PROPUESTA DE UN EQUIPO PARA SECADO DE … · de la tableta cerámica frente a la operación de secado. Los resultados obtenidos condujeron a seleccionar el equipo adecuado de secado

PROPUESTA DE UN EQUIPO PARA SECADO DE TABLETAS CERÁMICAS DE LA FABRICA ALFAGRES

JUAN CARLOS GONZALEZ CASTRO

UNIVERSIDAD DE LA SABANA

FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE PRODUCCION AGROINDUSTRIAL

SANTAFE DE BOGOTA, D.C. 2003

PROPUESTA DE UN EQUIPO PARA SECADO DE TABLETAS CERÁMICAS DE LA FABRICA ALFAGRES

JUAN CARLOS GONZALEZ CASTRO

Proyecto de grado para optar al título de Ingeniero de Producción Agroindustrial

Director

JOSÉ MAURICIO PARDO BENITO Ph.D

Ingeniero de Producción Agroindustrial

UNIVERSIDAD DE LA SABANA FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE PRODUCCION AGROINDUSTRIAL SANTAFÉ DE BOGOTA, D.C.

2003

CONTENIDO

Página RESUMEN……………………………………………............................................... i INTRODUCCION………………………………………………………………………. ii 1. ANTECEDENTES PARA LA SOLUCIÓN DEL PROBLEMA…………………... 3 2. OBJETIVOS…………………………………………………………………………. 5 2.1 OBJETIVO GENERAL……………………………………………………………. 5 2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS…………………………...………………………… 5 3. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA………………………………………………………. 6 3.1 FUNDAMENTOS DE SECADO…………………………...…………………….. 6 3.2 MODO DE FIJACIÓN Y NATURALEZA DE LA HUMEDAD…………………. 7 3.3 FORMAS DE PROPAGACION DEL CALOR…………………………………... 8 3.3.1 Propagación del Calor por Conducción (Secado por Contacto)…………... 8 3.3.2 Conductividad Térmica de la Materia Húmeda……………………………… 9 3.3.3 Propagación del Calor por Convección………………………………………. 9 3.3.4 Propagación del Calor por Radiación…………………………………………10 3.4 MECANISMO DE SECADO DE SÓLIDOS…………………………………….. 10 3.5 CLASIFICACIÓN DE SECADORES…………………………………………….. 14 3.6 TIPOS DE SECADORES………………………………………………………….16 3.6.1 Secadores de Flujo Continuo......................................................................16

3.6.2 Secadores de Flujo Contracorriente…………………………………………..17 3.6.3 Secadores de Flujo Concurrente………………………………………………17 3.6.4 Secadores Horizontales……………………………………………………….. 18 3.6.5 Secadores de Bandejas o de Armarios……………………………………….20 3.7 SELECCIÓN DEL EQUIPO DE SECADO……………………………………… 21 4. PRODUCTOS CERÁMICOS Y SUS PROCESOS DE PRODUCCIÓN……….24 4.1 ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO CERÁMICO ALFA………………… 24 4.2 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO PRINCIPAL…………………………………. 25 4.2.1 Producción de Esmaltes………………………………………………………...26 4.3 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE CORTADO…………………………….. 27 5. PRUEBAS Y ESTUDIOS EXPERIMENTALES…………………………………..28 5.1 LOCALIZACIÓN DEL ENSAYO…………………………………………………. 28 5.2 EQUIPOS Y MATERIALES………………………………………………………. 28 5.3 PROCEDIMIENTO………………………………………………………………... 28 5.4 TABLAS DE DATOS Y RESULTADOS………………………………………….31 5.5 MUESTRA DE CÁLCULO DE LOS RESULTADOS…………………………... 32 5.6 ANÁLISIS DE RESULTADOS…………………………………………………….39 6. SELECCIÓN Y DISEÑO DEL SECADOR……………………………………….. 41 6.1 SELECCIÓN DEL SECADOR…………………………………………………… 41 6.1.1 Selección Inicial de los Secadores……………………………………………. 41 6.1.2 Comparación Inicial de los Secadores……………………………………….. 41 6.1.3 Selección Final del Secador…………………………………………………… 42 6.2 DISEÑO DEL SECADOR………………………………………………………… 43 6.3 CALCULOS DEL SECADOR……………………………………………………..44 6.3.1 Balances de Materia y Energía………………………………………………... 45 7. ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD ECONÓMICA…………………………………….53

7.1 DETERMINACIÓN DE LA INVERSIÓN INICIAL……………………………….53 7.2 CÁLCULOS DE DEPRECIACIÓN………………………………………………. 54 7.3 COSTOS DE PRODUCCIÓN PARA EL SECADOR………………………….. 54 7.3.1 Materia Prima…………………………………………………………………… 55 7.3.2 Energía…………………………………………………………………………… 55 7.3.3 Gas……………………………………………………………………………….. 56 7.3.4 Costo Total Anual de los Servicios……………………………………………. 56 7.4 COSTOS DE MANTENIMIENTO DEL SECADOR……………………………. 56 7.5 COSTOS ACTUALES…………………………………………………………….. 57 7.6 COMPARATIVO DE COSTOS…………………………………………………...57 7.7 EVALUACIÓN ECONÓMICA…………………………………………………….. 58 8. CONCLUSIONES……………………………………………………………………60 9. RECOMENDACIONES…………………………………………………………….. 61 BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………………. 62 ANEXO A………………………………………………………………………………... 64 ANEXO B………………………………………………………………………………... 68 ANEXO C……………………………………………………………………………….. 84 ANEXO D……………………………………………………………………………….. 98

GRÁFICAS

Página GRAFICA 1. Gráfica de Humedad Libre vs. Tiempo (Formato 20x40)…………... 34 GRAFICA 2. Grafica de Velocidad de Secado vs. Contenido de Humedad

Libre (Formato 20x40)………………………………………………….. 34 GRAFICA 3. Gráfica de Humedad Libre vs. Tiempo para los Datos Promedio….38 GRAFICA 4. Gráfica de Velocidad de Secado vs. Contenido de Humedad

Libre para los Datos Promedio…………………………………………38 GRAFICA 5. Gráfica de Relación de Humedad vs. Temperatura………………… 49 GRAFICA 6. Gráfica de Humedad Relativa vs. Temperatura…………………….. 50

FIGURAS

Página FIGURA 1. Diagrama de Flujo del Proceso Principal…………………………….. 25 FIGURA 2. Diagrama de Flujo del Proceso de Cortado…………………………. 27 FIGURA 3. Diagrama de Flujo del Procedimiento de la Prueba

Experimental #1………………………………………………………… 29 FIGURA 4. Diagrama de Flujo del Procedimiento de la Prueba

Experimental #2………………………………………………………… 30 FIGURA 5. Diseño Básico del secador cerámico…………………………………. 43 FIGURA 6. Esquema Global de la Operación de Secado……………………….. 45

TABLAS

Página TABLA 1. Tabla de Datos de la Prueba Experimental #1

(Formato 20x40)………………………………………………………… 31 TABLA 2. Tabla de Datos de la Prueba Experimental #2

(Formato 20x40)………………………………………………………… 32 TABLA 3. Tabla de Datos Promedio de la Prueba Experimental #1

(Formato 20x40)………………………………………………………… 35 TABLA 4. Tabla de Datos Promedio de la Prueba Experimental #1

(Formato 6x6)…………………………………………………………… 36 TABLA 5. Tabla de Datos Promedio de los Dos Formatos Cerámicos

(Prueba Experimental #2)……………………………………………… 36 TABLA 6. Tabla de Humedad Libre y Velocidad de Secado para los

Datos Promedio…………………………………………………………. 37 TABLA 7. Tabla de Datos Promedio de las Humedades Libres

(Prueba Experimental #2)……………………………………………… 39 TABLA 8. Costos de los Equipos Necesarios para el Proceso de

Secado de la Tableta Cerámica………………………………………. 53 TABLA 9. Depreciación de los Equipos………………………………………….. 54 TABLA 10. Parámetros para Realizar el Cálculo de los Costos………………... 55 TABLA 11. Kilovatios Requeridos para el Secador………………………………. 55 TABLA 12. Costo Total Anual de Servicios para el Proceso……………………. 56 TABLA 13. Total de Costos Actuales por no Tener el Secador………………….57

TABLA 14. Tabla de Comparativo de Costos……………………………………... 58 TABLA 15. Tabla de Valores Presentes del Ahorro……………………………… 59

ANEXO A

Página GRAFICA A1. Curva Típica de la Velocidad de Desecación……………….. 65 GRAFICA A2. Carta Psicrométrica, 1 Atmósfera…………………………….. 66 GRAFICA A3. Gráfica de Humedad Libre vs. Tiempo (Formato 6x6)……… 67 GRAFICA A4. Gráfica de Velocidad de Secado vs. Contenido de

Humedad Libre (Formato 6x6)………………………………… 67

ANEXO B

Página FIGURA B1. Secadores Tipo Túnel………………………………………….. 69 FIGURA B2. Secador de Flujo Mixto o Caballete…………………………... 70 FIGURA B3. Corte del Secador de Caballete………………………………. 71 FIGURA B4. Secador de Flujo Cruzado o de Columna……………………. 72 FIGURA B5. Secador Circular de Columnas……………………………….. 73 FIGURA B6. Silo de Enfriamiento para un Secador de Flujo

Contracorriente…………………………………………………. 74 FIGURA B7. Secador de Flujo Concurrente………………………………… 75 FIGURA B8. Secador Horizontal de Transportador………………………… 76 FIGURA B9. Secador Horizontal de Columnas Hexagonales…………….. 77 FIGURA B10. Esquema Interno del Secador Horizontal Hexagonal………. 78 FIGURA B11. Secador Horizontal Hexagonal……………………………….. 79 FIGURA B12. Secador Horizontal Plano……………………………………… 80 FIGURA B13. Secador de Lecho Fluido………………………………………. 81 FIGURA B14. Secador Horizontal de Lecho Fijo…………………………….. 81 FIGURA B15. Secador de Transportador Continuo…………………………. 82 FIGURA B16. Secador de Bandejas……………………………………………82

FIGURA B17. Esquema que Ilustra la Circulación del Aire Pasando por un Calentador en un Secador de Bandejas…………….. 83

