Selección De Una Planta De Secado

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CÓRDOBAMaestría en Tecnología de los AlimentosCURSO : NOCIONES DE PROCESOS UNITARIOS

SELECCIÓN DE UNA PLANTA DE SECADOPor Ing. Hugo A. Flores

1. DIFICULTADES EN EL PROCESO DE SELECCIÓN:

El diseño y operación de una instalación completa de secado incluye consideraciones sobre ingeniería básica, vinculadas a los procesos de transferencia de energía y de materia. Además es necesario tener conocimientos de orden práctico sobre aspectos tales como almacenamiento y alimentación del material húmedo; descarga y acopio del material secado; necesidades de servicios auxiliares: aire, vapor, energía, etc.

El proceso de selección de una planta de secado es dificultoso, y conlleva una serie de dificultades, que se agudizan cuando se debe llevar a cabo el diseño final de la planta y se deben proceder a la adquisición de los materiales de construcción y montaje de los mismos.

A continuación se listan algunas de las dificultades más comunes que se encuentran en el camino de selección de una planta de secado:

a) No hay un sistema estándar de ensayos de laboratorio sistematizado, usando equipamiento similar, que permite proporcionar datos claves sobre las características del proceso de secado de los materiales.

b) No se tiene un conocimiento completo del mecanismo que rige el movimiento de humedad dentro del sólido en el secado y que cobra importancia sobre todo debajo del período de humedad crítica.

c) No es conocido a satisfacción por el Ingeniero Químico cuantos secaderos realmente trabajan

d) En el mundo de la Ingeniería Química no se ha llegado a un acuerdo sobre una

clasificación sistemática y racional de los distintos tipos de secadero existentes.

e) Falta un mecanismo adecuado para extrapolar los datos de laboratorio y planta piloto para distintos tipos de secaderos

Pese a las dificultades mencionadas, se encuentran en funcionamiento numerosas plantas de secado que producen productos de buena calidad, respondiendo a especificaciones de producto competitivas. El éxito de nuevos productos con diseños novedosos de secaderos, se debe atribuir a la estrecha colaboración que existe entre los usuarios y fabricantes de secaderos y equipamiento asociado.

2. EXPERIENCIAS PREVIAS:

Los diseñadores de plantas de procesamiento tienen mucho que aprender acerca de las experiencias anteriores de sus colegas. A continuación se enumerará una serie de dificultades comunes encontradas como consecuencia de un inadecuado proceso de selección de un equipo, las que podrían haberse evitado fácilmente sí los fabricantes hubiesen dispuesto de plantas piloto diseñadas razonablemente, y los usuarios hubiesen sido lo suficientemente hábiles para preparar muestras representativas del material húmedo a procesar; y además dispuesto de suficiente “voluntad” para contribuir económicamente en la realización de los ensayos.

Algunas de las dificultades ya mencionadas son:

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a) Desperdicio de material por sobrecalentamiento.

b) Incapacidad de obtener un diseño adecuado de flow sheet.

c) Dificultades, tanto para introducir la alimentación húmeda en el equipo, como para extraer el producto secado del mismo.

d) “Build up” del material dentro del secadero; esto puede reducir la producción y degradar productos sensibles térmicamente por el prolongado calentamiento.

e) Accesos para limpieza inadecuados, especialmente en plantas “batch” donde se procesan diversos productos.

f) Limpieza general de la planta.

g) Inadecuadas condiciones de trabajo para los operarios.

h) Eficiencia térmica baja.

i) Excesivo mantenimiento de partes mecánicas.

j) Diseño defectuoso de algunos servicios auxiliares.

3. CLASIFICACIÓN DE SECADEROS:

Como se indicó anteriormente, no existe una clasificación sistemática y racional de equipos de secado. Se considerarán a continuación algunas de las distintas clasificaciones existentes y que puede servir de utilidad en el proceso de selección.

