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Valparaso
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2. SECADODEMATERIALPARTICULADO
2.1 IntroduccinLasrazonesporloscualesserealizaunsecadode
materialparticuladosedaacontinuacin:
Aumentarelvalorcomercialalosconcentradospor unidaddevolumen
Reducirloscostosdetransporte
Mejorarelcarguoyoperacindeloshornosdefus in(reverbero)
EliminarelH 2OqueafectalosprocesosFlash
Operacin unitaria consistente en evaporar el agua u otro lquido
contenido en el concentrado
hmedoprovenientedelaplantadeconcentracindeminera les.
La humedad del concentrado es necesaria para el tra nsporte
desde la planta concentradora hasta lafundicin, ya que de esta
manera se evitan combusti ones espontneas del concentrado. Esta
humedadoscilaentre8y10%.
Sinembargo,unavezenlafundicin,esnecesario
extraerlahumedaddelconcentrado.Denoseras, elagua contenida en el
concentrado se evapora de mane ra prcticamente instantnea al
inyectarse en elreactor,
generandoexplosionesqueponenenpeligrolaopera
cin,ademsdehacermsineficienteelprocesodefusindesdeelpuntodevistaenergtic
o.
Unsecadototaldeunconcentradopuedetenerconte
nidosdeaguatanbajoscomo0,10,3%enpesodeH2O,estoltimosedenomina
secadoamuerte.
2.2
TermodinmicadelsecadotrmicoElpropsitoeseliminarparcialototaldelagual
quidaretenidaenlosconcentrados,porellosene cesitacalentar a una
temperatura que permita la evaporaci n del agua y transferir el
vapor de agua a laatmsfera.
Lasreaccionesqumicasqueacompaanalsecadoson
secundarias,porlotanto,enelsecadotrmicosedebenanalizarlossubsistemassiguientes:
Concentrado:Subsistemaslidoconstituidoporunc
onjuntodepartculasfinasdeorigenmineral,reactivasynohigroscpicas
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Subsistemalquidoconstituidoporaguaremanented
elaetapademolienda.SegnnaturalezadelcircuitodeflotacintendrpHcidoobsico
Termodinmicamente el procesoms importante del se cado
(evaporaciny eliminacinde agua)
puedeexpresarseporlasiguientereaccin:
H2OSlidoaTambiente H 2OGasaTsalida
Lareaccinesendotrmica,endoentrpicaymuyfav
orecidaatemperaturasporsobreelpuntodeebullicin
Sielprocesoocurrebajoelpuntodeebullicins
evefavorecidocuandolapresinylahumedadambientalessonbajas
Elparmetrotermodinmicoquemsinteresaconoce reselcambiodeentalpa o
OHH 2 asociado
alagua
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )1152231423
,
,,
103349.010359.5019.30
10349.31036.547.458.22136
488.75donde,
J/mol,2
++=
++=
=
++=
evapevapevapevapo
evapevapevapo
evapT
ambevapevapambo
evapoo
evapTevapamboo
TOH
TTTTTTTTH
TTTH
TTTTH
TTHHTTHH
En las ecuaciones anteriores,T,T evap y T amb representan la
temperatura absoluta a que sale el vapor
deagua,aqueseevaporaydelambiente,respectivame nte
Ejemplo:Cuntoeselrequerimientotermoqumicotericopar
arebajarlahumedadde1tondeconcentradodesde18%a8%.LaT amb=10C,T
evap=70CyTgasesdesalidade120C.Sisesuponeun
rendimientotrmicode60%,elrequerimientototaldelsecadoser?
2.3 Termodinmicadeinterfase
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Losconcentradosestnformadosporpartculasfina
sslidas,porellolosfenmenosdefisico-qumica desuperficie hacen a los
concentradosmateriales reac tivos, entonces en su gran superficie
especfica (3 50cm2/g)puederetenerseunaapreciablecantidaddeagua
adsorbida.
