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Aspectos teóricos de la operación de secado y su aplicación en productos sólidos




Enviado por lucy



    1. Formas de enlace de la humedad
      con el material
    2. Definiciones
      fundamentales
    3. Clasificación de la
      operación de secado
    4. Tipos de
      secaderos
    5. Mecanismos y cinética
      de secado. Transferencia de masa y calor
    6. Movimiento de la humedad
      dentro del sólido
    7. Curvas fundamentales de
      secado
    8. Equilibrio durante el
      secado
    9. Resultados
      aplicados
    10. Cálculo del
      tamaño y número de bandejas
    11. Conclusiones
    12. Bibliografía

    INTRODUCCION

    El exceso de humedad contenida por los materiales
    puede eliminarse por métodos
    mecánicos (sedimentación, filtración,
    centrifugación). Sin embargo, la eliminación
    más completa de la humedad se obtiene por
    evaporación y eliminación de los vapores formados,
    es decir, mediante el secado térmico, ya sea empleando una
    corriente gaseosa o sin la ayuda del gas para extraer
    el vapor (Knoule , 1968).

    Esta operación se utiliza ampliamente en la
    tecnología
    química y
    es muy común que sea la última operación en
    la producción precedente a la salida del
    producto
    resultante (Kasatkin, 1985)(Treybal, 1965). Es evidente que la
    eliminación de agua o en
    general de líquidos existentes en sólidos es
    más económica por acción mecánica que por acción
    térmica. La dificultad de los medios
    mecánicos surge cuando los productos
    finales y gran número de productos intermedios deben
    cumplir especificaciones rigurosas en cuanto a la humedad final.
    Habitualmente una centrífuga trabajando con grandes cargas
    de sólido húmedo dejará humedades en
    torno al 10-20
    %, aunque en casos excepcionales como la sal común o
    cloruro sódico se puede alcanzar el 1 %.

    La operación de secado es una operación de
    transferencia de masa de contacto gas-
    sólido, donde la humedad contenida en el sólido se
    transfiere por evaporación hacia la fase gaseosa, en base
    a la diferencia entre la presión de
    vapor ejercida por el sólido húmedo y la presión
    parcial de vapor de la corriente gaseosa. Cuando estas dos
    presiones se igualan, se dice que el sólido y el gas
    están en equilibrio y
    el proceso de
    secado cesa.

    DESARROLLO

    – Formas de enlace
    de la humedad con el material.

    El mecanismo del proceso de
    secado depende considerablemente de la forma de enlace de la
    humedad con el material: cuanto más sólido es dicho
    enlace, tanto más difícil transcurre el secado.
    Durante el secado el enlace de la humedad con el material se
    altera.

    Las formas de enlace de la humedad con el material se
    clasifican en: químico, físico-químico y
    físico- mecánico (Kasatkin, 1985).

    La humedad ligada químicamente es la que se une
    con mayor solidez al material en determinadas proporciones
    (estequiométricas) y puede eliminarse sólo
    calentando el material hasta altas temperaturas o como resultado
    de una reacción química. Esta humedad
    no puede ser eliminada del material por secado.

    Durante el secado se elimina, como regla, sólo la
    humedad enlazada con el material en forma
    físico-química y mecánica. La más fácil de
    eliminar resulta la enlazada mecánicamente que a su vez se
    subdivide en: humedad de los macrocapilares y microcapilares (
    capilares con el radio medio mayor
    y menor de 10-5 cm). Los macrocapilares se llenan de humedad
    durante el contacto directo de ésta con el material,
    mientras que en los microcapilares la humedad penetra tanto por
    contacto directo, como mediante la adsorción de la misma
    en el medio
    ambiente. La humedad de los macrocapilares se elimina con
    facilidad no sólo por secado, sino que también
    empleando métodos
    mecánicos.

    El enlace físico-químico une dos tipos de
    humedad que difieren por la solidez del enlace con el material:
    la humedad ligada osmóticamente y por
    adsorción.

    La primera llamada también humedad de
    hinchamiento, se encuentra dentro de las células
    del material y se retiene por las fuerzas osmóticas. La
    segunda se retiene sólidamente sobre la superficie y en
    los poros del material. La humedad de adsorción requiere
    para su eliminación un gas con una energía
    considerablemente mayor que la utilizada para eliminar la humedad
    de hinchamiento. La existencia de estos tipos de humedad
    especialmente se manifiesta en materiales
    coloidales y poliméricos (Kasatkin, 1985).

    – Definiciones
    fundamentales.