FIGURA B18. Esquema que Ilustra la Circulación del Aire que no Pasa

por un Calentador en un Secador de Bandejas…………….. 83

ANEXO C

Página TABLA C1. Datos Experimentales de Desecación para

Diversos Materiales…………………………………………………….. 85 TABLA C2. Datos de Operación de Varios Secadores Continuos……………… 86 TABLA C3. Clasificación de Secadores Comerciales……………………………. 87 TABLA C4. Referencias Cerámicas de Alfagres y sus Características………… 89 TABLA C5. Especificaciones Técnicas de los Productos Cerámicos………….. 90 TABLA C6. Tabla de Datos de la Prueba Experimental #1 (Formato 6x6)…….. 90 TABLA C7. Tabla de Datos de la Prueba Experimental #2 (Formato 6x6)…….. 91 TABLA C8. Humedades Libres en la Prueba Experimental #1

(Formato 20x40)………………………………………………………… 91 TABLA C9. Perdidas de Humedad en la Prueba Experimental #1

(Formato 20x40)………………………………………………………… 92 TABLA C10. Velocidades de Secado en la Prueba Experimental #1

(Formato 20x40)………………………………………………………… 93 TABLA C11. Humedades Libres en la Prueba Experimental #1

(Formato 6x6)…………………………………………………………… 94 TABLA C12. Perdidas de Humedad en la Prueba Experimental #1

(Formato 6x6)…………………………………………………………… 95 TABLA C13. Velocidades de Secado en la Prueba Experimental #1

(Formato 6x6)…………………………………………………………… 96

TABLA C14. Humedades Libres en la Prueba Experimental #2 (Formato 20x40)………………………………………………………… 97

TABLA C15. Humedades Libres en la Prueba Experimental #2

(Formato 6x6)…………………………………………………………… 97

ANEXO D

Página ANEXO D1. Ficha Técnica de los Quemadores de Gas…………………………. 99

ANEXO E

Página FIGURA E1. Plano del Diseño Básico del Secador Cerámico……………………. 104

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RESUMEN

El estudio presentado en este documento está enfocado hacia el diseño de un secadero de tabletas cerámicas de la compañía Alfagres S.A., para reducir el contenido de humedad de la misma, con el objetivo de disminuir los costos de producción que se generan por roturas de material y su constante reempaque, logrando así una mejor rentabilidad para la compañía. Se encontró que la humedad de salida del material deberá ser de 0,028 (Kg. H2O / Kg. ss) para que el empaque del material no se deteriore. El estudio incluye el análisis del comportamiento de la tableta cerámica frente al secado con temperaturas de 180 oC, para la determinación de las curvas de secado y de velocidad de secado. Por otra parte, incluye el diseño básico del secador para la tableta cerámica, elaborando el análisis financiero respectivo para determinar la viabilidad del proyecto. Los resultados obtenidos y las conclusiones extraídas del estudio conducen a recomendar la utilización de un secador continuo de transporte horizontal y calentamiento directo. Abstract: The study presented in this document focuses in the design of a ceramic tile dryer at Alfagres S.A. to reduce the tile's water content. This in turn should result in increased profitability for the company by reducing the manufacturing cost related to tile rupture and the constant repackaging of the material. It was determined that the humidity of the material at point of exit should be 0,028 (Kg. H2O / Kg. ss) to avoid packing deterioration. This study includes the analysis of the behavior of the ceramic tile during drying at 180°C, to determine the drying and drying-speed curves. It also includes the basic design for the dryer of ceramic tile and the corresponding financial analysis to determine the viability of the project. This study concludes by recommending the use of a continuous dryer of horizontal transport and direct heating.

ii

INTRODUCCIÓN

Alfagres S.A. es una empresa dedicada a la fabricación de todo tipo de revestimientos para pisos y paredes. Hay un proceso secundario en el cual se cortan las tabletas cerámicas para poder obtener otros productos que complementan el portafolio comercial de la compañía. En este proceso la tableta cerámica adquiere agua la cual se transfiere a las cajas de empaque del material, deteriorando así su estructura lo que ocasiona derrumbes de materiales e inconformidad en los clientes finales. Como consecuencia, el proyecto presentado en este documento se basa en el diseño básico de un secadero para reducir el exceso de agua que deteriora el empaque y así minimizar los costos de producción en este proceso secundario. En primera instancia se realizaron estudios enfocados a determinar el comportamiento de la tableta cerámica frente a la operación de secado. Los resultados obtenidos condujeron a seleccionar el equipo adecuado de secado para introducirlo al proceso, posteriormente se ejecutaron pruebas experimentales que permitieron especificar las condiciones de humedad del material a la salida del secadero. A partir de los anteriores experimentos se logró determinar las condiciones de calor y flujo de aire necesarios para el funcionamiento óptimo del secador. Finalmente se efectuó el análisis de viabilidad económica con respecto al proyecto en mención.

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CAPÍTULO 1

ANTECEDENTES PARA LA SOLUCION DEL PROBLEMA

Para obtener el producto final se deben cortar las tabletas cerámicas, utilizando unos discos diamantados, los cuales necesitan ser refrigerados con agua. El problema fundamental es la presencia de esta agua en las tabletas cerámicas. El agua adicionada genera deterioros en el empaque del producto, lo que trae consigo derrumbes de las estibas en el almacenamiento y esto a su vez genera daños en el producto. Hoy en día se corrige este problema con un cambio del empaque, lo que requiere de mano de obra extra, que genera costos adicionales elevados y demoras en la entrega del producto. Además si este cambio de empaque no se realiza rápidamente se siguen presentando las pérdidas por derrumbes. Adicionalmente Alfagres S.A. ha detectado devoluciones de producto en buen estado por la mala apariencia del empaque, lo que representa para la empresa un costo adicional por la atención de estos reclamos. Las alternativas que ha contemplado la empresa para solucionar este problema, son las siguientes: § Bolsas plásticas dentro de las cajas de empaque:

Esta propuesta consistía en introducir una bolsa de polipropileno en cada una de las cajas de cartón que se utilizan para el empaque de estos productos cerámicos. Esta solución no fue aceptada, por que se determinó que en el momento de empacar el producto sería una complicación para el operario meter las tabletas rápidamente y también se piensa que el producto dañaría la bolsa plástica, debido a que el producto es muy abrasivo y al romper la bolsa el agua que recoge dentro de ella se saldría, generando el mismo problema en el empaque externo.

§ Cajas de cartón plastificadas internamente: Esta propuesta consistía en diseñar una nueva caja para el empaque de estos productos, en donde las paredes internas de la caja estuvieran plastificadas y así poder mantener las funciones estructurales del empaque. Se averiguó con el proveedor de las cajas de cartón si era posible efectuar este cambio en los

Antecedentes para la Solución del Problema 4

empaques y ellos manifestaron que nunca lo habían hecho, pero que si se pudiese hacer saldría muy costosa su fabricación y que no garantizaban la misma firmeza del empaque debido a los cambios que se tendrían que hacer.

§ Secado en estantes por medio de ventiladores: Esta propuesta consistía en poner el material en unos estantes especiales para que todas las tabletas cerámicas quedaran separadas y luego poner unos ventiladores axiales, para que de esta manera se pudiera reducir el exceso de agua en el producto. El único problema que determinó la no utilización de esta propuesta era la de que se demoraba mucho tiempo y era por lotes, lo cual mermaría el rendimiento de la producción en este proceso.

Como se mencionó anteriormente el problema fundamental es la presencia de agua, la cual deteriora el empaque. Se plantea como hipótesis la eliminación del agua en exceso presente en el producto antes de ser empacado a través del empleo de un secadero adaptable al proceso, lo que generará ahorros en tiempo y dinero.

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CAPÍTULO 2

OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Plantear, seleccionar y calcular el diseño básico de un secador para tableta cerámica.

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Determinar las propiedades y características de secado del producto, como lo son la pérdida de humedad libre, las curvas de secado y la velocidad de secado del producto.

• Determinar y calcular cual es el tipo de diseño apropiado para el secador de las

tabletas cerámicas.

• Efectuar un estimativo de costos para la construcción del secador planteado.

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CAPÍTULO 3

REVISION BIBLIOGRÁFICA

3.1 FUNDAMENTOS DE SECADO

Según Harris J. C. (1954), se entiende por secado el procedimiento adoptado para eliminar el líquido de un producto, bien por evaporación, bien por vaporación con ayuda, por lo general de calor; Robert H. Perry (1990), la desecación, el desecado o secado de sólidos, se refiere generalmente a la separación de un líquido de un sólido, por evaporación; y por último, Mujumdar A. (1987), menciona que secado es la remoción de cantidades de agua, relativamente pequeñas de cierto material, el agua se elimina en forma de vapor con aire. Suele ser la etapa final de los procesos antes del empaque y permite un manejo más adecuado de los materiales. Los sólidos que se secan pueden tener formas diferentes: escamas, gránulos, cristales, polvo o láminas continuas y poseer propiedades muy diferentes; el producto que se seca puede también soportar temperaturas elevadas o bien requiere un tratamiento suave a temperaturas bajas o moderadas, así que para la elección de un método de secado es preciso tener en cuenta la naturaleza de la sustancia y su estado; sólido, pastoso, en caldo o líquido. Se han establecido numerosos procedimientos de secado y aparatos que se distinguen esencialmente unos de otros por el modo de aportación del calor. Debido a la gran variedad de materiales que se secan y a los muchos tipos de equipos que se utilizan, no existe una sola teoría de secado que comprenda todos los materiales y tipos de secadores, las variaciones posibles en forma y tamaño de los materiales, de la humedad de equilibrio, de los mecanismos, del flujo de humedad a través del sólido, así como en el mecanismo de transmisión de calor que se requiere para la vaporización, impiden que se pueda hacer un tratamiento unificado. A continuación se mencionan algunos tipos de secado, los cuales serán explicados más adelante. 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 contacto, el calor actúa por conducción: el producto que debe secarse se encuentra en recipientes calentados o se desplaza por encima de

Revisión Bibliográfica 7

éstos. En el secado por radiación, el calor se transmite por las superficies radiantes próximas. Cada fenómeno de secado está caracterizado simultáneamente por una transferencia de calor y otra de materia. A diferencia de otros muchos problemas que implican una transferencia de materia, como por ejemplo la rectificación, la absorción, la extracción por un disolvente; el secado utiliza reacciones que son complicadas debido a que las condiciones físicas se modifican, en general, en el curso de la extracción de la humedad. Mientras la superficie de la sustancia pueda considerarse húmeda, se produce un fenómeno de evaporación superficial en el que la velocidad de extracción de la humedad llamada velocidad de secado, sólo está afectada por la transferencia de calor y la transferencia de materia a la superficie del producto. La humedad se desplaza tan rápidamente a través de la materia que el secado se efectúa como la evaporación de una capa de agua. En un campo de humedad más reducido, que depende de la naturaleza de la sustancia y de las condiciones de secado, la velocidad de secado está, por el contrario, influenciada de forma contundente por las leyes de la migración de la humedad en el interior de la materia sólida. Se superponen varios fenómenos como el desplazamiento de la humedad por capilaridad, la difusión del vapor y el rápido flujo de las moléculas. Para determinar las condiciones apropiadas de secado deben conocerse los principios físicos que rigen el fenómeno en el caso particular considerado. El conocimiento de las bases teóricas es indispensable para sacar las conclusiones necesarias del resultado de los ensayos y deducir las consecuencias que dictarán juiciosamente la elección de un aparato y la fijación de sus características.

