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TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SALINA CRUZ
“REPORTE DE INVESTIGACIÓN: SECADOR DE TAMBOR
ROTATORIO”.
TEMA 3 : HUMIDIFCACIÓN Y SECADO
ASIGNATURA: LABORATORIO INTEGRAL III.
INGENIERÍA QUÍMICA
GRUPO: 8 F
PRESENTA:
AZCORRA VAZQUEZ ROGER ARMANDO.
GUTIÉRREZ GUTIÉRREZ NARCISO ALBERTO.
HERNÁNDEZ ARCE KEVIN ALFREDO.
LÓPEZ CALLEJA GLADYS ISSEL.
LÓPEZ JIMÉNEZ JAUDIEL ISAÍAS.
PROFESOR:
ING. GORGONIO GONZÁLEZ MILDRED LETICIA
SALINA CRUZ, OAX., MAYO 2022
Instituto Tecnológico de Salina Cruz
INTRODUCCIÓN
El secado forma parte de numerosas operaciones unitarias llevadas a cabo por la
industria, ya que, respectivamente, esta operación se ha convertido en la más
habitual. Las operaciones de la unidad son pasos que componen un proceso, cada
paso se llama operación y se puede aplicar tanto a los procesos físicos como a los
químicos. Estas operaciones son estudiadas por ingeniería y se basan en la ciencia
y la experiencia. Según los mismos autores, una serie de principios y técnicas son
necesarios para el tratamiento de las operaciones de la unidad.
El secado es el paso de un líquido presente en un sólido húmedo a una fase
gaseosa insaturada. La operación de secado ofrece numerosas ventajas, como el
aumento de la vida útil del producto, la facilidad de transporte y la comercialización,
ya que los alimentos secos son ligeros, las pérdidas se reducen después de la
cosecha, además de ser innecesarios al trabajo especializado.
Existen dos métodos básicos de secado, el secado natural y el secado artificial.
El secado natural es la simple exposición de los alimentos al sol. Adecuado para
regiones con una temperatura media de 35ºC a 40°C y bajas tasas de
contaminación. El secado artificial se define mediante el uso de equipos en los que
se encuentra el alimento, y el proceso de deshidratación se produce durante un
período determinado.
Coulson y Richardson (2005) desarrollaron un estudio en el que clasifican los
secadores utilizando algunas variables, como el estado físico de los alimentos
(líquido, pasta, sólido húmedo), método de transporte sólido, sistema de calefacción
(conducción, convección, radiación). Uno de los secadores más utilizados es el
secador de bandeja, éste es un equipo de operación discontinua, formado por una
cámara, donde el material a secar se coloca en bandejas o bandejas.
Otro tipo de secador es el secador rotativo, que consiste en un tubo cilíndrico
ligeramente inclinado hacia la salida, y el material a secar, generalmente sólidos
granulares para este tipo de secador, se mueve a través del tubo cuando gira.
DESCRIPCIÓN
El secador rotatorio es un tipo de secador usado en la industria para reducir el
contenido de agua en los materiales. La rotación facilita la exposición del material a
fuentes de calor que aumentan su temperatura, lo cual ayuda a eliminar o reducir
su contenido de agua.
Los secadores giratorios están formados por un cilindro o tambor metálico que gira
y que tiene una ligera inclinación para facilitar la descarga del secador del material.
El secador está montado sobre una base de concreto o vigas de acero que le dan
soporte.
