Equipo de secado - procesosdeseparacion

TRANSFERENCIA DE MASA II
EQUIPOS DE
SECADO
CLASIFICACIÓN DE LAS
OPERACIONES DE SECADO
MÉTODO DE
OPERACIÓN
LOTES
CONTINUO
CLASIFICACIÓN DE LAS
OPERACIONES DE SECADO
MÉTODO DE
OBTENCIÓN DEL CALOR
SECADORES
DIRECTOS
SECADORES
INDIRECTOS
CLASIFICACIÓN DE LAS
OPERACIONES DE SECADO
NATURALEZA
DE LA
SUSTANCIA
SÓLIDO RÍGIDO
SÓLIDO GRANULAR
PASTA
SOLUCIÓN
SECADORES DE BANDEJAS
BANDEJAS
SALIDA
DE AIRE
ENTRADA
DE AIRE
CALENTADOR
VENTILADOR
SECADORES DE BANDEJAS


Se le llama también
secador de anaqueles,
de gabinete o de
compartimientos.
El material se esparce
uniformemente sobre
bandejas de metal de
10 a 100 mm de
profundidad.
SECADORES DE BANDEJAS



Un ventilador recircula el
aire calentado con vapor
paralelamente sobre la
superficie de las bandejas.
Después del secado se
abre el gabinete y las
bandejas se reemplazan
con más material.
Se utilizan carretillas
rodantes con bandejas que
se introducen en el
secador.
SECADORES DE BANDEJAS
Se utilizan para secar y
calentar:
 Madera.
 Cerámica.
 Materiales en hojas.
 Objetos pintados y
metálicos.
 Sólidos particulados.
SECADORES ROTATORIOS


Consta de un
cilindro hueco que
gira sobre su eje,
con una ligera
inclinación hacia la
salida.
El calentamiento se
lleva a cabo por
contacto directo con
gases calientes
mediante un flujo a
contracorriente.


Los sólidos granulares húmedos se alimentan por la parte
superior y se desplazan por el cilindro a medida que éste gira.
Las partículas granulares se desplazan hacia delante con
lentitud y una distancia corta antes de caer a través de gases
calientes.
ALIMENTACION
SERPENTINES DE
CALENTAMIENTO
AIRE
AIRE
VISTA
FRONTAL
SÓLIDOS SECOS
SECADOR CONTINUO DE TUNEL
VENTILADOR
ENTRADA
DE AIRE
FRESCO
MATERIAL
HÚMEDO
Entrada de
carretillas
CALENTADOR
MATERIAL
SECO
Salida
de aire
CARRETILLAS
MÓVILES
SALIDA DE
CARRETILLA
SECADOR CONTINUO DE TUNEL



Suelen ser compartimientos
de carretillas que operan en
serie.
Los sólidos se colocan sobre
bandejas o en carretillas que
se desplazan continuamente
por un túnel con gases
calientes que pasan sobre la
superficie de cada bandeja.
El flujo de aire puede ser a
contracorriente, en paralelo o
una combinación de ambos.
SECADOR DE BANDA TRANSPORTADORA
CON CIRCULACIÓN CRUZADA
Alimentación granular
Aire
Aire
Calentadores
de vapor de
agua
Transportador de malla
Producto
seco
ventilador
SECADOR DE BANDA
TRANSPORTADORA


Para secar partículas
sólidas granulares se
utilizan transportadores
perforados, a través de los
cuales se fuerza el paso
del aire caliente, ya sea
hacia arriba o hacia abajo.
El secador consta de
diversas secciones en
serie, cada una con un
ventilador y serpentines de
calentamiento.
SECADOR DE TAMBOR
TAMBOR
CALENTADO
INTERNAMEN
TE CON VAPOR
DE AGUA
PELICULA
APLANADOR
MATERIAL SECO
Consta
de un tambor de metal
calentado, en cuyo exterior se
evapora una capa delgada de un
líquido o una suspensión hasta que
se seca.
ALIMENTACION
LIQUIDA
SECADOR DE TAMBOR



