación trae beneficios hasta ciertos límites para este tipo
de productos, dado que la corteza semipermeable que poseen los
productos granulares se rompen facilitando la salida de la humedad
desde el interior de las partículas.
No es adecuado su uso para materiales pegajosos y requieran más de
una hora de secado. Tampoco es adecuado su uso en materiales
livianos, los cuales se unen a la corriente gaseosa. Existen secadores
rotatorios tipo indirectos, para este tipo de materiales (Mc Cabe Warren
1.9 Secadores rotatorios de tipo directo.
Los secadores rotatorios presentan los parámetros energéticos siguientes:
Eficiencia térmica
Son más eficientes los secadores que operan con combustible, siendo
su eficiencia variable entre el 50 y 75%, con una velocidad evaporación
de 2.0 a 7.0 lb agua/pie3. Seguidos por los que operan con vapor, su
eficiencia térmica es desde 30 a 55% y su velocidad de evaporación
desde 0.2 a 2.0 lb agua/pie3. (McCabe Warren L 1991).
Efecto de la velocidad del gas en el secador.
Este parámetro afecta de manera directa al coeficiente de transferencia
sobre el producto y de manera indirecta al tiempo de retención del
producto. (McCabe Warren L 1991).
Efecto de la velocidad de rotación.
La velocidad estándar de rotación varía entre 25 y 35 rpm y varia
inversamente proporcional respecto al el tiempo de retención del producto.
Efecto de la Inclinación de la carcasa.
La inclinación estándar van desde ¼” a ¾” pulg/pie y varía inversamente
Efecto de la carga del secador.
Una carga adecuada de llenado del secador es del 8 a 12% del total,
esta variable modifica en el tiempo de retención de forma proporcional
directa. Los siguientes parámetros se relacionar con el tiempo de
retención:
Velocidad másica del producto (S): kg/h
Material por unidad de longitud (H): Kg /m.
Tiempo de retención (T); Horas
Longitud del secador (L) m.
Potencia requerida por el secador
Los parámetros necesarios para el cálculo de la potencia son:
Velocidad tangencial de las ruedas de apoyo, m/s.
Peso total del secador, kg.
Masa de producto a secar, kg.
Promedio de elevaciones por revolución del material.
Velocidad de rotación requerida del secador, rpm
Diámetro externo de la carcasa del secador, m.
Tabla 1.1Parámetros técnicos de secadores rotatorios industriales
Modelo Diámetro (mm) Longitud (m) Potencia (KW) Velocidad de rotación
(rpm)
Referencia: KMEL Henan (2015)
Tabla 1.2 Parámetros operativos de secadores rotativos industriales
Figura 1.6 Germen de Tara contiene 40% de proteínas
Figura 1.7 Proyecto de investigación aplicada “Programa Biodiverso Tara”.
CAPITULO II
MATERIAL Y METODOS
2.1 Material de estudio: Germen de Tara
Tabla 2.1: Análisis químico de germen de tara
Cortesía: Empresa ALICORP
2.2 Materiales:
Muestras de Tara de la localidad de Guadalupe
Agua destilada o desmineralizada
Material de Laboratorio:
-Secador con sistema de vacío para evaluación de humedad
-Balanza analítica marca Toledo de 200 g. ± 0,0001g.
-Higrómetro de 0 -100% de humedad relativa.
-Termo higrómetro de - cabello CONFORT diámetro 10 cm.
-Anemómetro digital de rueda con pantalla de tres dígitos, millas/ horas,
nudos-pies/minuto, metros/ segundos, rango 0-45 m/s, precisión ±3%.
ANALISIS QUIMICOS UNIDAD RESULTADOS
Lote : 1 Lote : 2
Calorias kcal/100g 371 402
Kcal Proteína % 37,91 41.0
Kcal Grasa % 25.42 28.12
Kcal Carbohidratos % 36.67 30.88
Carbohidratos % 34,09 30,96
Cenizas % 5,35 6,17
Digestibilidad a la Pepsina % 90,73 92,94
Fibra % 6,26 3,25
Grasa % 10,48 12,56
Humedad % 8,66 5,86
Proteína (N x 6.25) % 35,16 41.20
Proteína Soluble en KOH al 0.2 % % 61,38 71,33
Figura 2.1 Bomba de vacío de ½ hp del secador
al vacío (500 W)
Figura 2.3 Equipo de laboratorio para evaluar el secado de proteína
Equipos
Secador rotatorio (experimental):
Construido en acero inoxidable AISI 304L
Características constructivas
Diámetro: 300 mm
Longitud: 2400 mm
Inclinación: 5°
Sistema de calentamiento: indirecto con radiador aleteado y sistema
de combustión con quemador de GLP.