3.1. SEGÚN EL MÉTODO DE OPERACIÓN:

Se considerará a continuación la clasificación que han hecho dos autores diferentes, basada en principios similares y que tienen bastante puntos en común.La primera de ellas, propuesta por F. D. Dittman(4), está realizada de acuerdo al proceso de secado, y se basa en dos clases generales y cinco subclases. Las dos clases generales distinguen entre secaderos adiabáticos y no adiabáticos.

a. Secaderos adiabáticos:

El calor necesario para la evaporación es suministrado por un gas puesto en contacto con el sólido a secar, que entrega calor sensible y además arrastra el vapor producido. El gas ingresa en una zona de equilibrio que incluye el gas, el sólido, el líquido que está siendo evaporado y el vapor producido. La superficie del sólido durante el proceso de secado alcanza la temperatura de saturación adiabática del gas.

a.1. Secado de partículas

El gas se mueve a través de partículas, que son tan pequeñas que la resistencia a la difusión de humedad es despreciable frente a la resistencia a la transferencia de calor. Ejemplo: secaderos spray, de lecho fluido, lecho móvil y rotatorio.

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a.2. Secado en planchas

El gas fluye por encima de la superficie del material a secar, el cual está dispuesto en un lecho con espesor suficiente para que el mecanismo controlante de la difusión de humedad sea la difusión de la misma hacia la superficie. Ejemplos: secaderos de túnel, de bandeja, de cinta.

b. Secaderos no adiabáticos:

El calor de vaporización puede ser suministrado por los mecanismos de radiación, o por conducción a través de una pared de contacto con el material a secar. Dentro de esta categoría podemos distinguir sí el calor se suministra por radiación directa, o a través de una superficie de intercambio; y sí la humedad se elimina por vacío o purga de gases.

b.1. Secaderos de vacío.

Trabajando a presiones reducidas, se incrementan la velocidad de remoción del vapor y la difusión de la humedad. Ejemplos: secaderos rotatorio de vacío, cónicos, de cinta y por calentamiento.

b.2. Secaderos de purga:

El vapor se mueve por flujo del gas a lo largo del material a ser secado. Ejemplos: secaderos de tornillo, de bandeja vibradora, rotatorios de flujo de vapor, y de tambor.

b.3. Secaderos radiantes:

La evaporación se debe al calor producido por radiación, y el vapor se elimina por purga de gases. Ejemplos: secaderos infrarrojos y dieléctricos.

La segunda de estas clasificaciones está propuesta en el Manual del Ingeniero Químico, Edición, y se basa en el método de transmisión de calor a los sólidos húmedos.

Según esta clasificación, existen dos categorías principales, con dos subclases cada una. Las categorías principales se establecen de acuerdo al método de transmisión del calor en directos e indirectos. En los primeros el calor se trasmite por contacto directo entre el gas de secado y el material húmedo. También se llaman secaderos por convección. En los secaderos indirectos el calor se suministra al sólido húmedo a través de una superficie de intercambio. También se llaman secaderos por conducción o de contacto.

Las dos subclases existentes se refieren al modo de operación de los mismos y los agrupan en secaderos continuos y por lotes (“batch”). En la figura 1 (ver anexo) se muestra una gráfica de la clasificación según el esquema propuesto por el Manual del Ingeniero Químico.

Después de una primera lectura de las dos clasificaciones podemos encontrar varias similitudes entre ambas: lo que Dittman llama secaderos adiabáticos, Perry denomina secaderos directos o por convección; lo que Dittman menciona como

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secaderos adiabáticos, Perry los llama secaderos indirectos o por convección. Aparece una ligera diferencia con respecto a los secaderos infrarrojos o dieléctricos, ya que Dittman los incluye dentro de los no adiabáticos, mientras que Perry los agrupa en una categoría especial. También se observan diferencia con respecto a los criterios con que se toman las subclases.

3.2. SEGÚN LAS CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES FÍSICAS DEL MATERIAL ALIMENTADO:

En el Manual del Ingeniero Químico, Edición, existe una tabla muy completa que correlaciona el estado de la alimentación sólida con los distintos tipos de secaderos comerciales existentes. Dicha clasificación se muestra en la Tabla 1 (ver anexo), y sobre ella se volverá cuando se evalúe el camino de selección.