3.2 MODO DE FIJACIÓN Y NATURALEZA DE LA HUMEDAD

La humedad contenida en los cuerpos sólidos o líquidos se presenta en forma de líquido puro (agua en la mayoría de los casos) o en forma de una solución en la que el agua constituye por lo general el disolvente. Se trata entonces de una solución capaz de cristalizar o de una solución coloidal. Según la naturaleza de la unión entre humedad y la materia seca, se distinguen el líquido adherente, el líquido capilar y el líquido turgente. A menudo también la humedad puede presentarse como agua químicamente combinada, cuya separación no puede siempre considerarse como un problema de secado. El líquido adherente se presenta en forma de una película unida a los fragmentos gruesos de la superficie exterior de la materia, existiendo por todas partes un contacto libre entre la superficie húmeda y el agente secador. En el fenómeno de secado, el


detalle característico será que la presión de vapor del líquido adherente corresponderá para cada temperatura a su valor de saturación. Se designa como líquido capilar el que queda retenido por los intersticios de una materia porosa y que, en el momento del secado, se desplaza hacia la superficie bajo acción de fuerzas capilares. En las materias de poros gruesos, el líquido capilar, como el líquido adherente, conserva una tensión de vapor en relación a la temperatura del producto. En este caso nos encontramos con un comportamiento no higroscópico. En las materias de poros finos, el diámetro capilar es muy reducido (inferior a 10 –7 m ); la presión de vapor es sensiblemente menor y desciende aún más en el transcurso del secado, porque el líquido queda retenido en los capilares más finos. Una materia que presenta estas características se denomina higroscópica. Con la denominación del líquido turgente, entendemos toda clase de humedad que provoca en un cuerpo un hinchamiento o aumento de volumen. La unión es entonces por lo general de naturaleza coloidal. Mientras que el líquido adherente y el líquido capilar mojan las superficies externa e interna del producto, el líquido de hinchado forma parte integral de la fase del producto. Las superficies que la limitan (membranas celulares) son permeables tanto al agua como al vapor.

3.3 FORMAS DE PROPAGACION DEL CALOR

3.3.1 Propagación del Calor por Conducción. (Secado por Contacto)

En el secado por conducción, la materia se encuentra en contacto inmediato con superficies calientes. Se distinguen:

1. El secado por vaporización pura en que, en el espacio que se recibirá el vapor, no habrá ningún tipo gas y así el calor se difundirá sólo por la superficie de contacto.

2. El secado por evaporación en el que, al lado de la llegada directa del calor

procedente de la superficie de soporte, se lleva a la superficie del producto con ayuda de un medio secador ( mezcla aire – vapor ) un suplemento de calor.

Cuando el calor necesario para la evaporación llega sobre todo por conducción, el flujo de calor y el flujo de materia tienen la misma dirección. La conductividad térmica de las materias húmedas se modifica de forma particularmente acentuada en el campo de las temperaturas que intervienen en la técnica de secado.


3.3.2 Conductividad Térmica de la Materia Húmeda

Caso a) La totalidad de los poros está llenos de líquido. Para juzgar la conductividad térmica de la materia enteramente mojada, debe considerarse la conductividad térmica de la materia sólida y la del líquido. Es importante saber si, según el predominio, es el sólido o el líquido el que forma una red continua. Caso b) Una parte de los poros está llena de aire y las paredes de estos poros están humedecidos. Bajo la influencia de las diferencias de temperatura existentes, hay difusión de vapor provocada por un gradiente de presión de vapor que origina una vaporización en las regiones más calientes y una condensación en las zonas más frías. Cuando se efectúa la propagación del calor en los poros de una materia húmeda, se superponen dos fenómenos, por una parte, una transmisión pura de calor a través del esqueleto de la materia sólida y el líquido; por otra, una transmisión de calor condicionada por la difusión (condensación capilar). Si existen capilares llenos de aire, en presencia de paredes porosas secas, intervienen además una conducción de calor a través de la mezcla aire – vapor.

3.3.3 Propagación del Calor por Convección

Cuando una sustancia húmeda se pone en contacto con aire seco, las moléculas de agua abandonan la sustancia y pasan al aire, de esta forma el aire que está junto a la superficie húmeda se satura de vapor de agua y la sustancia no podrá perder más agua hasta que una parte de la cantidad ya perdida se difunda en el núcleo principal del aire. La difusión es un proceso lento y por eso conviene que el aire esté en movimiento, así la velocidad de secado aumentará con la velocidad del aire. La velocidad de secado depende también de la diferencia entre la concentración de vapor de agua en el aire y la concentración máxima en el punto de saturación. La velocidad es máxima cuando el aire está seco y descendiendo a cero cuando el aire se satura. Por ello el aire utilizado en la desecación debe abandonar el secador estando aún no saturado, o sea, conteniendo una cantidad de vapor de agua menor de la que teóricamente puede absorber. La práctica general de secado consiste en calentar el material a una atmósfera que se mantiene por debajo de su punto de saturación, absorbiendo así la humedad del material. La velocidad de evaporación es proporcional a la diferencia entre la presión de vapor del agua que se evapora y la presión de vapor circundante.


La esencia del secado satisfactorio consiste en desecar uniformemente sin perder durante el proceso ninguna de las propiedades requeridas por el producto. El proceso de secado puede dividirse en dos etapas: en primer lugar la evaporación de la humedad superficial, que está determinada por condiciones exteriores al material, tales como la humedad, temperatura y velocidad del aire que pasa sobre su superficie. En segundo lugar la penetración de calor en el material, con difusión de la humedad del interior hacia la superficie.

3.3.4 Propagación del Calor por Radiación

En el calentamiento por convección, el calor se transporta por el movimiento de partículas procedentes de un líquido o gas. Este transporte, en ausencia de un soporte material, sólo puede hacerse por radiación. En el curso de esta radiación, cierta cantidad de energía se envía, en forma de ondas electromagnéticas, a través de un recinto vacío o bien lleno de gases más o menos permeables a las radiaciones; esta energía, engendrada por el calor sensible, se transforma de nuevo parcialmente en calor sensible al incidir sobre el cuerpo irradiado. En cada operación de secado por radiación, se trata en el fondo de elegir la intensidad de la radiación a la que el producto tratado debe y puede someterse. Una vez conocido este valor puede estudiarse en consecuencia la instalación. Por intensidad de radiación se entiende la cantidad de energía que recibe la unidad de superficie expresada en vatios / cm cuadrados.

3.4 MECANISMO DE SECADO DE SÓLIDOS

Consideremos el secado de un material poroso e insoluble, colocado en una bandeja aislada, el medio secante es aire caliente que circula sobre su superficie y que proporciona directamente por transmisión el calor necesarios para la evaporación del agua y la calefacción del sólido. Si la velocidad del aire es tal que, virtualmente resulten inafectadas su temperatura, su humedad y su velocidad se obtienen unos resultados como los representados en la Grafica 1 (Ver Anexo), que dan el contenido en agua del sólido (expresado en Kg. de agua por Kg. de sólido seco) en función de la velocidad de secado (expresada en Kg. de agua evaporada por hora y por Kg. de sólido seco). Se construye así la curva característica de la velocidad de secado, curva que refleja el paso por distintos periodos a medida que la humedad del sólido se reduce desde un elevado valor inicial hasta el pequeño valor final y que son los siguientes:

• Periodo Io: periodo inicial, durante el cual la velocidad de secado aumenta o disminuye rápidamente, desde un valor inicial. Su duración es relativamente corta y en algunos experimentos no llega a observarse.


• Periodo I: primera etapa de secado, en la que la velocidad de secado es constante.

• Periodo II: la velocidad de secado disminuye en mayor o menor proporción a

medida que lo hace el contenido en agua. • Periodo III: este estado es inmediato al periodo II, aunque no siempre se

diferencia claramente de él; mientras dura la velocidad de secado disminuye proporcionalmente con la humedad y es distinta de la que corresponde al periodo II.

Prolongando el secado en estas condiciones, llega un momento en que la velocidad se hace cero. El contenido mínimo de agua que puede alcanzarse con un secado de duración infinita se denomina humedad de equilibrio. La humedad de equilibrio X*, es el límite al que puede llevarse la desecación de una sustancia con un medio secante de determinada temperatura, humedad, etc., y depende de la naturaleza del sólido, de la temperatura del agente secante y de su humedad relativa. Aun tratándose de un sólido, es difícil encontrar una ecuación general que ligue todas estas variables que, por otra parte, deben ser de tipo experimental. Cualquiera que sea la humedad del medio secante, la humedad de equilibrio de una sustancia depende de ella misma. La sustancias no porosas y muy insolubles tienen humedades de equilibrio prácticamente nulas mientras que muchos productos orgánicos poseen humedades de equilibrio que varían mucho con la temperatura y la humedad del medio secante. De tres formas distintas puede estar ligado al producto el agua que constituye su humedad de equilibrio, a saber, absorbida por él, retenida en sus poros por fuerzas capilares o combinada químicamente. La humedad libre, F, es la diferencia entre la humedad total, X, y la de equilibrio, X*, expresadas en Kg. de agua por Kg. de sólido seco. F = X – X* Si la humedad total es X, la humedad libre, F, será función de las mismas variables que la de equilibrio, X*. El valor de la humedad libre carece de significado si con él no se conocen también la temperatura y la presión parcial del vapor de agua del medio secante y la humedad de equilibrio del sólido. Por lo general la humedad de equilibrio es pequeña respecto a la humedad total, por lo que la humedad libre varía muy poco al variar la temperatura y la humedad del medio secante. Las velocidades de secado se suelen representar en función de la humedad libre y no de la humedad total, por que para cualquier materia, siendo constantes la temperatura y la humedad del medio secante, la velocidad de secado es cero cuando la humedad libre es también cero.


