Secado de granos por lecho fluidizado. - UAM-I

Se cado de gra nosp or lecho °uidiza do
Lilia V ¶
a zq ue zC h¶
a ve z1 y Mario V izcarra Me ndo za 2
De p a rtam e nto de B iote cnolog¶
³a,2 De p artam e nto de IPH,UA M-I
1
Par ¶
a m e tro sq ue i
n°uye n e n e lse cad
o
d
e gr a no s
E ntre los p ar ¶
a m e tros q ue i
n°uye n e n e lgra do de
dan~ o p or ca lor e n losce re a lesge ne r alm e nte e st¶
a n fa ctor e sta lescom o: conte ni
do inicialde hum e daddel
gr ano,te m p e ra tur a dela ire de se ca do y ti
e m p o de
tra ta m iento e ntre otrosfa ctore sim p orta nte s.A la um e ntar cua lquier a de e stosp ar ¶
a m e trossin un control
adecua do se p ue de a um e nta r la p osibilidadde dan~ ar
e lgra no (De rm otty E va ns,19 7 8; Gha ly y Taylor,
19 82 ; Gha ly y Suthe rland,19 84).E sp or tanto i
m p orta nte e sta blece r lascondi
ci
one sde op e ra ci¶
on p ara un corr e cto tra ta m i
e nto t¶
e r m ico se g¶
u n lasca ra cte r¶
³stica sdelgra no y ¯ja r li
m ite sde se gur i
dadde
losdife re nte stip osde se ca dore susa dos,a s¶
³com o lim ite sde controldentro de loscua lesla ca lidadno
se a a fe cta da (Ghaly y Suthe rland,19 84).Por a rriba de un conte nido de hum e dadde 2 5 a 30% se p re se nta n un m ayor p or ce nta je de gr anosrotosy ba ja ca lidadp or lo q ue se r e com ienda se car p or a ba jo de 6 0±C p a ra m a nte ne r la ca li
daddelgra no (Fine y e tal.,19 6 2 ; Hayw a rd,19 87 ).
R e ci
bi
d
o : 2 3 de Juli
o de 2 004.
A ce p tad
o : 31de A gosto de 2 004.
R e sum e n
E lse ca do a rtīciale sla form a m ¶
a se ¯ciente de se ca r
gra ndesvolu¶m e ne sde gra nosba jo condicione scontroladas.Losse cadore sconsta n de un dep ¶
o sito p a ra losgra nos,con un sop orte con p e rfora cione sdistribui
dasq ue p e rm ite e lp aso dela i
r e ,de un ve nti
lador q ue i
nduce la corriente de a ire y de una fue nte de ca lor p ar a ca lenta rlo.E lse cado con a i
r e caliente p e rm i
te se ca r las2 4hr sdeld
¶
³a ,sin e m bar go,debe hace rse con cui
dado e vita ndo sobre se ca r lasca p a si
nfe r i
ore sde loslote sde gra nos,e vi
ta r ¯sur a s
e n losgra nosp or cam bi
osdr¶
a sticosde te m p e ra tura y de dan~ a r su calidaddebido a a ltaste m p e ra tura s.E n contraste ,e lse ca do e n lecho °uidi
za do p rop orci
ona ba josconte ni
dosde hum e dade n e lgra no
e n tiem p oscortose xistiendo un bue n conta cto e ntre e ls¶
o lido y e lga s.A lm e zclarse e ls¶
o lido y e la i
re dura nte la °uidi
za ci¶
o n,se ase gura una hom oge ne iza ci
o n deltra ta m iento t¶
¶
e rm i
co delgra no con un
bue n controlde te m p e ra tura y p or lo ta nto de su ca lidad.A unq ue e lse ca do dep e nde p ri
nci
p alm e nte de
la te m p e r atura ,fa ctor e sta lescom o e lti
e m p o,la va riedaddelgr ano y su conte nido de hum e daddebe n
se r considera dos.
E lobje tivo delse cado de losgr anose sconse rva rlos,m a nte niendo un nive lde hum e dadtalq ue e vi
te e lcr e ci
m i
e nto de m icro orga ni
sm osi
nse ctosy re a ccione s e nzi
m ¶
a ti
ca s de descom p osici¶
o n (Pom e ra nz,
1988).A dem ¶
a s,silosgra nosson a lm ace na doscon a ltosni
ve lesde hum e dad,se p ue den or i
ginar calenta m ientosq ue losdan~ a r ¶
a n,a fe ctando tanto su com p osici¶
o n q u¶
³m ica com o su asp e cto f¶
³si
co.E lse ca do de
gra nose suna op e ra ci¶
o n,e n la q ue se e li
m i
na la hum e dadde loss¶
o li
dosp or e va p ora ci¶
o n e n una cor riente de aire ge ne ra lm e nte a te m p e r atura e levada y con
un conte ni
do de hum e dadm e nor a ldels¶
o lido.E sdecir,e suna op e ra ci
o n e n la q ue e xiste una tra nsfe r e n¶
cia si
m ult¶
a ne a de ca lor y m asa .