Paraestetipodeaguarigelasiguienterelacind eequilibrio:
{H2O}ads (H 2O);K6=P H2O
{H2O}ads representaelaguaadsorbidaenlasuperficiedel
aspartculasdeconcentradoAlestarelaguacomprometidacon la superficie,
suactividadqumicadesciende (idemparaactividaddel agua en soluciones
acuosas). El diagrama P-T (F ig. 1) representa justamente el efecto
determodinmicadeinterfase
Figura1.Comportamientodelaguadelconcentradoe
nundiagramaP-Tcualitativo
Enlaprctica: Aunapresindadaserequerirmayortemperatura
paraeliminaragua Aunatemperaturadadaserequerirmenorpresin
paraextraerelagua
Loanteriorpermiteclarificarunconceptodeenorm
eimportanciaensecado: Humedaddeequilibrio
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La figura siguiente muestra en forma cualitativa lo que ocurre
con la humedad contenida en
unconcentradoencondicionesisotrmicascuandolahu medadquesecavara
Lahumedaddelmaterialseexpresacomohumedaden baseseca (HBS)kgH
2O/kgconc.secoConsidereunconcentradodadoaunaT amb
yHBSinicialwibastanteelevadaComolosconcentradosnoformanhidratos(salvoaqu
ellosquesehubiesensulfatadoporalgnmotivo),entoncesel
aguanoestqumicamente ligadaa ello s,por lo tanto el aguapuedeestar
adsorbidaobie nlibre
2.4 Cinticadelsecadotrmico
Elsecadotrmiconoesunprocesoinstantneo,sin odinmico
Enlestninvolucradossimultneamentelosproces
osdetransferenciademasaycalor
Elconcentradodeberecibircalordelmediosecante
,ydebecederasteparte(otoda)suhumedad
Elparmetrocinticoqueprimerointeresaevaluar
eslavelocidaddesecado.Lassiguientesdefinicio
nespuedensertilesparalaevaluacinprcticadels ecado
En v(superficial) es til en particular para el sec ado solar, y
en v(en peso) en el caso de hornos par
acalcularlostiemposderesidenciaylosflujosde alimentacin
Sisesuponequeelsecadotrmicoesunprocesore
gidoporladifusindemateria(difusindevapor deaguadesde la
superficiede laspartculasdeconce ntradohaciaelambiente)aplicando
laprimera ley deFicksetienequeelflujomsicoporunidaddetie
mpoydereaser:
secoconc.kgheliminadaOHkg
peso)v(enmheliminadaOHkg
ial)v(superfic
2
22
=
=
=
==
hOHkg
dtdm
AV
donde,x
C
AVJ
2OHOH
OHOH
OHOH
22
2
2
2
2D
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y expresando el gradiente de concentraciones en fun cin de las
fracciones molares del agua en elconcentrado(Y H2Oconc
)yenelambiente(Y H2Oamb )setienequeelflujoqueda:
KH2O eselcoeficientedetransferenciademasadeagua
adsorbidaenlasuperficiedelconcentrado.
Laecuacinanteriorindicaquelavelocidaddesec
adoserfavorecidasi:
A) ElcoeficienteK H2Oesgrande,paralocualserequiereque:
Elaguaestdbilmenteadsorbida Latemperaturaseaelevada
Lapelculadifusional seapequea
AfectarnalK H2O: Lamineralogadelconcentrado
Lagranulometradelconcentrado
Lapresenciadereactivosresidualesenlasuperfic ie
Lavelocidadrelativaentrepartculaymediosecan te
B) El gradiente de humedad es grande para lo cual se requiere un
medio secador lo ms se
coposible,entoncessedebeusarairecalienteogase
sprovenientesdelacombustindecarbnseco.
C) Mecanismos que operan en el secado es necesario primero
indicar que los
concentradoshmedospresentanunagrantendenciaaaglomerarse
El modelo ilustrado a continuacin representa la ci ntica del
secado trmico, para un aglomerado detemperaturaTcyunahumedadYc.
=
==
22amb
OHconc
OHOHOH
OHOH
OH
mhOHkg
)Y(YKJ
luego,
YJ
2222
2
2
2 D
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Figura3.Modelocinticodelsecadotrmicodeun
aglomeradodepartculasdeconcentradodecobre
En un instante dado est en contacto con un medio s ecante de
temperatura Tm y humedad Tm. Si sesupone que en el instante
considerado se ha formado ya una capa de concentrado semi-seco, el
secadoocurrirsegnlossiguientesmecanismosdetranspo
rtedemasaycalor
1. Transportedecalorentreelmedioylainterfase2.
Transportedecalorenlainterfasemedio-concentra do3.