El periodo inicial Io, es esencialmente inestable y durante el mismo, las condiciones del secado se ajustan a las del régimen estacionario representado por el período I. Período I, o período en que la velocidad de secado es constante. Comienza cuando la humedad libre es F1, y termina cuando la humedad crítica es F2, como lo indica la Grafica A1 (Ver Anexo A). Cuando la desecación se lleva a cabo en una bandeja aislada, este período se caracteriza por que la velocidad de secado es uniforme y por que la temperatura en la superficie y en el interior del sólido es constante. Es este el período de régimen estacionario que se alcanza al final del periodo inicial, y se mantiene mientras llegue a la superficie del producto, por capilaridad, la misma cantidad de agua que se evapora. Cuando no es así, la velocidad disminuye y el período I termina. Por tanto, su duración depende fundamentalmente del mecanismo por el que el agua se desplaza dentro del mismo sólido. En los sólidos porosos e insolubles, este mecanismo puede ser producido por acción capilar. Según este mecanismo de transporte de agua, la humedad crítica es función no sólo de la sustancia que se seca, sino también de su espesor y de la velocidad de secado. Durante el período de velocidad constante, la superficie mojada del sólido se comporta como una superficie de agua libre; el agua de la superficie ejerce una presión igual a la presión del vapor de agua, p*, a la temperatura de la superficie. Así, para un medio secante con una temperatura Tg , una presión parcial de vapor de agua p y una velocidad determinada, la velocidad de desecación puede expresarse por:

- dX / Adt = kg Mv (p* - p) en donde: A = área de secado del producto. kg = coeficiente de transferencia másica en fase gaseosa Mv = peso molecular de vapor p* = presión del vapor de agua p = presión parcial de vapor de agua en el aire. Análogamente, la velocidad de transmisión del calor puede escribirse según Brown George G. (1965), de la siguiente manera: q / A´ = ( hc + hr ) ( Tg - Ti ) Donde, hc y hr = coeficiente de transmisión del calor por convección y radiación, respectivamente. q = calor absorbido A´ = coeficiente de absorción Tg = temperatura del gas secante. Ti = Temperatura de la superficie del sólido.


Puesto que la temperatura de la superficie es fija durante el período de velocidad constante, admitiendo que el aumento de entalpia del agua evaporada es igual al calor latente, se tendrá: Kg Mv ( p* - p) = (hc + hr) / λTi (Tg – Ti) Y p = p* - hc + hr / kg Mv λTi ( Tg – Ti) En esta última ecuación, citada por Brown George G. (1965), la cual permite deducir que al secar en bandejas aisladas, durante el período de velocidad constante, la temperatura de la superficie es la del termómetro húmedo de los gases calientes, en donde λ es el calor latente de vaporización (rH) a Ti. El período II es el primero de velocidad decreciente y comienza con la humedad libre F2 y termina en la F3 , (Ver Grafica A1, Anexo A). Se caracteriza por una disminución de la cantidad de agua evaporada por unidad de tiempo, porque la superficie de evaporación se desplaza hacia las capas interiores del sólido húmedo con la consiguiente reducción del radio de curvatura de los meniscos. Como el calor suministrado no varía, la temperatura en la nueva zona de evaporación aumenta hasta llegar a la de equilibrio, cuyo valor depende principalmente de los radios de curvatura de los meniscos situados un poco por debajo de la superficie. A medida que la desecación progresa, la superficie mojada disminuye hasta hacerse igual a cero. Durante todo este tiempo la evaporación es subsuperficial, y así termina el Período II. La segunda humedad crítica, F3, lo mismo que la primera, F2, no sólo es una propiedad del producto húmedo, sino que depende también de la velocidad de secado y del espesor del producto. El período III, es el segundo de velocidad decreciente; se inicia en F3, cuando ha cesado el flujo capilar hacia la superficie, y continúa por mucho tiempo hasta que F = 0, en que la humedad del producto es la de equilibrio, X*. Este período se caracteriza por existir evaporación subsuperficial exclusivamente, y como el agua que debe evaporarse cada vez está más lejos de la superficie, el calor necesario para su evaporación debe penetrar hasta el interior del producto parcialmente seco, cuya temperatura superficial se aproxima, pero no es igual, a la temperatura del gas secante, Tg. La temperatura de la superficie de evaporación tiende a un valor de equilibrio, y está determinada, en principio, por el radio del menisco. El secado, en conjunto, puede estar formado por todos los períodos descritos o sólo por uno o más de ellos, según las humedades inicial y final. Para todos los períodos, las velocidades de transferencia de calor y de materia pueden expresarse matemáticamente. Sin embargo, las ecuaciones resultantes son de poca utilidad práctica porque no se dispone de muchas de las propiedades importantes, ni de los


coeficientes de velocidad. Además, la solución de tales ecuaciones sería demasiado complicada y engorrosa para que resulte de valor práctico.

3.5 CLASIFICACIÓN DE SECADORES

Existen diferentes formas de clasificar los equipos de desecación, auque las dos más útiles se basan en: 1) el método de transmisión de calor a los sólidos húmedos o 2) las características y las propiedades físicas del material mojado. El primero de ellos revela las diferencias en el diseño y el funcionamiento del secado, mientras que el segundo es más útil para seleccionar entre un grupo de secadores que se someten a una consideración preliminar en la relación con un problema de desecación específico. La clasificación de los equipos de desecación basada en la transmisión o transferencia de calor se utilizan para dar un producto sólido seco partiendo de una alimentación húmeda. Las características generales de operación de los secadores directos son:

1. El contacto directo entre el aire caliente y los sólidos se aprovecha para calentar estos últimos y separar el vapor.

2. Las temperaturas de desecación varían hasta 760 grados oC, que es la

temperatura limitante para casi todos los materiales estructurales de uso común. A mayor temperatura, la radiación se convierte en un mecanismo de transmisión de calor de suma importancia.

3. A temperatura de gases inferiores al punto de ebullición, el contenido de vapor

de un gas influye en la velocidad de desecación y el contenido final de humedad del sólido. Con temperaturas de gas superiores al punto de ebullición en todos los puntos, el contenido de vapor del gas tiene sólo un ligero efecto de retraso en la velocidad de desecación y el contenido final de humedad. Por lo tanto, los vapores súper calentados del líquido que se está separando pueden servir para desecar.

4. Para la desecación a temperaturas bajas y cuando la humedad atmosférica es

excesivamente elevada, quizá sea necesario deshumidificar el aire de desecación.

5. Un secador directo consume más combustible por kilo de agua evaporada,

mientras más bajo sea el contenido de humedad.


6. La eficiencia mejora al aumentarse la temperatura del gas de entrada a una temperatura de salida constante.

7. Debido a las grandes cantidades de gas que se necesitan para abastecer todo el

calor de desecación, el equipo de recuperación del polvo puede ser muy grande y costoso cuando se trata de desecar partículas muy pequeñas.

Existe una diferencia entre los secadores indirectos y los mencionados anteriormente en la transmisión de calor y la separación del vapor;

1. El calor se transfiere al material húmedo por conducción a través de una pared de retención de sólidos, casi siempre de índole metálica.

2. Las temperaturas de superficie pueden variar desde niveles inferiores al de

congelación, en el caso de secadores de congelación hasta mayores que 38 grados C, en el caso de secadores indirectos calentados por medio de productos de combustión.

3. Los secadores indirectos son apropiados para desecar a presiones reducidas y

en atmósferas inertes, para poder recuperar los disolventes y evitar la formación de mezclas explosivas o la oxidación de materiales que se descomponen con facilidad.

4. Los secadores indirectos que utilizan fluidos de condensación como medio de

calentamiento son en general económicos, desde el punto de vista del consumo de calor, ya que suministran calor sólo de acuerdo con la demanda hecha por el material que se está desecando.

5. La recuperación de polvos y materiales finamente pulverizados se maneja de un

modo más satisfactorio en los secadores indirectos que en los directos. Para los secadores infrarrojos dependen de la transmisión de energía de radiación para evaporar la humedad. La energía radiante se suministra eléctricamente por medio de lámparas infrarrojas, resistencias eléctricas o refractarios incandescentes calentados por gas. Este último método ofrece la ventaja adicional del calentamiento por convección. El calentamiento infrarrojo no se usa comúnmente en la industria química para eliminar la humedad, y su aplicación principal es el horneado o la desecación de capas de pintura y en el calentamiento de capas delgadas de materiales. Por otro lado se encuentran los secaderos dieléctricos, para los cuales no se ha encontrado hasta ahora un campo muy amplio de aplicación. Su característica fundamental de generación de calor dentro de los sólidos revela potencialidades para desecar objetos geométricos masivos, como madera, diferentes formas de hule, espuma y objetos de cerámica. Los costos de energía aumentan hasta diez veces el costo de combustible por métodos tradicionales.


3.6 TIPOS DE SECADORES

Muchas materias pueden ser desecadas económicamente si se las expone en forma adecuada a la acción de la atmósfera. La industria moderna exige un gran control del medio empleado en la desecación y de la circulación de este medio.

3.6.1 Secadores de Flujo Continuo

Son aquellos en los que el material se introduce y descarga en forma continua o intermitente, permaneciendo constantemente llenas las secciones de secado y enfriamiento. Las operaciones de secado y enfriamiento se efectúan en forma simultánea e interrumpida.