61
Ri
e sgo sd
e lse ca d
o d
e gr ano s
E lse ca do de gr anosinvolucra riesgossobre la ca lidadindustri
a ldelgr ano con la p ¶
e rdida de susp rop i
edadesfunciona lesdebido a lostra ta m i
e ntost¶
e r m icosr ¶
a p idoscon alta ste m p e ra tur asm uchasve ce ssi
n
ca m biosa p ar e nte sdelgra no a si
m p le vi
sta (Gha ly
e tal.,19 7 3; Lup a no y A n~ ¶
o n,19 87 ).E lse ca do re duce
e lp e so y volum e n delgra no p udiendo a lte ra r su ca lidad.E sto e sm ¶
a sse rio sie lgra no e susa do p ar a se m illa o e n e lca so delgra no usa do p a ra la i
ndustria
(Tosie tal.,19 82 ).Pa ra e lse cado de losgra nosnor m a lm e nte se usa n e q uip osde se ca do continuo,donde la cam a de gra nosi
nte ra ctu¶a con e la ire de se ca do e n corriente di
re cta ,contra corriente o °ujo cruza do.E lcontrolde te m p e ra tur a delgr ano e n e ste tip o
de se ca do e sdi
f¶
³ci
lya q ue e xiste n im p or tante sgra di
e nte sde te m p e ra tur a y hum e dade n dife re nte szonasdele q ui
p o.De igualform a ba jo condicione se sp e c¶
³¯casde op e ra ci
o n ta lcom o suce de e n losse ca do¶
re sdonde se a lm a ce na e lgra no ta m bi
¶
e n p ue de o cu-
62
rrir sobre ca lenta m iento a trav¶
e sdelgra no e sta ciona rio p or i
r re gular i
dade n la he te roge ne idaddelse ca do.E sto conduce a una fa lta de uni
form i
dade n e lse ca do delgr ano y p or ta nto e n e ldan~ o t¶
e rm i
co delgra no a fe ctando la viabilidadde la se m illa as¶
³com o su
ca li
dadi
ndustrial(Lup a no y A n~ ¶
o n,19 86 ).E n ge ne r al,e lse ca do e sm ¶
a sr ¶
a p ido,cua ndo e lconte ni
do de hum e daddelgr ano e salto y la te m p e ra tura delaire e sa lta y su hum e dadre lati
va ba ja .La dura ci¶
o n delse cado e sdif¶
³ci
lde p re decir,e lp ro ce so e s
i
n°ue nci
a do signīca ti
va m e nte p or e lti
p o de gra no,conte nido de hum e dadinicialy ¯na l,te m p e ra tura y °ujo de a i
r e .Sie lti
e m p o de se cado e sm uy
r¶
a p ido a a ltaste m p e ra tura se lcalor e xce sivo p ue de m a tar e le m bri¶
o n de la se m illa.E lsobr e se ca do
ha ce m ¶
a ssusce p tible a la se m illa a ldan~ o m e c¶
a ni
co y a le stre llam i
e nto de su cubierta .Sip or e lcontra rio e lse ca do e sm uy lento; p ue den o currir losa ta q ue sde m icr o or ga nism ose n lasca p assup e ri
ore s,decli
naci
o n de la ge rm i
¶
na ci
o n y sobre to do falta de
¶
uniform i
dade n e lse ca do ¯na l.La sdesve nta ja sde
un se cado con a ltaste m p e ra tura sp ro ducir¶
a a grieta m iento delgra no p or te nsi
o n a ce ntua ndo e le sta ¶
do q ue bra dizo y susce p ti
bilidada la fra ctura ,cam biando la densidaddelconjunto y p ¶
e r di
da delp o der
ge rm inativo.