Transportedecalorenlacapasemi-seca4.
Evaporacindelagualquidaenalgnpuntodelac apasemi-seca5.
Difusindelagualquidahastaelpuntoenquese evapora(paraleloa4)6.
Difusindelvapordeaguahastalainterfasemedio -concentrado7.
Difusindelvapordeaguaatravsdelainterfase medio-concentrado8.
Transportedelvaporalmediosecante
Interfasecapasemiseca/ncleoconcentradohmedo
Interfasemedio/concetrado
Capaconcentradosemiseco
NcleoconcentradohmedoTcYc
TransferenciademasaTransferenciadecalor
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Alteracionesdelconcentradoalsecar:
Elsecadoesunprocesofsico(prdidadeagua)
Puedenocurriralteracionessecundarias
LaFig.4muestralostiposdeprincipalesalteraci
onesfisicoqumicasquepuedensufrirlosconcentra
dosenelrangoquevadesdelaambientehastalos1000 C.
Figura4.Alteracionesfisicoqumicasquesufrenlo
sconcentradosenelrango0-1000C
Al secar se puede producir la oxidacin de una pel cula exterior
en los aglomerados de concentrado(xidosdeCu,FeySO 2)
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SO2 enelaireenpresenciadexidoscatalticos(Fe 2O3ySiO 2) SO 3 SO3
puedesulfatarlosxidosasulfatofrrico,ysul fatoyoxisulfatodecobre
Laformacindesulfatodecobreesmediohmedo(a cuoso)esunade
lascausasprincipalesdelacorrosinquecausaelconcentradoencontactocon
chapasdeacerocorrienteporcementacin
{CuSO4}ac + s ={FeSO 4}ac + s
Elmecanismoqueexplicaloanteriorsedaacontin uacin:
Concentrado+O 2 (aire)
Cu2 OCuO +SO 2Fe2 O3
+O 2 (aire)
+ SO 3Catalizador(SiO2 , Fe2 O3 )
CuO*CuSO4Fe2 (SO4 )3 + CuSO4
+H 2 O(humedad conc)
CuSO4 *5H2 O(electrolitocorrosivo)
Cementacin
Concentrado+O 2 (aire)
Cu2 OCuO +SO 2Fe2 O3
+O 2 (aire)
+ SO 3Catalizador(SiO2 , Fe2 O3 )
CuO*CuSO4Fe2 (SO4 )3 + CuSO4
+H 2 O(humedad conc)
CuSO4 *5H2 O(electrolitocorrosivo)
Cementacin
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2.5 Conceptosdehumedadaplicadosalosclculosd esecadoLa Humedad
(H) de una mezcla de vapor de agua y air e se define como los kg de
vapor de aguacontenidosen1kgdeaireseco,yslodependede
lapresinparcial(p A)delvapordeaguaenelaireydelapresintotal(P).
A
A
2
22
A
A2
p-Pp
28.9718.02H
airekg28.97airemolkg
OHmolkgOHkg18.02
airemolkgOHmolkg
p-Pp
secoairekgOHkg
H
=
=
El aire saturado es aire en el cual el vapor de ag ua est en
equilibrio con agua lquida a
lascondicionesdepresinytemperaturasdadas. Enestamezcla,lap
Aenelaireesigualalapresindevapor(p
AS)delaguapuraalatemperaturadada,entonceslahumedaddesaturacin(H
S)ser:
AS
ASS p-P
p
28.9718.02H =
El porcentaje dehumedad (H P) se define como100veces la humedad
actualHdel aire divididopor lahumedadH
Ssielaireestsaturadoalamismapresinytemp eratura.
SP H
H100H =
Elporcentajedehumedadrelativa(H
R)correspondealacantidaddesaturacindelamez
cladevapordeaguayaireusandopresionesparciales:
AS
AR p
p100H =
OJO:H R H P
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Ejemplo:Elairedeunahabitacinesta26.7Cyaunapre
sinde101.33kPa,elairecontienevapordeagua
conunapresinparcialde2.76kPa.Calcule:H,H S,H PyH R.
Puntoderoco deunamezcladeaireyvapordeaguaeslatemper
aturaalacualunamezcladadadeaireyvapordeaguaestarsaturada.Porejemplo,a26.