Los túneles continuos son, en muchos casos, carretillas de lotes o comportamientos de bandejas operados en serie. Los sólidos que se van a procesar se colocan en bandejas o carretillas que se desplazan progresivamente a lo largo del túnel, en donde están en contacto con gases calientes. El funcionamiento es semicontinuo y, cuando el túnel está lleno, una de las carretillas se extrae por el extremo de descarga al mismo tiempo que se introduce otra por el extremo de admisión. Se encuentran tres configuraciones típicas de túnel: 1) Secador de túnel contracorriente; 2) Secador de túnel de corriente paralela; 3) Secador de túnel con salida en el centro (Ver Figura B1, Anexo B). La circulación del aire puede ser totalmente a contracorriente o de corriente paralela, o bien, una combinación de estas dos formas. Las de flujo contracorriente y de flujos concurrentes se conocen como de flujos paralelos (de aire y de material). Las de flujo contracorriente son aquellas en las que el aire y el material marchan en la misma dirección, pero en sentido contrario. Las de flujo concurrente son las que el aire y el material marchan en la misma dirección y en el mismo sentido.

Además, con frecuencia se emplean diseños de flujo transversal, en donde el aire de calentamiento circula en uno y otro sentido sobre las carretillas colocadas en serie.

En este tipo de equipos, los sólidos se calientan usualmente por contacto directo con los gases calientes. En operaciones a temperaturas elevadas, la radiación de la pared y el recubrimiento refractario adquiere una importancia especial.

Los equipos de túnel son más apropiados para producciones a mayor escala y representan por lo común ahorro de inversión e instalación en comparación con los compartimientos de lotes múltiples. En el caso de túneles de carretillas y bandejas, los ahorros logrados en la carga y descarga no son importantes en comparación con el equipo por lotes. Los transportadores de banda y criba, que son realmente continuos, representan ahorros de mano de obra importantes en comparación con las operaciones de lotes; pero requieren una inversión adicional para los dispositivos automáticos de alimentación y descarga.


Por otro lado, se encuentran los secadores verticales, también llamadas "tipo torre", se caracterizan por el recorrido del material, desde arriba hacia abajo, y pueden ser clasificadas en varios grupos, de acuerdo al tipo de flujo.

Los secadores de flujo mixto, también llamados de "caballetes" (Ver Figura B2, Anexo B), tienen como elemento principal, en las zonas de secado y enfriamiento, un conjunto de conductos en forma de V invertida (Ver Figura B3, Anexo B), por donde circula el aire caliente o frío.

Los de flujo cruzado, también llamados "de columnas" (Ver Figura B4, Anexo B) poseen columnas o venas rectas por donde circula por gravedad el material; las columnas están formadas por paredes de chapas perforadas, las que atraviesa el aire caliente (o frío) en forma cruzada o perpendicular al espesor de la columna. Se conocen también como secadores de columnas de forma circular (Ver Figura B5, Anexo B).

Las ventajas que ofrece el secado continuo son: generalmente el equipo necesario es pequeño en comparación con la cantidad de producto; la operación se integra fácilmente con la fabricación química continua, sin necesidad del almacenamiento intermedio; el producto tiene un contenido más uniforme de humedad y el costo de secado por unidad de producto es relativamente pequeño. Como en el caso de secado por lotes, la naturaleza del equipo que se utiliza depende bastante del tipo de material que se va a secar.

3.6.2 Secadores de Flujo Contracorriente

En este secador el material fluye hacia abajo y el aire hacia arriba. En forma general este tipo de secador es muy eficiente energéticamente, porque el aire sale a través del material más húmedo, o sea muy saturado, pues recoge una máxima carga de humedad.

El equipo puede funcionar todo en caliente y efectuar el enfriamiento en un silo separado (Ver Figura B6, Anexo B) para hacer el proceso en forma continua, aplicando lo que se conoce como "secado combinado”.

3.6.3 Secadores de Flujo Concurrente

En este tipo de secadores, el material y el aire de secado fluyen en la misma dirección y sentido. De esta forma el aire caliente se encuentra con material frío y húmedo, pero la transferencia de calor y humedad que tiene lugar asegura que la temperatura del material no alcance la temperatura del aire de entrada y que descienda rápidamente.

Este diseño tiene la ventaja que se pueden emplear muy altas temperaturas del aire, que originan altas velocidades de secado sin sobrecalentar el material. Este último está sometido a un tiempo de permanencia más corto, por lo cual no es muy afectado.


En la Figura B7 (Ver Anexo B) se observa un secador de este diseño, de tres etapas con temperaturas diferenciales con enfriado en flujo contracorriente.

3.6.4 Secadores Horizontales

Los secadores continuos de circulación directa operan basándose en el principio del soplado de aire caliente a través de un lecho permeable del material mojado, que pasa en forma continua por el secador. Las velocidades de desecado son mayores debido a la amplia superficie de contacto y a la distancia corta de desplazamiento para la humedad interna.

El tipo más frecuentemente usado es el secador horizontal de transportador de criba o pantalla, en el cual se transporta el material mojado formando una capa sobre un manto horizontal perforado o de malla, mientras se hace pasar aire calentado, ya sea en sentido ascendente o descendente, por el lecho de material. Marshall y Hougen (Trans. Am. Inst. Chem. Engr., 1942) citado por Robert H. Perry (1990), estudiaron sus características de desecación. Este secador consta generalmente de varias secciones individuales, junto con el ventilador y los serpentines de calentamiento montados en serie para constituir una cubierta o túnel a través del cual se mueve la malla transportadora.

Como se ilustra en la Figura B8 (Ver Anexo B) de vista transversal, el aire circula atravesando el material mojado y se recalienta antes de volver a entrar al lecho. En muchas otras ocasiones el gas caliente se hace circular en sentido ascendente en el extremo seco.

La desecación por circulación directa requiere que el material húmedo se encuentra en un estado de subdivisión granular, para que el aire caliente pueda soplarse fácilmente a través de él. Muchos materiales satisfacen este requisito sin necesidad de preparaciones especiales, mientras que otros necesitan un pretratamiento especial y a menudo elaborado para poder someterse a una desecación de circulación directa.

En estos secadores, el medio de transmisión de calor usual es el aire calentado por vapor, aunque también se emplean gases de combustión. En general no se alcanzan temperaturas superiores a 316oC, debido a problemas de lubricación del transportador, la cadena y los propulsores de rodillo. La recirculación del aire se hace en un orden del 60 al 90 % y los transportadores pueden ser de malla metálica o placas de acero perforadas.

Se ubican en este grupo dos tipos: los secadores horizontales de columnas hexagonales y los secadores horizontales de columnas planas.

Los primeros son similares en su diseño a los secadores en tandas, pero se diferencian porque su operación es continua, tienen ciclo de enfriamiento, son más complejas, y suelen ser más largas (Ver Figura B9, Anexo B). En la Figura B10 (Ver Anexo B) se


observa un esquema interno de un secador de este tipo, en la cual el material se desplaza desde arriba por venas que rodean un plenum de aire caliente o frío;

La capacidad de estas máquinas se aumenta haciéndolas de mayor longitud. Algunas marcas están formadas por módulos superpuestos, en los que cada módulo es un secador individual. Esta última disposición tiene la ventaja de que cada módulo puede tener temperaturas de secado diferentes, mayores en los módulos superiores y menores en los inferiores; al mismo tiempo se detienen o suprimen los ventiladores de aire frío (excepto en el módulo inferior), intercalando de esta forma períodos de reposo que mejoran la calidad y eficiencia del proceso (Ver Figura B11, Anexo B).

Los secadores horizontales planos se caracterizan por tener la sección de secado y enfriamiento en posición horizontal plana. Pueden ser clasificados en dos modelos: de lecho fijo y de lecho fluido.

Los de lecho fijo (Ver Figura B12, Anexo B) tienen una cámara de secado plana de un ancho de unos 3 m y una longitud entre 10 y 15 m. Son secadores de baja capacidad de secado, de alrededor de 5 -7 t/hora.

Los secadores de lecho fluido se diferencian porque emplean elevados caudales de aire caliente, con el fin de agitar y poner en suspensión a la capa de material, y de esta forma conseguir un secado más rápido y uniforme (Ver Figura B13, Ver Anexo B).

Existe otro tipo de secador horizontal de lecho fijo, más simple, también llamado "de capa estacionaria., pero que trabaja en tandas. La ilustración de la Figura B14 (Ver Anexo B) muestra un secador de esas características (Dalpasquale et al. 1991).

Cuando se habla de una desecación con circulación directa en la cual los gases desecantes circulen en sentido ascendente o descendente a través de un lecho permeable de sólidos granulados mojados, se pueden aplicar los resultados obtenidos por Gamson, Thodos y Hougen (Trans. Am. Inst. Chem. Engrs 1943) y Wilke y Hougen ( Ibid. 1945) citados por Robert H Perry (1990), para determinar las velocidades de evaporación adiabática del agua, a partir de lechos rellenos de sólidos porosos. Estas velocidades son:

hc / cp G ( cp µ / K)2/3 = 1.064 (Dp G/ µ) – 0.41 para D p G / µ Mayor 350

hc / cp G ( cp µ / K)2/3 = 1.95 (Dp G/ µ) – 0.51 para D p G / µ Menor 350

en donde cp = capacidad calorífica del aire, en Btu / (lb) (0 F); µ = viscosidad del gas, en lb / (pie) (h); K = conductividad térmica del gas, en Btu / (h) (pie 2 ) (o F / pie) ; Dp = diámetro de la esfera que tiene igual área superficial que la partícula, en pies, y hc = coeficiente de transferencia de calor, en Btu / (h) (pie 2) (0 F); G = velocidad de masa del gas desecante, en lb (pie 2 ). Al sustituir las propiedades aditivas promedio del gas desecante se obtiene :


hc = 0.11 G 0.59 / Dp 0.49 para Dp G / µ Mayor 350

hc = 0.15 G 0.49 / Dp 0.51 para Dp G / µ Menor 350

En la Tabla C1 (Ver Anexo C), se pueden observar algunos datos experimentales de operaciones para muchos materiales comunes, y en la Tabla C2 (Ver Anexo C), se señalan los datos de operación de varios secadores transportados con circulación directa, de tipo comercial.