M e ca ni
sm o sd
e se cad
o
Los m e ca nism os p or los cua les e lagua aba ndona
a ls¶
o lido som e tido a un p ro ce so de se ca do,p ue den
se r dife re nte s(Ge ankop li
s19 9 5).Un p ri
m e r m e ca nism o e se lconve cti
vo,e lcua lse da com o re sulta do de una e va p ora ci¶
o n sup e r ¯cialq ue e sp rop orci
ona la la ca nti
dadde ca lor q ue llega a ls¶
o lido.C ua ndo e lagua q ue se e xtra e sa le delinte rior dels¶
o li
do,losm e ca nism osp ue den se r di
fe re nte s: cap ilar i
dad,difusi
o n de a gua ,difusi
¶
o n de va p or,e ncogi
¶
m iento dels¶
o li
do,e tc.E vi
dente m e nte ,e stosm e ca nism os
dep e nden e n bue na m e dida de la na tura leza i
nte rna dels¶
o lido (V i
zca rra e tal.,19 9 8).
C ur vasd
e se ca d
o
Una gr ¶
a ¯ca e n la q ue se re laciona e lconte nido de hum e daddels¶
o lido,ba se se ca (X ),e n funci
o n delti
¶
em p o de se ca do (t),(¯gura 1),q ue e scono cida com o la
cur va de se cado de un s¶
o li
do e n p ar ti
cular.
Donde:
X C onte nido de hum e dadbase se ca
XC Hum e dadcr¶
³tica dels¶
o li
do
X ¤C onte ni
do de hum e dade n e q ui
li
br i
o
E n e sta ¯gura ,se p ue den distingui
r,la r e gi
o n com ¶
p re ndi
da e ntre losp untosA y B ,q ue e scono cida co-
C o nta cto S 53,6 1{6 7 (2 004)
Figur a 1.C ur va t¶
³p ica de se ca do de un s¶
o lido.
m o e lp e riodo de ve loci
dadde se ca do consta nte ,y
q ue se ca ra cte riza p orq ue guar da una r e laci
o n li¶
ne a le ntre X y t; e lp unto B ,q ue m a rca e l¯n de e ste p e r i
o do,y q ue se cono ce com o p unto cr¶
³tico y de¯ne un ca m bio e n e lm e ca ni
sm o q ue controla e lse ca do.E sdecir,m i
e ntra sq ue e n e lp e ri
o do de ve locidadde se cado consta nte ,e lm e canism o q ue controla e lp ro ce so e s la tra nsfe re nci
a e xte rna de ca lor p or conve cci
o n,a p a rti
¶
r de e ste p unto,e lcontroldelp ro ce so va a e sta r condicionado a la na tura leza i
nte rna dels¶
o lido,ha ci
¶
e ndose m ¶
a sim p orta nte e lcontroli
nte rno,m i
e ntra sm ¶
a sava nza e lp ro ce so de se ca do.La hum e dade n e ste p unto se cono ce com o hum e dadcr¶
³ti
ca dels¶
o li
do (XC ).Finalm e nte ,e ntre losp untosB y C ,se e ncue ntra la r e gi
o n cor re s¶
p ondi
e nte a lp e r i
o do de ve loci
daddecr e ci
e nte de se ca do,la q ue a su ve zse ca ra cte ri
za p or q ue lasp e ndi
e nte sde lasta nge nte sa la cur va ,decre ce n continuam e nte e n to da la re gi
o n.E lp ro ce so de se ca do
¶
aq u¶
³re p re se nta do,te rm i
na cua ndo se llega a lconte ni
do de hum e dadde e q ui
li
br i
o (X ¤),e lcua lse a lca nza cuando la p r e si¶
o n p a rci
a ldela gua delga si
gua la a la p re si
o n de va p or dela gua conte nida e n e ls¶
¶
o lido.E sp e c¶
³¯ca m e nte ,p ue de ha be r s¶
o li
dos q ue s¶
o lo
p re se nte n p e riodo de ve loci
dadconstante de se ca do (ge lde s¶
³li
ce ,p .e.) o p ue de habe r losq ue solo
p re se nte n p e ri
o do de ve loci
daddecr e ci
e nte de se ca do,com o la m ayor¶
³a de losgra nos,e ntre e llose ltrigo.(E a rle,19 88; Ge ankop li
s,199 5).