3.3. SEGÚN LA ESCALA DE OPERACIÓN:

Se pueden encontrar tres categorías según la escala de operación(3):

a. Pequeña escala: (20 a 50 kg./h). Se utilizan secaderos “batch”

b. Mediana escala: (50 a 1000 kg./h). Pueden usarse secaderos “batch” o continuos.

c. Gran escala: (toneladas por hora). se utilizan secaderos continuos.

3.4. OTRAS CONSIDERACIONES:

Existen otras consideraciones sobre las que se puede efectuar una clasificación de secaderos. Estas pueden ser: tiempo de residencia, temperatura de trabajo, modo de operar, cambio de escala, tipo de mantenimiento. David A. Lee(2), sobre la base de su experiencia, y tomando en cuenta la clasificación ya conocida de secaderos directos e indirectos, agrupa a los primeros en tres categorías de acuerdo al movimiento del material: sólido suspendido en el gas (gas borne), lecho fijo y lecho móvil; y a los segundos de acuerdo al modo de operación en continuos o discontinuos (“batch”).

En la tabla 2 (ver anexo) se listan algunas de las características más importantes y tipos de secaderos agrupados según las características mencionadas. Esta tabla se utilizará en el camino de selección que se analizará posteriormente.

4. SELECCIÓN DEL SECADERO

En la vasta literatura existente sobre el tema, no existe una solución perfecta o a prueba de errores para la selección del mejor sistema de secado térmico industrial, debido a las limitaciones tecnológicas, por un lado; y consideraciones de índole comercial, por el otro. De todos aquellos procedimientos recomendados, es escogió el propuesto por David Lee(2, 5), debido que plantea el problema en forma sistemática y brinda una solución que tiende a minimizar los inconvenientes que se encuentran al elegir un camino equivocado. Sobre la base de su amplia experiencia en la industria de procesos, plantea un camino basado en cinco etapas, a saber:

1. Determinar el problema tan segura y completamente como sea posible2. Colectar toda la información pertinente disponible para el problema en cuestión3. Determinar los factores críticos como consecuencia de la información obtenida en el

punto 2.

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4. Limitar las posibles elecciones a tres o cuatro, aplicando la mayor cantidad de factores posibles en lo concerniente a la elección eventual

5. Evaluar todos los factores críticos pertinentes, incluyendo los referidos al producto final y consideraciones de costo, para arribar a una decisión final (o tentativa) sobre la elección de un sistema determinado.

4.1. DETERMINACIÓN DEL PROBLEMA

La primera etapa en la selección del mejor sistema de secado es simplemente plantear los requerimientos mínimos. Un planteo primario podría ser:“El material XYZ necesita ser secado utilizando algún procedimiento adecuado”Antes de proseguir, conviene efectuar algunas preguntas, a saber:

¿ Qué se entiende por secado ?

¿ Qué es un sistema de secado ?

¿ Por qué debe secarse el material XYZ ?

Teniendo en cuenta estos cuestionamientos en el orden presentado, las respuestas deberán ser:

• Se acepta comúnmente que la operación de secado comercial es un proceso por el cual se aplica calor en alguna forma para remover especialmente el líquido de un material que contiene sólidos. También se considera una operación combinada de transferencia de calor y materia

• Cualquier sistema de secado puede generalmente ser desmembrado en cuatro partes relacionadas a:

a. Alimentaciónb. Forma de secarc. Producto resultanted. Gas exhausto

Consecuentemente, en muchos casos, la selección se determina por la adecuación de las partes individuales más que la unidad completa de secado. Por otro lado, puesto que el secadero ha de integrarse dentro de una unidad de producción más grande, la opción contraria también puede ser válida.

