SECADO DINMICO

Presentado a:Ing. Julio Ernesto Ospina, Msc

Integrantes:

Jhon F. Bermdez GonzlezMarlon Y. Prez Alfonso

Universidad Nacional de ColombiaFacultad de IngenieraDepartamento de Ingeniera Civil y AgrcolaPrograma Curricular de Ingeniera AgrcolaBogot, 2014SECADO DINAMICOEste mtodo de secado consiste bsicamente en hacer que le aire pase con una temperatura y humedad relativa controladas a travs de capas delgadas del producto, separados a una distancia determinada entre s. El espacio entre dichas capas debe estar lleno con una capa espesa del mismo producto. Las temperaturas de bulbo hmedo y seco deben ser medidas de manera peridica as como el contenido de humedad (Ospina Machado, 2001).TIPOS DE FLUJOS Se basa en el sentido o direccin en la cual circula el grano y/o el flujo de aire utilizado para el proceso de secado, donde dependiendo de la naturaleza del producto a secar, este se selecciona de manera que garantice conservar en mayor proporcin la calidad del producto evitando daos en su composicin interna como en su estructura. Una clasificacin general del flujo es: Flujo mixto: El aire de secado es suministrado inicialmente de manera perpendicular por medio de caballetes o conductos de V invertida y circula por la capa o columna de grano en distintos sentidos, el cual circulara por gravedad (Vase Figura 1 y 2). Flujo cruzado: Flujo perpendicular (aire) a la columna de grano que circula por gravedad (Vase Figura 1 y 3). Flujo concurrente: Flujo Paralelo (aire y grano), donde el aire y el grano marchan en la misma direccin y en el mismo sentido. Flujo contracorriente: Flujo Paralelo (aire y grano), donde el aire y el grano marchan en la misma direccin pero en sentido contrario.

FIGURA 1. Flujos en el secado (RODRIGUEZ, 2010)

FIGURA 2-3. Esquema general sentido Flujo aire (RODRIGUEZ, 2010)TIPOS DE SECADORES1. DE ACUERDO AL TIPO DE FLUJO

De flujo cruzadoLos secadores de flujos cruzados se caracterizan porque el aire pasa en forma perpendicular a la masa de granos, que baja lentamente entre dos lminas o chapas perforadas.En este tipo de secador, generalmente el producto que est en contacto con la superficie de la chapa perforada, a su vez est en contacto con el aire de secado, tiende a sufrir sobrecalentamiento y secado excesivo, mientras que los granos prximos a la salida del aire de la columna pueden permanecer hmedos, dependiendo de la temperatura y flujo de aire que se utilicen en el secador. Si la diferencia del contenido de humedad del grano es muy grande, se pueden presentar problemas en la conservacin del producto durante el almacenamiento (FAO, 1991).En este tipo de secador, el tiempo de retencin del grano en la torre, o sea el tiempo que demora el grano en pasar a travs de la secadora es bastante reducido (15 a 20 minutos). Esto significa que la reduccin de humedad en cada paso es muy rpida y puede ocasionar problemas en los granos que son sensibles al calor. El control de la temperatura de secado exige mayor cuidado de parte del operador porque el producto que est en contacto con la chapa interna cercana a la entrada del aire caliente, est expuesta a un aire ms seco y a temperaturas mayores. Existen algunos diseos que mejoran la mezcla de los granos, lo que reduce los ndices de temperatura y de humedad sin modificar significativamente la capacidad y eficiencia del secador (FAO, 1991). Estos diseos consideran: Reversin de la direccin del flujo de aire a la mitad de la altura de la cmara de secado. Introduccin de zonas de reposos entre las zonas de secado. Reutilizacin de parte del aire de secado (ms o menos 5096). Utilizacin de un dispositivo que alterna la posicin de los granos en relacin con la entrada del aire de secado, o sea, que los granos ms hmedos pasan por la parte interna del secador (entrada del aire de secado) y los granos ms secos ocupan la parte externa.