Pr o ce so a ve l
o ci
d
adco nstante d
e se cad
o
C uando e ls¶
o lido se se ca ba jo e sta scondi
ci
one s,los
balance s de m a te ria y e ne rg¶
³a se e sta blece n e ntre
la p e l
¶
³cula de a i
r e sa tura do q ue ro dea a la p ar t¶
³cula h¶
u m e da y e lm e di
o.De e sta m ane ra se p ue de considera r,p a ra e fe ctos p r¶
a cticos,q ue la te m p e ra tura y la hum e daddelga scorr e sp ondi
e nte sa la inte rfa se son,re sp e ctiva m e nte ,la te m p e ra tura de bulbo h¶
u m e do y la hum e dadde satura ci¶
o n.C om o la
te m p e r atura de la p a rt¶
³cula no sufre ca m bios dura nte e ste p e riodo,e lca lor tra nsfe r i
do p or conve c-
Se ca do de gr anosp or lecho °ui
diza do. Lilia V ¶
a zque zy Ma rio V izca rra .
ci¶
o n (en a use ncia de ra diaci
o n),desde e lgasha sta
¶
e ls¶
o lido,e susa do p ar a la e va p ora ci¶
o n y corre sp onde a lca lor late nte de va p oriza ci¶
o n dela gua q ue sa tura la inte rfa se (Ge a nkop lis,199 5; B re nna n e tal.,
1980).Por lo ta nto,se p ue den p lante a r lossi
guiente sba lance sde e ne r g¶
³a y m a sa .
condi
ci
o n ini
¶
ci
a l:
t = 0 8r X = X0
condi
ci
o n de la fronte ra :
¶
B a lance de e ne r g¶
³a :
q = h A (T S ¡T W )
63
(1)
8t r= 0
@X
= 0::
@r
8t r= R
X = X¤
B a lance de m a sa :
N
A
= kY A (YW ¡YS )
(2 )
A m bosbalance sse re laciona n e ntre sip or
q = N A ¸W
(3)
donde:
q e se l°ux de ca lor ,N A ,e l°ux de m asa (agua q ue se
e va p ora ),W,e lcalor late nte de va p ori
za ci¶
o n,h,e l
co e ¯ciente conve ctivo de tra nsfe re ncia de calor,kY ,
e lco e ¯ci
e nte conve ctivo de tra nsfe re ncia de m a sa,A ,
e l¶
a re a p a ra transfe re ncia p a ra ca lor y p a ra m a sa ,T S ,
la te m p e ra tura e n e lse ca dor,T W ,la te m p e ra tura de
bulbo h¶
u m e do,YW ,la hum e dada bsoluta a condi
ci
on
¶
de sa tura ci
o n y YS ,la hum e daddela ire e n e lse cador.
¶
Pr o ce so d
e ve l
o ci
d
add
e cr e ci
e nte d
e se cad
o
E n e ste p e riodo,la m i
gra ci
o n de hum e dada la su¶
p e r¯cie dels¶
o lido e si
nsu¯ciente p a ra m a nte ne r sa tura da la p e l
¶
³cula de aire q ue r o dea a ls¶
o lido.B a jo e sta scircunsta nci
a s,la ra p i
dez de se ca do no dep e nde solo de lascondicione se n la p e l
¶
³cula,sino a dem ¶
a s,
de la e structura i
nte rna dels¶
o lido y de losm e ca nism osde m i
gra ci¶
o n de la hum e dad.A m e nudo solo se
p ue de e sp e cular a ce rca de cu¶
a lm e ca ni
sm o de tra nsfe re ncia e se lq ue p r e va lece p ar a un s¶
o li
do p a rticular
(Mujum dar ,19 87 ).E n la li
te ra tura ,son doslosm e ca nism osq ue con m ayor fre cue ncia se p lante an,e ldi
fusivo (gra di
e nte de conce ntra ci¶
o n),ta nto p a ra agua
l
¶
³q ui
da com o p a ra va p or,y e lm e ca nism o de transfe re ncia p or ca p ilaridad(gra di
e nte de p r e si¶
o n)(Ge a nkop lis,19 9 5; E ar le,19 88; B r e nna n e tal.,19 80; K uni
iy Le ve nsp i
e l,19 9 1).
E n e lca so delm e ca ni
sm o de tra nsfe re ncia y di
fusi¶
o n consider ando una p ar t¶
³cula e sf¶
e rica de ra di
o R
y co e ¯ci
e nte de di
fusi¶
o n consta nte ,e lbalance de cora za e n un e lem e nto de volum e n e s:
¡4¼r2 D
¯
¯
¯
@x ¯
¯+ ¡4¼r2 D @X ¯
¯
@r r
@r ¯
r+ ¢
(4)
r
donde:
D co e ¯ci
e nte de difusi
vidade fe cti
va de la p a rt¶
³cula
X conte ni
do de hum e dade n e ls¶
o li
do (ba se se ca )
X ¤conte ni
do de hum e dade n e q ui
libri
o
X0 hum e dadini
ci
a ldels¶
o li
do
r p osici¶
o n r adi
al
R ra dio de la e sfe ra
Soluci¶
o n a la e cua ci¶
o n dife re ncialp a rci
a lde se gundo
or den:
·³ ´
¸
1
6 X 1
n¼ 2
X ¡X ¤
=
e
x
p
¡
D
t
X0 ¡X ¤ ¼2 1 n 2
R
donde:
¹=
X
Z
R
0
4¼r2 Xdr
(4=3)¼r3
(5)
(6 )
E n la ¯gura 2 se p r e se nta n losp e r¯lesde hum e dad
q ue se e stablece n dentro dels¶
o li
do de a cue rdo a lm odelo a nte sp lante ado.