7Clapresindevapordeaguasesaturacin,p
AS,es3.5kPa,porlotanto,elpuntoderocodeunamez
cladevapordeaguayaireaunapresinparciald
e3.5kPaserde26.7C.Unadisminucindelatemperatu
ra,entoncesproducirunacondensacindelagua.
Siunamezcladevapordeaguayaireesta37.8C
ycontieneunapresindevapordeagua,p
A,de3.5kPa,lamezclanoestarsaturada.
Calorhmedo deunamezcladeaireyvapordeaguaes lacantid
addecalorenJ(okJ) requeridoparaelevar la temperatura de 1 kg de
aire seco ms el v apor de agua presente en un grado (K o C).
Lascapacidades calricas del aire y del vapor de agua pueden ser
consideradas constantes e igual a
1.005kJ/kgairesecoKy1.88kJ/kgvapordeaguaK,res pectivamente.
Calorhmedo,c H,[kJ/kgairesecoK]=1.005+1.88H(SI)
Volumenhmedo deunamezcladeaireyvapordeagua,v
H,eselvolumentotalenm3deunkgdeairesecomselvapordeaguacontenidoa101.33kPay
a
latemperaturadadadelgas.Usandolaleydelosgasesidealessepuedellegara:
vH[m 3/kgaireseco]=(2.8310 -3 +4.5610 -3H)T,TenK
Cartadehumedad delamezclavapordeaguayaireconfeccionadaa
1atmsferadepresinabsolutaesmostradaenlafigurasiguiente.Segraficalahume
dadversuslatemperaturadelamezcla(temperatura debulboseco).
Aladerechadelacurva100%setienelahumedadd esaturacin,H
S,comofuncindelatemperatura.Enejemploanteriorpara26.7C,H
Sfuedeterminadaen0.02226kgH
2O/kgaire.Graficandoestepunto(26.7,0.02226)sedebeponersobrelalnea100%.
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2.6 Curvasdevelocidaddesecadoparacondiciones
desecadoconstanteEnelsecadoesdeseableestimarciertosparmetros
talescomo: Condicionesoperacionalesdehumedadytemperatura
paraelaireusado Tiemporequeridopararebajarlahumedaddeunval oraotro
Tamaodelsecadornecesario
Porlotantosehacenecesariomedirexperimentalme
ntelavelocidaddesecadoparacadamaterialatra tar
2.6.1 Conversindedatoscurvasdevelocidaddese
cado.Eltrabajoexperimentalbatchseobtienendatosde
pesototaldelslidohmedoadiferentestiempose nelprocesode
secado.Losdatosobtenidos sepuedenco nvertir endatosdevelocidadde
secado.SeaWelpesodelslidohmedoyW Selpesodelslidoseco:
seco]slidototal/kgagua[kgWW-W
XS
St =
Paraunacondicinde secado se calcula el contenid odehumedadde
equilibrioX *
[kghumedadeq./kgslidoseco].Luegosecalculaelcontenidodehume
dadlibre,X,paravalordeX t X=X tX *
Paralacurvadevelocidaddesecadosedebemedir
laspendientesdetangentesdibujadasenlacurvaX -t
dX/dtavaloresdadosdet.
Lavelocidaddesecadoescalculadaparacadapunto por:
dtdX
AL-R S=
R=Velocidaddesecado,kgH
2O/h/m2LS=Pesodeslidosecousado,kgA=reasuperficialexpuestaparasecado,m
2
UsandounvalordeL S/Ade21.5kg/m 2
seobtuvolasiguientecurvadevelocidaddesecad
oalgraficarRv/selcontenidodehumedad:
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Otra forma de calcular R es determinar la prdida d e peso X para
un t. Por ejemplo, siX t=0.350 at1=1.65hyX 2=0.325at 2=2.04h Rser(L
S/A)(X/t),paraestecaso1.493.
Esta velocidad es el promedio en el perodo 1.68-2. 04 h y debe
ser graficada a una concentracin Xpromedio(0.350+0.325)=0.338
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2.5 EquiposdesecadoLaseleccindeunsecadordependerdecincocarac
tersticasprincipalesconsuscorrespondientesevaluacionespropias:
i. Propiedadesdelconcentrado:Caractersticasfs
icasenhmedoyenseco;Toxicidad,Inflamabilidad;Tamaodepartcula;Abrasividadii.