MATERIALES
- LAVADORA 1/4 Pc Materiales Unidad Cantidad
- BARRA PLANA INOXIDABLE 1/4 M 1,
- TAPA DE PVC 6” Pc
- HOJA DE ACERO INOXIDABLE T 3/16 M² 0,
- HOJA DE ACERO INOXIDABLE EXPANDIDO 3/16 Pc 0,
- TECLA DE ENCENDIDO Y APAGADO Pc
- COOLER 110V Pc
- CORONA DE 20 DIENTES Pc
- CORONA DE 46 DIENTES Pc
- CADENA DE MOTOCICLETAS 80 CM Pc
- DISCO DE CORTE 2 PANTALLAS 4 1/2” x 1/8 x 7/8 Pc
- DISCO DESBASTE 4 1/2” x 1/4 x 7/8 Pc
- ELECTRODOS DE SOLDADURA Kg 0,
- CEPILLO GIRATORIO DEL CABELLO 1000 W Pc
- CABLE FLEXIBLE M
- INVERSOR DE FRECUENCIA Pc
- Mdf M² 1,
- MOTOR DE LAVADORA USADO 0.5 HP Pc
- SCREW 1/4 POR 2” Pc
- PANTALLA SUPERB 5 x 50mm Pc
- TUERCA 1/4 Pc
- REDUCTOR DE VELOCIDAD 1 x 60 Pc
- Cojinete Pc
- SERVICIOS DE TORNO Y SOLDADURA Pc
- TERMÓMETRO DIGITAL Pc
- TINTA DE LÁTEX L 1,
- PINTURA DE PULVERIZACIÓN Pc
- TUBO DE ACERO INOXIDABLE 1 1/4” M 0,
- TUBO DE ACERO INOXIDABLE 1 1/2” M 0,
- TUBO DE ACERO INOXIDABLE 5” M 0,
- TUBO DE ACERO INOXIDABLE 6” M 0,
- TUBO DE PVC 6” M 0,
SECADOR ROTATORIO.
A continuación, se desarrolló el prototipo del diseño de un secador rotatorio
mediante el programa AutoCAD.
MOTOR.
UNIDAD DE MONTAJE
DE RODILLOS.
ANILLO DE
SOPORTE.
CAMARA DE
SECADO.
TOLVA
DOSIFICADORA.
TOLVA DE
DESCARGA.
ALETAS.
GOLPEADORES.
Sitio de descarga
Encontrado en la parte inferior del secador rotatorio, lo cual favorece la salida del
material procesado.
Soporte
Un soporte de hormigón o de vigas de acero que le da la inclinación al secador
rotatorio. Hay algunos secadores en los que se puede regular su grado de
inclinación en función de favorecer la salida del material tratado.
Motor eléctrico
Un motor eléctrico con un sistema de transmisión que actúa produciendo el giro del
tambor del secador rotatorio.
Horno de combustión
Un horno o un quemador de combustión que produce los gases, que al mezclarse
con una corriente de aire, originan un flujo de aire caliente. Este constituye la fuente
principal del calentamiento del material húmedo, para producir así la evaporación
del contenido de agua.
Eliminador de gases
Una parte que interviene en la eliminación de los gases que se producen en el
secador rotario
VARIABLES DEL PROCESO
Hay cuatro variables que están comprendidas en el proceso de secado (Moore,
1995; Kalogianni et al., 2002):
a) Presión de vapor: o temperatura del medio de calentamiento, que determina
la temperatura de la superficie del tambor.
b) Velocidad de rotación de los tambores: determina el tiempo de contacto
entre la película y la superficie caliente de los tambores.
c) Espesor de la película: que depende del tipo de alimentación del secador,
y es regulada por la distancia entre los tambores en el caso de los secadores
de doble tambor, y también depende del tipo de alimentación del secador.
d) Condición de alimentación del material: concentración, características
físicas y temperatura a la cual la solución a secar alcanza una temperatura
ligeramente superior a su temperatura de ebullición.
TIPOS DE FLUIDOS
Los secadores rotatorios de este tipo se utilizan con frecuencia para sal, azúcar y
todo tipo de materiales granulares y cristalinos que han de mantenerse limpios y
que no se pueden exponer directamente a gases de combustión muy calientes. Son
eficaces con disoluciones diluidas, disoluciones concentradas de materiales muy
solubles, así como con suspensiones de partículas relativamente finas.
- Los productos que contienen alta concentración de azúcar son difíciles de
eliminar a la superficie del tambor después del secado.
- Menor productividad en comparación con el secado por pulverización
- Reemplazar un tambor es muy costoso
- Las altas temperaturas puede conducir a la desnaturalización del contenido
de proteínas y a la formación de sabores cocidos y colores desagradables.
productos lácteos se secan a una temperatura y presión más bajas.