C uando e lt¶
e rm i
no e xp one nci
a lde la e cua ci¶
o n de difusi
o n,D ¼2 t=R2 > 1:2 ,se p ue de ap r oxim a r la solu¶
ci¶
o n a un solo t¶
e r m ino de la se rie.E sta sim p līca ci¶
o n e sfr e cue nte m e nte a p lica da e n e la n¶
a li
sisdelse ca do de gr a nos(donde K e sla constante q ue a gr up a a lco e ¯ci
e nte de difusividad):
X ¡X ¤
=
X0 ¡X ¤
=
µ ³ ´ ¶
6
¼ 2
e xp ¡
Dt
2
¼
R
6
e xp (¡K t)
¼2
(7 )
64
C o nta cto S 53,6 1{6 7 (2 004)
¤
XX
= e xp (¡kt)
X0 ¡X ¤
(9)
E sta re laci¶
o n se p ue de obte ne r p a ra di
fe r e nte ste m p e r atur as de op e ra ci¶
o n delse ca dor,p or lo q ue se
p ue de p rop one r q ue la consta nte de p rop orci
ona lidadk,va r¶
³a con la te m p e ra tura de a cue rdo a la ley
de A rr he nius,com o sigue :
µ
¶
E
k = k0 e xp ¡
RT
Figur a 2 .Pe r ¯les de hum e daddentro de la p a r t¶
³cula
e sf¶
e r ica .
O tra re laci
o n m uy p a re ci
¶
da a e sta e cuaci
o n y q ue
¶
e ssi
m i
lar a la ley de N e w ton de e nfri
am i
e nto,tam bi
¶
e n e sm uy utiliza da e n e la n¶
a li
si
sdelse ca do de gra nos(E a rle,19 88).E sta e cua ci¶
o n sup one q ue la r ap i
dez de p ¶
e rdi
da de hum e daddelgra no ro dea do p or
un m e di
o a te m p e r atura consta nte ,e sp rop orcional
a la di
fe r e nci
a e ntre la hum e daddelgr a no y la de
e q uilibrio:
dx
¡ = k(X ¡X ¤)
dt
(10)
k consta nte de ve loci
dadde se ca do
k0 fa ctor p re e xp one nci
al
E e ne r g¶
³a de a ctiva ci
on
¶
R consta nte de losga se s
T te m p e r atura
E sta e cua ci¶
o n p ue de se r l
¶
³ne a riza da,a lre lacionar e l
ln k vs.1=T ,p ar a obte ne r la e ne rg¶
³a de acti
va ci¶
on
(E ) corr e sp ondi
e nte alp ro ce so de se ca do,a p ar ti
r
delvalor de la p e ndiente de la r e cta ,y e lva lor de
k0,de la ordenada a lor i
ge n,ta lcom o se p re se nta e n
la ¯gura 4:
(8)
donde: k = consta nte de ve loci
dad
y q ue gr¶
a ¯ca m e nte corre sp onde a la re p re se nta ci
on
¶
de la ¯gur a 3:
Fi
gur a 4.C ¶
a lculo de la e ne r g¶
³a de a ctiva ci¶
o n y delfa cto r
e xp o ne ncial.
Figur a 3.C in¶
e tica de se ca do.
