Máquinas y equipos

industriales

Secaderos

Universidad Tecnológica Nacional

Facultad Regional Resistencia

Secado:

El secado suele ser la etapa final de los procesos antes del empaque y permite que muchos materiales sean más adecuados para su manejo. El secado o la deshidratación de materiales biológicos se usa también como técnica de preservación.El término secado se refiere por lo general a la eliminación de la humedad de una sustancia.

Secadero:

Se denominan secaderos a los equipos que eliminan o reducen el agua (humedad) de un producto utilizando energía calorífica.

Secadero:

Las partes básicas de un secadero son:•Hogar: donde se generan los gases calientes que

aportarán el calor necesario para la operación de secado. Si el secadero es eléctrico, esta parte no existe.•Cámara de secado: es el secadero propiamente dicho.•Ventiladores: que impulsan el aire caliente a través del

secadero.

Secadero:

Los secaderos son equipos extremadamente variables en forma y componentes, dependiendo de la aplicación industrial, del estado que presente el producto a secar, y de la forma de transmisión de calor que se emplee. Por eso, para definir los componentes de esta tecnología, describiremos los distintos tipos de secaderos

Tipos de secaderos

Secaderos directos

Tipo Aplicaciones principales

De horno Para lúpulo y malta, rodajas de frutas.

De cabina Para frutas y vegetales.

De bandejas o compartimientos Frutas y verduras.

De túnel Para frutas y hortalizas troceados.

De cinta continua Para solidos granulares; frutas, verduras, caucho, polímeros, etc.

De lecho fluidizado Levaduras, snack, encimas, sueros, etc.

Por atomización Para soluciones como leche, derivados de huevo, extractos de levadura, productos farmacéuticos, etc.

Rotatorio Aplicaciones en la industria de productos alimenticios e industrias agroquímica, Ej: semillas.

flash Acetato de celulosa; Afrecho de trigo; Alimentos balanceados; Chips de madera; Fertilizantes, etc.

Secadores indirectos

Tipo Aplicación

De tambor Para sustancias en forma líquida o pasta, cueros, papel, etc.

De vacío y cámara de calefacción Para productos muy sensibles al calor como jugos de frutas concentrados

Tipos de secaderos:

Otros tipos

Tipo Aplicación

Secador continuo de infrarrojo Para pastas, almidones, especias.

Por microondas Esterilización de alimentos, secado de madera, productos químicos, café, té, etc.

Por congelación Alimentos sensibles al calor y fármacos.

Secadero rotatorio directo:El secador rotatorio constituye una de las formas más ampliamente utilizadas para el secado, de una amplia gama de materiales, a nivel industrial, en forma rápida y con bajo costo unitario cuando se trata de grandes cantidades. En este tipo de secador, el material húmedo es continuamente elevado por la rotación del secador, dejándolo caer a través de una corriente de aire caliente que circula a lo largo de la carcasa del secador. El flujo de aire puede ser tanto en paralelo como en contracorriente.

Secadero rotatorio indirecto:

Un tipo de secador indirecto posee una carcasa rotatoria inclinada, como los secadores directos, pero en lugar de elevadores está provisto de tubos que contienen vapor o agua caliente. Los equipos pequeños poseen una sola fila de tubos, pero los equipos de mayor tamaño emplean dos filas de tubos

Secadero de lecho fluidizado:

La fluidificación puede ser definida como la suspensión y agitación de un lecho de material en partículas por efecto del flujo vertical de un gas. Este último envuelve todas las partículas del producto a secar, presentando la máxima superficie de intercambio posible.

Secadero flash:Esta operación consiste en introducir un sólido húmedo en una columna vertical por la cual circula una corriente de aire caliente a alta velocidad.La corriente gaseosa y los sólidos se separan en separadores ciclónicos.En el caso de sólidos con demasiada humedad inicial, es posible utilizar el secadero agregando un sistema de recirculación de producto seco.Acetato de celulosa; Afrecho de trigo; Alimentos balanceados; Chips de madera; Fertilizantes, etc.

Secaderos túnel:Un secador de túnel consiste en un recinto largo de sección radial relativamente pequeño y a través del cual circulan carros, cintas u otros transportadores que llevan el material que se secará. El calor requerido puede ser logrado por radiación o convección-conducción.Normalmente se emplea aire caliente, pueden ser de flujo en contracorriente, en paralelo o combinación de ambos.

Secaderos infrarrojos: Los secadores infrarrojos son aparatos basados en transferencia de calor por radiación, empleando una fuente de calor radiante, como paneles o refractarios calentados por vapor o gas o resistencias eléctricas. Los materiales manejados en los secadores infrarrojos deben estar exentos de polvo, ya que se corre el riesgo de explosiones; esta circunstancia obliga a que los materiales muy finos sean compactados para formar gránulos.