Potencia del motoreductor: 1,5 hp; 380 V
Radiador de calefacción con sistema de combustión de GLP.
Ventiladores tipo centrifugo de tiro forzado e inducido de 150W; 24 V.
2.3 Métodos y Técnicas:
Método:
independiente: flujo de aire caliente
Flujo de aire recirculado: 1,49; 1,65; 2,31:3,30 m³/min
Técnicas:
Experimental para evaluación de contenido proteico, contenido de
humedad, y secado con recirculación de aire caliente a la salida del
secador rotatorio.
2.4 Diseño Experimental
La tabla 2. 2: presenta la operacionalizacion de las variables en estudio:
Tabla 2.2 Operacionalización de variables
Variables Indicadores Medición Unidades Rango de
medición
Independiente:
Recirculación de aire caliente
Porciento de flujo de aire a recircular
Mediante flujómetro de gases tipo turbina
m³/min 45; 50; 70;100% del flujo total
Dependiente: Ahorro energético
Porciento de
ahorro en
combustible. Eficiencia térmica
Flujo de combustible: (Pesado antes y después del proceso
de secado)
Kg/h ---
Interviniente Contenido (%)
inicial de humedad en el germen de tara
Evaluación de proteína en muestra
de germen de tara
2.4.1 Procedimiento General
Determinación del contenido de humedad en el germen de tara
Se evalúo el contenido inicial de humedad de la muestras de germen
de tara antes y después de la dilución.
Objetivo: Determinar el contenido de agua en el producto para su
secado.
Equipo empleado: secador al vacío (laboratorio)
Determinación de parámetros operativos a escala piloto
Flujo de agua a eliminar por secado
Temperatura de secado
Flujo de material : germen de tara ( M.S)
Densidad aparente del germen de tara
Objetivo: Emplear secador rotatorio disponible de acuerdo a los
parámetros operativos y regular su funcionamiento.
Reajuste de parámetros de diseño del secador rotatorio piloto.
Carga optima del producto a secar según dimensiones del secador
rotatorio.
Regular velocidad de rotación del secador
Regular inclinación del tambor rotatorio
Objetivo: Determinar la capacidad del secador según las
dimensiones del secador rotatorio.
Regulación del sistema de transferencia de masa y energía en el
secador.
acoplamiento de obturación regulable; determinando el consumo de
potencia eléctrica a plena carga y a diferentes valores de flujo
volumétrico. Y su eficiencia mecánica.
Determinación del contenido de humedad en el aire de ingreso al
secador empleando carta psicrometrica del aire según la
temperatura del bulbo seco y la humedad relativa empleando un
higrómetro.
Determinación de la velocidad máxima del aire a través del secador
sin recirculación de acuerdo a las dimensiones del secador, densidad
del aire a condiciones ambientales, flujo volumétrico medido con
anemómetro: kg/m² min.
Balance de materia y energía en el secador
Se efectuó balance de materia y energía de acuerdo a los parámetros
de operación determinados anteriormente efectuando pruebas de
secado a escala piloto del germen de tara sin recirculación de aire.
Se determinó la eficiencia de combustión al emplear una cámara de
combustión con radiador de tipo aleteado y como combustible glp,
teniendo en cuenta el poder calorífico del gas licuado de petróleo
(glp).
Se determinó flujo de energía total (calculado); la eficiencia de secado
y el flujo de energía calorífica total (real), determinado mediante el
gasto de gas licuado de petróleo, tiempo de secado y consumo de
energía eléctrica del ventilador centrífugo hasta el contenido de
pruebas de secado empleando porcentajes de flujo de aire
recirculado: 0; 20%; 30%; 50% 100% evaluando: el contenido de
humedad para cada flujo de recirculación de aire que reingresa al
secador; incremento de temperatura del aire de retorno al mezclar el
aire precalentado con el aire fresco.
Consumo de energía eléctrica al recircular el aire al secador; teniendo
en cuenta que el aire ingresa con un contenido de humedad final.
Evaluación del ahorro energético en el secador rotatorio al
recircular el aire.
Se determinó el consumo energético sin recirculación de aire,
Figura 2.4 Procedimiento de ejecución del experimento para el secado
del germen de tara
Muestra de germen de tara
Contenido de aire
Consumo de energía
Evaluación inicial de humedad y contenido
proteico.