De flujos concurrentesUn secador de flujos paralelos, aire y granos fluyen en la misma direccin. Hay altas tasas de evaporacin en la parte superior de la capa de granos, donde el aire caliente se encuentra con los granos ms hmedos. Los intercambios intensos y simultneos de energa y masa a la entrada de aire o de granos, causan un rpido descenso de la temperatura inicial del aire de secado, as' como en el contenido de humedad de los granos. Por este motivo, la temperatura del producto permanece muy por debajo de la temperatura inicial del aire de secado. Dichas temperaturas alcanzan valores muy prximos, a medida que el aire y el producto se mueven hacia abajo por el secador. En consecuencia, el potencial de secado disminuye, en virtud de la reduccin de temperatura del aire y del aumento de su humedad relativa, con el consiguiente aumento de la humedad de equilibrio del producto (FAO, 1991).En el secador de flujos paralelos todos los granos se someten al mismo tratamiento de secado. En consecuencia, no hay diferencia de humedad entre los granos, como sucede con los secadores de flujos cruzados. La reduccin continua de la temperatura del aire, hasta la parte inferior de la cmara de secado, alivia la tensin impuesta a los granos durante el secado y disminuye la tendencia a los daos mecnicos durante el transporte posterior.El secador bsico de flujos paralelos se compone solamente de una seccin de secado y una seccin de enfriamiento en flujos contrarios. Los modelos de una sola etapa, que tienen una seccin de secado nicamente, son de capacidad limitada, si se trata de eliminar ms de ocho puntos de humedad. En tales casos, los secadores paralelos de una etapa someten al producto a un tratamiento de secado relativamente severo, por las bajas velocidades del producto dentro del secador.

De flujo contracorrienteLos principios del secado en flujos contracorrientes se emplean en la industria para dimensionar los enfriadores de los secadores de flujos contrarios. El enfriador de flujos contracorrientes se usa en los secadores paralelos, porque el mtodo evita los choques trmicos indeseables en los granos, puesto que la diferencia de temperatura entre el aire y el producto permanece prcticamente constante en toda la cmara de enfriamiento.El secado en silos se puede considerar secado en flujos contrarios, cuando se utiliza un tornillo sin fin que gira lentamente sobre el fondo perforado y retira los granos parcialmente secos, los que pasan a otro silo. La zona de secado permanece prcticamente estacionaria y prxima a la entrada del aire de secado en la masa de granos. El enfriamiento posterior de los granos se efecta en otro silo, donde se termina el secado. El secado de granos en silos provistos de este tipo de mecanismo representa un adelanto en relacin con el secado de partidas en silos y presenta las siguientes caractersticas: No hay prdida de energa en el secado de granos con humedad inferior a la deseada, puesto que no se permite que el producto llegue a la humedad de equilibrio. Los granos estn sujetos a temperaturas elevadas mientras pierden humedad a una tasa razonable. Con esto se evita que el producto alcance la temperatura del aire de secado. Comparado con el sistema de secado en partidas, en silos, el tiempo de exposicin de los granos a las condiciones del aire de secado es menor. Como el producto no se reseca, los daos mecnicos debidos al transporte posterior se reducen.

Dicho sistema de secado en flujos contrarios presenta ciertos problemas, entre ellos la carga adicional que deben soportar las paredes del silo debido a los equipos que mueven los granos.