El sólido seco final se le
raspa al tambor, que
gira lentamente.
Son adecuados para
procesar suspensiones o
pastas de sólidos finos.
El tambor funciona en
parte como evaporador
y en parte como secador
SECADOR DE ASPERSIÓN


Alimentación de líquido
Cámara de
aspersión
Un líquido o una
suspensión se atomiza o se
rocía en una corriente de Aire caliente
gas caliente para obtener
gotas
al ciclón
una lluvia de gotas finas.
El agua se evapora de
dichas gotas con rapidez y
sólidos
se obtienen partículas secas
de sólido que se separan de
la corriente de gas
Producto seco
SECADORES CONTINUOS
BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA
PARA SECADORES CONTINUOS
Q
Gas
TG1, H1
SECADOR
G, TG2, H2
Sólidos
LS, TS1, X1
TS2, X2
Un balance de materia con respecto a la humedad:
GH 2  LS X 1  GH1  LS X 2
La entalpía del sólido húmedo está constituida por la entalpía del
sólido seco más la del líquido como humedad libre.
H ´G  cs TG  T0   H0
Donde H´G es la entalpía del gas en kJ/kg aire seco, T0 es la
temperatura de referencia y es 0 ºC, 0 es el calor latente del
agua a 0 ºC que es igual a 2501 kJ/kg y cS es el calor húmedo en
kJ/kg aire seco.K.
cS  1.005  1.88H
H ´S  c pS TS  T0   Xc pA TS  T0 
La entalpía del sólido húmedo H´S en kJ/kg de sólido seco,
donde cpS es la capacidad calorífica del sólido seco en kJ/kg de
sólido seco.K y cpA es la capacidad calorífica de la humedad
líquida en kJ/kg H2O.K. Se desprecia el calor de humidificación.
El balance de calor para el secador es:
GH´G 2  LS H´S1  GH´G1  LS H´S 2 Q
Donde Q es la pérdida de calor en el secado en kJ/h.
Para un proceso adiabático Q = 0 y si se añade calor Q
es negativa.
EJEMPLO

Se usa un secador continuo a contracorriente para
secar 453.6 kg de sólido seco/h que contienen 0.04 kg
de humedad total/kg de sólido seco hasta un valor de
0.002 kg de humedad total/kg de sólido seco. El
sólido granular entra a 26.7 ºC y se desea descargarlo
a 62.8 ºC. El sólido seco tiene una capacidad
calorífica de 1.465 kJ/kg.K que se supone constante.
El aire de calentamiento entra a 93.3 ºC y con
humedad de 0.010 kg H2O/kg de aire seco y debe salir
a 37.8 ºC. Calcule la velocidad de flujo de aire y la
humedad de salida, suponiendo que no hay pérdidas
de calor en el secador.
G1 =
TG1 = 37.8 ºC.
H2 =
Q=0
G 2=
TG2 = 93.3 ºC.
H2 = 0.010
Gas
Sólidos
LS = 453.6 kg /h
TS2 = 62.8 ºC.
TS1 = 26.7 ºC.
X2 = 0.002
X1 = 0.04
Un balance de materia con respecto a la humedad:
GH 2  LS X 1  GH1  LS X 2
Reemplazando valores:
G(0.010)  453.6(0.040)  GH1  453.6(0.002)
El balance de calor para el secador es:
GH´G 2  LS H´S1  GH´G1  LS H´S 2 Q
Se calcula la entalpía del gas de entrada H´G2
cS  1.005  1.88H  1.005  1.88(0.010)
H ´G 2  cs TG 2  T0   H 20
H´G  cs 93.3  0  0.010(2501)  120.5kJ / kgaire. sec o
Se calcula la entalpía del gas de salida H´G1
cS  1.005  1.88H  1.005  1.88H1
H ´G1  cs TG1  T0   H10
H´G1  (1.005  1.88H1 )37.8  0  H1 (2501)
H´G1  37.99  2572H1
Se calcula las entalpías de los sólidos:
H ´S1  c pS TS1  T0   X 1c pA TS1  T0 
H´S1  1.465(26.7  0)  0.04(4.187)(26.7  0)  43.59kJ / kg
H ´S 2  c pS TS 2  T0   X 2c pA TS 2  T0 
H´S 2  1.465(62.8  0)  0.002(4.187)(62.8  0)  92.53kJ / kg
Reemplazando en el balance de energía:
G(120.5)  453.6(43.59)  G(37.99  2572H1 )  453.6(92.53)  0
Resolviendo conjuntamente con el balance de materia:
G(0.010)  453.6(0.040)  GH1  453.6(0.002)
Se tiene G = 1166 kg aire seco/h
H1 = 0.0248 kg agua/kg aire seco
RECIRCULACIÓN DE AIRE
Aire recirculado
Aire
fresco
Calentador
SECADOR
Aire
húmedo
Sólido seco
Sólido húmedo
En muchos casos se desea controlar la temperatura del bulbo
húmedo a la cual ocurre el secado del sólido. Por lo que parte
del aire caliente húmedo de salida se combina con aire nuevo y
se recircula al secador.
BALANCE DE AGUA EN EL
CALENTADOR
Aire recirculado
G6 , TG2 , H6 = H5 = H2
TG4 ,H3 = H4
Aire TG3 ,H3
fresco
G1 , TG1 ,H1
Calentador
SECADOR
H2 H5
Aire
húmedo
Sólido seco
TS2 , X2
Sólido húmedo
TS1 , X1
G1H1  G6 H 2  G1  G6 H 4
BALANCE DE AGUA EN EL
SECADOR
Aire recirculado
G6 , TG2 , H6 = H5 = H2
TG4 ,H3 = H4
Aire
frescoTG3 ,H3
G1 , TG1 ,H1
Calentador
SECADOR
H2 H5
Aire
húmedo
Sólido seco
TS2 , X2
Sólido húmedo
TS1 , X1
G1  G6 H 4  Ls X1  G1  G6 H 2  LS X 2
EJEMPLO

