LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS.

PRACTICA: SECADOR DE TAMBOR

ALUMNO: HECTOR LUIS BORRAS GUTIERREZ.

GRUPO: 9IV4

SECCION: 2

EQUIPO:4

OBJETIVOS.

1. Que el alumno identifique las partes de que consta un secador de tambor.

2. Determinar la velocidad de secado de material húmedo.

3. Calcular la masa de vapor empleada durante el secado.

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MARCO TEÓRICO.

Los materiales fluidos y semifluidos, como soluciones, lodos, pastas y

suspensiones, pueden secarse en secadores indirectos; un ejemplo de tales secadores,

es el secador de tambor de inmersión de la alimentación. Un tambor metálico giratorio,

calentado internamente con vapor, se sumerge en un tanque que contiene la sustancia

por secar; una película delgada de la sustancia se retiene sobre la superficie del tambor.

El espesor de la película se regula mediante un cuchillo repartidor, como se

muestra; al ir girando el tambor, la humedad se evapora en el aire que lo rodea mediante

el calor transferido a través del metal del tambor. El material seco se desprende

continuamente de la superficie del tambor mediante un cuchillo. Para un secador de este

tipo, el factor controlante es la transferencia de calor y no la difusión. El líquido o solución

se calienta inicialmente hasta su punto de ebullición; entonces se desprende la humedad

por ebullición a temperatura constante, si se precipita un soluto de una solución a

concentración constante, o a temperaturas más elevadas, si el cambio de concentración

es gradual; finalmente, el sólido seco se calienta hasta que posea una temperatura

próxima a la temperatura de la superficie del tambor. En el caso de lechadas o pastas de

sólidos insolubles, la temperatura permanece básicamente constante en el punto de

ebullición del disolvente mientras el sólido esté completamente húmedo; aumenta

únicamente durante las últimas etapas del secado.

Con frecuencia, los vapores se recogen en una campana con ventilación

construida directamente sobre el secador. El poder de los diferentes lodos, soluciones y

pastas para adherirse a un tambor calentado varía considerablemente; en consecuencia,

se han buscado diferentes métodos para alimentar el tambor. A menudo, las

suspensiones de sólidos dispersos en líquidos se alimentan por el fondo del tambor en

una charola inclinada; el material no adhesivo excedente se recircula al recipiente de

alimentación. Las gomas vegetales y sustancias similares pueden bombearse contra la

superficie del fondo del tambor.

El arreglo del tambor de inmersión se utiliza para lodos muy pesados; para

materiales que muy difícilmente se pegan al tambor, la alimentación puede ser esparcida

mediante unos rodillos que giren rápidamente. Los secadores de doble tambor, que

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constan de dos tambores colocados juntos y que giran en direcciones opuestas, pueden

alimentarse desde arriba; la alimentación se admite entonces en la depresión entre los

tambores. En algunos casos, todo el secador de tambor puede colocarse dentro de una

cámara grande evacuada para la evaporación de la humedad a baja temperatura.

Los secadores de tambor por succión reforzados y perforados marca National

ofrecen algunas de las mayores tasas de evaporación de la industria y sentaron

precedentes en la eficiencia del termosoldado, termofijado y secado de todo tipo de

tejidos no tejidos y fibras. Los secadores de tambores múltiples son ideales para

aplicaciones que requieren alta velocidad de línea, tiempo de permanencia extendido y

perfil de temperatura paralelo al movimiento del producto para termofijar, termosoldar o

enfriar. Los secadores de diseño Omega de tambor simple presentan altas tasas de

evaporación para aplicaciones con tiempos de permanencia reducidos, alta velocidad,

mallas delicadas o contacto unilateral. Los tambores se presentan con perforaciones

estándar para una amplia variedad de aplicaciones o con estructura reforzada para

aplicaciones de alto vacío y alta velocidad.