Extracción del germen por
dilución
Evaluación de combustible Secado del germen
Semilla sometida a dilución
Flujos de aire de recirculación
Consumo de GLP
Flujos de aire de recirculación
Contenido de humedad Contenido de humedad
y proteína
Evaluación de eficiencia térmica
Figura 2.5 Secador rotatorio con alimentación en contra corriente
Figura 2.8 Radiador de calor con quemador de GLP acoplado al ventilador centrifugo
Figura 2.10 Tensado de la faja de transmisión de movimiento
Figura 2.12 Determinación de la pendiente del secador rotatorio
Figura 2.14 Polín tope para evitar deslizamiento del secador
CAPITULO III
RESULTADOS
3.1 Equipo de transferencia de masa en el secador rotatorio
Tabla 3.1
Flujo másico del aire de ingreso al secador rotatorio sin recirculación de aire.
Densidad del aire: 1.24 kg/m3 (T=20°C) SP = 15 cm C.A.
Flujo Volumétrico
(m3/min)
Flujo másico (kg/min)
Velocidad másica
(kg/m2 min)
Flujo másico de aire seco (kg/m2 s)
Flujo másico de aire húmedo
(kg/m2 s )
3,30 4,09 386,0 6,43 6,72
2,31 2,86 270,2 4,50 4,70
1,65 2,05 193,0 3,22 3,37
1,49 1,84 174,0 2,90 3,03
Tabla 3.2
Consumo de energía eléctrica del ventilador centrífugo, según el flujo volumétrico de aire de entrada al secador rotatorio
Flujo Volumétrico
(m3/min)
Potencia del ventilador (W)
Consumo de energía eléctrica
(%)
Flujo másico de aire
seco (kg/m2 s)
1,49 68 45 2,90
1,65 75 50 3,22
2,31 105 70 4,50
3,30 150 100 6,43
Tabla 3.3
Extracción de humedad del germen de tara en función del flujo de aire de secado que ingresa al secador rotatorio
Tiempo de secado: 2 horas; Flujo de germen: 16,2 kg/h
Flujo Volumétrico del aire
(m3/min)
Caudal específico del aire
m3 de aire
( kg de germen)
Extracción de humedad por hora (% / h)
1,49
5,52
2,92
1,65
6,11
2,92
2,31
8,55
2,98
3,30
12,22
3,05
Figura 3.2 Efecto del flujo volumétrico de aire en la extracción de humedad del germen de tara
Tabla 3.4 Incremento de humedad en el aire de entrada al secador
Rotatorio Según el flujo de aire recirculado
Tabla 3. 5 Incremento de energía térmica al incrementar la humedad
por recirculación del aire en el secador
Aire
recirculado
(%)
Incremento de humedad en el aire de entrada
al secador
(kg/h)
Incremento de humedad en el aire de entrada al secador (%)
Energía requerida para vaporizar
humedad en el aire (MJ/h)
Incremento de energía para vaporizar humedad (%)
20 1,9311 1,28 4,44 4,10
30 4,3450 2,88 99,94 9,2
50 12,010 7,96 27,60 25,4
100 47,373 31,40 109,00 43,5
Flujo de aire seco (kg/h) Aire recirculado (%)
Contenido de agua en el
aire a la
entrada (kg/h)
Contenido de agua en el
aire a la salida (kg/h)
Incremento de agua en el aire( kg/kg de aire seco)
Incremento de agua en el aire
(kg/h)
30,2 20 0,0017 0,2600 0,0640 1,9311
45,3 30 0,0026 0,3900 0,0960 4,3450
75,4 50 0,0048 0,6500 0,1592 12,010
3.2 Balance de energía
Energía calorífica requerida por el producto a secar:
Flujo de germen a secar:16,2 kg/h
QM.S = mM.S CpM.S (Ts2 –TS1)
QM.S = 16,2 kg/h (1,0 KJ/kg °C) (43°C-20°C) = 372,6 KJ/h
Para eliminar 3,0% de humedad
Qagua = 16,2 kg/h (0,03) (4,18kj /kg °C(43°C-20°C) = 46,72 KJ/h
Energía de evaporación
Qa = ma* hG
Flujo de aire: 152,87kg/h
Densidad del aire: 1,24 kg /m³
Qa =150,87kg/h (2273,7KJ/kg) = 342 928KJ/h
Energía calorífica por el vapor
QV = 150,87kg/h (1,881KJ/kg °C) (71°C- 43°C) = 7946KJ/h
Energía calorífica para el liquido
QL = mL CpL (TBHL1 –TL1)
QL = 150,87kg/h (4,18 KJ/kg °C) (43°C -20°C) =14 505KJ/h
Energía perdida por paredes del secador (QP)
Se consideró un 10% del total de energía requerida (QT) el secado de pérdidas
a través de las paredes del secador.