Los secadores de transportador de malla se fabrican con anchuras de transportador de 1 a 12 pies, en secciones de 5 a 8 pies de long. Cada una de ellas consta de una cubierta de hojas metálicas, paredes laterales y techo aislado, serpentines de calentamiento, ventilador de circulación, desviadores para la distribución del aire de entrada, bandejas para la recolección de polvos finos bajo el transportador y la malla de este último. En la Figura B15 (Ver Anexo B), se muestra un secador de transportador continuo que utiliza una combinación de choque de aire.

3.6.5 Secadores de Bandejas o de Armarios

Un secador de bandejas es un equipo totalmente cerrado y aislado en el cual los sólidos se colocan en grupos de bandejas en el caso de sólidos particulares, o amontonados en pilas o en repisas, en el caso de objetos grandes. La transmisión de calor puede ser directa del gas a los sólidos, utilizando la circulación de grandes volúmenes de gas caliente, o indirecta, utilizando repisas o bases calentadas, serpentines de radiador o paredes refractarias al interior de la cubierta. Los sólidos granulares se suelen secar en secadores de bandejas; estas bandejas están situadas en espacios cerrados, o armarios, por los que se hacen circular gases calientes. La humedad y la temperatura de los gases circulantes se regulan con aparatos especiales. Este tipo de secador puede trabajar de forma continua, en cuyo caso se montan las bandejas sobre unas vagonetas que continuamente se desplazan por un túnel del secador. El secador de cinta sin fin es una variante de este sistema: pone continua y renovadamente a los sólidos en contacto con el medio secante (Ver Figuras B16, B17 y B18, Anexo B). Debido a los grandes requisitos de mano de obra que se asocian casi siempre con la carga y descarga de los compartimientos, el equipo de compartimiento por lote rara vez resulta económico.

Más aún, debido a la naturaleza del contacto entre los sólidos y el gas, que se logra casi siempre por flujo paralelo y rara vez por circulación, la transmisión de calor y la trasferencia de masa son comparativamente poco eficaces. Por esta razón, el uso de


equipos de bandejas y compartimientos se restringen, sobre todo, a operaciones ordinarias de desecación y tratamientos térmicos.

El funcionamiento satisfactorio de los secadores en bandejas con calor directo depende del mantenimiento de una temperatura constante y una velocidad de aire uniforme sobre todo el material que se esté secando. La corriente de aire adecuada para este género de secadores depende de que el ventilador tenga una capacidad suficiente, del diseño de la red de ductos para modificar cambios repentinos de dirección y de desviadores correctamente ubicados. La corriente de aire no uniforme es uno de los problemas más graves que se presentan en el funcionamiento de los secadores de bandejas. El medio de calentamiento usual es el vapor, y la configuración estándar del calentador consta de un calentador principal anterior al ventilador de circulación. Cuando no se dispone de vapor o la carga de desecación es pequeña, se puede utilizar calor generado eléctricamente.

3.7 SELECCIÓN DEL EQUIPO DE SECADO

Para la selección del tipo de secador se presentan a continuación los siguientes pasos:

1. Selección inicial de los secadores. Se deben seleccionar los secadores que sean más adecuados para manejar el material mojado y el producto seco, que se adapten a la continuidad del proceso como un todo y generen un producto de las propiedades físicas deseadas. En la Tabla C3 (Ver Anexo C) se presentará la clasifican de los diversos tipos de secadores basándose en los materiales manipulados.

2. Comparación inicial de los secadores. Los secadores seleccionados de esta

manera se evaluarán en forma aproximada, basándose en los datos de costo y funcionamiento. Partiendo de esta evaluación, los secadores que parezcan ser menos económicos o poco apropiados desde el punto de vista de su funcionamiento, no se deberán someter a consideración subsecuentes.

3. Pruebas de desecación. Estas pruebas se deben llevar a cabo en los secadores

que aún estén en estudio. Dichas pruebas determinarán las condiciones óptimas de operación y las características del producto, y constituirán la base para obtener informes más concretos de los distribuidores de este tipo de equipo.


4. Selección final del secador. Una vez que se hayan recopilado los resultados de las pruebas de desecación y los informes concretos sobre los equipos, se hará la selección final del secador más apropiado para el caso.

A continuación se presentan los factores importantes a tener en cuenta para la selección preliminar de un secador:

1. Propiedades del material que se va a manejar.

a. Características físicas en mojado b. Características físicas en seco c. Corrosividad d. Toxicidad e. Inflamabilidad f. Tamaño de la partícula g. Abrasividad

2. Características de desecación del material. a. Tipo de humedad ( ocluida, no ocluida, o ambas) b. Contenido inicial de humedad c. Contenido final de humedad (máxima) d. Temperatura permisible de desecación e. Tiempo probable de desecación para diferentes secadores.

3. Circulación del material que entra y sale del secador. a. Cantidad que se va a tratar por hora b. Operación continua o por lotes c. Proceso anterior a la desecación d. Proceso subsecuente a la desecación

4. Cualidades del producto.

a. Contracción b. Contaminación c. Uniformidad del contenido final de humedad d. Descomposición del producto e. Desecación excesiva f. Estado de subdivisión g. Temperatura del producto h. Densidad de la masa

5. Problemas de recuperación.

a. Recuperación de polvos b. Recuperación de disolvente c. Temperatura, humedad y limpieza del aire d. Combustibles disponibles e. Energía eléctrica disponible f. Ruido, vibración, polvo o perdidas de calor permisibles


g. Fuentes de la alimentación mojada h. Salida de gases de escape

Uno de los aspectos de primordial importancia es la naturaleza física del material que se va a manejar. Cuando se trata de una lechada (Líquido que tiene en disolución cuerpos insolubles muy divididos), se requiere un tipo distinto de secador que el que se utiliza cuando se tiene un sólido cristalino áspero que, a su vez, diferirá de las necesidades de un material en hojas. Después de hacer la selección preliminar de las clases adecuadas de secadores, debe realizarse una evaluación minuciosa del tamaño y el costo para eliminar los que sean evidentemente poco económicos. La información de esta evaluación se obtiene del material presentado para estudiar los diferentes tipos de secadores. Las pruebas de desecación establecen las condiciones de operación óptima, la capacidad del secador para manejar físicamente el material, la calidad y las características del producto el tamaño del secador. Por lo común, los principales fabricantes de equipos de desecación están dispuestos a efectuar las pruebas requeridas en secadores simulando su equipo. De vez en cuando es factible realizar experimentos de laboratorio de naturaleza sencilla, que contribuyan a reducir más aún la cantidad de secadores sometidos a estudio. Una vez que se instala un tipo dado y un tamaño específico de secador, las características del producto y la capacidad de desecación se alteran sólo dentro de límites más o menos reducidos. Por lo tanto, es más económico y mucho más satisfactorio experimentar en unidades a escala pequeña en lugar de hacerlo en el secador que se instale finalmente.

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CAPÍTULO 4

PRODUCTOS CERÁMICOS Y SUS PROCESOS DE PRODUCCION

4.1 ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO CERÁMICO ALFA

La cerámica Alfa está fabricada a partir de finas arcillas, cocidas a alta temperatura de 1160 oC y cuya superficie está recubierta por varias capas de esmalte de alta dureza. El control de calidad se efectúa a lo largo del proceso de producción y es certificado periódicamente mediante la realización de ensayos en laboratorios nacionales y extranjeros que garantizan un producto de excelente calidad tipo exportación. Los productos están diseñados para ser utilizados en pisos y paredes exteriores e interiores, sometidas a tráfico peatonal, en instalaciones de tipo residencial, institucional, comercial e industrial. La cerámica no es un elemento estructural. Su comportamiento depende del elemento que lo soporta. En las Tablas C4 y C5 (Ver Anexo C), se pueden observar más especificaciones técnicas de los productos cerámicos de Alfagres comparadas con las normas técnicas internacionales.

Productos Cerámicos y sus Procesos de Producción 25

4.2 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO PRINCIPAL

El proceso de producción de los productos cerámicos es relativamente sencillo, pero el costo inicial de montaje y operación es muy elevado. Este proceso arranca por la explotación de la arcilla en las minas, seguido de un proceso de maduración de las mismas, después toda esa arcilla se muele a tal punto que parezca un talco, luego se adicionan pequeñas cantidades de agua para que la arcilla pueda ser compactada por las prensas, que son las que le dan finalmente la forma al producto. Después se pasa al secado, proceso en el cual se eliminan excesos de agua, con el fin de evitar rupturas de material en el proceso de cocción, a continuación se pasa a las líneas de esmaltado donde se logra dar todo el diseño al producto, luego se pasa al horno en donde el material por medio de altas temperaturas logra conseguir la resistencia adecuada y por último se clasifica el material desechando así el producto que no cumpla con las normas técnicas. A continuación se muestra el proceso de producción principal por medio de un diagrama de flujo (Ver Figura 1), seguido de la descripción de cada una de las etapas del proceso:

PRODUCCION DE ESMALTES

1.MOLIENDA 2.GRANULADOR 3.CRIBADO 4.PRENSADO

5.SECADO6.ESMALTADO7.HORNO8.CLASIFICACIÓN

2.AGITACIÓN 2.CRIBADO

1.MOLIENDA ESMALTES

Arcilla

Rechazo

Rechazo

RechazoRechazo

Rechazo RechazoRechazo

Rechazo

Agua

Químicos

Producto terminado

Agua

FIGURA 1. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO PRINCIPAL


1. Molienda: Es un molino de rulos, los rechazos producidos son ocasionados por arranques y paradas del molino. El tamaño de partícula a la salida esta dentro de un rango de 45 a 125 micras.

2. Granulador: Su función es la de convertir el material molido en pequeñas esferas

densas por medio de la adición de agua por aspersión; el material sale con un porcentaje de humedad del 6%. Se le adiciona agua para mejor compactación.

3. Cribado: Su función es la de retirar las pequeñas esferas de material que tengan

un diámetro de partícula mayor a un milímetro, con el fin de no tener defectos de prensado.

4. Prensado: El objetivo de las prensas es el de dar forma y dureza al material. Al

material saliente se le llama material crudo. Los rechazos generados aquí se deben a los excesos de arcilla que quedan en las tabletas, este rechazo es muy poco.