Aplicaciones: secado con aire de paso (TAD, según su sigla en inglés),

termosoldado, termofijado, curado, acabado de tejidos no tejidos como mallas hiladas

(hidroentramado), , mallas recubiertas e impregnadas con espuma de poliuretano.

termosoldado, impacto, curado, acabado y enfriamiento de productos tejidos no tejidos

como mallas, polímeros súper absorbentes) y polímeros, fibra textil y estopa,

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EQUIPO UTILIZADO.

El equipo es del tipo de calentamiento indirecto, marca "KESTNERLILLE" de

operación continua y de alimentación por inmersión. Consta de las siguientes partes:

a) Tambor rotatorio, construido en acero inoxidable, de 20cm de diámetro exterior y 40cm

de longitud, con línea de alimentación de vapor al interior, y línea de salida de

condensado. El área disponible es de 0.1884m².

b) Charola de inmersión, con capacidad total de 4.4litros y 2.0litros en operación normal,

enchaquetada en el fondo para el calentamiento de la mezcla con vapor.

c) Moto-variador de 1.0 cv. de potencia, acoplado a un reductor con una transmisión a

base de engranes y cadenas.

d) Cuchilla para separación de producto.

e) Tolva de recepción de producto.

f) Base de cuchilla con ajuste al tambor.

g) Tanque de alimentación con capacidad de 44.54litros, y con diámetro de 35.5cm, y una

altura de 45cm, con indicador de nivel.

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VÁLVULAS Y ACCESORIOS.

Válvula general de alimentación de vapor.

Válvula reductora de presión de vapor.

Válvula de alimentación de vapor al tambor.

Válvula de alimentación de vapor a la chaqueta de la charola.

Filtros en la línea de vapor condensado.

Trampas de vapor.

Válvulas de alimentación de suspensión al quemador.

Manómetro en la línea de vapor al tambor y charola.

Válvula de purga del manómetro.

Válvula de drene de la charola.

Válvula de agua a la superficie del tambor para su limpieza.

PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN.

1. Preparar una mezcla de dicalite en agua, de acuerdo a las indicaciones del

Profesor

2. Se verifica que todas las válvulas estén cerradas.

3. Cargar el tanque de alimentación con la mezcla de dicalite, y se mantiene en

agitación constante para evitar su asentamiento. Alimentar el secador hasta la

mitad del nivel de la charola.

4. Se abre la válvula de purga de vapor, y a continuación se abren la válvula general

de alimentación de vapor, y la válvula reductora para desalojar el condensado de

la tubería.

5. Se abren las válvulas de alimentación de vapor al tambor y a la charola, cerrando

simultáneamente la válvula de purga. Se controla la presión del vapor a 1 bar con

la válvula reductora de vapor al tambor hasta que su superficie esté caliente y se

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alcance la ebullición de la mezcla. Se controla la intensidad de la ebullición,

regulando la apertura de las válvulas correspondientes.

6. Se pone en movimiento el tambor, oprimiendo el interruptor localizado en la parte

inferior.

7. Se empieza a recibir producto y se inicia la alimentación a la charola, a un flujo tal

que el nivel permanezca constante.

8. Se continúa la operación hasta régimen permanente, el cual tiene una duración

aproximada de 30 minutos. Durante ese lapso se obtiene el producto seco y se

toman los siguientes datos:

- Temperatura de la alimentación.

- Temperatura de suspensión en la charola.

- Presión de vapor al tambor.

- Tiempo de operación.

9. Se pesa el producto y se determina su contenido de humedad.

10. Se interrumpe la alimentación y el suministro de vapor a la charola y al tambor.

11. Se abre la válvula de drén de la charola para eliminar residuos de la mezcla de

dicalite, y se limpia la superficie del tambor con agua de la línea de lavado.

Posteriormente se detiene el movimiento del tambor.

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DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN.

Continuar la operación hasta régimen permanente, obteniendo el producto seco.