Caractersticasdedesecacindelmaterial:Tip
odehumedad;Contenidoinicialyfinaldehumedad;Temperaturapermisibledesecado;Tiempop
robabledesecadoiii. Circulacindelmaterialqueentraysaledel
secador:Cantidadatratarporhora;Tiposdeoperacin,continuaodiscontinua;Procesosanterio
resyposterioresiv Cualidadesdelproducto:Contaminacin;Temperat
uradelconcentrado;Densidadv. Recuperacindelconcentradovi.
Caractersticasfsicas:Espacio,combustibled
isponible;Condicionesambientales
Engeneral,lossecadorespuedenclasificarseenoc
hocategoras.Cadaunaseajustamejoraunaaplicacinparticular.
Transportador:elsecadoseefectamientrassetrasladaelmate
rialenunacintatransportadora.
Tambor:elsecadoserealizaenlasuperficieexteriorde
untamborcalentadointernamente.
Flash:elsecadoseefectaduranteeltransportemedian
teunacorrienteturbulentadeairecalienteogas.
Lechofluido :elsecadosellevaacabomientraselmateriales
tensuspensinenunambientefluidizado.
Rotatorio:elsecadoserealizamientraselmaterialesten
movimientodentrodeuncilindrorotatorio.
Spray:elsecadoseefectacuandoelmaterialenforma
delechadaesatomizadoenunmediodeaireogas.
Bandeja:elsecadosellevaacabomientraselaireogas
abajavelocidadespasadoporencimaoatravsdelmaterialenbandejas.
Aspiracin:elsecadoserealizaabajatemperaturamientras
elmaterialestenunacmarabajoaspiracin.
2.5.1
SecadoresRotatoriosLossecadoresrotatoriosconsistenenestructurasc
ilndricasligeramenteinclinadasysostenidaspor
dosanillosderodaduraquefuncionansobremecanismos
derodillos.Estesecadorseusageneralmentepara
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produccindealtotonelajeporsucapacidaddeman
ejarproductosdeconsiderablevariacinentamao
ycomposicin.Seempleaensecarunaampliagamade
materialesgranulares.
2.5.2 TiposdeSecadoresRotatoriosCalorDirecto
:Lossecadoresdecalordirectosonmsaplicable
samaterialesenformasgranulares,comprimidasodeextrusin,quenosonsensiblesal
calorytampocosonafectadosporelcontactodire
ctocongasesdecombustin.Losmaterialespuedenser
secadosenparaleloocontralacorrientedelgascaliente.Lossecadoresdeflujoparalelosonideal
esparaelsecadorpido,eficienteyabajatemper
aturadematerialesquesonmssensiblesalasaltastem
peraturas,bajadensidad,pegajososynoadquierenfluidezfcilmente.Latransferenciadecalorseef
ectapredominantementeporconveccin.
CalorIndirecto :Lossecadoresdecalorindirectosonmsaplicab
lesamaterialesquesonsensiblesalcalorytambinsonafectadosporelcontactodirec
tocongasesdecombustin.Enesteequipo,elmate
rialentraencontactosloconlasuperficiecaliented
elcilindro,queescalentadaexternamentecongase
sdecombustin.Elmaterialhmedoseintroduceenelc
ilindrorotatorio,insertadoenunacmaraestacionaria.Losgasesdecombustincalientespas
anatravsdelespacioanular.Latransferenciadecalorserealizaprincipalmenteporconduccin.
InyeccindeVaporenTubos :Lossecadoresdeinyeccindevaporentubos,so
nmsaplicablesamaterialessensiblesalcaloryacontaminacincon
gases.Unadelasaplicacionescomunesestenlosproductosalimenticiosyagrcolas.Existentubosc
alentadosconvaporyorganizadoscoaxialmenteenfilasalolargodelsecador.Latransferenciadec
alorsellevaacaboesencialmenteporconduccin.
