Secado De Solidos

SECADO DE SOLIDOS

1.- INTRODUCCION

Se entiende por secado el procedimiento adoptado para eliminar el agua de un producto, ya sea por evaporación natural o por vaporización forzada con ayuda, por lo general, de calor.

En el caso del secado de los materiales sólidos o de los líquidos, la humedad se presenta en forma de líquido puro (agua en la gran mayoría de los casos) ,o en forma de una solución en la que el agua constituye por lo común, el disolvente (se trata entonces de una solución capaz de cristalizar o de una solución coloidal ).

 CONCEPTOS FUNDAMENTALES :

A..-Tipos de humedad presentes en el sólido:

Según la naturaleza de la unión entre el agua y la materia seca se pueden distinguir:

 El agua adherente

 El agua capilar

 El agua de hinchado

i) Agua adherente:

El agua adherente se presenta en forma de una película unida a los fragmentos gruesos de la superficie exterior del producto sólido, existiendo por todas partes un contacto libre entre la superficie húmeda y el agente secador. En el proceso de secado, la característica será que la presión de vapor del líquido adherente, corresponderá a su valor de saturación para cada temperatura.

ii) Agua capilar:

El agua capilar es la que queda retenida por los intersticios de un material, y por el proceso del secado, se desplaza hacia la superficie por acción de fuerzas capilares.

En los productos de poros gruesos, el líquido capilar al igual que el líquido adherente , conserva una presión de vapor en relación con la temperatura del producto. En este caso, nos encontramos con un comportamiento no higroscópico.

En cambio, en los materiales de poros finos, el diámetro del capilar es muy pequeño (inferior a 0,1 micrón); la presión de vapor es muy baja ,y desciende aún más en el proceso del secado, porque el líquido queda retenido en los capilares más finos. Un producto que presenta estas características se denomina higroscópico.

iii) Agua de hinchamiento :

Con la denominación agua de hinchado, entendemos toda clase de humedad que provoca en el material un hinchamiento o aumento de volumen . La unión es, por lo general, de naturaleza coloidal.

Mientras que en el caso del agua adherente y capilar, estos mojan las superficies externa e interna del producto, en el caso del agua de hinchado, ésta forma parte integral de la fase del sólido .Las superficies que la limitan (membranas celulares) son permeables tanto al agua como al vapor.

B.-Sólidos higroscópicos e isotermas de sorción:

Si un producto húmedo, de naturaleza higroscópica se encuentra en contacto con un vapor fija éste hasta que se produzca un estado de equilibrio. Este fenómeno se conoce con el nombre de adsorción.

Por otra parte, si estos productos se sumerjen en una atmósfera seca , ceden vapor hasta que la presión parcial resultante de esta entrega sea igual a la tensión de vapor de equilibrio. El fenómeno se denomina “desorción” .

La relación entre el porcentaje del líquido en el producto, y el de su vapor a la presión de equilibrio (expresado por la humedad relativa del aire ambiente), se representa para cada temperatura seleccionada en un gráfico que muestra las isotermas de adsorción.

C.- Humedades relativas al sólido:

i) Contenido de humedad de equilibrio We:

Es el contenido de humedad en el sólido cuando está en equilibrio con la fase gas . En general, es una función de la presión de vapor del agua en el aire y de la temperatura del sistema. Se expresa en kg /kg de sólido seco. Si hay un soluto presente, la presión de vapor de la solución acuosa se reducirá, y cuando esta presión se iguale a la del aire, se logrará el equilibrio. Es la humedad límite a la cual puede ser secado un producto en condiciones dadas de temperatura y humedad del aire.

En el caso del secado de sólidos, es importante distinguir entre productos higroscópicos y no higroscópicos.

FIGURA 1: ISOTERMAS DE ADSORCION DE VARIOS SOLIDOS HIGROSCOPICOS

Si un material higroscópico se mantiene en contacto con aire a una temperatura y humedad constantes hasta lograr el equilibrio, el material alcanzará un contenido de humedad definido. Este contenido de humedad es la humedad de equilibrio. Entre 15 y 50 oC, la humedad de equilibrio es practicamente independiente de la temperatura.

En el caso de los materiales no higroscópicos, la humedad de equilibrio es esencialmente cero para todas las temperaturas y humedades.

Datos de humedades de equilibrio de diversos materiales pueden obtenerse del Manual del ingeniero químico, de J.H Perry.

ii) Contenido de humedad total Wt :

Es el contenido de agua del sólido. Puede ser también definida como el agua que puede ser removida por calentamiento desde el sólido a 100 oC a humedad cero . Se mide en kg de agua/ kg de sólido seco.

iii) Contenido de humedad libre (W):

Se define como la diferencia entre la humedad total Wt y la humedad de equilibrio We :

W = W t – We (kg de agua/ kg solido seco) .

Se mide pesando la pérdida de agua de una muestra del material durante un largo período de tiempo a la temperatura y humedad del aire. W es asintótica a cero a tiempo infinito, para cualquier secador .

iv) Concentración de agua crítica Wc :

Es el agua remanente al final del período de secado a velocidad constante. Se mide como kg de agua/kg de sólido seco.

2.- .- SECADO DE SÓLIDOS EN CONDICIONES CONSTANTES:

Analizamos el caso del secado de sólidos en reposo sometidos al paso de fluídos secadores.

La cantidad de aire debe ser suficientemente grande con respecto

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