El material húmedo con que se alimenta un secador
continuo contiene 50 % en peso de agua sobre una base
húmeda y se seca hasta el 27 % en peso mediante un
flujo de aire a contracorriente. El producto seco sale a
un flujo de 907.2 kg/h. El aire fresco que entra al
sistema está a 25.6 ºC y tiene una humedad H = 0.007
kg de agua/kg de aire seco. El aire húmedo sale del
secador a 37.8 ºC y H =0.020 y parte de él se recircula
y se mezcla con el aire fresco antes de entrar al
calentador. El aire mezclado y calentado entra al
secador a 65.6 ºC y H = 0.010. El sólido entra a 26.7
ºC y sale a la misma temperatura. Calcule el flujo de
aire fresco, el porcentaje de aire que sale del secador y
que se recicla, el calor agregado en el calentador y la
pérdida de calor del secador.
Aire recirculado
G6 , TG2 , H6 = H5 = H2
TG2=37.8 ºC
TG4 =65.6 ºC,
H2 =0.02
H3 = H4=0.010
H5
Aire
fresco
TG1 =25.6 ºC
Calentador
SECADOR
H1=0.007
Sólido seco
TS2 =26.7 ºC
X2 = 0.37
907.2 kg/h
Aire
húmedo
Sólido
húmedo
TS1 =26.7ºC
X1 =1.0
G1H1  G6 H 2  G1  G6 H 4
G6 , TG2 , H6 = H5 = H2
TG2=37.8 ºC
TG4 =65.6 ºC,
H2 =0.02
H3 = H4=0.010
H5
Aire
fresco
TG1 =25.6 ºC
Calentador
SECADOR
H1=0.007
Sólido seco
TS2 =26.7 ºC
X2 = 0.37
907.2 kg/h
Aire
húmedo
Sólido
húmedo
TS1 =26.7ºC
X1 =1.0
G1  G6 H 4  Ls X1  G1  G6 H 2  LS X 2
G6 , TG2 , H6 = H5 = H2
TG2=37.8 ºC
TG4 =65.6 ºC,
H2 =0.02
H3 = H4=0.010
H5
Aire
fresco
TG1 =25.6 ºC
Calentador
SECADOR
H1=0.007
Sólido seco
TS2 =26.7 ºC
X2 = 0.37
907.2 kg/h
Aire
húmedo
Sólido
húmedo
TS1 =26.7ºC
X1 =1.0
SECADO POR CIRCULACIÓN
CRUZADA EN LECHOS
EMPACADOS
Para un secado
por circulación
cruzada en el
que el gas de
secado pasa
hacia arriba o
dz
hacia abajo a
través de un
lecho de sólido
z
granular
húmedo.
T2, H2
T+dT,
H+dH
T, H
T1, H1
Los sólidos
granulares se
colocan sobre
un tamiz de
manera que el
gas pase a
través del
mismo y de los
poros abiertos.
Se supone que no hay pérdidas de calor, por lo que el sistema es
adiabático. El secado será de humedad sin combinar en los sólidos
granulares húmedos. Se considera un lecho de área de sección
transversal uniforme A m2 , por el cual penetra el gas G con un
flujo de kg gas seco/h.m2 de sección transversal con humedad H1 y
T1. El gas sale a T2 y H2.
T2, H2
dz
T+dT,
H+dH
T, H
z
T1, H1
Tiempo para velocidad constante:
x1  S w  X 1  X C 
tc 
 hax1 / Gcs
Gcs T1  TW  1  e