A linte gra r e sta e cua ci
o n consider ando q ue a t = 0,
¶
X = X0,se llega a la si
gui
e nte soluci¶
o n:
Se cad
or d
e l
e cho °ui
d
i
za d
o
E ste tip o de se ca dore sha n dem ostra do su gra n utilidady ap li
ca ci¶
o n e n losp ro ce sosde se ca do.Indudablem e nte e ntre lasp ri
nci
p a lesve nta ja sq ue a p or tan e stose q ui
p os,e se ltra ta m iento hom og¶
e ne o a l
q ue se som e te n los s¶
o lidos,a dem ¶
a s de p o der i
m p lem e ntar op e ra cione sta nto p or lote scom o continuas.La gra n m ovi
lidadq ue tiene n loss¶
o li
dos°uidi
zados,ha ce q ue se favor e zca la di
si
p a ci
o n de calor,
¶
lo cua lle con¯e r e gra ndescar acte r¶
³sti
ca st¶
e rm ica sa
Se ca do de gr anosp or lecho °ui
diza do. Lilia V ¶
a zque zy Ma rio V izca rra .
la op e ra ci¶
o n.C onsi
dera ndo q ue e lfe n¶
o m e no de se ca do e suna tra nsfe re ncia si
m ult¶
a ne a de ca lor y m a sa,
dep e ndiendo delm e ca nism o q ue controle e lp ro ce so,e llecho p ue de op e ra r de m a ne ra ace p tablem e nte
i
sot¶
e rm ica .A s¶
³,cuando e lp r o ce so e se lp e riodo de se ca do consta nte ,se p ue de consider ar q ue la te m p e ra tura de op e ra ci¶
o n dellecho,e sla te m p e r atura de sa tura ci
o n dela ire (bulbo h¶
¶
u m e do).E n la m e dida q ue
p re va lece e lp e riodo de se ca do decre ciente ,la te m p e ra tura dellecho e voluciona a la te m p e ra tura de a li
m e nta ci¶
o n dela ire alse cador,debi
do a q ue e ls¶
o li
do se ca lienta conti
nua m e nte ha sta alca nzar la te m p e ra tura de bulbo se co delaire .E ntre las p rinci
p a les desve nta ja s q ue se a so ci
a n a lfuncionam iento de e stose q uip os,se p ue den se n~ a lar ,e ldete ri
oro m e c¶
a ni
co q ue p ue de sufrir e ls¶
o lido,a le sta r conti
nua m e nte som e tido a inte ra ccione se ntre losm ism os
s¶
o li
dosy con lasp a re desdelr e cip iente .Side ini
ci
o
hay una a m p li
a distribuci
o n deltam a n~ o de p a rt¶
¶
³cula,la °ui
di
zaci
o n de e stoss¶
¶
o li
dosno e sf¶
a cilde a lca nza r,ya q ue lasp ar t¶
³culasm ¶
a sp e q ue n~ a stienden a sa lir p r i
m e ro m i
e ntra sq ue lasde m ayor ta m a n~ o,ap e na se m p ieza n a °ui
di
za r o e st¶
a n e st¶
a ti
ca s.O tra li
m ita ci¶
o n se r¶
³a q ue debi
do a la na tura leza dels¶
o li
do,¶
e stosno se °uid
¶
³ce n,ya q ue se aglom e r an,o de
p a rtida form a n gr um os,e tc.O tra de lasdesve nta jasde la op e ra ci¶
o n de losse cadore sde lecho °ui
diza do son losa ltoscostosp or consum o de e ne rg¶
³a ,debi
do a lasr e lativam e nte gra ndesca nti
dadesde a i
re q ue se m a ne ja n (Davi
dson y Ha rr i
son,197 1).
Fl
ui
d
i
zaci
o n,e stud
¶
i
o hi
d
rod
i
n¶
am i
co
E le stado °uidiza do se a lca nza cuando una cor riente de aire ,intro duci
da a un re cip i
e nte ,norm alm e nte ci
l
¶
³ndri
co,donde se e ncue ntra con¯na da una ca rga de s¶
o lidos,e slo su¯ciente m e nte a lta q ue ve nce la
re siste ncia i
ne rci
a lde loss¶
o lidose n re p oso,q ue dando ¶
e stossusp e ndi
dose n la m ism a corriente de a i
re .E lp unto de tra nsi
ci
o n e ntre e le sta do de r e p o¶
so a bsoluto de loss¶
o lidosale sta do °uidiza do,se cono ce com o e lp unto de ve lo ci
dadm ¶
³nim a de °ui
di
za ci
o n.E n e lotro e xtre m o,cua ndo loss¶
¶
o lidose m pi
e za n a se r a rra stradosfue ra delre ci
p iente ,se cono ce com o p unto de ve loci
dadte rm i
na l(Za he de t
al.,199 5).C ua ndo la °uidi
zaci
o n de loss¶
¶
o li
dose sobte ni
da p or m e di
o de un °ui
do ga se oso,a e sta °ui
di
za ci
o n se le denom i
¶
na °uidi
zaci
o n a gr e ga ti
¶
va y se
ca ra cte riza p or la p re se nci
a de bur bujas e n e llecho.Sie lm e dio °ui
diza nte e sun l
¶
³q uido,e ntonce s
se denom i
na °uidi
za ci¶
o n p ar ti
culada y se ca ra cte r i
za p or una e xp a nsi¶
o n continua dellecho conform e
a um e nta e l°ujo de l
¶
³q ui
do.E lcom p orta m iento hi
dro din¶
a m ico dellecho °uidi
za do,e n e lq ue loss¶
o li
dosse com p orta n com o un l
¶
³q uido e n e bullici¶
o n le
ha confe rido ca ra cte r¶
³stica sm uy p e culi
a re sa e stos
siste m a s,lascu¶
a lesha n sido am p liam e nte e xp lota dase n p ro ce sosf¶
³sicosy q u¶
³m icos.Una de lasgra n-
65
desve nta ja sa p oyadase n e ste com p ortam iento hidro di
n¶
am i
co de loss¶
o li
dos°ui
diza dos,e se lq ue se
p ue dan op e r ar e stose q ui
p ose n for m a continua (De r m otty E vans,19 7 8; E va ns,19 83).