2. SEGN LA APLICACIN DE ENERGA Secado continoLos secadores en cascada se componen de una serie de canaletas invertidas, en forma de V, dispuestas en filas alternadas o cruzadas dentro del cuerpo del secador, con intervalos de 0,30 m., aproximadamente. Los granos bajan por accin de la gravedad y caen sobre las canaletas invertidas. El aire de secado entra por una fila de canaletas y sale por las otras inmediatamente adyacentes (superior e inferior). De este modo, al bajar por el secador, los granos se mueven tanto en el mismo sentido que el aire, como en sentido contrario. Los secadores en cascada, se cuentan entre los primeros modelos de secadores continuos que se usan comercialmente. En los pases desarrollados se les ha ido reemplazando paulatinamente, por su elevado costo inicial, problemas de contaminacin y problemas de manejo.El principal inconveniente de los secadores en cascada es el elevado costo inicial; la cantidad de material que se necesita para confeccionar las canaletas es el factor que ms contribuye a elevar los costos. Los secadores en cascada se consideran contaminantes de ambiente por la velocidad relativamente alta que tiene el aire a la salida de los ductos. En consecuencia, las impurezas ms livianas que se encuentran en la masa de granos son arrastradas al exterior del secador. En los pases desarrollados, las leyes ms rigurosas en ese campo han obligado a los fabricantes a instalar filtros a la salida del aire de estos secadores, en cumplimiento de las normas de control de la contaminacin ambiental.Los secadores en cascada utilizan flujos de aire menores que los que se emplean en otros tipos de secadores continuos. Los flujos de aire ms elevados determinan velocidades altas del aire a la salida de los ductos, superiores a la velocidad final de la mayora de los granos. Por esto, muchos granos pueden verse arrastrados por el aire de escape, con la consiguiente prdida del producto. El uso de flujos de aire ms bajos hace que el secador de este tipo sea energticamente eficiente, pero de capacidad limitada para el secado.Nota: Los tres tipos de secado clasificados por flujo anteriormente se consideran como como secado contino. Secado intermitenteLos secadores para secado intermitente son aquellos que no eliminan la humedad del producto en un solo paso, siendo necesario pasar el producto ms de una vez por el secador para obtener la humedad deseada.

Existen secadores especialmente diseados para el secado intermitente. En estos secadores, que tienen una cmara de reposo en la parte superior, los granos permanecen un cierto tiempo en dicha cmara y, por lo tanto, en menor contacto con el aire de secado. El objetivo de la cmara de reposo es permitir que se homogenice la humedad de los granos, lo que facilita su secado posterior y evita las fisuras y el quebrado.

FIGURA 5. Secador Intermitente (FAO, 1991)

Debido al hecho de que los granos permanecen poco tiempo en contacto con el aire en cada paso por la cmara de secado, la reduccin de la humedad es menor.El empleo de secadores del tipo cascada es comn en los pases de Amrica Latina y muchas veces son utilizados para el secado intermitente. Es importante notar que en estos casos, la capacidad nominal del secador disminuye proporcionalmente al nmero de veces que se pasa el producto por el secador, y que esto debe ser considerado en el diseo de sistemas de secado/almacenamiento de unidades almacenadoras comerciales.Algunos productos no se pueden secar continuamente hasta que alcancen el contenido de humedad final deseado, sin que sufran daos fsicos y fisiolgicos significativos. Esto ocurre con las semillas en general, con el arroz y con productos cosechados con humedad muy elevada. Estos productos deben secarse de modo intermitente. El secado intermitente no se realiza solamente en secadores construidos especialmente para este objetivo, ya que con los secadores de granos de varias etapas tambin se puede emplear esta tcnica.Estos secadores estn formados por varias cmaras de secado, intercaladas con cmaras de reposo; as, los granos entran hmedos en el secador y salen secos en un solo paso, haciendo que el flujo de secado sea continuo. La utilizacin del secador en varias etapas para el secado intermitente tiene ventajas en relacin con el secado por recirculacin del producto en secadores que no tienen zonas de reposo, puesto que es posible utilizar diferentes temperaturas y flujos de aire en cada cmara de secado, mejorando el uso del secador.Una clasificacin comercial o de capacidad media a alta, destinada generalmente hacia centros de acopio se presenta a continuacin: Verticales (tipo torre) de flujo mixto (de caballetes) de flujo cruzado (de columnas) de persianas de flujo contracorriente de flujo concurrente