Tiempo para velocidad decreciente:
x1  S w X C ln  X C / X 
tD 
 hax1 / Gcs
Gcs T1  TW  1  e


COEFICIENTES DE
TRANSFERENCIA DE CALOR
0.59
t
0.41
p
G
h  0.151
D
0.49
t
0.51
p
G
h  0.214
D
D p Gt

D p Gt

 350
 350
LECHO EMPACADO
Para determinar a que es m2 de área superficial/m3 de
lecho, en un lecho empacado con partículas esféricas con
un diámetro Dp en m.
g (1   )
a
Dp
Donde  es la fracción de espacios vacíos en el lecho.
Para partículas cilíndricas:
4(1   )(h  0.5Dc )
a
Dc h
Donde Dc es el diámetro del cilindro en metros y h
es la longitud del cilindro en metros.
Donde Dp es para un cilindro de una esfera que
tenga la misma área superficial del cilindro:


2 1/ 2
c
Dp  Dc h  0.5D
EJEMPLO

Una pasta granular se extruye para formar cilindros
con diámetro de 6.35 mm y longitud de 25.4 mm. El
contenido inicial total de humedad es 1 kg agua/kg
sólido seco y la humedad de equilibrio es 0.01 kg
agua/kg sólido seco. La densidad del sólido seco es
1602 kg/m3. Los cilindros se empacan sobre un tamiz
con profundidad x1= 50.8 mm. La densidad de
empaque del sólido seco en el lecho es 641 kg/m3. El
aire de entrada tiene una humedad H1 = 0.04 kg
agua/kg aire seco y T1= 121.1 ºC. La velocidad
superficial del gas es 0.811 m/s y atraviesa la
totalidad del lecho. El contenido crítico de humedad
total XtC = 0.50. Calcule el tiempo total para secar
los sólidos hasta Xt=0.10 kg agua/kg aire seco.
Para el sólido:
X1 = Xt1 – X* = 1.00 -0.01 = 0.99
XC = XtC –X* = 050 – 0.01 = 0.49
X = Xt - X* = 0.10 – 0.01 = 0.09
Para el gas T1 = 121.1 ºC y H1 = 0.04 se halla como
se indica a continuación Tw = 47.2 ºC y HW = 0.074.
Entonces la temperatura del sólido corresponde a TW
cuando se desprecia la radiación y la conducción.
La densidad del aire de entrada a 121.1 ºC y 1 atm:
 Humedad relativa
90
70 60 50
40
30
20
30
0.025
0.020
25
0.074
47.2
0.015
20
0.04
0.010
15
10
0.005
5
0
-5
-10
-10
-5
0
5
10
 Humedad absoluta kg/kg aire seco
Carta
psicrométrica
Tª bulbo seco ºC
121.1
35
40
0.000
45
50
55
60
vH  (2.83x10
3
3
 4.56 x10 H )T
vH  (2.83x103  4.56 x103 x0.04)(273  121.1)  1.187m3 / kg
1.00  0.04