• Algunas razones para que el material pueda ser secado son:a. Preservar el materialb. Prepararlo para un procesamiento o manufactura posteriorc. Alcanzar uniformidad en el producto finald. Economizar peso y facilitar el despachoe. Retener humedad por secado superficialf. Dar limpieza y pureza a la superficie o cáscarag. Completar el proceso de manufacturah. Economizar combustible o prevenir pérdidas de calor pre – secadoi. Prevenir daños o perjuicios en productos medicinalesj. Incorporar al mercado productos nuevos y originalesk. Recuperar desechos, los que pueden comercializarse, ser reusados

fácilmente desecharse.Retornando al planteo inicial, este posteriormente puede extenderse en la siguiente forma:

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“El material XYZ debe ser secado utilizando algún sistema de secado. Consideraciones de proceso y de mercado indican que éste debe tener un contenido de humedad de ......., mientras que la producción será .........kg./día, a través de tres turnos, ocho horas cada uno, siete días por semana”

Aunque el secadero a utilizarse todavía no es conocido, los requerimientos de secado desarrollados hasta ahora pueden considerase muy útiles en el proceso de selección. Sin embargo, raramente es posible anticipar todos los factores en la evaluación final. Por lo tanto, es usualmente necesario modificar y refinar la aseveración inicial cuando repetimos el proceso de selección sugerido.

4.2. RECOLECCION DE DATOS

El paso siguiente requiere la confección de alguna lista de chequeo, indicando la mayor cantidad posible de factores o variables a considerar, distribuidos en categorías.

A. PRODUCTO

El conocimiento de la estructura química y propiedades puede ser muy útil. Por ejemplo, si se seca una sustancia orgánica que contiene radicales NH4 o NO3, se debe tener en cuenta que durante el calentamiento no se envíen al ambiente mezclas tóxicas o nocivas, o durante algún instante se produzca mezcla explosiva. La estructura química también servirá para determinar que compuestos homólogos pueden efectuarse para efectuar comparaciones.

Con respecto a la solubilidad, si el sólido es completamente insoluble en el líquido evaporado, esto indica que no ocurrirán cambios físicos durante el proceso de secado. Si el material es algo soluble, el producto final resultará con un grado mayor de higroscopicidad. La sensibilidad térmica del material a secar está relacionada con el punto de fusión.

B. MATERIALALIMENTADO

Algunas consideraciones importantes son:

• Tipo de humedad (ocluida, no ocluida, ambas)• Contenido inicial de sólidos, si éste es muy bajo (15% o menos), esto lleva a la

necesidad de considerar algún proceso de concentración previo al secado (filtración, prensado, centrifugación)

• Evaporación del disolvente (obviamente si este no es agua); si se debe recuperar implicaría un alto grado de pureza en el gas de secado

• pH: indicará la corrosividad del material y que materiales deben usarse.• Abrasividad

C. CARACTERISTICAS DEL PRODUCTO TERMINADO

• Contenido de volátiles: es un buen indicador de la sensibilidad térmica del producto, como así también del tiempo y temperatura de exposición necesarios para el secado.

• Densidad a granel: sugiere acerca de la naturaleza química de los productos, como así también de la máxima humedad residual que puede tolerar el producto final

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• Distribución de partículas: provee claves relacionadas con la uniformidad del producto final. Esto tendrá un efecto significativo en las etapas posteriores del secado

• Temperatura y condiciones en las que el producto debe almacenarse

D. CAPACIDAD

Involucra los caudales de material a manejar. Según la cantidad, se determinará si el proceso es continuo o “batch”. También adquiere importancia el número de horas de trabajo diarias.

E. CONSTRUCCION

Concierne a la naturaleza física de la planta y está relacionada con aspectos tales como:

• Si va ser externo o interno.• Localización: en un área nueva, o en una ya existente, donde se llevan a cabo

otras operaciones del proceso.• Materiales de construcción apropiados• Sistema de transporte y recolección a utilizarse

F. SERVICIOS AUXILIARES

Concierne a los recursos físicos disponibles (combustible, potencia, refrigeración). Por ejemplo, el uso de vapor limitará las temperaturas de secado que se puedan alcanzar. Debe limitarse, por su costo, el uso de energía eléctrica.Como regla general, se recomienda utilizar todas las formas posibles de ahorro de energía, debido al aumento del costo de la misma.

