lou secado 2
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
Facultad de Ingeniería Industrial y de Sistemas
Fisicoquímica y Operaciones Unitarias TP 213 U
2009 – I
SECADO POR ATOMIZACIÓN
SECADO
I. OBJETIVOS
a) Comprender la base del funcionamiento de un secador de espera (pulverizar)
aplicando los fundamentos teóricos a través del manejo del equipo.
b) Determinar las variables de las cuales dependen las características finales de
calidad del producto secado, mediante el análisis de la operación..
II. INTRODUCCIÓN:
En la actual industria se requiere equipos que tengan la capacidad de
satisfacer las necesidades del mercado, cada vez más exigente, de parte de
los consumidores. Así por ejemplo el ser humano prefiere un delicioso jugo de
naranjas en el trayecto de un viaje, donde las juglerías son muy escasas,
además sería demasiado tedioso llevar el jugo durante el viaje; qué hará el
hombre ante tal dificultad, llevar jugos de frutas en polvo, ello supone una
interesante opción para atender el mercado de productos de rápida
preparación, con uno de los procesos más adecuados para sustancias
termosensibles. Lo que implica que puede utilizarse el secador por
atomización. En el presente trabajo se busca explicar el funcionamiento del
dicho equipo, así como el proceso que se sigue para la óptima operación que
se desea.
Secado – Operación Unitaria
El secado es una operación unitaria mediante la cual se elimina humedad de una
sustancia. La fase previa a todo secado es la eliminación mecánica de agua
mediante filtrosprensa o centrífugas, reduciéndose después por vía térmica la
humedad que quede. Esta última fase es propiamente la operación de secado. En
ella se somete el producto húmedo a la acción de una corriente de aire caliente y
seco, evaporándose el líquido con el consiguiente aumento de la humedad del aire.
El punto final o límite de la desecación estará en la eliminación del líquido
(normalmente agua) del material, hasta que la humedad de dicho material esté en
equilibrio con el aire que le rodea; es decir, hasta que la presión de vapor de la
humedad del sólido iguale a la presión parcial de la corriente gaseosa.
Los fenómenos que suceden son:
1. Transferencia de materia a través del sólido. Se produce por capilaridad (altos
niveles de humedad) y difusión (bajos niveles de humedad).
2. Transferencia de vapor de agua desde la interfase sólidogasal seno del gas. Se
produce por transporte turbulento.
3. Transferencia de calor desde el seno del gas a la interfase. Se produce por
conducción, convección o radiación.
4. Transferencia de calor desde la interfase al seno del sólido. Sólo puede tener
lugar por conducción.
Casi todos los aparatos utilizados para llevar a cabo esta operación están basados
en poner en contacto el sólido húmedo pulverizado con una corriente de aire caliente
no saturado: se produce simultáneamente la transferencia de calor sensible y de
agua debido a las dos fuerzas impulsoras (de calor y materia) que aparecen. Este es
el proceso por contacto directo. Existen también aparatos en los que el secado se
produce sin contacto de la fuente de calor con el sólido. Este es el proceso por
contacto indirecto (análogo a una evaporación).
III. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO NIRO ATOMIZER DEL LABORATORIO:
En el laboratorio de Operaciones Unitarias de la Facultad de Ingeniería Química y
Textil de la UNI se cuenta con un equipo Niro Atomizer( atomizador rotativo).
El atomizador rotativo es típicamente usado donde existen requerimientos de
partículas, las cuales se desea que estén en un rango de 50150 micrómetros
generalmente de tamaño; o donde la capacidad de evaporación este excediendo
los 2 Tonne/hr, mientras que un inyector de presión es la opción preferida donde
requieren partículas gruesas en la gama 200300 micrón.
Para más pequeños secadores donde las dimensiones físicas del rocío que seca la
cámara hacen el empleo de un inyector de presión poco práctico en particular
donde un tamaño de partícula se extiende 100 requieren 200 micrón, entonces
dos atomizaciones de inyector fluidas es preferida.