QT= QM.S + Qagua +Qam + QV + QL + QP
QT = 1,1(372,6 KJ/h + 46,72 KJ/h + 342 928KJ/h + 7946KJ/h + 14 505KJ/h)
3.3 Recirculación de aire de salida del secador
M.S M.S M.S (8% agua) (15% agua)
Producto a secar de germen de tara : 16,2 kg/h
Humedad en el germen (M.S)
Agua a eliminar en el germen: 0,07 kg de agua / 1 kg M.S
El aire ingresa con humedad: 0,00859 kg de agua / kg A.S
Humedad del aire a la salida del secador: 0,0107 / kg A.S
Contenido de agua en el aire de ingreso: * =
= 1,3 kg de agua / h
Contenido de agua en el aire de salida: * =
1,614 kg A.S / h
Ingreso de humedad en el aire a la entrada al secador: *
= =
Contenido de humedad en el aire a la salida del secador: *
= = 1,614 kg/h de agua
Lo que indica que por cada kg de aire se incrementa el contenido de agua:
1,614 kg /h – 1,3 kg/h = 0, 314 kg/h
La cantidad de agua que es necesaria extraer del material húmedo (M.H) por cada
hora de operación es:
M.S = 16,2 kg/h
Agua a extraer = 0,15 * 16,2 kg /h M.S = 2,43 kg/h
0,08 * 16,2 kg/h M.S = 1,296 kg/h
Agua extraída = 2,43 kg/h – 1,134 kg/h = 1,296 kg/h
Aire seco necesario para extraer la cantidad de agua
* = 150,87 Kg de aire seco
Aire seco necesario = 150,87 kg/h (2,03 m3/min)
Aire de recirculación al secador
Flujo másico de aire total que ingresa al secador: 150,87 kg/h
Agua del aire que sale del secador:
* =
Recirculación de 20% de aire de secado
0,20 * 150,87 = 30,174 Kg/h de aire seco (A.S)
Agua contenida en el 20% de aire recirculado
Agua = * 0,20 = 0,26 kg/h de agua
Recirculación de 30% del aire de secado
Aire seco = 0,3 * 150,87 kg/h A.S = 45,261 kg/h
Agua = 0,3 * 1,30 kg/h agua = 0,39 kg/h
Contenido de humedad en el flujo de aire seco recirculado
H30 = =
Recirculación de 50% del aire de secado
Aire seco a recircular:
Aire seco = 0,5 * 150 kg A.S = 75,435 kg h h
Agua = 1,30 kg/h agua *0,5 = 0,65 kg/h de agua
Aire seco que ingresa al secador = 150, 87 kg/h A.S
Agua = 0,65 kg de agua h
Contenido de humedad en el flujo de aire seco recirculado
H50 = = 0,004308
R
G F
0, 0107 0,00859
Base: kg de material seco (M.S.)
Entrada :1kg de material seco (M.S.) y 0,15 kg de agua
Salida : 1 kg de material seco y 0,08 kg de agua
Agua absorvida = 0,15 – 0,08 = 0,07 kg de agua
Balance general de agua en el aire de secado
Entrada : agua en el aire húmedo = ( F )
Agua en el material = 0,15 kg.
Salida: agua en el aire húmedo = (P)
Teniendo en cuenta que:
+ 0,15 = 0,080 + p (I)
Balance general de aire seco
Entradas = salidas
= (II)
Resolviendo (I) y (II)
P= 33,33 kg/h
F= 33,26 kg/h
A.S: Aire seco
A.H: Aire húmedo
M.S: Material seco
Teniendo en cuenta que circula: 3,3m3/min con una densidad de 1,24
Se tiene: 3,3m³ /min* * = 245,52
De acuerdo a la figura: G = kg A.H * 245,52 =247,63
G= P+R
R= G-P
R= 247,63 kg/h – 33,33 kg/h
R= 214,3 kg/h
Fracción de aire recirculada: F
F =
F= 214,3 / 247,63 = 0,865; F= 86,5 %
Tabla 3.6 Energía térmica e incremento de temperatura al recircular el aire en el secador rotatorio según el flujo recirculado:
Flujo total de aire seco = 150,87 kg/h Temperatura inicial: 20°C ( ambiente)
Recirculación del aire
(%)
Consumo adicional de energía al recircular el aire
(KJ/h)
Energía térmica (teórica) para calentar el aire
(KJ/h)*
Energía térmica (Real) para calentar el aire
(KJ/h)**
Incremento de temperatura al recircular el aire (°C)
0 --- 379 652 379 652 0,0
20 4442 384 094 444 039 3,5
30 9994 389 646 450 458 12,5
50 27623 407 275 470 838 20,0
100 108 958 488610 564 867 47,0
* Energía térmica teórica sumada al consumo adicional de energía térmica al
precalentar el aire recirculado que ingresa al secador rotatorio.