El altísimo costo de operación de estos secadores ha limitado su uso a casos muy especiales.

Secaderos de vacío: Reducen la temperatura de evaporación del agua mediante la operación a presión reducida (vacío). Son especialmente indicados para operaciones de liofilización. Su uso es necesario cuando:El producto a secar no admite prácticamente calentamiento y se requiere rapidez en el proceso. Se opera a la presión de vapor correspondiente a la máxima temperatura que admita el producto.Se intenta recuperar el líquido que eliminamos del producto por su valor u otra circunstancia, condensándolo a la salida.

Secaderos con electricidad: El calentamiento y desecación se produce al someter al cuerpo a una corriente eléctrica que genera calor por efecto Joule.

Secaderos con bomba de calor: La bomba de calor permite recuperar el calor latente de vaporización contenido en el vapor de agua que se elimina por las chimeneas en un secado convencional y volver a introducirlo dentro del secadero, con el consiguiente ahorro energético.

Secadero por pulverizaciónEl concepto básico del secado por pulverización consiste en la producción de polvos de alta dispersión a partir de un fluido mediante la evaporación del disolvente, lo que se consigue mezclando un gas calentado con un líquido atomizado (pulverizado) en gotas de elevada relación superficie/masa, idealmente de igual tamaño, dentro de un tanque (cámara de secado), que motiva que el disolvente se evapore uniforme y rápidamente a través del contacto directo.

SECADO DE LA MADERA

Estructura de la madera:

El agua en la madera:El agua en la madera se puede encontrar en 3 formas:• agua libre (llenando las cavidades celulares)• agua de impregnación (impregnando las paredes celulares)• agua de constitución (integrante de la pared celular en

combinaciones químicas)

Fórmula para Calcular el Contenido de Humedad (CH):

El proceso de secado:Un proceso de suma importancia en la industria de la madera, es el secado natural (al aire) y/o artificial (hornos) de la madera aserrada. Para ejecutar un secado a nivel industrial se utilizan hornos, donde se pretende: eliminar un porcentaje de la humedad interna de la madera, minimizando defectos que se puedan producir, invirtiendo el menor tiempo posible y consumiendo la menor cantidad de energía, logrando así una optimización del proceso y obteniendo materia prima (madera aserrada y seca) apta para posteriores procesos secundarios.

El proceso de secado (ventajas):

Pérdida de peso AcabadosResistencia mecánicaResistencia al biodeterioroTratamientos de preservación AdhesivosTrabajabilidad Aislamiento térmicoAislante eléctrico Estabilidad dimensional

El proceso de secado (desventajas):

• Mayor fragilidad.

• Ataque de otros tipos de xilófagos.

• Mayor inflamabilidad.

Secado natural:Es el procedimiento más antiguo, que se sigue empleando todavía; es el más sencillo y de buenos resultados. Este sistema tiene el inconveniente de exigir mucho tiempo, inmoviliza capitales importantes, y en su emplazamiento requiere mucho terreno. Además, no consigue destruir las larvas de los insectos, ni prepara material de mucha garantía para locales de elevada calefacción, en cambio tiene la ventaja de no cambiar el color. La madera tarda en secarse, en promedio 4 años.

Secado natural aceleradoAunque parezca ilógico, para facilitar la eliminación de las sales, se sumergen las maderas en agua; esta atraviesa por osmosis los tejidos a través de los vasos, y disuelve la savia, ocupando su sitio. En algunos lugares se sumergen los troncos en balsas o estanques, durante tres o cuatro semanas. Este tratamiento oscurece ligeramente el color de la madera, pero reduce a un tercio el tiempo de secado. El agua que se introduce en lugar de la savia se evapora mucho más rápidamente. Lo que disminuye el tiempo de secado.

SECADO ARTIFICIAL

El secado artificial es un medio rápido y racional para disponer en poco tiempo la madera seca con la humedad normal del 10% al 15%. Ofrece la ventaja de matar las larvas de los insectos y gusanos, pero puede endurecer las capas exteriores y echar a perder las maderas durante el tratamiento.

Existen varios métodos de secado artificial:

• Con aire caliente Secadero continuo o túnel

• Con fuego directo Con fuego indirecto• Con ozono Por calentamiento eléctrico• Con vapor

Secado con aire caliente:El secado procede uniformemente para toda la pila, y durante todo el tiempo que dura la operación. Las cámaras deben estar herméticamente cerradas. Con temperaturas de 40°C a 50°C. Necesita aproximadamente una semana por pulgada de espesor.Elevando la temperatura del aire caliente, se obtendría rápidamente la desecación, pero esto originaria el agrietamiento de las piezas. Se debe pues, humedecer ligeramente el aire caliente con vapor de agua.