La máquina de secado es de origen danés de la firma NIRO ATOMIZER, modelo
Minor y tipo 53; con un ángulo de base cilíndrica de 60º. Este equipo consta de las
siguientes partes principales:
2
3
4
5
1
1. Atomizador (Disco de alta velocidad)
2. Cámara de Secado
3. Separador Gas Sólido.
4. Tablero de Control
5. Alimentación de aire
6. Ingreso de aire comprimido(Permite el movimiento del disco atomizador)
Así también tenemos el tablero el cual está conformado por:
1. Regulador presión con la que ingresa el aire al atomizador ( electricidad )
2. Regulador presión con la que ingresa el aire al atomizador( gas )
3. Medida de la presión con la que ingresa el aire al atomizador.
4. Regulador de temperatura del aire que ingresa.
5. Medida de temperatura del aire que ingresa.
6. Medida de temperatura del aire que sale.
1
2
3 4
5
6
Partes del Atomizador
1. Bomba de alta presión: permite que el aire caliente circule por la parte superior
e inferior
2. Atomizador: a una cierta cantidad experimental de RPM permite distribuir al
líquido en pequeñas gotitas en la cámara de secado
3. Suministro de aire caliente. Aire caliente que ingresa por la parte superior e
inferior de la cámara de secado
5. Cámara de secado. La más voluminosa del equipo, al finalizar el proceso queda
impregnado en sus paredes residuos de leche.
6. Descarga del producto. Descarga final de la leche
7. Ciclón: permite la mayor eficiencia en el secado debido al vórtice y a su forma
cónica.
8. Alimentación: consta de una perilla y de un embudo, donde se suministra las
gotas de leche con aproximadamente de 20 gotas en 7 segundos
9. Control de temperatura: aquí se regula la temperatura de
acuerdo a la aplicación
10. Compresor: suministra de aire limpio y sin impurezas al
disco giratorio y al aire de enfriamiento
La temperatura del aire caliente es medido por
unas termocuplas; el aire del ambiente pasa a través de
unas resistencias las cuales son controladas
constantemente en el tablero principal.
IV. DESCRIPCIÓN DE SECUENCIA DE OPERACIÓN DEL EQUIPO.
• El líquido a secar ingresa por la parte superior de la cámara de secado por una
pera, la cual se encuentra unida a un embudo. La leche ingresa a una razón
aproximada de de 180 gotas/min.
• La solución entra a la cámara de secado por medio del atomizador de disco
centrífugo el cual está situado en la parte superior interna de la cámara (la
velocidad de giro del disco es generada por el ingreso de aire comprimido) que
permite que la solución se disperse en finas gotas al interior de la cámara.
• Por la parte inferior de la cámara se introduce una corriente de aire caliente, la
cual al ponerse en contacto con las gotitas causa una evaporación súbita de la
humedad superficial, es decir evapora el agua y la leche se hace polvillo
(seca). El aire caliente absorbe toda la humedad.
• La humedad absorbida de las particulas es evaporada en el tiempo que éstas
tardan en caer al punto de descarga en la base del cono (el tiempo de
permanencia), mientras las partículas secas son arrastradas por el aire,
saliendo por el fondo de la cámara de secado y llevándolo hasta el ciclón para
la separación gas – solido.
• Todo el conjunto (vapor de agua + aire + polvo de leche), ingresa al ciclón
donde chocan en la pared del cono del ciclón y luego caen al recipiente por
gravedad. El aire y vapor siguen el recorrido por la abertura a la derecha del
ciclón, hacia el exterior.
Descripción del flujo en el cuerpo del secador.
Podemos apreciar el flujo de los fluidos dentro del secador a partir del siguiente
esquema:
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
• Un producto secado por atomización presenta grandes ventajas en lo que
se refiere a almacenamiento y transporte (ya que este disminuye su
volumen), etc.
• La velocidad de funcionamiento de la máquina depende del tipo de líquido
que se quiera pulverizar, de su viscosidad, concentración, etc...
• La presión del aire comprimido es depende del tamaño de sólido que
queremos obtener.
• Es imposible que la máquina de secado posea una eficiencia del 100% al
sacar la humedad, por los diferentes factores que existen.
• La cantidad de producto final obtenido del proceso es muy pequeña, por tal
razón la máquina de secado debe ser utilizada para grandes volúmenes.
El secado por atomización:
• Preserva mejor los productos.
• El secado es rápido.
• El producto final tiene un alto grado de solubilidad.
• Permite el almacenamiento y transporte económico de grandes
cantidades de extracto seco.
• Permite una mejor y más prolongada conservación de productos,
evitando su deterioro por reacciones bioquímicas o microbiológicas
indeseadas.
• Operación continúa, su uso permite lograr una reducción en el costo de
mano de obra y por otro lado se aumenta el volumen de producción.
• Granulación uniforme, requerida en muchas industrias.
• Humedad final y densidad volumétrica constante.
• Espacio económico de la instalación y reducción de costos de operación,
mediante el uso de secadores, el espacio es minimizado.