5. Secado: Su función es la de retirar la humedad presente en la tableta, la

humedad a la salida del secado es del 1%. El rechazo en el secado es producido debido a material que se estalla en el secado, que es muy pequeño.

6. Esmaltado: Su función es la de aplicar el esmalte en las tabletas, el rechazo

producido en la línea de esmaltes es grande, aproximadamente el 10 % de lo que sale del secadero. El esmalte viene de producción de esmaltes.

7. Horno: Es donde el material se lleva gradualmente hasta una temperatura

aproximada de 1160 grados centígrados, para dar resistencia mecánica a la tableta. El rechazo se debe al material que se estalla en el horno, que es muy pequeño.

8. Clasificación: Se separa el producto por calidades según las normas

internacionales para pisos; el rechazo producido, se debe al material que no cumple con las normas que posteriormente es utilizado como materia prima.

4.2.1 Producción de Esmaltes

1. Molienda: Es una molienda húmeda, con molinos de bolas.

2. Agitación y cribado: Este esmalte líquido se agita para evitar que se precipiten los sólidos presentes y es pasado por una criba conectada en ciclo cerrado para retirar las partículas muy gruesas. Después de esto se lleva a la línea de esmaltes.


4.3 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE CORTADO

Este proceso de cortado es secundario, ya que el material que entra al proceso es el que sale como producto terminado del proceso principal. Es en este proceso de producción en donde se introducirá una nueva etapa. Esta es la etapa de secado que se está estudiando en este proyecto y la cual se ubicará entre la etapa de aire frío a presión y la etapa de clasificación. A continuación se muestra el proceso de cortado por medio de un diagrama de flujo (Ver Figura 2), seguido de la descripción de cada una de las etapas del proceso:

1.ALISTADO DEL

MATERIAL 2.CORTADO 3.AIRE FRÍO A PRESIÓN

4.CLASIFICACIÓN

Producto terminado

Viene de producto terminado proceso principal

Rechazo

Rechazo

Agua

FIGURA 2. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE CORTADO

1. Alistado del material: Parte en la cual un operario acomoda correctamente el producto terminado del proceso principal, en una banda transportadora especial con guías y presionadores, para así empezar con una transformación secundaria. El rechazo que se genera en esta etapa es por material que no se encuentra en óptimas condiciones de calidad.

2. Cortado: En esta etapa del proceso es donde se gana el agua no deseada en el

producto, ya que los discos diamantados que cortan la cerámica necesitan ser refrigerados con agua, para evitar su daño prematuro.

3. Aire frío a presión: En esta etapa se aplica aire frío a presión, por medio de 6

ventiladores axiales, para retirar el agua superficial.

4. Clasificación: Aquí se separa el producto por calidades según las normas internacionales para pisos; el rechazo producido, se debe al material que no cumple con las normas que posteriormente es utilizado como materia prima.

NOTA: Los datos de capacidad de producción y otros datos no dados, fueron considerados como información confidencial de la empresa.

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CAPÍTULO 5

PRUEBAS Y ESTUDIOS EXPERIMENTALES

5.1 LOCALIZACIÓN DEL ENSAYO

Las pruebas experimentales se realizaron en un laboratorio de Alfagres S.A., esta planta se encuentra localizada en el Km. 13 de la Autopista Sur, en las proximidades del municipio de Soacha.

5.2 EQUIPOS Y MATERIALES

• Horno de convección SCHNEIDER 5500RE, digital, temperatura máxima 500 grados centígrados.

• Balanza digital METTLER SB32000, con una capacidad máxima de 32 kilogramos.

• Cronómetro. • Guantes industriales para manipulación de productos sólidos a altas

temperaturas. • Metro. • Calibrador.

5.3 PROCEDIMIENTO

Se realizaron dos tipos de pruebas experimentales a la tableta cerámica, con el fin de recolectar datos que dieran una idea del comportamiento de este producto frente al secado. Estas pruebas experimentales fueron las siguientes:

Pruebas y Estudios Experimentales 29

1. Se introdujo el material en un horno de convección a una temperatura de 180 Co y se tomó el peso del producto cada 2 minutos, con el fin de saber la pérdida de peso en agua, de esta manera se pudo calcular la humedad libre y la humedad ligada, también se determinó la curva de secado para este material.

El diagrama de flujo (Ver Figura 3) del procedimiento que se efectuó es el siguiente: (Prueba Experimental #1)

FIGURA 3. DIAGRAMA DE FLUJO PROCEDIMIENTO PRUEBA EXPERIMENTAL #1

TOMAR

PESAR MUESTRA

INTRODUCIR MATERIAL

PESAR MUESTRA

HACER GRAFICA

EL MATERIAL HUMEDO DE LA LINEA DE PRODUCCION

CADA 2 MIN. HASTA QUE EL PESO DE LA MUESTRA NO VARIE

AL HORNO DE CONVECCION PREVIAMENTE ESTABILIZADO A 180 0C

DE CURVA DE SECADO Y DETERMINAR LA HUMEDAD INICIAL DEL PRODUCTO


2. Se dejó el material húmedo sobre un cartón de las mismas características del

empaque a las condiciones del ambiente, se tomó su peso cada 4 horas para saber cual es la humedad de equilibrio del producto, el ambiente y el cartón, para así determinar cual debe ser la humedad mínima a la cual debe salir el producto del secadero que se diseñará.

El diagrama de flujo (Ver Figura 4) del procedimiento que se efectuó es el siguiente: (Prueba Experimental #2)

FIGURA 4. DIAGRAMA DE FLUJO PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL #2 Se realizaron estas pruebas con dos formatos diferentes de tableta, el de 40 cm X 20 cm y el de 6 cm X 6 cm, a cada uno de estos, se le aplicaron las pruebas experimentales cuatro veces. Todos estos datos obtenidos de las dos pruebas experimentales fueron datos semejantes según desviación estándar, es decir que las diferencias numéricas que hubo entre los cuatro datos experimentales en cada una de las pruebas eran insignificantes y por eso se promediaron para así obtener una sola curva de secado y continuar así con el análisis de datos.

TOMAR

PESAR MUESTRA

PONER MATERIAL

PESAR MUESTRA

PARAR PRUEBA

EL MATERIAL HUMEDO DE LA LINEA DE PRODUCCION

CADA 4 HORAS Y CAMBIAR EL CARTON DESPUES DE CADA PESADA

SOBRE EL CARTON

HASTA QUE EL CARTON NO SUFRA NINGUN CAMBIO POR LA HUMEDAD


5.4 TABLAS DE DATOS Y RESULTADOS

Las siguientes tablas de datos que veremos a continuación, corresponden a los datos obtenidos de las dos pruebas experimentales que se realizaron a los dos formatos de tabletas cerámicas. Las condiciones climáticas al momento de efectuar las pruebas experimentales en planta, fueron las siguientes: Temperatura promedio del ambiente 20oC y Humedad relativa del ambiente 44%. Estas condiciones climáticas se obtuvieron promediando los datos de varios termómetros e higrómetros que se encuentran instalados por toda la planta de producción, los cuales sirven para controlar las variables de producción que se ven afectadas por estos factores climáticos. Primero se mostrarán los datos obtenidos de la primera prueba experimental (Ver Tabla 1), para las cuatro muestras del formato mas grande (20x40 cm.), que tienen un área real promedio de 8.98E-02 m2 (El área anterior fue calculada teniendo en cuenta las dimensiones reales de las tabletas cerámicas, ya que estas no tienen las medidas tan exactas como se menciona, adicionalmente a esto se tuvo en cuenta los espesores de las mismas ya que por aquí también hay transferencia de agua. Cabe aclarar que el lado de la tableta cerámica que tiene el recubrimiento vítreo no se tuvo en cuenta para el área, por que por este lado no hay transferencia de agua). Estos datos fueron tomados a una temperatura promedio de trabajo dentro del horno de 180 oC.

TABLA 1. TABLA DE DATOS DELFORMATO 20X40

PRUEBA EXPERIMENTAL #1

MUESTRA 1 MUESTRA 2 MUESTRA 3 MUESTRA 4 TIEMPO (MIN) PESO (GR) PESO (GR) PESO (GR) PESO (GR)

0 1503,4 1512,8 1525,8 1517,92 1488,2 1498,8 1508,5 1502,54 1473 1484,8 1491,2 1487,16 1457,8 1470,8 1473,9 1471,78 1442,6 1456,8 1456,6 1456,310 1430 1445,5 1441,8 1443,612 1419 1433,3 1426,9 1431,314 1407,9 1424,4 1417,1 1421,816 1399,8 1423,2 1415,7 1420,118 1398,5 1422,9 1415,3 1419,420 1398,3 1422,8 1414,9 141922 1397,9 1422,7 1414,6 1418,724 1397,8 1422,6 1414,4 1418,526 1397,7 1422,5 1414,3 1418,428 1397,6 1422,4 1414,2 1418,330 1397,6 1422,4 1414,2 1418,3


Los siguientes datos (Ver Tabla 2) fueron obtenidos en la segunda prueba experimental con estas mismas table tas, cuyo fin es el de obtener la humedad a la cual se debe secar el material.

TABLA 2. TABLA DE DATOS DEL FORMATO 20X40


MUESTRA PESO (GR)

1 1440,2 2 1461,3 3 1453,5 4 1456,9

El peso que se muestra en la Tabla 2, es el peso en el cual no se deterioran las cajas de cartón, pues no hay presencia de humedad sobre la superficie. De igual manera se tienen en las Tablas C6 y C7 (Ver Anexo C) los datos obtenidos en las dos pruebas experimentales, para las cuatro muestras del formato más pequeño (6x6 cm.), que tienen un área real promedio de 5.23E-03 m2 (El área anterior fue calculada teniendo en cuenta las dimensiones reales de las tabletas cerámicas, ya que estas no tienen las medidas tan exactas como se menciona, adicionalmente a esto se tuvo en cuenta los espesores de las mismas ya que por aquí también hay transferencia de agua. Cabe aclarar que el lado de la tableta cerámica que tiene el recubrimiento vítreo no se tuvo en cuenta para el área, por que por este lado no hay transferencia de agua) y fueron tomados a una temperatura promedio de trabajo dentro del horno de 180

oC.