Secadero continuo o túnel:Las maderas se apilan en vagonetas. La duración de secado varía de dos a diez días, según las especies y los espesores. Pueden ser sometidas a este procedimiento de secado con aire caliente las maderas estufadas, con el fin de que sequen rápidamente. Hay que evitar a toda costa que la humedad superficial de la madrera desaparezca con más rapidez que la humedad del interior.

Secado con fuego directo:Se utiliza para maderas resinosas, que soportan bien el calor seco. La madera puesta sobre vagonetas, avanza lentamente hacia la fuente de calor, perdiendo humedad a medida que aumenta la temperatura hasta unos 80°C. El aire embebido de humedad se enfría hasta unos 40°C, mientras por la parte opuesta salen las maderas desecadas.

Secado con fuego indirecto:Apilada la madera en el secadero, se enciende el fuego, pero con mucho humo y poca llama. No se aconseja este sistema por el peligro de incendio y porque el calor no se distribuye por igual en toda la superficie. Las maderas tratadas así, se conservan bien y no son atacadas por la carcoma. Este tratamiento se podrá utilizar con las resinosas.

Secado con ozono:Pasando una corriente de aire ozonizado por un secadero de madera, se obtiene un secado perfecto, porque trasforma el almidón contenido en las células, dejándola inatacable por los gusanos. Siendo muy costoso el tratamiento, solo se utiliza solo para maderas muy apreciadas y en casos particulares. También se puede secar la madera con materias ávidas de agua, como la cal, ácido sulfúrico, cloruro de calcio, etc. Pero estos procedimientos resultan muy costosos.

Secado por calentamiento eléctrico:La corriente no pasa a través de las maderas. Estas se disponen entre las armaduras de un condensador alimentando con corriente alterna de alta frecuencia. El secado es muy rápido, equivale al calor del calentador eléctrico dispuesto en el corazón de la pieza y provoca la oxidación de la savia

Secado con vapor:Es un sistema rápido y completo.Introducida la madera en el secadero, se le inyecta vapor de agua, que se va elevando gradualmente de temperatura. Este vapor ensancha los vasos, disuelve la savia, que arrastra con la corriente de vapor inyectado.Nunca debe haber cambios bruscos. Al secarse rápidamente el exterior y no la parte interior, se producen grietas y reviramientos.

Etapas del proceso de secado

El procesoEl secado depende de 3 factores principales:

• La velocidad del aire.• La humedad relativa dentro de la cámara.• La temperatura de la misma.

El proceso (cont.)La velocidad del aire: El aire es el medio encargado de transportar la humedad que despide la superficie de las materias. A mayor velocidad aumenta la capacidad de arrastre, pero exceso de aire provocaría un desecamiento de la superficie de la madera generando esfuerzos que pueden dañarla o interrumpir en algunos casos el proceso de secado.

El proceso (cont.)• La humedad relativa del aire: Es la relación entre la cantidad de vapor de agua contenida en el aire y la máxima cantidad que puede contener a la misma temperatura. Si aumentamos la temperatura, aumenta la capacidad del aire de contener vapor de agua, lo que quiere decir que puede absorber mayor cantidad de vapor de agua de la madera. Igualmente si extraemos vapor de agua del aire, bajamos su humedad relativa y aumenta la capacidad de sacar vapor de la madera. A una humedad relativa dada, hay un valor de equilibrio de la humedad del material. De allí ya no pierde más humedad. Por eso es que tenemos que ir variando las condiciones del ambiente a medida que la madera se va secando.

El proceso (cont.)• La temperatura: Como ya se dijo la temperatura varía el valor de la

humedad relativa del aire y por lo tanto la capacidad del mismo de extraer humedad de la madera. También aumenta la velocidad de las moléculas de agua y favorece el proceso de vaporización, al tiempo que abre los poros de la madera lo que facilita la salida del vapor desde el centro de la pieza hasta la superficie.

Procedimiento• Selección de la Madera• Apilado y Cargado del Horno• Muestras para el control del Secado• Horarios o Programas de Secado• Calentamiento e Inicio de la Operación del Horno• Tratamientos de Igualación y Acondicionamiento• Pruebas Finales de Control de Humedad, su Distribución y las Tensiones

de la Madera• Fin del Proceso y Descarga del Horno

Separadores

Consideraciones Se describirá una cámara de secado con vapor, cuya fuente de calor proviene de una caldera tipo piro-tubular alimentada a leña. El secadero cuenta con dos cámaras de secado con una capacidad total de 14000 pies. El proceso está automatizado, excepto la realimentación de agua de la caldera.