    Contenido de humedad, base seca: x

    Contenido de humedad, base húmeda:

    Humedad de equilibrio:
    x*, Humedad del sólido cuando su presión
    de vapor se iguala a la presión de vapor del gas. Es
    decir, humedad del sólido cuando está en equilibrio
    con el gas.

    Humedad libre: x- x*, Es la humedad del
    sólido; que es la humedad que está en exceso con
    relación a la humedad de equilibrio. Es ésta la
    humedad que se puede evaporar y depende de la
    concentración de vapor en la corriente gaseosa.

    Existen otras definiciones como humedad
    límite
    ; que es la humedad del sólido que ejerce
    una presión de vapor de equilibrio menos que aquella que
    ejerce el líquido puro a la misma temperatura y
    la humedad no límite que es la humedad del
    sólido que ejerce una presión de vapor igual a la
    del líquido puro a la misma temperatura.

    En la figura 1 se muestran representadas dichas
    humedades.


    Clasificación de la operación de
    secado.

    De modo general se pueden clasificar las operaciones de
    secado en continuas y discontinuas. En las operaciones
    continuas pasan continuamente a través del equipo tanto la
    sustancia a secar como el gas. La operación discontinua en
    la práctica se refiere generalmente a un proceso
    semicontinuo, en el que se expone una cierta cantidad de
    sustancia a secar a una corriente de gas que fluye continuamente
    en la que se evapora la humedad (Treybal, 1965).

    Figura 1. Tipos de humedades

    Los equipos utilizados para secar se pueden clasificar
    también de acuerdo a cualquiera de estas
    categorías:

    1. Métodos de operación: Continuos
      ó Discontinuos.
    2. Métodos de propiciar el calor
      necesario para la evaporación de la humedad: En
      secaderos directos e indirectos
    3. Naturaleza de la sustancia a secar: Puede ser la
      sustancia un sólido rígido como la madera, un
      material flexible como el papel o la
      tela, un sólido granular tal como la masa de cristales,
      una pasta espesa o delgada o una solución. Es probable
      que la forma física de la
      sustancia y los distintos métodos de manipulación
      empleados, ejerzan la influencia más grande en el tipo
      de secadero a utilizar.

    -Tipos de
    secaderos.

    De acuerdo a la clasificación de la
    operación de secado encontramos los siguientes tipos de
    equipos (Treybal,1965):

    – Secaderos de calentamiento directo.

    a) Equipos discontinuos

    • Secaderos de bandejas con corriente de aire.
    • Secaderos de cama fluidizada.
    • Secaderos con circulación a través del
      lecho sólido.

    b) Equipos continuos

    • Secaderos de túnel.
    • Secaderos neumáticos.
    • Secaderos ciclónicos.
    • Secaderos de cama chorreada.
    • Secaderos de cama vibratoria.
    • Secadero de cama fluidizada.
    • Secaderos sprays.
    • Secaderos de tipo turbina.
    • Secaderos rotatorios.

    – Secaderos de calentamiento indirecto:

    a) Equipos discontinuos.

    • Secaderos de bandejas a vacío.
    • Secaderos de bandejas a presión
      atmosférica.
    • Secaderos por congelación.

    b) Equipos continuos.

    • Secaderos de tambor.
    • Secaderos con circulación a través del
      lecho.

    – Mecanismos y
    cinética de secado. Transferencia de masa y calor.

    Un elemento fundamental en el proceso de secado es el
    estudio de la intensidad de la trasferencia de masa en el mismo.
    Para esto es necesario conocer los elementos más
    útiles de la transferencia de calor y masa que funcionen
    en los secaderos de contacto directo.

    Según Madariaga (1995), esta depende de una serie
    de factores que van desde condiciones internas a
    externas.

    Las condiciones externas están definidas
    por la resistencia a la
    transferencia de calor y de masa de la capa límite del
    gas, y en el caso que predominen, el secado no dependerá
    de las características del sólido sino de
    las condiciones del gas, y estará controlado por la
    transferencia de masa y calor entre el gas y la superficie del
    sólido, empleándose en la evaporación todo
    el calor que se recibe del gas, la cual se comporta como una
    superficie libre de agua.

    Las condiciones internas están definidas,
    por la transferencia de calor y de masa a través del
    sólido. En el caso que predominen, es decir, que la
    resistencia a la
    transferencia de masa a través del material sea muy
    superior a la de la capa límite del gas, la
    difusión interna controlará el proceso y lo
    más importante será las propiedades del
    sólido.

    Cuando se seca un sólido se producen dos procesos
    fundamentales y simultáneos:

    – Transmisión del calor para evaporar el
    líquido.