Acontinuacinsepresentaunadescripcindelfunc
ionamientoyprincipalescaractersticasdecadaun
odelostiposdesecadoresrotatoriosmencionadosan teriormente:
SecadoresRotatoriosdeCalorDirecto:Esteequipopuededescribirsecomounlargocilindr
orotatorio,montadosobrepolinesenunlevengul
odeinclinacinyquerotalentamente.Sealimentae
nunextremoconelmaterialhmedomedianteuncanalelcualrecibeelmaterialdesdeunacorreat
ransportadora.Mientraselcilindrorota,laspalet
aselevanelmaterialhmedoatravsdelaseccinde
crucedelcilindroyloexponenagasescalientesprovenientesdelacmaradecombustin.Estaconsi
steenunquemadorcontroladoautomticamentequeflameaenunhornorevestidoconmaterialrefractar
ioparaasegurarlacompletaactividaddelcombusti
bleylaproteccindelasplanchasdeacero.
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Unaespecialimportanciatieneeldiseomecnicod
elossecadoresrotatorios.Elselladofirmeesese
ncialpueslafiltracindentroofueradelequipoafecta
laeficienciatrmicaycapacidaddelmismo.Lossecadoresmayoresa8piesdedimetrosonnormalme
nteoperadosmedianteunengranajeanularprotegido.Laoperacinseefectaconunpindes
deunmotorelctricohastaunreductordeengranaj
es.Parasecadoresmenoresque8pies,seempleanregul
armenteunacadenayunaruedadentadadecadena,locualbrindalosmsrentablesbeneficiosanivel
decostos,ademsdecumplirconlosrequisitosoperativos.
Adems,delcilindrorotatorioymecanismosdetran
smisin,lossecadoresincluyenunagamadedispositivosdealimentacin,cmarasdecombustin
,sistemademanejoylimpiezadegases,instrumentacinbasadaenPLCysistemadecontrol,
yauxiliaresparaasegurarunaoperacinsegura.
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Figura3.Construccinmecnicadeunsecadorrotato
riodecalordirecto
SecadoresRotatoriosdeCalorIndirecto:Lossecadoresdecalorindirectosecomponendeun
cilindrorotatorioenclaustradoenunacmaraestacionaria.Generalmenteelmaterialasersecado
esintroducidoenelcilindrorotatorioconuntransportadorhelicoidalqueseextiendeunoscuant
ospiesdentrodelcilindro.Estacontienevasosqu
enormalmentesonde2a6dealtoy3/8deespeso
r,soldadosenlasuperficieinternadelcilindroy
seextiendenalolargodelmismo.
Elpropsitoprincipaldestosesmezclarelmater
ialyminimizareldesgasteenlasuperficieintern
adelcilindro.Lacmaradecombustinestacionariaesd
eparedesrefractariasysirvecomopasoparalacombustincalientegeneradaporelgasdesdeunsi
stemaquemadorexterno.Elcalorsetransfiereprincipalmenteporradiacin.Unadelasventajasde
estetipodesecadoresquesegeneraunvolumenmnimodegasdedesecho.Estominimizaelarrastre
departculasyasserequerirunequipomspequeodeprocesamientodegasdedesecho.
Lamayoradeestossecadoresoperanmedianteunme
canismodecadenayruedadentada.
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6.32.2274181,FAX:56.32.2273807,E-Mail:alvaro.ar [email protected]
Figura4.
SecadoresRotatoriosdeInyeccindeVaporenTubos
:Esuncilindroconfilasfijasdetubosalolargo
delmismo.Estossedistribuyencoaxialmente.Elci
lindrotieneunapequeainclinacinparapermitirqueel
materialfluya.Elnmerodecapasdetubospuedeoscilarentreunoycuatro,dependiendodeldametr
odelcilindro.Setransmiteelcaloralosmateria
lesporconduccinamedidaqueseinyectaelvaporporel
interiordelostubos.Elcilindrorotatorioesais
ladoenlasuperficieexteriorparaminimizarlaprdidade
calorqueseproduceatravsdelasparedesdelm ismo.
Enlaseccindealimentacin,lostubosseconecta
nindividualmenteaunacmaraoanillocolector.E
lanillocolectorpermitepurgarlosgasesnocondens
ablesquesepresentannormalmenteenelprocesode
lvapor.Enlaseccindedescarga,lostubossecone
ctanauncolector.Esteelementopermitelaintroduccindevaporytambinrecogeelcondensad
oatravsdeunconductodedrenaje.Yaquenoexisteelflujodevapordesdeuntuboaotro,elv
apornodejaeltubohastacondensarse.