 0.876kg(aire. sec o  agua) / m3
1.187
La velocidad de masa del aire seco es:
1
1
G  v (
)  0.811x3600 x0.876 x(
)  2459kgaire. sec o / h.m2
1  0.04
1.04
Para calcular Gt puede emplearse un valor promedio de H entre
0.040 y un valor de salida inferior a 0.074 como H= 0.05
Gt  2459  2459(0.05)  2582kg(aire  agua) / h.m2
La fracción de espacios vacíos  se calcula considerando que 1
m3 del lecho contiene sólidos más espacios vacíos. Un total de
641 kg sólido seco y si la densidad del sólido seco es 1602 kg
sólido seco/m3 sólido el volumen de sólidos será 641/1602 = 0.40
m3 de sólido, por consiguiente  = 1-0.4 = 0.60
La longitud del cilindro es h = 0.0254 m y Dc= 0.00635 m:
4(1   )(h  0.5Dc )
a
Dc h
4(1  0.6)(0.0254  0.5 x0.00635)
a
0.00635 x0.0254
a  283.5m2 área. sup erficial / m3volumen.del.lecho
Se calcula Dp que es el diámetro de una esfera
que tenga la misma área superficial del cilindro:


2 1/ 2
c
Dp  Dc h  0.5D

Dp  0.00635 x0.0254  0.5(0.00635)
Dp  0.0135m
El espesor del lecho es x1= 0.05085 m

2 1/ 2
Para calcular el coeficiente de transferencia de calor es
necesario calcular el número de Reynolds por lo que para el
aire a 121.1 ºC la viscosidad del aire es 7.74 x10-2 kg/m.h
Re 
D p Gt

0.0135 x 2582

 450
2
7.74 x10
Por lo que le corresponde:
Gt0.59
(2582) 0.59
h  0.151 0.41  0.151
Dp
(0.0135) 0.41
h  90.9W / m .K
2
De las tablas de vapor saturado para TW =47.2 ºC
Se busca en :
ENTALPÍA
T(ºC)
47.2
L. SAT.
EVAP.
V. SAT.
2389 kJ/kg
Se calcula el calor húmedo promedio con H = 0.05
cS  1.005  1.88H  1.005  1.88(0.05)
cS  1099 J / kg.K
Para calcular los tiempos de secado se usa:
2459
G
 0.6831kg / s.m 2
3600
TIEMPO DE SECADO PARA PERÍODO DE
VELOCIDAD CONSTANTE
x1  S w  X 1  X C 
tc 
 hax1 / Gc s
Gcs T1  TW  1  e


641x2389000 x0.0508 x(0.99  0.49)
tc 
0.683x1099 x(121.1  47.2) x1  e (( 90.9 x 283.5 x 0.0508) /( 0.683x1099
tC = 850 segundos
TIEMPO DE SECADO PARA
VELOCIDAD DECRECIENTE
tD
x1  S w X C ln  X C / X 