Elementos constituyentes• Termómetros:

• De bulbo seco• De bulbo húmedo

• Forzadores de aire• Humidificadores• Electroválvulas• Intercambiadores de calor• Caldera• Cañería• Tableros de control • Medidores de humedad a través de la resistencia eléctrica

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Programas de secadoLos programas de secado son proporcionados por los fabricantes de secaderos, pero los mismos pueden ser modificados dependiendo de, las condiciones impuestas por el comprador, del ambiente en el que usara la madera, debido a las características propias de la madera, etc.

Maderas regionales utilizadas:

El aserradero utiliza las siguientes maderas:

• Algarrobo • Urunday • Lapacho • Guayaibí• Timbo

Mantenimientos:• Preventivos:• Limpieza de la caldera• Verificación de sensores• Verificación de electroválvulas • Verificación y limpieza de forzadores de aire• Verificación y limpieza de tableros• Control de la calidad del agua

• Correctivos:• Reemplazo de electroválvulas• Recarga de agua para la caldera

AutomatizaciónAl realizar una automatización total de un secadero, todos sus elementos deberán actuar en forma automática para llevar a cabo el proceso de secado, logrando el no acarreo de agua y sobre todo la excelencia del producto. Pero también realizar una automatización parcial.La característica más sobresaliente en cuanto a la automatización de este tipo de secaderos es que tienen diferentes ciclos. Cada uno de estos tendrá una duración, una temperatura y humedad determinadas de acuerdo al tipo de madera que se esté secando, Ej: Pino, lapacho, urunday, algarrobo, quebracho, etc.

Automatización

El problema del sector en la regiónEn la actualidad hay un serio problema de falta de secaderos en las regiones productoras. La cantidad de madera a secar supera ampliamente la capacidad de secado de la industria. A causa de esta situación, gran parte de la producción debe ser secada por métodos artesanales (generalmente a la intemperie), generándose un doble problema: por un lado, una pérdida de eficiencia por los mayores tiempos que se destina al secado artesanal y, por el otro, una menor calidad de la madera obtenida.En este sentido, la instalación de nuevos secaderos daría un impulso muy importante a la industria. Sin embargo, para lograr el eficiente funcionamiento del mismo, es necesario superar algunos inconvenientes que actualmente se presentan en el proceso productivo. Para incorporar una cámara de secado, los productores deben conocer previamente el comportamiento de secado de las distintas especies de madera e incluso las diferencias entre la misma especie.

El problema del sector en la región (cont.)

En la práctica, a excepción de industrias especializadas en la fabricación en serie, las empresas transformadoras de la madera muchas veces se ven obligadas a secar partidas de madera heterogéneas al mismo tiempo. A su vez, se debe conocer la forma correcta de realizar las operaciones de carga del secadero, así como la conducción del secado (control de las condiciones climáticas y regulación de secado). Gran parte de los productores no están capacitados para realizar estas tareas, lo que atenta contra la posibilidad del eficiente y eficaz funcionamiento del secadero, en caso de ser instalado.Otro punto vinculado a la escasa capacidad para el secado industrial, es la ausencia de asociaciones por parte de los productores en el sector. Dadas las características del proceso de secado, es fundamental que los pequeños productores compartan equipos y maquinarias de secado.

Solución:• Instalación de secaderos, lo que traería aparejada la necesidad de:

Establecer una clasificación y homogeneización previa de las partidas a secar

Capacitar a los productores para una correcta y eficiente utilización de la maquinaria

Vincular a los diferentes aserraderos para poder realizar el proceso de secado de madera en forma conjunta

BibliografíaManual del secado de la madera – Enrique Rodríguez Cortés.

La Industria maderera – Nelson C. Brown.

La madera tomo I – Biblioteca Atrium.

Tecnología de la madera y sus aplicaciones – Franz Kollman.

Propiedades físicas de las maderas del bermejito – Ing. Emilio García Sola.

Links:

http://www.sml.pt/es/produtos/secadores-para-madeira/

http://www.vimarsystems.com/secaderos-industriales

http://www.empresaeficiente.com/es/catalogo-de-tecnologias/secaderos-industriales

http://pdf.directindustry.es/pdf/solex-thermal-science-inc/secador/29668-110159.html

http://www.termoindustriales.com/joomla-license

Muchas gracias!!!