    – Transferencia de masa en humedad interna y
    líquido evaporado.

    Independientemente del mecanismo de transmisión
    de calor el cual puede ser por conducción,
    convección, radiación
    o una combinación de cualquiera de estos, el calor tiene
    que pasar primero a la superficie exterior y desde esta al
    interior del sólido. Excepto el secado por electricidad de
    alta frecuencia, que genera el calor intercambiante, esto conduce
    a la circulación de calor desde el interior hasta la
    superficie exterior (Menon and Mujundar, 1992) (Treybal, 1965)
    (Chemical. Eng. 1986). También se ha reportado otro tipo
    de secado llamado secado por sublimación.

    En el secado por convección el calor necesario
    para la evaporación del líquido se transmite por un
    agente gaseoso o un vapor que pasa por encima del sólido o
    lo atraviesa.

    En el secado por conducción el producto que
    debe secarse se encuentra en recipientes calentado o se desplaza
    por encima de estos. El calor también se difunde en el
    sólido a través de la conductividad del propio
    sólido (Chemical. Eng. 1980).

    En el secado por radiación
    el calor se transmite por las superficies radiantes
    próximas.

    En el secado dieléctrico la energía es
    generada en el interior del propio material mediante un campo
    electromagnético de alta frecuencia en la zona de microondas (De
    La Peña Vilar ,1994).

    También se reporta en la literatura el secado por
    sublimación, denominando así al secado en estado de
    congelación al vacío profundo. Según el
    método de
    transmisión del calor este procedimiento es
    análogo al secado por conducción pero debido a sus
    peculiaridades el secado por sublimación se destaca como
    un grupo especial
    (Kasatkin, 1985).

    Movimiento de
    la humedad dentro del sólido.

    Cuando se produce la evaporación superficial,
    debe haber un movimiento de
    humedad desde las profundidades del sólido hacia la
    superficie.

    La naturaleza del
    movimiento influye en el secado en los períodos de
    caída del régimen (Menon & Mujundar,
    1992).

    A continuación se explicarán brevemente
    algunas de las teorías
    que se adelantaron para explicar el movimiento de la humedad y la
    relación de ésta con las curvas de
    régimen.

    1. Difusión líquida: Se puede producir la
      difusión de la humedad líquida debido a los
      gradientes de concentración entre las profundidades del
      sólido, donde la concentración es alta y la
      superficie donde ésta es baja (Treybal,
      1965).
    2. Movimiento capilar: La humedad no límite en
      sólidos granulares y porosos tales como arcillas,
      pigmentos de pinturas y otros semejantes, se traslada a
      través de capilares e intersticios de los sólidos
      mediante un mecanismo que implica tensión superficial.
      Los capilares se extienden desde pequeños
      receptáculos de humedad dentro del sólido hasta
      la superficie de secado. A medida que se lleva a cabo el
      secado, al principio la humedad se traslada por capilaridad
      hacia la superficie con suficiente rapidez, siendo constante el
      régimen de secado.
    3. Difusión de vapor: Especialmente si se
      suministra calor a una superficie de un sólido mientras
      en otra el secado continua, se puede evaporar la humedad debajo
      de la superficie, difundiéndola hacia afuera como vapor.
      También se puede evaporar debajo de la superficie, las
      partículas de humedad existentes en sólidos
      granulares en forma aislada de la porción mayor de
      humedad que fluye a través de los capilares.
    4. Presión: Durante el secado debido a la
      concentración de las capas externas de un sólido,
      se puede compeler la humedad hacia la superficie. Usualmente
      solo podemos conjeturar sobre cual de los mecanismos es el
      apropiado para cada sólido en particular, debiendo
      apoyarnos en el trabajo
      más o menos empírico de los regímenes
      experimentales de secado.

    -Curvas
    fundamentales de secado.

    La cinética de secado de un material no es mas
    que la dependencia de la humedad del material y de la intensidad
    de evaporación con el tiempo o variables
    relacionadas con este, como la propia humedad o las dimensiones
    del equipo.

    La intensidad de evaporación se determina a
    través de la velocidad de
    secado, que es el cambio de
    humedad (base seca) en el tiempo.

    A partir de las curvas de cinética de secado (x
    vs t, dx/dt vs x), que deben ser obtenidas a nivel de laboratorio,
    puede tenerse una idea del tiempo de secado, del consumo de
    energía, del mecanismo de migración
    de humedad, de las condiciones predominantes en la transferencia
    de calor y masa y de la influencia que tienen en la velocidad de
    secado las variables del
    proceso tales como: temperatura, humedad de entrada, velocidad
    del aire,
    etc.