G. OTROS

Si se requiere un alto grado de limpieza, será deseable usar un sistema aséptico de construcción. El mantenimiento del servicio puede ser un factor importante. Por ejemplo, si se requiere una operación por períodos de seis o doce meses, todos los conceptos anteriores deben revisarse.Por último, cabe hacer consideraciones sobre el “timing” necesario para poner la unidad en funcionamiento; y si esas consideraciones y ña conclusiones están hechos sobre una base realista.

H. CONSIDERACIONES FINALES

Finalizada la recolección de datos, se tendrá una pintura mejor de las necesidades del proceso de secado. Por supuesto, cualquier información adicional que se posea, aparte de la mencionada, nunca estará de más.

Como consecuencia de ese proceso, comenzarán a ponerse de manifiesto algunos de los factores críticos que serán determinados en una etapa posterior.

4.3. FACTORES CRITICOS

En esta etapa se desarrollarán los factores críticos que influyen en el proceso de selección del secadero. Luego de esta etapa, se podrán reducir las opciones a lo

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máximo tres o cuatro. En la Tabla 3 (ver anexo) se muestran algunos de los factores críticos comunes; luego se llevará a cabo una análisis detallado de cada uno de ellos

A. MATERIAL ALIMENTADO

A.1. Estado de la alimentación

El análisis de este punto tiene mucha importancia, ya que permite hacer un sensible descarte de las posibles chances. De la Tabla 1, como se informó anteriormente, se puede obtener información de que tipo de secadero es adecuado para una alimentación determinada. Por ejemplo, sí el producto a secar se introduce en forma de planchas, se podrá usar secaderos dieléctricos, de cilindro, de láminas, infrarrojo. Si en cambio, la alimentación está en forma líquida (suspensiones coloidales, emulsiones), se podrán usar los secaderos spray, de tambor (atmosféricos y de vacío), y con ciertas limitaciones los por congelación al vacío y los de artesa.

A.2. Enriquecimiento previo de la concentración de sólidos en la alimentación

Si es necesario incrementar el nivel de sólidos en la alimentación que ingresa al secadero, se debería llevar a cabo un análisis sí realmente el incremento de costos producido por la adición de un equipo concentrador previo justifica el ahorro resultante de evaporar menor cantidad de líquido en la unidad de secado propiamente dicha.

A.3. Implicancias de solubilidad

En el caso de sólidos que están un poco solubles, se deben balancear las pérdidas potenciales o costo de reciclo, sí se opta por el uso de algún dispositivo mecánico, como el caso de los filtros. Por otro, puede resultar ventajoso sí se lo compara con sistemas de pretratamiento más costosos, como evaporación, cristalización o unidades de extracción.

A.4. Solvente usado

Si se requiere una recuperación del solvente, esto puede llevarse a cabo una forma más completa con la utilización de algún sistema en bucle cerrado.

B. PRODUCTO

B.1. Sensibilidad Térmica

Este es uno de los factores críticos más importantes relacionados con el producto. La Tabla muestra una clasificación de los mismos en términos de su sensibilidad térmica (desde extremadamente sensibles hasta completamente insensibles o estables) y lo relaciona con que tipo de secadero conviene usar, teniendo en cuenta la clasificación de los mismos en convección o directos; y conducción o indirectos

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TABLA 4 - INFLUENCIA DE LA SENSIBILIDAD TÉRMICA DEL PRODUCTO(2, 5)

GRADO DE SENSIBILIDAD TÉRMICARANGO DE

TEMPERATURA (ºF)TIPO DE

SECADERO

Extremadamente sensible 25 Conducción

Muy sensible 25 - 50Conducción - Ind.Convección - Dir. c/ solv. no acuoso

Sensibles 50 - 100Conducción - Ind.Convección - Dir.

Medianamente sensibles 100 - 200Conducción - Ind.Convección - Dir.