 hax1 / Gcs
Gcs T1  TW  1  e


641x2389000 x0.0508 x0.49 x ln 0.49 / 0.09
tD 
0.6831x1099 x(121.1  47.2 x1  e (( 90.9 x 283.5 x 0.0508) /(0.683x1099)) 
tD = 1412 segundos
SECADOR ROTATORIO DE
CONTACTO DIRECTO
Se diseñan con base a la transferencia de calor. Una ecuación
empírica dimensional para la velocidad de transferencia de calor
Q en J/h es:
0.5G
Q
D
0.67
VTLM  0.125DLG
V es el volumen del secador en m3.
L es la longitud del secador en m.
D es el diámetro del secador en m.
G es la velocidad másica en kg/m2.h
T es la media logarítmica de la temperatura.
0.67
TLM
SECADOR ROTATORIO DE
CONTACTO DIRECTO
El coeficiente volumétrico de transferencia de calor Ua está en
J/m3.h.K:
0.5G
Ua 
D
0.67
La temperatura más conveniente del gas a la salida es una
cuestión económica y se estima a partir de las unidades de
transferencia de calor. Para secadores rotatorios resultan más
económicos cuando el número de unidades de transferencia de
calor varía entre 1.5 y 2.5
Temperatura
SECADOR ROTATORIO DE
CONTACTO DIRECTO
TG2
Aire
TS2
TG1
Sólidos
TV
TS1
Longitud del secador
TG 2  TW 2
N t  ln
TG1  TW 2
TLM
(TG 2  TW 2 )  (TG1  TW 1 )

(TG 2  TW 2 )


ln
(TG1  TW 1 )

Donde TG1 es la temperatura de salida del aire, TG2 es la
temperatura de entrada del aire, TW1 es la temperatura de bulbo
húmedo del aire que sale y TW2 es la temperatura de bulbo húmedo
del aire que entra.
SECADOR ROTATORIO DE
CONTACTO DIRECTO
Q
 Cs (TS 2  TS1 )  X 1CL (Tv  TS1 )  ( X 1  X 2 )  X 2CL (TS 2  Tv )  ( X 1  X 2 )Cv (Tvf  Tv )
ms
Donde ms es la masa de sólidos completamente secos, X1 y X2
son los contenidos de humedad al inicio y al final
respectivamente, Q es la cantidad de calor transferido, CL calor
específico del líquido, CV es el calor específico del vapor, CS es
el calor específico del sólido,  calor latente de vaporización,
TS1 es la temperatura de entrada del sólido, TS2 es la
temperatura de salida del sólido, TV es la temperatura de
vaporización y TVf es la temperatura final del vapor.
EJEMPLO SECADOR ROTATORIO

Calcular el diámetro y la longitud de un secador rotatorio
adiabático para secar 1270 kg/h de un sólido sensible al
calor, desde un contenido inicial de humedad de 15% hasta
un contenido final de humedad de 0.5 %, ambos sobre base
seca. Los sólidos tiene una capacidad específica de 2.2
kJ/kg.K, entran a 26.7 ºC y no deben rebasar los 51.7 ºC.
Se dispone de aire caliente a 120 ºC y una humedad de
0.01 kg de agua/kg de aire seco. La velocidad másica
permitida para el aire es de 3420 kg/m2.h. Calor latente de
vaporización del agua a 38.5 es 2410 kJ/kg, el calor
específico del vapor de agua es 1.88 kJ/kg.K y el calor
específico del agua es 4.18 kJ/kg.K.
TG 2  TW 2
N t  ln
TG1  TW 2
120  38.5
1.5  ln
TG1  38.5
TG1  56.7º C
masa.agua.evaporada  ms ( X1  X 2 )
kg
masa.agua.evaporada  1270 (0.15  0.005)  184.15kg / h
h
Q
 Cs (TS 2  TS1 )  X 1CL (Tv  TS1 )  ( X 1  X 2 )  X 2CL (TS 2  Tv )  ( X 1  X 2 )Cv (Tvf  Tv )
ms
Q
 2.2(51.7  26.7)  0.15x4.18(38.5  26.7)  (0.15  0.005)2410  0.005x4.18(51.7  38.5)  (0.15  0.005)1.88(51.7  38.5)
ms
Q
 416
ms
kJ
Q  416 x1270  528320
h
Haciendo un balance de calor:
Q
G1 (1  H1 ) 
cS (TG 2  TG1 )
Donde G1es el flujo másico del aire que entra, H1 es la
humedad del aire que entra y cS es el calor húmedo
del aire que entra.
kJ
cS (
)  1.005  1.88H
kgaire. sec o.K
kJ
cS (
)  1.03
kgaire. sec o.K
El flujo de salida del aire total es:
528320
kg
G1 (1  H1 ) 
 8104
1.03(120  56.7)
h
kg
G1 (1  0.01)  8104
h
kg.aire. sec o
G1  8023
h
La humedad de salida:
masa.agua.evaporada
H 2  H1 
G1
184.15
H 2  0.01 
 0.033
8023
Para una temperatura de bulbo seco de 56.7 ºC del aire de
salida la humedad de salida es 0.033, si se va al diagrama
psicrométrico la temperatura de bulbo húmedo es
aproximadamente 38.5 ºC, lo mismo que la temperatura de
bulbo húmedo del aire de entrada lo cual es el caso de un
secador adiabático.
El área de la sección transversal del secador es:
G1 (1  H1 )
A
velocidad .másica. permitida
8104
2
A
 2.37m
3420
 4 x 2.37 
D