    Por todo esto es que determinar las curvas de secado
    constituye uno de los objetivos
    fundamentales de este trabajo.

    Curvas de secado.

    Con los datos obtenidos
    durante la prueba de secado o sea de la variación de la
    humedad con el tiempo, puede hacerse un gráfico de
    contenido de humedad en función
    del tiempo Fig.1.1 (Treybal,1965). Este será útil
    para la determinación directa del tiempo necesario en el
    secado discontinuo de grandes partidas bajo las mismas
    condiciones de secado (Menon & Mujundar ,1992).

    Para ver el gráfico seleccione la
    opción "Descargar" del menú superior

    Figura 2 Curva de humedad en el
    tiempo.

    Curvas de régimen de secado.

    Se puede obtener abundante información si se convierten los datos a
    regímenes de secado, expresados como N (lb de humedad
    evaporada/ h· pie2), y se lleva a un gráfico en
    función
    del contenido de humedad. Se puede hacer esto midiendo las
    pendientes a las tangentes trazadas a la curva de humedad contra
    tiempo, o por medio de la determinación en base a la
    curva, de pequeños cambios D x en el contenido de humedad para los
    correspondientes cambios en el tiempo D t y calculando el régimen de
    secado como: N= -Ls· D x/ A·D t. Donde Ls es el peso del sólido seco
    y A es la superficie húmeda sobre la que sopla el gas y a
    través de la cual se lleva a cabo la evaporación en
    el caso del secado con circulación cruzada de
    aire.

    Figura 3. Curva de velocidad de secado
    vs humedad.

    Generalmente se pueden apreciar dos partes notorias de
    la curva de régimen de secado: un período de
    régimen constante y uno de caída de régimen,
    aunque teóricamente existen o se pueden apreciar tres
    etapas del proceso o períodos de secado.

    Etapa A-B: Es una etapa de calentamiento (o
    enfriamiento) inicial del sólido normalmente de poca
    duración en la cual la evaporación no es
    significativa por su intensidad ni por su cantidad. En esta etapa
    el sólido se calienta desde la temperatura ambiente hasta
    que se alcance el equilibrio entre el enfriamiento por
    evaporación y la absorción de calor de los gases. Este
    equilibrio se alcanza a la temperatura de bulbo húmedo del
    gas.

    Etapa B-C: Es el llamado primer período de
    secado o período de velocidad de secado constante; donde
    se evapora la humedad libre o no ligada del material y predominan
    las condiciones externas. En este período el sólido
    tiene un comportamiento
    no higroscópico. La velocidad de secado se mantiene
    constante si el gas tiene un estado
    estacionario y en general depende solo de las propiedades y
    velocidad del mismo. Si durante el proceso, el gas se
    enfría, la velocidad de secado decrece pero sigue en esta
    zona dependiendo de factores externos al sólido. Durante
    este período la temperatura del sólido se mantiene
    igual a la de bulbo húmedo del gas, ya que se mantiene el
    equilibrio alcanzado al final de la etapa de
    calentamiento.

    Etapa C-E: Es el segundo período de secado
    o período de velocidad de secado decreciente; donde se
    evapora la humedad ligada del material y predominan las
    condiciones internas o las características internas y externas
    simultáneamente. En estas condiciones el sólido
    tiene un comportamiento
    higroscópico. Durante el período, la temperatura
    del material sobrepasa la de bulbo húmedo debido a que el
    descenso de la velocidad de secado rompe el equilibrio
    térmico que mantiene estable la temperatura y una parte
    considerable del calor se emplea en un calentamiento del
    sólido. Ahora la humedad deberá ser extraída
    del interior del material con el consiguiente incremento de la
    resistencia a la evaporación.

    Este período de velocidad decreciente puede
    dividirse en dos partes, con diferentes comportamientos de la
    velocidad de secado, la cual decrece cada vez mas al diminuir la
    humedad del sólido. Esto implica dos modelo de
    secado diferente en dicha zona.

    Un parámetro muy importante a determinar en los
    materiales a secar es la humedad a la cual se cambia del primero
    al segundo período, llamada humedad crítica. Esta
    depende del tipo del material y de la relación de secado
    en el primer período.

    La forma de la curva de secado en el segundo
    período varía en dependencia de las
    características del material a secar. Existen curvas
    típicas de cuerpos capilar-porosos con grandes superficies
    específicas y de pequeñas superficies
    específicas así como de cuerpos coloidales
    (Madariaga, 1995).