** Eficiencia de transferencia de masa: ŋ =72,0%
Tabla 3.7 Ahorro energético en el secado de suplemento proteico de tara, mediante la recirculación de aire en secador rotatorio Flujo de material (germen) a secar: 16,2Kg/h
Flujo total de aire: 150,87 Kg/h
Recirculación
de aire (%)
Energía teórica total empleada en el secado (KJ/h) Energía real total empleada en el secado (KJ/h) Ahorro energético (KJ/h) Ahorro energético (%)
0 483 412 671406 --- ---
20 482 637 670 329 1 077 0,16
30 480 505 667368 4 038 0,6
50 482384 669 978 12 654 1,88
100 474299 658 749 12 657 1,89
CAPITULO IV
DISCUSION DE RESULTADOS
La dificultad del secado, varia directamente proporcional con la fortaleza del
enlace humedad – materia que posee el producto a secar.
Existen tres tipos de enlace humedad – materia las cuales son: químico,
físico-químico y físico- mecánico (Kasatkin, 1985).
El enlace de tipo químico se elimina elevando muy alto la temperatura del
material o mediante una reacción química.
El enlace de tipo físico-químico se divide en dos tipos: la humedad ligada
osmóticamente y por absorción.
El germen de tara posee la humedad de tipo osmótico y se encuentra dentro
de las células del material. La humedad por absorción es contenida en los
poros y superficie del material, para su eliminación es necesaria mayor
energía que la utilizada para eliminar el enlace osmótico.(Kasatkin, 1985).
El proceso de secado estándar está diseñado para eliminar el tipo de enlace
físico – mecánico, la humedad enlazada se aloja en las partículas de la
materia y pueden ser de dos tipos: macrocapilares que adquieren humedad
absorción del medio ambiente en mayor parte y contacto directo en menor
parte. Este tipo de humedad alojada en los macrocapilares es la que se
elimina fácilmente por métodos mecánicos.
Para el pre secado del germen de la tara se utiliza la separación de la
proteína y la semilla mediante dilución, la cual reposa durante un promedio
de 32 horas, logrando así un contenido de humedad del 6%.
Las pruebas experimentales efectuadas en el presente estudio se efectuaron
en contracorriente a la alimentación del producto a secar y los gases
calientes de secado (aire); este flujo en contracorriente es beneficioso para
obtener porcentajes de humedad bajos, no obstante no es utilizable en
algunos materiales que sean sensibles a temperaturas elevadas, dadas por
el contacto de los gases calientes con el material seco re circulante dentro
del secador; en el caso del secado del germen de tara no sucede ello
debido a su bajo contenido de humedad al ingresar al secador por lo que se
decidió el flujo en contracorriente.
La recirculación del aire hacia el secador rotatorio o en el caso de
aprovechar los gases de combustión del equipo para precalentar el aire
permite ahorrar en energía tal como se demuestra en el Proyecto
Incremento de la Eficiencia Energética y Productiva en la PYME Argentina
limón, y que constituyen los responsables del 60% - 80% del consumo de
Gas Natural en las planta (CITROMAX 2015).
El centro de investigación obtuvo un ahorro de energía (gas natural) de
4,4% al recircular un 34% de los gases de combustión y un 6,8% al recircular
un 50% de los gases de combustión generados en la cámara del secador tal
como se muestra en la figura 4.1
CAPITULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones
Los principales parámetros operativos de secado a escala piloto:
-Temperatura del aire de secado 70°C
-Temperatura del radiador: 450°C
-Para un caudal específico promedio del aire de 8,10 m3 de aire kg de
germen se produce una extracción de humedad de 2,97%/ h
-El secado se efectuó con una carga de producto que ocupa un15%
de la sección del secador rotatorio; 5° de inclinación y una velocidad
de rotación de 7- 10 rpm.
-El flujo másico de aire empleado es de 255,75 kg de aire/m² min.
-Se requiere un flujo de energía calorífica para precalentar el aire de
23 435 KJ/kg de germen a secar.
-La energía total empleada para el secado del germen de tara es de
41448KJ/kg de germen a secar
-Se determinó una eficiencia de secado de 72%
-Mediante la recirculación del 100% del aire de secado requiere de
energía térmica para calentar el aire de 34868 KJ/kg de germen de
tara y una energía térmica total de 40 664 KJ/kg de germen de tara
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