Elmaterialasersecadoesintroducidomedianteun
distribuidordehusillo.Lostubosdeinyeccindevaporsirvenparaagitarymezclarelmaterialque
sersecado.Estaaccindemezclaycascada,asc
omounareduccinenvolumendematerialamedidaques
eremuevelahumedad,alolargodelaligerainclinacindelcilindro;mueveelmaterialhaciad
ebajodelacubiertadedescarga.
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Figura5.ConstruccinmecnicadeunSecadorrotat
oriodeinyeccindevaporentubosde5ancho3 0largo
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Lostrescomponentesfundamentalesqueafectanlad
isponibilidaddeequiposson:cilindrorotatorio,cmararecolectoradevapor,obturadordeaire.
Cilindrorotatorio :Lostubosdeinyeccindevaporsedistribuyene
ncapasysemantienenensusitiopormediodesoportesdetubossoldadosdentrodel
cilindro.Estepuedeserexpuestoagrandesgradien
tesdetemperaturaquetraencomoconsecuenciaexpansio
nestrmicasdesigualesalolargodelcilindro.CmaraRecolectoradeVapor
:Estaeslacmaraqueguardatantoelvaporcomo
elcondensado.Suimportanciardaicaenevitarfiltracionesdecualq
uierfluidodesdeelvaporhastaelmaterialquese
estsecando.ObturadordeAire
:Soninstaladosentreelcilindrorotatorioylas
cubiertasdealimentacinydedescarga,conelfindeminimizarfiltracionesenc
ualquieradelasdosdirecciones.
SecadordeLechofluido:Elsecadordelechofluidizadoestcompuestoporl
ossiguientescomponentesprincipales:
CmaradeCombustin
Windbox
Fluoplate
CmaradeExpansin
Ladescripcindecomponentesprincipalessedaac
ontinuacin:CmaradeCombustin
:GeneralmentedediseoHelicoidaldealtaturbule
ncia,altatemperatura,altapermanenciaeneltiempo.Todoestosignificaunac
ompletacombustindelcombustible.Fluoplate:Elfluoplatequeseinclinafacilitalaeliminaci
ndematerialextraodegrantamao.Seempleaairelimpioparaasegurarquelasuperficie
superiorpermanezcafra,inclusoconladetencin
(estoimpidequeellechosesobrecaliente).Disponede
casquetesdebajoperfilqueaseguranunafluidizac
inapropiadaalfondodellecho.Lapartesuperiorye
lfondodelfluoplaterecubiertasconmaterialrefr
actariodobleproporcionanresistenciaestructuralyestabi
lidadtrmica.CmaradeExpansin
:Unconodedispersinestincorporadoenelpunt
odealimentacinparainterrumpirelimpulsoadquiridoporlaalimentaci
nydispersarlaporsobreunagranseccincruzada
dellecho.Previeneaglomerados.Promuevetemperaturas
parejasdellecho.
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Losiguienteesladescripcindelproceso
Sedisponedeunatolvadeconcentradohmedopara
alimentarelsecador.Tieneunfiltrodemangasinstaladoensupartesuperiorconunventiladorqu
emantienepresinnegativaensuinterior.Elconcentradohmedoesrecibidoporelsecadormedia
nteunacorreatransportadora.
Paraevitarqueelmaterialsecuelgueensuinte
riordebedisponerdeinyectoresdeairecomprimido
deplanta,controladoporvlvulaselctricas.Latolv
adebeestarrevestidainteriormenteparareducirl
africcindelconcentrado.Adems,debecontarconu
nsensorsnicodenivelydecontroldelpesodel
atolvamediantesensorespiezoelctricos.
Elalimentadorpesomtricoesaccionadoporunmoto
relctricoconvariadordefrecuenciapararegular
suvelocidadypesmetroparadeterminarlastoneladas
porhoraquetransporta,loquepermitirregular
unavelocidadconstantedeacuerdoalasnecesidadesde
alimentacinestablecidas.Ladescargaalsecador
norequieredevlvulasrotatoriasyaquelapartesup
eriordelsecador(freeboardchamber)tienepresinligeramentenegativa.Laposicindelaccesopermit
equeladistribucindelmaterialseadeformasimtrica.