    Se reportan algunos trabajos donde se han realizado
    estudios de curvas de secado específicamente de bagazo.
    Guerra (1971)
    lo realizó a baja temperatura y no detectó valor alguno
    de humedad crítica, partiendo de una humedad del 50 %.
    Grobart (1973) determinó un valor
    constante de humedad crítica de 44.66 % para un rango de
    temperatura del aire entre 45 ºC y 70 ºC.
    Martínez (1988) obtiene una gran cantidad de
    cinéticas de secado para bagazo en cama fija donde se
    aprecia la humedad crítica alrededor del 30 % aunque no da
    directamente correlaciones para determinarla y trabaja solamente
    hasta una temperatura del agente secante de 90
    ºC.

    Una de las tareas primarias en el estudio del secado de
    un sólido, es la identificación del modelo
    cinético que más adecuadamente se ajuste a los
    datos experimentales de secado. La adecuación de un modelo
    de secado consiste en la estimación de sus
    parámetros según algún criterio de
    comportamiento que tome en cuente la magnitud de la humedad media
    del sólido y la magnitud de la humedad calculada por el
    modelo propuesto (Rev. Tecnología
    Química.,N°4. 1983).

    Novoa y Haber (1995) realizaron un estudio de la
    cinética de secado del cacao donde con el proceso de
    secado lograron una diminución de la humedad del grano
    hasta un nivel tal que garantiza la conservación en las
    debidas condiciones hasta su industrialización. El
    método
    utilizado para el procesamiento de los datos experimentales y
    ajustar los modelos
    matemáticos de las curvas de secado, se basó en una
    ecuación cinética que permite describir todo el
    proceso de secado incluyendo ambos períodos, donde todos
    los parámetros de la ecuación se pueden determinar
    fácilmente a partir de la curva de secado y las
    condiciones límites
    (Strumillo, 1986).

    De esta forma el modelo que permite realizar el ajuste a
    las curvas y estimar el tiempo de secado es el
    siguiente:

    Este método ha sido probado en la práctica
    para el estudio de la cinética de secado de sólidos
    porosos y capiloporosos.

    Novoa (1995) estima el coeficiente de transferencia de
    masa mediante la expresión:

    Kg = ms·k·( xi – xeq)/A

    donde:

    k = coeficiente de velocidad de secado
    (min-1)

    Kg = coeficiente de transferencia de masa (kg/m2
    · min)

    ms = peso del material seco( kg)

    xi = humedad del material en un instante de tiempo (
    kg/kg)

    xeq = humedad de equilibrio ( kg/kg)

    x1eq = contenido de humedad del material durante el
    período inicial de secado o humedad crítica (
    kg/kg)

    x0 = humedad inicial del material ( kg/kg)

    Equilibrio durante el
    secado.

    Si el material a secar se pone en contacto con el aire
    húmedo entonces en principio son posibles dos procedimientos:
    1- secado ( desorción de la humedad del material ) siendo
    la presión parcial del vapor (pm) sobre la superficie del
    material superior a su presión parcial en el aire o el gas
    (pv), es decir para pm > pv ; 2- humectación
    (sorción de la humedad del material) para pm <
    pv.

    En el proceso de secado la magnitud pm disminuye y se
    aproxima a su límite pm = pv. En este caso comienza
    el estado de
    equilibrio dinámico, al que corresponde la humedad
    límite del material, llamada humedad de equilibrio
    (Xeq).

    La humedad de equilibrio depende de la presión
    parcial del vapor sobre el material (pv) o de la magnitud de la
    humedad relativa del aire (j ) que es proporcional a dicha presión y
    se determina por vía experimental (Treybal, 1965) (Menon
    and Mujundar, 1992).

    Para este fin una muestra del
    material a secar se coloca en un medio ambiente
    con distinta humedad relativa (j ), siendo el tiempo constante y se pesa
    periódicamente. La humedad del material al lograr que su
    masa no varíe, alcanza el equilibrio.

    Figura 4. Dependencia entre la humedad de equilibrio
    del material y la humedad relativa del aire.

    Habitualmente el peso constante para las muestras se
    logra en una desecadora, empleando soluciones de
    ácido sulfúrico de diferentes concentraciones y
    así se obtiene la dependencia entre la humedad de
    equilibrio del material y la humedad relativa del
    aire.

    La dependencia de la humedad de equilibrio del material
    en función de la humedad relativa del aire se determina
    siendo constante la temperatura, y por tanto, es una isoterma. La
    curva 1 de la figura (1.3 ) fue obtenida al evaporar (desorber)
    la humedad del material, o sea, al secarlo y se denomina isoterma
    de desorción. La curva 2 dispuesta por encima, obtenida
    para el proceso inverso, es decir, humectación del
    material ya secado, se llama isoterma de
    sorción.