De cascadas

Horizontales de flujo cruzado (de columnas hexagonales) de flujo mixto de lecho plano fijo fluidoCOMBUSTIBLESDurante el proceso de secado, el aire que circula en el producto debe tener una temperatura necesaria para ser capaz de retirar la humedad hasta cierto punto, garantizando que la calidad no se vea afectada negativamente y el paso de este sea eficiente. Para esto se utilizan fuentes de calor capaces de proporcionarle al aire la temperatura establecida de secado. Generalmente las fuentes de calor se clasifican como: los combustibles, tales como la lea, los residuos agrcolas y los derivados del petrleo. la energa elctrica, por medio de resistencias elctricas la captacin de energa solar.En relacin a los combustibles o sustancias que al ser quemados son capaces de generar calor (poder calorfico) comnmente utilizados en el secado de productos agrcolas (FAO, 1991), se encuentran: Combustibles slidos: Entre los principales combustibles slidos se cuentan la lea, los residuos agrcolas, el carbn mineral y el carbn vegetal

Generalmente es usada la lea debido a que fcilmente se puede encontrar en cualquier sitio, a continuacin se presenta el poder calorfico de la lea seca como combustible.EspecieHi (KJ/Kg)

Eucalipto19228

Pino20482

Cedro18066

Ciprs21443

Encino19500

Media19744

Otro combustible que es poco usado son los residuos agrcolas, los cuales poseen un potencial energtico elevado, ya que por ejemplo se estima que el 12% de los residuos de la produccin de arroz bastara para el secado de este producto. Al mismo tiempo, el uso de residuos agrcolas con fines energticos depende de la disponibilidad de dicho insumo a un costo econmicamente viable y de la adaptacin de los sistemas de calentamiento de aire al tipo de residuo utilizado, o de la adaptacin del insumo energtico utilizado a los sistemas de calentamiento existentes (FAO, 1991).

Combustibles lquidos

El petrleo es una sustancia oleaginosa constituida por una mezcla de compuestos orgnicos (hidrocarburos). El petrleo crudo no tiene utilizacin prctica, pero luego de su destilacin se obtienen subproductos tales como la gasolina, el querosn, el petrleo disel y el petrleo combustible, los cuales, pese a ser combustibles excelentes, en algunos pases no son de uso general en el secado de granos, por su elevado costo.

Otro combustible es el alcohol etlico, sustancia que se obtiene por la destilacin del caldo fermentado de varias materias primas, principalmente caa de azcar, mandioca y betarraga, etc. Es un producto renovable, al contrario del petrleo y los esquistos (FAO, 1991).

Combustibles gaseososLos combustibles gaseosos se obtienen a partir de la mezcla de gases. Entre ellos, se cuentan el gas licuado de petrleo (GLP) y el gas natural. Por ser subproductos del petrleo, en varios de los pases en desarrollo el uso de estos combustibles en el secado de productos agrcolas est bastante limitado por razones econmicas.

Otro combustible como el biogs derivado de la fermentacin de residuos orgnicos no est indicado para el secado de granos, porque el biodigestor tendra que ser de dimensiones muy grandes para atender la demanda energtica en el proceso de secado.

BIBLIOGRAFA

FAO. (1991). Secado de granos a altas temperaturas Cap. III- IV. Recuperado el 12 de 05 de 2014, de http://www.fao.org/docrep/x5059s/x5059S00.htm#ContentsFAO. (1991). Secado de granos y secadoras Capitulo II . Recuperado el 13 de 05 de 2014, de http://www.fao.org/docrep/x5028s/X5028S02.htm#2. Secadoras de flujo continuoORNA, J. (s.f.). ESTANDARIZACIN DEL DISEO DE SECADEROS POR ASPERSIN DE MATERIALES PASTOSOS. Recuperado el 13 de 05 de 2014, de http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/1886/1/15T00498.pdfOspina Machado, J. E. (2001). Caracteristicas fisico mecanicas y analisis de calidad de granos. Bogota: Universidad Nacional de Colombia.RODRIGUEZ, J. (2010). Secado a Alta Temperatura. Recuperado el 13 de 05 de 2014, de http://ecaths1.s3.amazonaws.com/cerealicultura/965458159.4.%20Secado%20de%20los%20granos.pdf