Secado por aspersión

SECADO POR ASPERSIÓN

1. INTRODUCCIÓN.

Los secadores mediante aspersión han sido diseñados para procesar lodos o soluciones para velocidades de producción relativamente altas, a diferencia de los demás secadores. El producto se obtiene en forma de pequeñas esferitas que son razonablemente uniformes en tamaño y relativamente libres de polvo.

En la operación de secado mediante aspersión el lodo se bombea hasta una espera o disco giratorio atomizador, que rocía la carga en forma de gotas muy finas. Estas gotas están sometidas a una corriente de aire caliente, que caen; o bien inclusive según patrón complejo de los citados. Una vez secado, el sólido en partículas del aire mediante gravedad el aire se salida transporta las partes mas finas de la cámara de secado pasando a través de separadores tipo ciclón e inclusive filtros de bolsa o burbujeadotes húmedos antes de salir a la atmósfera.

1. JUSTIFICACIÓN:

La práctica se llevó a cabo para conocer el proceso de secado por aspersión y poder mejorar la eficiencia del secado que servirá para la mejor conservación del producto y objetivos a fines.

1. OBJETIVOS:

• Determinar el porcentaje de humedad del material a secar.
• Calcular la capacidad de evaporación.
• Encontrar el coeficiente de transferencia de calor.
• Hallar el diámetro de la partícula  de rocío.
• Determinar el coeficiente de transferencia de masa.
• Calcular la eficiencia de la operación de secado.

1. MATERIALES Y MÉTODOS.

1. MATERIALES DE ESTUDIO.

Aire: Es una mezcla de gases que forma la atmosfera, está compuesta de nitrógeno (78%), y oxigeno (21%), vapor de agua (0% - 7%), O3, CO2, H2, y algunos gases nobles.

• PROPIEDADES FÍSICAS:

• Es de menor peso que el agua.
• Es de menor densidad que el agua.
• Tiene volumen indefinido.
• No existe en el vacío.
• Es incoloro, inodoro e insípido.
• Puede moverse libremente en el espacio.

• PROPIEDADES QUÍMICAS:

• Reacciona con la temperatura condensándose en el hielo a bajas temperaturas.

Huevo: Es el alimento mas importante para el hombre tanto por la variedad de sus nutrientes que contiene como su elevado grado de utilización para nuestro organismo.

• PROPIEDADES:

• Contiene proteínas con gran valor nutricional y son fáciles de digerir.ç
• Aporta vitaminas A, B2, B12, D, E, etc. Y minerales como fósforo, selenio, hierro, yodo y zinc.
• Tiene alta digestibilidad.

Goma Arábiga: Químicamente se trata de un polisacárido con  cantidades variables de D - galactosa, L – arabinosa, L –ramnosa, y algunos ácidos derivados como el ácido D – glucorónico o el 4 – O – metil – D – ácido glucorónico.

• PROPIEDADES

• Es de color amarrillo o pardo.
• Es inflamable aunque tiene elevado punto de inflamación (>250 ºC).
• Buena solubilidad en agua (aprox. 500g/L).
• Tiene LD 50 > 16000 mg/kg.

1. DESCRIPCIÓN DEL MÓDULO:

Cualquier unidad de secado mediante aspersión tiene como partes fundamentales lo siguiente:

• El suministro  de la carga y el sistema de atomización.
• El sistema de producción y soplado de gas caliente.
• Una cámara de secado.
• Un sistema de separación gas – sólido.
• Un sistema de descarga de producto.

Se pueden usar tres métodos distintos para atomizar la alimentación:

• Boquillas (espreas) en las cuales la alimentación líquida es forzar a presión a través de orificios pequeños.
• Boquillas (espreas) en las cuales la atomización se provoca por un fluido secundario, como puede ser aire comprimido.
• Discos giratorios.

El Equipo básico de secado comprende una cámara vertical cilíndrica de desecación, que actúa como separador primario para el producto, un colector húmedo o seco; una fuente  de calor, un pulverizador de toberas y accesorios como transportador neumático para el producto, un colector del mismo, ventiladores y bomba dosificadora.

Bomba es marca MAYNO de ¼ hp las reducciones del eje varía de 36.6 a 300 rpm.

El equipo emplea circulación en paralelo y el aire tomado del medio ambiente es calentado en un Burner de 39” de alto por 12.5” de diámetro.

El ventilador transporta el aire de 3500 rpm.

La cámara de secado es de acero inoxidable, de 30 pulg de diámetro por 60 pulg de altura.

1. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Preparación de suspensión o lodo:

• Se bate el huevo.
• Se añade la goma arábiga y se uniformiza la suspensión.
• Se mide el volumen, se pesa y se halla la densidad.

Obtención del huevo en polvo:

• Se introduce en el equipo la suspensión.
• Se prende la bomba y el Burner.
• En diferentes tiempos se toma la temperaturas de entrada y salida
• Finalmente se pesa el producto ya en el polvo.

1. MÉTODO.

• Para el coeficiente de transferencia de calor:

A través de la película gaseosa que rodea la gota es aproximadamente (en el límite para un sistema finamente disperso NRe ≈ 0

[pic 1]

                Donde:

                        hc = Coeficiente de transferencia de calor (Kcal/h·m3·ºC).

                        K   = Conductividad térmica de ga (Kcal/h·m2·ºC).

                        DP = Diámetro de la partícula (m).

En cualquier instante puede formularse un equilibrio dinámico entre la velocidad de suministro de calor y la velocidad de eliminación del líquido:

[pic 2]

Donde:

Kg = Coeficiente de transferencia de masa  (Kmol/h·m2·atm).

M = Peso molecular medio del gas.

Dg = Difusividad del gas (m2/h).

P  = Presión total (atm).

[pic 3] = Densidad del aire (Kg/m3).

                De estudios experimentales dan:

[pic 4]

                Donde: K1, K2, m y n son constantes

[pic 5]

                Donde:        

K1 = K2 = 0.6

p = m = 1/3

q = n = 1/2

• Para el área interfacial:

No se puede calcular por eso se trabaja con el área de contacto:

Ecuación Lapidus y Elguin:         [pic 6]

Donde:

                A  =  Área interfacial de contacto (m2/m3).

                ε   = Fracción de vacío, se estima en 50% de la cámara de aspersión.

                DP =  Diámetro de la gota de la fase discontinua.

                K  =   Factor de forma (6 para esferas).

Nukijama y Tanasawa dieron una formula empírica para determinar el diámetro de partículas medias de para pulverización  en una corriente de gas a gran velocidad.

[pic 7]

DVS = Diámetro medio de la gota en [pic 8].

[pic 9] = Tensión superficial (dinas/cm).

U  = velocidad relativa del gas con respecto al líquido (m/s).

[pic 10] = Viscosidad dinámica del líquido (poise).

[pic 11]= Densidad del líquido (g/cm3).

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