    La divergencia de las curvas 1 y 2 ( histéresis)
    indica que para lograr una misma humedad de equilibrio del aire
    la magnitud (j )
    durante la humectación del material debe ser mayor, que
    durante el secado mismo. La causa de la histéresis
    probablemente se deba a la entrada del aire en los capilares del
    material secado y su sorción por las paredes de los
    capilares.

    En estudios realizados en relación a la
    variación del contenido de humedad crítica y de
    equilibrio de la Bentonita de Calcio con la humedad relativa del
    gas (Revista
    tecnología Química. N° 4., 1984), se concluye
    que la curva de velocidad de secado consta de un período
    de velocidad constante y de un período decreciente curvo
    desde la humedad crítica hasta la de equilibrio, que por
    ser la curva cóncava hacia arriba indica que la humedad se
    elimina por difusión desde las partes internas del
    material hasta la superficie, siendo este el período que
    controla en el secado.

    RESULTADOS
    APLICADOS.

    En el Centro de bioactivos químicos se llevo a
    cabo un estudio de secado con el fin de seleccionar un secadero
    adecuado así como las condiciones de operación que
    garanticen cumplir los requerimientos de calidad en cuanto
    a humedad final de los productos finales G-1, G-0 y UC-244,
    así como del producto intermedio G-0 crudo.

    Analizaron algunas propiedades físicas y
    características de los productos tales como: temperatura
    de fusión,
    de sublimación, forma del producto, tamaño de
    partículas, composición química de la
    humedad en cada caso, cantidad de producto a secar así
    como algunas características del proceso de producción (si continuo o
    discontinuo).

    Después de seleccionado el equipo siendo un
    secador de bandejas a presión atmosférica para el
    caso del G-1 y un secador de bandejas a vacío para los
    restantes casos, entonces se realizaron pruebas de
    secado. A partir de los datos se construyeron las curvas de
    secado pudiéndose determinar a través de
    éstas el tiempo de secado necesario para obtener la
    humedad final requerida.

    A partir de las curvas de secado se construyeron las
    curvas de régimen de secado. Como resultados obtuvimos por
    ejemplo para el caso del G-1, curvas de régimen de secado
    similares para cada temperatura de trabajo, observándose
    dos períodos de secado uno constante y uno decreciente,
    este último formado por dos curvas. A partir de los
    resultados se pudo apreciar que el período decreciente no
    tuvo igual comportamiento para cada temperatura pudiéndose
    deducir que en la cinética de secado del G-1 bajo las
    condiciones experimentales analizadas, tienen mayor influencia
    las condiciones externas que la resistencia interna del
    sólido.

    Cálculo
    del tamaño y número de bandejas.

    Producto G-1.

    Datos necesarios:

    1. Densidad aparente del sólido
      r s=880.25
      kg/m3 .
    2. Altura de cama de sólido Zs = 0.005
      m.
    3. Carga de sólido L= 0.47 kg/lote.

    Con estos datos procedemos a los siguientes
    cálculos.

    a) Cálculo de
    la carga de sólido en las bandejas (Ls/A)

    Ls/A=r
    s·Zs

    Ls/A= 880.25 kg/m3 ·0.005 m =
    4.4m2

    b) Cálculo de área total de bandejas
    (At)

    = 0.106
    kg/m2

    c) Cálculo del área de una bandeja
    (Ab)

    Se escogió según catálogo de
    oferta (45,
    46) una estufa con bandejas de 0.295 m de ancho y 0.237 m de
    largo.

    Ab = a·l

    Ab = 0.295 m · 0.237 m = 0.069
    m2

    d) Cálculo del número de bandejas
    necesarias ( Nb)

    bandejas.

    Para secar un lote de G-1 se necesitan 2 bandejas con
    las dimensiones antes mencionadas y para secar la
    producción diaria que es de 6 lotes necesitaremos 12
    bandejas.

    Posteriormente para estudiar la influencia de los
    parámetros de operación, temperatura y tiempo de
    secado sobre la humedad final, se realizó un diseño
    de experimento factorial 32. Con los resultados
    obtenidos y mediante el paquete estadístico STATGRAPH se
    obtuvo el modelo cuadrático que responde a la siguiente
    ecuación: Y= 67.002711-1.466967· X1
    -3.371707· X2 +0.03275·X1
    ·X2

    A partir del modelo se pudo concluir que sobre la
    humedad final de G-1 ejerce mayor influencia el tiempo de secado
    que la temperatura en el rango experimentado.