Enelsecadorsepuedenestablecertresreas.Lai
nferiordenominadaWindboxcorrespondealallegad
adelosgasescalientesquevienendelacmaradec
ombustin,desdeaquentranalosorificiosdelastoberasojetsdelaplacadefluidizacin.
Elreasiguientesobrelaplaca,correspondealle
chofluidizado(Bed)dondeseproduceelsecadodelmaterial.Elconcentradosecomportacomounfluido
ydesdeaqusaleimpulsadojuntoconlosgasesdedescarga,pasandopreviamenteporlapartesuperior
correspondientealreafreeboard.
Enelreafreeboardseproducelaentradaalsecad
ordelmaterialconcentradohmedo,dondetomacontactoconelmaterialsecoensusalidahaciael
sectordelimpiezadegases.
Elniveldellechofluidizadosermedidodeacuerd
oalapresinqueejercerelmaterialenellechofluidizado.Laplacadefluidizacindeformaincli
nadaylapermanenterecirculacindegravillaconharneadocontinuo,permiteremoverconcentraciones
nodeseadasdematerialenelsecador.
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Latemperaturadelmaterialenellechofluidizado
(bedchamber)seutilizarparacontrolarelpasod
elcombustibleydelairealquemador.
Lalimpiezadegasesseharmedianteunfiltrode
mangascompuestopormdulosindependientes.Losgasesantesdeentraralasunidadesdelfiltrode
mangaspasanporunacmaradeexpansin(bafflechamber).Enestareaseproducelaprimerasepara
cindelosgasesconelmaterialensuspensin.Adems,selograunaprimerabarreradecontencin
departculasnodeseadasquepodrandaarlasmangas.
Lasalidadelmaterialsecodesdelasunidadesdel
filtrodemangasalatolvadecompensacinescondeslizadoresdetransporteneumticoyvlvulasrot
atoriasinstaladasensusdescargas.
Elcontroldelasalidadelmaterialsecodebeser
monitoreadopermanentementemedianteelgirocorrec
todelasvlvulasrotatorias,latemperaturadelmate
rialqueestfluyendoenlasalidaylacirculaci
ndeaire.Deestaformasepretendeevitarunaacumulac
innodeseadadematerialencadaunidaddelfiltr
odemangas,conloquesehaceinnecesarioinstalar,pa
raestepropsito,uncontroldepesodelfiltrodemangas.
2.5
AnlisisdeventajasydesventajasAcontinuacinsepresentaenformatabularypara
cadasistema,lasventajasydesventajasdelacorrespondientetcnicadesecado.
SistemaRotatoriodeCalorDirecto
Ventajas Desventajas Menorvolumendegasesgeneradosqueun
secadordeLechofluido,debidoalamayor
temperaturadelgas
Mayorpotencialdecombustionarelazufredelas
partculasdeconcentrado,debidoalamayor
temperaturadeentradadelgas
Secadorpidopormejorescoeficientesdetransferenciadecalor(conveccin)
Requerimientosdeespaciofsicoconsiderables
MayormantencinqueunsecadordeLecho
fluido
SistemaRotatoriodeInyeccindeVaporenTubos
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Ventajas Desventajas Menorvolumendegasesgeneradosqueun
secadordeLechofluidooRotatoriodecalordirect o,
debidoalamayortemperaturadelgas
Seasumelaconstruccinenaceroinoxidable,
debidoalamenortemperaturadeoperacinymayor
humedadaumentandolaprobabilidaddeunacorrosinsignificativaenelprimerterciodela
superficiedecalentamiento.
Menorposibilidaddecombustionarelazufre,
debidoalamenortemperaturadeoperacin
Personaldemantencinmscalificado,para
trabajarconsistemasdevapor
Niveldemantencionesreducido(cambiodepiezasmenorespordesgaste,unavezporsemana)
Siexistevapordisponible,costosoperacionales
menossignificativos
SistemadeLechoFluido
Ventajas Desventajas Menorconsumodecombustiblequeelsecador
Rotatoriodecalordirecto
Mayorvolumendegasesgenerados,
Mayordificultaddecontrol
Menorrequerimientodeespaciofsico Frecuentesincendiosdemangas
Ningnequipoenmovimiento,loquellevaauna
menormantencin
Buenaagitacinymezcladodelecho,permitetemperaturaparejayausenciadereascalientes