Relativamente insensibles 200 - 300 Convección - Dir.

Como se explicó anteriormente, las unidades de convección usan gases calientes de secado, en contacto directo con el material a secar para efectuar la transferencia de masa y calor, mientras que en las unidades de conducción el calor se transfiere a través de una superficie de intercambio, siendo el vapor resultante venteado.

De acuerdo a la tabla, si el producto es extremadamente sensible, la elección recae en secadero indirecto o por conducción. Inversamente, en productos estables, se recomiendan los secaderos directos o por convección. Para los productos que caen en rangos de sensibilidad intermedios, se debe hacer una discusión entre la conveniencia de adoptar uno u otro tipo de secadero. Los secaderos por convección tienen ciertas ventajas. Al ser el material calefaccionado principalmente por la corriente de aire, se puede controlar la temperatura del material a secar, fijándola en sólo unos ºC por encima de la temperatura de bulbo húmedo, que en muy raras ocasiones llega a los 70ºC. Además son más baratos que los secaderos por conducción, debido a la ausencia de camisas o tubos de calefacción. sin embargo, también tiene sus desventajas. El aire exhausto de salida está siempre caliente y la eficiencia térmica es baja. Si se debe recuperar el solvente evaporados, esta operación a través de los gases diluidos es costosa y dificultosa. El producto evaporado como humedad puede reaccionar con el oxígeno y otros gases del aire en contacto con el material. También puede producirse arrastre de partículas finas con la consiguiente pérdida de material. Estos defectos pueden, no obstante, minimizarse con un diseño adecuado. La eficiencia térmica puede mejorarse reciclando una fracción del gas de salida. El solvente puede recuperarse por absorción, adsorción o condensación. La pérdida de material puede ser evitada utilizando menores velocidades de aire o colectando las partículas en un ciclón. Los problemas de contaminación pueden evitarse usando un gas inerte.

En consecuencia, y salvo algunos problemas muy estrictos en lo referente a la sensibilidad térmica del producto, se recomienda usar secaderos directos.

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B.2. Tiempo de residencia

En el análisis de este factor, se usará la Tabla 2, mencionada anteriormente. Si el material es dificultoso de secar, se preferirá un mayor tiempo de residencia. Dependiendo de la curva de secado, y por razones de economía térmica, en algunos casos se deberá estudiar la posibilidad de utilizar un sistema de dos etapas. En tales casos, la primera etapa será un secadero que tenga un tiempo de residencia muy corto para remover esencialmente toda la humedad superficial, y una segunda etapa con una exposición sustancialmente alta par remover la humedad ligada o ocluida.

volviendo a la Tabla 2, el término corto indica un tiempo de residencia de pocos segundos, el término mediano uno o varios minutos; y el término largo uno o más horas. El uso de esta tabla se recomienda para efectuar consideraciones de índole cualitativa.

La tabla 2 debe usarse en concordancia con la Tabla 4, ya que la máxima temperatura de operación y el tiempo de residencia óptimo son variables que están muy vinculadas con la sensibilidad térmica.

B.3. Experiencia previa requerida

Se debe restar atención a la experiencia previa. Si hay un tipo particular de secadero ya instalado, que funciona correctamente, éste tendrá mucha influencia para seleccionar un equipo similar. por supuesto, se obtendrá un resultado inverso si para una aplicación parecida, la unidad no funciona correctamente.

B.4. Consideraciones de mercado y uso subsiguiente

Naturalmente, si algunas características de producto proveen un margen competitivo, esto no sólo representa un factor importante, sino que le da preponderancia sobre los demás. Esto tiene gran importancia en los productos de consumo masivo, donde aspectos como la calidad o apariencia final puede influir en forma considerable en el éxito o fracaso final del proyecto.

Si el producto se va a usar en un proceso subsiguiente, por ejemplo, extrusión, deben analizarse la densidad a granel y la naturaleza de la partícula.