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Preparar una mezcla de dicalite en agua,

Verificar que todas las válvulas estén cerradas, cargar el tanque de alimentación y mantener agitación constante

Alimentar el secador hasta la mitad del nivel de la charola, abrir la válvula de purga de vapor, general de vapor y reductora.

Abrir válvula de alimentación de vapor al tambor y a la charola, cerrando simultáneamente la de purga.

Controlar la presión de vapor a 1.3 kg/cm2, controlar la intensidad de la ebullición, regulando la apertura de las válvulas corresp.

Poner en movimiento el tambor (interruptor en la parte inferior).

Se inicia a recibir producto y se inicia la alimentación a la charola, a un flujo tal que el nivel permanezca cte.

Y los siguientes datos:Temp. de alimentación, temp. de suspensión en la charola, presión de vapor al tambor, tiempo de operación.

Pesar el producto y determinar su contenido de humedad. Irrumpir la alimentación y el suministro de vapor a la charola y al tambor.

Abrir la válvula de drén de la charola y limpiar la superficie del tambor con agua de la línea de lavado, finalmente detener el tambor.

TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES.

Masa de dicalite alimentada (Kg) 1.6

Masa de producto seco obtenido (Kg) 0.4

Masa de muestra de producto seco a la salida (g)

7.07

Masa de muestra de producto totalmente seco a la salida (g)

5.16

Masa de muestra de producto humedo a la entrada(g)

11.23

Masa de muestra de producto seco a la entrada (g)

2.96

Tiempo de operación 10 min 10 seg

Temperatura de la mezcla de alimentación (°C)

23

Temperatura de la mezcla de la charola (°C)

90

Velocidad de rotación del tambor (r.p.m.)

0.66

Presión de vapor al tambor (Bar) 1

Área de secado (m2) 0.1884

Diámetro del tanque de alimentación (cm) 35.5

Cp de la mezcla (kcal / kg °C) 0.924

Presión atmosférica (kg /cm2) 0.795

Presión absoluta (kg /cm2) 2.095

λv a presión absoluta (Kcal/Kg) 525.74

CÁLCULOS.

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1. Determinación de la velocidad de secado.

Cálculo de la humedad inicial.

Cálculo de la humedad final.

Cálculo de la velocidad de secado teórico.

2. Determinación de la masa de vapor.

La masa de vapor se determina mediante un balance de energía en el secador.

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Cálculo de la masa de suspensión de dicalite .

Cálculo de la masa de agua evaporada .

Cálculo de la masa de vapor de calentamiento teórico.

TABLA DE RESULTADOS.

Variable Dato obtenido

Humedad inicial (kg de agua / kg de dicalite seco) 2.78

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Humedad final (kg de agua / kg de dicalite seco) 0.37

Velocidad de secado (kg de agua / h m2) 30.27

Masa de vapor de calentamiento (kg de vapor) 2.96

OBSERVACIONES.

Es importante destacar que la mezcla que se empleó, al no ser completamente

homogénea, provocó asentamientos de dicalite tanto en la charola como en el

tanque de alimentación, lo cual dificultó la recuperación del mismo.

Otro factor importante que hay que tomar en cuenta es la velocidad de

alimentación de la mezcla, ésta debe ser constante.

A la salida del secador, se puede observar que requiere de la instalación de un

colector de finos, ya que se pierden demasiadas partículas y provocan perdida de

producto.

CONCLUSIONES.

Esta práctica me permitió primeramente, conocer y aprender el funcionamiento y

las principales variables involucradas dentro un secador de tambor, su importancia para

su manejo; así mismo pude operar el equipo para obtener como producto seco dicalite.

De acuerdo a los resultados obtenidos, se puede llegar a la conclusión de que

resulta muy practico la obtención de producto seco a las condiciones empleadas y con la

capacidad del tambor usado, lo cual resulta ser un proceso viable y rentable, donde la

cantidad de vapor empleado fue pequeño, lo cual implica un menos costo en el proceso.

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