    Finalmente para el caso del G-1 se realizó un
    análisis económico para determinar
    el tiempo en que se recupera la inversión, por ser este producto en
    único del que poseíamos todos los datos necesarios
    para los cálculos, obteniéndose un tiempo corto de
    recuperación de la inversión (6 días) sobre la basa del
    ahorro o
    beneficio por concepto de lotes
    recuperados al cumplir con el requerimiento de calidad en cuanto
    a humedad final del producto.

    CONCLUSIONES

    1. La operación de secado es ampliamente
      utilizada en la industria
      química, a pesar de ser más económico la
      eliminación de humedad por métodos
      mecánicos que por métodos
      térmicos.
    2. Los métodos mecánicos presentan
      dificultad para el cumplimiento de valores
      rigurosos de humedad final, Ej: humedad por debajo de
      1%.
    3. La aplicación práctica de los conceptos
      teóricos de las diferentes humedades radica en que
      permiten conocer hasta que valor de humedad se debe secar un
      material para lograr el objetivo que
      se persigue en cuanto a la utilización
      posterior.
    4. El estudio de secado realizado en el CBQ, tiene gran
      importancia práctica, se seleccionaron los secaderos
      adecuados para cada producto, se obtuvieron los
      parámetros de operación para lograr la humedad
      final requerida de los productos G-1, G-0 y Uc-244, siendo
      estos productos bioactivos novedosos, en el caso del producto
      intermedio G-0 crudo, se logra separar por secado impurezas en
      fase líquida que no deben a la etapa posterior del
      proceso.