 

0.5
 1.73m
La longitud del secador es:
Q
L
0.67
0.0625DG TLM
TLM
(TG 2  TW 2 )  (TG1  TW 1 )
(120  38.5)  (56.7  38.5)


 42.22º C
(T  T )

 120  38.5 
ln  G 2 W 2
ln
(TG1  TW 1 )

 56.7  38.5 
kJ
1h
528320 x
h
3600
s
L
 10.6m
1h 0.67
0.0625 (1.73)(3420 x
) (42.22)
3600s
SECADO CONTINUO A
CONTRACORRIENTE



El secado continuo representa ciertas ventajas
sobre el secado por lotes. Casi siempre es posible
usar equipos de tamaño más pequeño y el
producto tiene un contenido de humedad más
uniforme.
En un secado continuo el sólido se desplaza por el
secador en contacto con una corriente de gas
paralela o contracorriente del sólido.
En la operación adiabática a contracorriente, el gas
caliente de entrada tiene contacto con el sólido que
sale ya seco.
Zona II
Zona de
precalentamiento
Temperatura
TG1, H1
Velocidad decreciente
Zona I
TG2, H2
Velocidad constante
TG , gas
TS1, X1
TS , sólido
TGC, HC
TS1, XC
Distancia a través del secador
TS2, X2
Zona de
precalentamiento
En la zona de precalentamiento el sólido se calienta hasta la
temperatura de bulbo húmedo. Se produce poca evaporación y se
pasa por alto cuando el secado es a temperaturas bajas.
Temperatura
Zona II
Zona I
Velocidad decreciente
Velocidad constante
TG2, H2
TG1, H1
TG , gas
TS1, X1
TS , sólido
TGC, HC
TS1, XC
Distancia a través del secador
TS2, X2
Zona de
precalentamiento
En la zona I de velocidad constante se evaporan la humedad sin
combinar y la superficial, mientras la temperatura del sólido
permanece invariable y equivale a la temperatura de saturación
adiabática.
Zona II
Temperatura
Zona I
Velocidad decreciente
Velocidad constante
TG2, H2
TG1, H1
TG , gas
TS1, X1
TS , sólido
TGC, HC
TS1, XC
Distancia a través del secador
TS2, X2
En la zona II se evaporan la humedad superficial no saturada y la
saturada, mientras el sólido se seca hasta el valor final X2.
G kg aire seco/h
Zona de
precalentamiento
Ls ( X C  X 2 )  G( H C  H 2 )
Temperatura
TG1, H1
Zona I
Velocidad decreciente
TG2, H2
Velocidad constante
TG , gas
TS1, X1
TS , sólido
Ls kg sólido seco/h
Zona II
TGC, HC
TS1, XC
Distancia a través del secador
TS2, X2
ECUACIÓN PARA EL PERÍODO
DE VELOCIDAD CONSTANTE
La velocidad de secado en la zona de velocidad constante de la
zona I sería invariable si no existieran condiciones cambiantes
del gas. La velocidad de secado se obtiene a partir:
R  k y M B (H w  H ) 
LS
t
A
X1
h
w
dX
X R
2
(TG  Tw )
G  Ls 
1
tc 


Ls  A  k y M B
H1
dH

Hw  H
Hc
Para el caso de Tw o Hw es constante para un secado adiabático, se
puede integrar la ecuación anterior y dar:
 Hw  Hc
G  Ls  1
tc 
Ln