Cl
a si
¯ca ci
on d
¶
e l
o ss¶
ol
i
d
os
De acue r do a lasp r op i
e dadesp a rticulare sde loss¶
o lidos,com o lo son la densi
dada p a re nte ,e ltam a n~ o
p rom e di
o de p ar t¶
³cula y e sfe ricidad,¶
e stos p ue den
clasīcar se e n di
fe r e nte sgrup os.Grup o A : Son m a te rialescon ta m a n~ o de p ar t¶
³cula p e q ue n~ o o ba ja densi
dad(»1.4g/cm 3 ).Son ae re ablesy °uidi
zan f¶
a ci
lm e nte ,p ro duce n un burbuje o suave con burbuja sp e q ue n~ a s,un e je m p lo t¶
³p i
co e se lcatali
za dor p a ra re a ccione sde r om p im iento de m ol
¶
e culas.Grup o B : Pose e n un tam a n~ o de p ar t¶
³cula e n e lr ango: 40 m m
< dp < 500m m y densi
dade ntre 1.4y 4g/cm 3 ,°ui
diza n bien,con burbuje o vigor oso y burbuja sq ue ti
e nden a cr e ce r,a e ste gr up o p e rte ne ce la a re na .Gr up o C : A e ste otro grup o p e r te ne ce n loss¶
o li
doscohe si
vos,p olvosm uy ¯nos,com o p or e je m p lo lasha ri
na sq ue son m uy dif¶
³cilesde °uidi
zar .Grup o D:
Lo constituye n p a rt¶
³culasgra ndeso densas,p r o duce n un lecho e xp losivo,cuando e llecho e sp rofundo y son di
f¶
³ci
lm e nte °ui
diza bles,e je m p lo de e ste
gr up o son losgr a nos.E n ge ne ra llosgr anosy e sp e c¶
³¯cam e nte e ltrigo,ge ne ra n e n e le sta do °uidi
za do,un lecho vi
gorosa m e nte burbuje a nte y e n o ca sione se xp losi
vo (K uni
iy Le ve nsp iel,19 9 1).La clasi¯ca ci¶
o n de loss¶
o li
dosde a cue rdo a la m e to dolog¶
³a
e stableci
da p or Ge ldart(1986 )consider a lasca ra cte r¶
³stica sde lasp a rt¶
³culasq ue ha ce n q ue se °ui
dice n de una form a u otra .E stasca ra cte r¶
³sti
casse re lacionan e n una gr¶
a ¯ca (¯gura 5)e n e sca la loga r¶
³tm ica de (½S ¡½)vs.dP
½S densi
dads¶
o li
do
½ densi
dadgas
dP di
a m e tro p a rt¶
¶
³cula
A : Le cho a ire a ble
B : Le cho °ui
diza ble
C : Pa rt¶
³culasC ohe siva s
D: Le cho e xp losivo
M ap e o d
e lr ¶
e gi
m en d
e °ui
d
i
zaci
on
¶
De a cue rdo a un e studio re a liza do p or Gra ce (K uni
iy Le ve nsp i
e l,19 9 1),lasca ra cte r¶
³stica sdellecho
°ui
diza do se p ue den cono ce r a lr e laci
ona r la ve lo cidadde °ui
diza ci
o n norm a liza da (u ¤)y e ltam a n~ o de
¶
p ar t¶
³cula norm a li
zada (dP ¤)com o se m ue stra e n la
¯gur a 6 .