    BIBLIOGRAFIA

    1. Programa del Partido Comunista de Cuba. La
      Habana. Editora Política.1987/pág.36
    2. Revista Cuba Foreign
      Trade. " Estado actual y tendencias de la industria
      farmacéutica mundial". N°2.
      1996./pág.78-82.
    3. Patente nacional de G-1. N°
      2190/1996.
    4. Alfonso A. " Evaluación de la efectividad del
      bioactivo G-0 y la sulfametacina en el tratamiento de la
      coccidiosis intestinal en conejo". I.S.C.M. Santa Clara.
      1986
    5. Dorado L. " Estudio de las propiedades
      antiinflamatoria del derivado furánico G-o en ratas
      albinas y su comparación con ASA". I.S.C.M. Santa Clara.
      1986.
    6. Abucci Silvio, Antonio Malle " El secado en las
      unidades de química fina". 1991./pág
      1-3.
    7. Knoule F. " El secado". Bilbao. Ediciones Urno.
      1968./pág 50-150.
    8. Perry J. H. " Chemical Engineering Handbook.
      6ta Edición. Mc Graw Hill, New
      York
      ./pág 20, 7-20, 8.
    9. Kasatkin A. " Operaciones básicas y aparatos
      en la tecnología química. T-I./pág
      262-366.
    10. Treybal R. C. " Operaciones con transferencia de
      masa". Cap. XII./pág 653.
    11. Pita Díaz D. " Variación del contenido
      de humedad crítica y de equilibrio de la bentonita de
      calcio con la humedad relativa del gas". Revista
      tecnología Química. N° 4. 1984./pág
      55
    12. Guerra Deban. " Curva de humedad del bagazo en
      equilibrio con el aire" . Revista Actualidades
      Científico-Técnicas. Ingeniería Química. N°1. Sept.
      1979.
    13. Sánchez B., Maricel Dora P. " Estudio del
      mecanismo de secado de la bentonita de calcio". Tesis en
      Ing. Química. Fac. de Procesos
      Químicos y Alimentarios. ISJAE. 1980.
    14. Madariaga Arrizurieta J. F. " El secado de biomasa
      residual de la caña de azúcar" Tesis para
      C. Dr. C. T. ISJAE. Fac. de Ing. Mecánica. Ciudad de la
      Habana. 1995.
    15. Menon and Mujundar . " Drying of solids". Mc Graw
      Hill, Montreal, Canadá.1992.
    16. Willian L. Root " Indirect drying of solids". Chem.
      Eng., May 2. 1983/ pág 52.
    17. Gunes S. And Schlunder. " Influence of mechanical
      stirring on drying rates in contact drying of coarse
      granulation", Chem. Eng., Vol 14. N°6. 1980./pág
      387.
    18. De La Peña Vilar. " Secado directo e
      indirecto". Riera Nadeu. SA, Barcelona.
      1994.
    19. Guerra J. " Velocidad de secado de bagazo bajo
      condiciones constantes de flujo a través". Universidad
      de la Habana, Serie 6, N°6. 1971
    20. Grobart F. " Determinación experimental de la
      humedad crítica del bagazo" Revista ICIDCA. N°1,
      1973.
    21. Martinez A. " Modelación matemática de la cinética de
      secado de bagazo en cama fija con flujo cruzado del agente
      secante". Tesis para C. Dr. C. T., ISJAE. Fac. de Ing.
      Mecánica. Stgo. De Cuba.1988.
    22. Basilio Bychko H. " Cuasilinelización como
      método de estimación de parámetros en
      modelos de
      cinética de secado". Rev. Tecnología
      Química. N°4. 1983./pág 209.
    23. Novoa R., Haber V. "Estudio de la cinética de
      fermentación y secado del cacao". Rev.
      Tecnología Química. I.S.P. Julio A. Mella.
      N°2. 1995/pág 45
    24. Strumillo C. " Drying principles, applications
      adn design".
      Gordon and Breach Science publishers. Suiza. 1986
    25. Asare S. " Estudio de las etapas principales del
      beneficio del cacao". Tesis de Ing. Química. I.S.P.
      Julio A. Mella., Stgo. De Cuba. 1994.
    26. López D. " Estudio de la cinética de
      secado de la saccharina". Tesis de Ing. Química. I.S.P.
      Julio A. Mella., Stgo. De Cuba. 1993.
    27. Novoa R. " El secado de zeolita LTA a escala de
      laboratorio"
      (III). Rev. Tecnología Química. Vol XIV. N°2,
      1993./pág 50-55
    28. Pakoski and Mujundar . " Drying Pharmaceutical
      Products".1993.
    29. Remintong´s J. P. Pharmaceutical Sciences,
      16th ed., Mack Publishing Company., Easton.
      1980/pág 678
    30. Lieberman Herbert A., Lachman L. " Pharmaceutical
      dosage forms tablets". Vol 2. 1990/pág
      73-104
    31. Cartensen J. T. " Journal of Pharmaceutical Sciece".
      1982./pág 71
    32. Samaha M. W. " Pharmaceutical Industry".
      1986/pág 42-89
    33. Kulling W. And Simon E. " Pharmaceuutical Technical".
      N°4. 1980/pág 79
    34. Keey R. B. " Introduction to industrial drying
      operations"., Pergamun Press, Oxford. 1978
    35. L. Morgan and Spotts. " Pharmaceutical Techonoloogy".
      1979/pág 23-42
    36. Hall. C. W. " Drying technollogy An International
      Journal". New York. 1983
    37. Bychco B. " Simulación digital del secado de arroz a
      régimen oscilatorio". Tecnología Química.
      Vol 2. N°1. 1981/pág 26-27
    38. Cabrera Leila, Cardoso Ana. " Influencia de los
      parámetros de secado sobre la calidad de dos variedades
      de cebolla deshidratada". Vol. 6. N°2. 1985./pág
      56-64
    39. Cabrera Rabí. " Secado al vacío de
      pulpas de mamey y guayaba". Tecnología Quimica. Vol. 4.
      , N°1. 1988./pág 209-218.
    40. Reprintseva S. M. " New methods of thermal processing
      and drying of pharmaceutical Science., Moscow. 1979
    41. Walas S. M. " Selection and design chemical process
      equipment". University of Kansas. 1990./pág
      12-19
    42. Papagiones G. J. " Select the right dryer". Chem.
      Eng. Progress.,Dec. 1992./pág 21-27
    43. Robinson J. W. " Improve dryer control".
      Chem. Eng. Progress.,Dec. 1992./pág 28-33
    44. Biooblock Scientific. Catalogue. 1992.
    45. Biooblock Scientific. Catalogue. 1993.
    46. Catálogos de estufas. " Inteligent temperature
      technology". WTB binder. 1995.
    47. Peter M. S: " Plant desing and economics for chemical
      engineers . Second Edition. 1968.
    48. Peacok. E. M. " Heatless dryers are not heatless".
      Chem. Eng. Vol. 92. 1985/pág 199-203
    49. Cook E. M. " New ideas to improve dryer performance".
      Vol. 97. 1988/pág 71-78
    50. Gary C. Y. " Simple methodod cases dryer test". Vol.
      95, 1988/pág 101-108

    Autora :

    MSc. Ing. Luz María
    Contreras Velásquez

    Centro Universitario "José Martí" Ave. de
    los

    Mártires Nº 360. Sancti Spíritus,
    Cuba

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