 H H
Ls  A  k y M B
1
 w




ECUACIÓN PARA EL PERÍODO
DE VELOCIDAD DECRECIENTE
Si el secado de superficie no saturada , Hw es constante para
el secado adiabático, la velocidad de secado depende
directamente de X y se puede aplicar:
X
X
R  RC
 k y M B (H w  H )
XC
XC
Sustituyendo la ecuación anterior en la siguiente ecuación:
LS
t
A
X1
dX
X R
2
 Ls  X C
tD   
 A  kyM B
XC

X2
dX
H w  H  X
Sustituyendo dX por G dH/Ls y X por (H-H2G/Ls + X2
G  Ls  X C
tD 
 
Ls  A  k y M B
HC

H2
dH
 ( H  H 2 )G

(H w  H 
 X2
Ls


X C (H w  H 2 )
G  Ls  X C
1
tD   
Ln
Ls  A  k y M B H w  H 2 G  X
X 2 (H w  HC )
2
Ls


Se desea secar un material que se alimenta a una velocidad de
LS= 318 kg de sólido seco/h desde un contenido de humedad
libre X1 = 0.4133 kg agua/kg sólido seco hasta X2= 0.0374 kg
agua/kg sólido seco, en un secador continuo de túnel operando
con un régimen continuo a contracorriente. El flujo de aire
entra a G = 6000 kg aire seco/h y a 95 ºC con H2 = 0.0562 kg
agua/kg aire seco. El material entra a una temperatura de bulbo
húmedo de 48.3 ºC que permanece esencial mente constante
en el secador. La humedad de saturación a 48.3 ºC es HW =
0.0786 kg agua/kg aire seco. El área superficial disponible
para el secado es (A/LS)0.30 m2/kg sólido seco.
El contenido crítico de humedad de equilibrio resulta XC =
0.0959 kg agua/kg sólido seco y el valor experimental de
kyMBes 30.15 kg aire/h.m2.La velocidad de secado es
directamente proporcional a X durante el período de velocidad
decreciente. Calcule los tiempos de secado en la zona de
velocidad constante y en la zona de velocidad decreciente.
Zona de
precalentamiento
Temperatura
TG1, H1
Zona II
Zona I
Velocidad decreciente
Velocidad constante
TG , gas
TS1, X1=0.4133 TS , sólido
TG2, H2 =0.0562
TGC, HC
TS1, XC
Distancia a través del secador
TS2, X2 =0.0374
 Humedad relativa
90
70 60 50
40
30
20
30
HW
0.025
0.020
25
0.015
20
0.010
15
10
0.005
5
0
-5
-10
-10
 Humedad absoluta kg/kg aire seco
Carta
psicrométrica
0.000
-5
0
5
10
Tª bulbo seco
48.3
ºC
35
40
45
50
55
60
TIEMPO DE SECADO EN EL PERÍODO
DE VELOCIDAD CONSTANTE
Ls ( X C  X 2 )  G( H C  H 2 )
HC
LS
 H2 
G
X C
 X2
318
0.0959  0.0374
H C  0.0562 
6000
H C  0.0593
Ls ( X 1  X C )  G( H1  H C )
LS
X1  X C 
H1  H C 
G
318
0.4133  0.0959
H1  0.0593 
6000
H1  0.0761
 Hw  Hc
G  Ls  1
tc 
Ln


 H H
Ls  A  k y M B
1
 w




6000
1
 0.0786  0.0593 
0.30
tc 
Ln

318
30.15
 0.0786  0.0761 
tc  4.24h
En el período de velocidad decreciente se reemplaza:
X C (H w  H 2 )
G  Ls  X C
1
tD   
Ln
Ls  A  k y M B H w  H 2 G  X
X 2 (H w  HC )
2
Ls
tD 
6000
1
0.0959(0.0786  0.0562)
0.30 0.0959 0.0786  0.0562
Ln
6000  0.0374 0.0374(0.0786  0.0593)
318
30.15
318
t D  0.47h