E n ge ne r allosgra nosy e sp e c¶
³¯ca m e nte e ltrigo,ge ne ra n e n e le sta do °uidi
za do,un lecho vigor osa m e nte burbuje a nte y e n o ca si
one se xp losivo.La ve lo cidadte r m inale sla ve loci
dada p a rti
r de la cu¶
a llas
p ar t¶
³culass¶
o li
dase m p iezan a se r a rra stra dasfue ra
66
C o nta cto S 53,6 1{6 7 (2 004)
° = ace lera ci
o n de la grave dad
¶
¹= vi
scosidaddelga s
E lse ca do de gr anose se xte nsa m e nte usa do p ar a re ducir la hum e daddelgr ano cose cha do sin e m bar go m a losp r o ce sosp ue den dan~ a r su ca lidad.E n los
se ca dor e sp or lecho °ui
diza do p ue de lleva rse a ca bo un e stricto controlde te m p e ra tura con tra ta m ientoshom og¶
e ne osdelgra no m e jor conta cto e ntre e ls¶
o lido y e lga slo q ue favore ce la transfe re ncia de m a sa y ca lor dando com o r e sulta do tiem p oscortosde tra ta m iento con re sp e cto a otrosti
p os
de se ca dore s
Bi
bl
i
o gr af¶
³a
Figur a 5.C lasi¯ca ci
o n de s¶
¶
o lidos.
1. B re nna n,J.G,.B utte rs,J.R .,C ow e ll,N .D.y
Li
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³a
de losali
m e ntosca p i
tulo 12 ,p p 2 36 -2 7 9 ,2 a E d.
A cribia,Za ra goza ,E sp a n~ a
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ng ce re a lgra in,p p 2 0,51-54.
T he A .V .I.Publi
shi
ng C om p a ny,Inc.W e stp ort,
C onn.U.S.A .
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on of
°ui
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e r¶
³a de losa lim e ntos,
p p 83-100.2 a E d.A cribia,Za ra goza ,E sp a n~ a
Fi
gur a 6 .Ma p e o de losr e g¶
³m e ne sde °ui
di
za ci
o n.
¶
de re ci
pi
e nte .E sta ve loci
dadm a rca e ll
¶
³m ite dele sta do °ui
diza do de lasp ar t¶
³culasy e m p i
e za e lr¶
e gi
m e n de tra nsp orte ne um ¶
a ti
co (K uniiy Le ve nsp i
e l,
199 1).E sta s ca nti
dadesse p ue den ca lcular a p a rtir de lassi
guiente se cua cione s:
dp ¤= dp
·
¸
1=3
±s(±s ¡±)
¹
(11)
dp ¤= ta m a n~ o de p ar t¶
³cula norm ali
za da
u ¤= u
·
¸
1=3
±
¹(±s¡±)g
u¤= ve loci
dadde °uidi
za ci¶
o n norm a liza da
±S = densidaddels¶
o lido
±= densidaddelga s
(12 )
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T he desi
nfe sta ti
on ofw he a ti
n a conti
nuos-°ow
°ui
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ne nnon 2 a E d.Se ri
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diza do. Lilia V ¶
a zque zy Ma rio V izca rra .
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Te chnology .V olI a ndII.T hirdE d.Y.Pom e ra nz.A m .A sso c.C e re a lC he m .,St.Pa ul.Minn.,
U.S.A .
16 . Tosi
,E .,Masciar e lli,E .Ta p iz,L.y C iap p i
ni
(19 88).Se cado de gr anos e n lecho °uidi
za do.
Flui
do din¶
a m ica de lechosde so ja,sorgo y tri
tica le.R e v.A groquim .Tecnol.A lim e nt.2 8(2 )
2 2 1-2 32
67
17 . V i
zca rra ,M.M.,R e ci
o E .A .,V ¶
a zq ue zC h.L.y
R u¶
³zM.R .(199 8).E fe cto delconte ni
do de hum e dady te m p e ra tura e n la dete r m ina ci¶
o n de la
di
fusivi
daddela gua dur ante e lse ca do de trigo e n lecho °uidi
zado.Insti
tuto Me xica no de
Inge ni
e r¶
³a Q u¶
³m i
ca .Tecnol.Ciencia E duc.13(12 ):11-19
18. Za he d,H.A .,Zhu,X .J.y Gra ce ,R .J.(199 5).
Mo delling a ndsi
m ulation of batch a ndcontinuous°uidize dbe ddrye rs.Drying Technol.13
(1,2):1-2 8
cs