CÁLCULO DEL COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERENCIA DE
CALOR
La conductividad térmica del sólido puede considerarse como kS= 0.865 W/m.K. La
transferencia de calor es por convección desde que una corriente de aire que fluye
de manera paralela a la superficie secante superior y a la superficie de metal del
fondo con una velocidad de 6.1 m/s y a una temperatura de 65.6 °C y humedad H =
0.010 kg agua/kg aire seco. La superficie superior recibe la radiación directa de unas
tuberías calentadas por vapor cuya temperatura superficial TR= 93.3 °C. La
emisividad del sólido es 𝑇 𝑅
= 0.92°C. Estime la velocidad de secado para el período
de velocidad constante.
Datos:
T= 65.6 °C
zS= 0.0254 m
kM= 43.
kS= 0.865.
zM= 0.0061 m
H = 0.010.
La solución será por prueba y error con TS= 32.2 °C superior a TW= 28.9 °C de las
tablas de vapor λ
𝑠
= 2424 kJ/kg. Para predecir ℎ
𝑅
usar las temperaturas TR=
9 3.3+273.2 y TS= 32.2+273.2.
𝑣
𝐻
=
(
- 28 𝑥 10
− 3
− 3
𝐻
) 𝑇
𝑣
𝐻
= ( 2. 28 𝑥 10
− 3
− 3
𝑥 0. 01 )( 273. 15 + 65. 6 )
𝑣
𝐻
=
- 974 𝑚
3
𝑘𝑔
𝑑𝑒 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑜
La densidad de 1 kg de aire seco + 0.010 kg de agua es:
A partir de la gráfica de humedad:
Para un segundo tanteo se supone que TS= 32.5 °C, λS= 2423 x103y HS=0.032,
se sustituye en la ecuación anterior y se obtiene un valor de 32.8 °C por lo que no
hay cambio apreciable con la temperatura propuesta por lo que queda la
temperatura de 32.8 °C.
Luego se calcula la velocidad de secado en el período de velocidad constante:
𝑅
𝑐
=
(ℎ
𝑐
− 𝑈
𝑘
)(𝑇 − 𝑇
𝑠
) + ℎ
𝑅
(𝑇
𝑅
− 𝑇
𝑠
)
𝜆
𝑠
𝑅
𝑐
=
( 62. 45 + 22. 04 )( 65. 6 − 32. 8 ) + 7. 96 ( 93. 3 − 32. 8 )
2423 𝑥 10
3
( 3600
)
𝑅
𝑐
= 4. 83 𝑘𝑔/ℎ. 𝑚
2
APLICACIONES
El secador giratorio se usa para secar polvos, gránulos y otras mezclas especiales
en la industria química, la metalurgia y la construcción. Por ejemplo, en la industria
química, la unidad de secado se emplea para secar sulfuro de amonio, sulfuro
alcalino, nitrato de amonio, urea, etano di-ácido, dicromato de potasio, PVC, dióxido
de manganeso, carbonato de calcio, fosfato nítrico, fertilizantes de fosfato de calcio-
magnesio, roca de fosfato, superfosfato normal, superfosfato concentrado,
sesquicarbonato de sodio, polifosfato de sodio III, entre otras aplicaciones podemos
encontrar;
- Procesamiento de materia prima
Se emplea el secador rotatorio para el secado de la arcilla en el cemento industrial,
así como para el lodo de carbón proveniente de las minas. También se emplea en
el secado de la arenisca, de los minerales en polvo, de la escoria mineral y del
tratamiento de lodo de diferentes orígenes y características.
Por ejemplo, se usan los secadores rotatorios para deshidratar los lodos textiles, los
lodos de fabricación del papel, los lodos de galvanoplastia, los de aceites, los de
agua residuales, etc. Asimismo, se emplean en la eliminación de la humedad de la
tierra de diatomea, caolín, cloruro y sulfato de potasio.
Además, se utilizan los secadores rotatorios en el secamiento de la lechada de cal,
de la escoria de roca fosfatada y del lodo rojo de las plantas de aluminio.
- Tratamiento de material biológico y orgánico
Se emplean los secadores rotatorios en el tratamiento del estiércol animal, de la
escoria de madera, de las cáscaras de cítricos, de los recortes de verduras, del
pienso de alfalfa, del arroz con un alto contenido de humedad, de la pulpa de naranja
utilizada para completar la alimentación con cereales de animales de cría.
Algunos secadores pueden usar aire muy caliente que puede ser empleado para
tostar semillas.