C. CAPACIDAD

C.1. Caudales a manejar

La capacidad es muchas veces un factor crítico. Para evaluar esto, deben considerarse los caudales de alimentación a procesar, cantidad de agua a evaporar, factores “on – stream” y requerimientos de mantenimiento. Teniendo en cuenta las consideraciones efectuadas en el punto 3.3., para operaciones en pequeña escala, se prefieren los sistema “batch”; para gran escala se usan los sistemas continuos, debiendo optar por alguno de ellos para los procesos de mediana escala.

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C.2. Número de materiales a procesar

Uno de los factores críticos evalúa la posibilidad de procesar distintos materiales en una misma unidad, y se relaciona directamente con la versatilidad de la operación. En los casos donde se involucran múltiples productos, se recomienda el tratamiento de cada uno de ellos en forma separada y luego tratar de reducirlos a un común denominador. Debido a que el uso múltiple implica limpieza y mantenimiento extra, existen en ese caso claras ventajas del sistema “batch” sobre el continuo, ya que es más versátil.

C.3. Requerimientos de cambio de escala

Es un aspecto importante en los procesos de selección, e involucra cuestiones tales como:

¿ Es necesario ?

¿ Cuán complicado y costoso es ?

¿ Cuál es la confiabilidad del cambio de escala ?

En la Tabla 3 se muestran algunas consideraciones relacionadas con los grados de dificultad del cambio de escala

D. OPERACIONES DE PLANTA

Están relacionadas con requerimientos de espacio, sistemas de control, servicios auxiliares disponibles y mantenimiento deseado. La Tabla 2 brinda información sobre el modo de operación (corriente, co corriente, flujo cruzado); lo que está relacionado con el proceso global de fabricación, y en menor medida con los requerimientos físicos actuales. Dicha tabla da también información sobre las necesidades de mantenimiento.

E. COSTO

Todos los factores críticos mencionados están relacionados con el costo, que es casi siempre el más relevante. La razón para esto es que no sólo proporciona un común denominador para propósitos de comparación, sino determina si una operación dada es viable. Muchas unidades utilizan pre o pos tratamiento para la alimentación y/o producto, especialmente para llevar éste a un grado de calidad superior. Por supuesto, en el análisis deberán contabilizarse esos costos adicionales.

Cuanto mayor sea la cantidad de sólidos en la alimentación; o mayor la cantidad de volátiles residuales en el producto, serán menores los costos del sistema de secado debido al menor caudal de evaporación.

Muchas veces es necesario llevar a cabo una evaluación cuidadosa que involucra desarrollar costos de una unidad específica para una operación en particular bajo consideración. Para ello se deben combinar los costos de amortización de capital con los de operación y mantenimiento. En unidades muy grandes los costos de operación y mantenimiento. En la tabla 5, y a los efectos de dar una idea, se muestran algunos de los precios de equipos disponibles en el mercado. Nótese

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que existen tres columnas de precios: la primera se refiere al equipamiento nuevo; la segunda al usado, y la tercera al de rezago.

Dada la importancia relativa del costo del calor incorporado, para comparar la performance de unidades de secado, se utilizan términos tales como eficiencia térmica o economía de evaporación.

Una comparación usual en secaderos directos es la eficiencia de operación, que se define como:

Ti - T0

Ti - Ta

Ti: Temperatura de ingreso del gas al sistema de secado.T0: Temperatura del gas agotado que abandona el equipo.Ta: Temperatura ambiente en un sistema continuo, o temperatura de referencia

en una operación de bucle cerrado.

En las unidades tipo conducción, las comparaciones se hacen en base a la cantidad de vapor usado por unidad de vapor producido.

4.4. LIMITACIÓN DE LAS POSIBLES ELECCIONES

En la práctica, luego de haber efectuado los análisis mencionados, no se dificultoso poder llevar a cabo una preselección para limitar las posibles opciones a tres o cuatro, para poder arribar posteriormente a una solución única.

Como ejemplo ilustrativo podemos citar el caso de efluentes acuosos que no pueden ser descargados, problema que suele presentarse en la industria alimenticia. Esto puede asumirse en un tamaño de operación razonable, tal que las cantidades involucradas estén del lado donde los sólidos no son sensibles al calor. Usando esta idea para la selección previa, conjuntamente con los conceptos de selección presentados anteriormente, podríamos mencionar como selecciones previas a los secaderos:

• Tambor

• Rotatorio

• Spray

• Flash

• Lecho fluido

Todas estas preselecciones se han hecho teniendo en cuenta que son unidades continuas, capaces de procesar altas velocidades de alimentación.

Llegado a ese punto, si no se tomó una resolución, se deben chequear otros factores críticos no usados hasta ahora, si es necesario, hacer otras consideraciones.

Una variable a chequear podría ser el tiempo de residencia. Un secadero con tiempo de exposición relativamente bajo, será preferible para resguardar al producto contra

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efectos térmicos dañosos. En tal caso, un secadero spray podrá tornarse la elección final especialmente y particularmente en el caso que se necesite dar propiedades uniformes al material.

Por otro lado, podrá seleccionarse un secadero flash debido a su corto tiempo de residencia y relativamente bajo costo comparado con los anteriores. De cualquier modo, si la corriente de alimentación no puede llevarse mediante un tratamiento previo al estado de una pasta granular, pueden aparecer problemas para introducirla en este tipo de equipos.

Si se usa la sensibilidad térmica como criterio de selección, la mejor sería el secadero de tambor, simplemente porque es la única unidad tipo conducción en la lista de “competidores”. Por lo tanto, no dañará tanto los materiales como los otros.

4.5. EVALUACION Y SELECCION FINAL

Si no se cuenta con información adicional a la brindada, no es posible seguir adelante con el proceso. Sin embargo, hay una herramienta útil, que es usar como criterio la performance de la unidad seleccionada. Por ejemplo:

Primero, si la naturaleza o calidad del producto final no es factor relevante, el proceso de selección será hecho sobre la base de la evaluación de la performance de costo. Los competidores finales deberán primera ser evaluados sobre la base de la comparación performance “trade off” versus factores de costo. Entonces se podrán considerar otros factores de selección, tales como experiencia de secado, contenido residual de humedad y factores de costo (cambio de escala, mantenimiento, pérdida en el producto, etc.). La tabla 6 muestra algunos factores que influyen sobre la performance “trade – off” del secadero, y algunos factores de costo.

Por otro lado, si la calidad del producto final es un factor relevante, debe llevarse a cabo otro programa de evaluación, que incluye experiencias, ya que es necesario saber que evolución tendrá el material en cada sistema de secado que se está evaluando.

Se pueden llevar a cabo varias aproximaciones en un programa de evaluación final, tales como:

• Revisar cuidadosamente todas las elecciones a la luz de la totalidad de los datos colectados, y conocimiento de experiencias previas.

• Chequear unidades en operación comparables

• Discutir requerimientos con los proveedores en las distintas categorías consideradas

• Usar consultores externos

Los métodos aquí discutidos representan una guía lógica de selección de secaderos, pero no una fórmula perfecta. Las diversas etapas del proceso deberán repetirse las veces que sea necesario, y testear cuidadosamente la conclusión. Si esto se ha hecho correctamente, se estará habilitado para llegar al mejor sistema de secado para dicho problema.

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BIBLIOGRAFÍA

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2. LEE, DAVID; TRANSFER OPERATIONS IN PROCESS INDUSTRIES - DESIGN AND EQUIPMENT - CHAPTER 1st THERMAL DRYING AND DRYERS

3. NONHEBEL, G.; MOSS, L.; DRYING OF SOLIDS IN THE CHEMICAL INDUSTRY

4. DITMMAN, F.; HAW TO CLASSIFY A DRYING PROCESS - CHEMICAL ENGENEERING - JUNE 17 1977

5. LEE, DAVID; FIVE STEPTS SIMPLIFY SELECTING A DRYER; FOOD ENGINEERING; NOVEMBER 1974 - MARCH 1975

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Anexos

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Design

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