5.5 MUESTRA DE CÁLCULO DE LOS RESULTADOS

Los datos de humedad que se obtienen de un experimento de secado se expresan como humedad libre por medio de la siguiente ecuación: X = W – Ws / Ws Donde: X : Humedad libre (Kg. H2O / Kg. sólido seco) W : Peso total del sólido húmedo. (Kg.) Ws : Peso total del sólido seco. (Kg.)


Para el primer dato de la Muestra 1, del formato 20x40 (Ver Tabla 1) se tendría la siguiente humedad libre: X = 1503.4 gr. sh. – 1397.6 gr. ss. / 1397.6 gr. Ss X = 0.0757 (Kg. H2O / Kg. ss) Para obtener la velocidad de secado R, se calcula la pérdida de peso ?X para un lapso de tiempo determinado ?t. Entonces la velocidad de secado será: R = - Ws * ?X / ( A * ?t ) Donde: R : Velocidad de secado ( Kg. H2O / ( h * m2 ) A : Área superficial expuesta al secado ( m2 ) ?t : Intervalo de secado ( h ) Para el primer dato de la muestra 1, del formato 20x40 se tendría la siguiente velocidad de secado: ?X = 0.0648 (Kg. H2O / Kg. ss) - 0.0757 (Kg. H2O / Kg. ss) ?X = - 0.0109 (Kg. H2O / Kg. ss) En el cual el ?t = 2 min. = 0.0333 h R = - ((1.3976 (Kg. ss) * - 0.0109 (Kg. H2O / Kg. ss))/(0.08984 (m2) * 0.033 (h))) R = 5.076 (Kg. H2O / (m2 * h)) Para todos los datos se hacen los mismos cálculos, para que después se pueda obtener la curva de velocidad de secado y la grafica de humedad libre en función del tiempo. Las tablas de datos con todas las humedades libres y todas las velocidades de secado, de las dos pruebas experimentales en los dos formatos cerámicos, se encuentran en las Tablas C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14 y C15. (Ver Anexo C) En las Tablas C14 y C15 (Ver Anexo C) se muestran las humedades mínimas a las que se deben secar estos productos cerámicos. Los siguientes gráficos (Gráficas 1 y 2) muestran las curvas típicas teóricas de la humedad libre en función del tiempo y la velocidad de secado en función del contenido de humedad libre para la tableta de 20x40 :


GRAFICO DE HUMEDAD LIBRE VS TIEMPO

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0 5 10 15 20 25 30 35

TIEMPO (min)

X (

Kg

H2O

/Kg

SS

)

MUESTRA 1

MUESTRA 2

MUESTRA 3

MUESTRA 4

GRAFICA 1. GRAFICO DE HUMEDAD LIBRE VS. TIEMPO

GRAFICA DE VELOCIDAD DE SECADO VS CONTENIDO DE HUMEDAD LIBRE

0

1

2

3

4

5

6

7

0 0,02 0,04 0,06 0,08

X (Kg H2O/Kg SS)

R (K

g H

2O/(

M2*

h)

MUESTRA 1MUESTRA 2

MUESTRA 3

MUESTRA 4

GRAFICA 2. GRAFICO DE VELOCIDAD DE SECADO VS. CONTENIDO DE

HUMEDAD LIBRE


Para ver los gráficos que muestran las curvas típicas teóricas de la humedad libre en función del tiempo y la velocidad de secado en función del contenido de humedad libre para la tableta cerámica de 6x6, dirigirse al Anexo A. (Graficas A3 y A4) Como se puede ver en las graficas (Graficas 1, 2, A3 y A4, las dos ultimas en Anexo A), las curvas de cada una de las muestras son muy semejantes y por consiguiente se pueden sacar unos datos promedio para cada formato. Inicialmente se sacaron los pesos promedios para así después calcular nuevamente todos los datos y cada una de las gráficas. Los datos promedios (Tablas 3 y 4) son los siguientes: Para el formato de 20x40:

TABLA 3. TABLA DE DATOS PROMEDIO DEL FORMATO 20X40


TIEMPO (MIN)

PESO PROMEDIO (GR)

DESVIACIÓN ESTANDAR

% DE ERROR

0 1515,0 ± 9,4 ± 0,62% 2 1499,5 ± 8,5 ± 0,57% 4 1484,0 ± 7,8 ± 0,53% 6 1468,6 ± 7,3 ± 0,50% 8 1453,1 ± 7,0 ± 0,48%

10 1440,2 ± 7,0 ± 0,48% 12 1427,6 ± 6,3 ± 0,44% 14 1417,8 ± 7,3 ± 0,51% 16 1414,7 ± 10,4 ± 0,74% 18 1414,0 ± 10,8 ± 0,76% 20 1413,8 ± 10,8 ± 0,76% 22 1413,5 ± 10,9 ± 0,77% 24 1413,3 ± 10,9 ± 0,77% 26 1413,2 ± 10,9 ± 0,77% 28 1413,1 ± 10,9 ± 0,77% 30 1413,1 ± 10,9 ± 0,77%


Para el formato 6x6:

TABLA 4. TABLA DE DATOS PROMEDIO DEL FORMATO 6X6


TIEMPO (MIN)

PESO PROMEDIO (GR)

DESVIACIÓN ESTANDAR

% DE ERROR

0 88,6 ± 3,7 ± 4,18% 2 87,0 ± 3,6 ± 4,14% 4 85,3 ± 3,4 ± 3,99% 6 83,7 ± 3,3 ± 3,94% 8 82,2 ± 2,9 ± 3,53%

10 81,2 ± 2,7 ± 3,33% 12 80,4 ± 2,6 ± 3,23% 14 80,0 ± 2,5 ± 3,13% 16 79,6 ± 2,4 ± 3,02% 18 79,4 ± 2,4 ± 3,02% 20 79,2 ± 2,3 ± 2,90% 22 79,0 ± 2,3 ± 2,91% 24 78,9 ± 2,3 ± 2,92% 26 78,8 ± 2,3 ± 2,92% 28 78,8 ± 2,3 ± 2,92% 30 78,8 ± 2,3 ± 2,92%

Los datos promedios (Tabla 5) para los dos formatos en la prueba que se efectuó sobre el cartón, son los siguientes:

TABLA 5. TABLA DE DATOS PROMEDIO DE LOS DOS FORMATOS CERAMICOS


FORMATO PESO

PROMEDIO (GR)

DESVISCIÓN ESTANDAR

% DE ERROR

20X40 1453,0 ± 9,1 ± 0,63% 6X6 83,4 ± 2,5 ± 3,00%


A continuación se mostrarán todos los cálculos de velocidad de secado y humedad libre para los datos promedios (Tabla 6).

TABLA 6. TABLA DE HUMEDAD LIBRE Y VELOCIDAD DE SECADO PARA LOS DATOS PROMEDIO

X = HUM. LIBRE KG

H20/KG SS ?X R (KG H2O/(M2*H)) TIEMPO (MIN)

20x40 6x6 20x40 6x6 20x40 6x6 0 7,21E-02 1,24E-01 2 6,11E-02 1,03E-01 -1,10E-02 -2,09E-02 5,17E+00 9,46E+00 4 5,02E-02 8,21E-02 -1,10E-02 -2,09E-02 5,17E+00 9,46E+00 6 3,92E-02 6,12E-02 -1,10E-02 -2,09E-02 5,17E+00 9,46E+00 8 2,83E-02 4,31E-02 -1,10E-02 -1,81E-02 5,17E+00 8,17E+00 10 1,92E-02 2,98E-02 -9,09E-03 -1,33E-02 4,29E+00 6,02E+00 12 1,03E-02 2,03E-02 -8,92E-03 -9,51E-03 4,21E+00 4,30E+00 14 3,31E-03 1,46E-02 -6,95E-03 -5,71E-03 3,28E+00 2,58E+00 16 1,11E-03 1,01E-02 -2,19E-03 -4,44E-03 1,04E+00 2,01E+00 18 6,37E-04 6,66E-03 -4,78E-04 -3,49E-03 2,25E-01 1,58E+00 20 4,42E-04 4,44E-03 -1,95E-04 -2,22E-03 9,18E-02 1,00E+00 22 2,48E-04 2,22E-03 -1,95E-04 -2,22E-03 9,18E-02 1,00E+00 24 1,42E-04 9,51E-04 -1,06E-04 -1,27E-03 5,01E-02 5,73E-01 26 7,08E-05 0,00E+00 -7,08E-05 -9,51E-04 3,34E-02 4,30E-01 28 0,00E+00 0,00E+00 -7,08E-05 0,00E+00 3,34E-02 0,00E+00 30 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00


Para estos datos promedio los gráficos (Graficas 3 y 4) de humedad libre en función del tiempo y la velocidad de secado en función de la humedad libre, son los siguientes:


0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0 10 20 30 40

TIEMPO (min)

X (

Kg

H2O

/Kg

SS

)

20x40

6x6

GRAFICA 3. GRAFICO DE HUMEDAD LIBRE VS. TIEMPO


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

X (Kg H2O/Kg SS)

R (K

g H

2O/(

M2*

h)

20x40

6x6

Humedad Crítica

Humedad Crítica

GRAFICA 4. GRAFICO DE VELOCIDAD DE SECADO VS. CONTENIDO DE

HUMEDAD LIBRE


La humedad libre para cada uno de los formatos en la segunda prueba (cartón) según los datos promediados (Tabla 7), son los siguientes: TABLA 7. TABLA DE DATOS PROMEDIO DE LAS

HUMEDADES LIBRES PRUEBA EXPERIMENTAL #2

FORMATO X = HUM. LIBRE KG H20/KG SS

20X40 2,82E-02 6X6 5,84E-02

Estos resultados de humedad libre son las humedades a las cuales se debe llevar el material cerámico, para que las cajas de cartón donde se empacan no se deterioren.

5.6 ANÁLISIS DE RESULTADOS

• Para los datos promedio en el formato 20x40 según la desviación estándar, se puede ver que la mayor diferencia es de ± 10.9 gr., lo que da un error de ± 0.77%. (Tabla 3)

• Para los datos promedio en el formato 6x6 según la desviación estándar, se

puede ver que la mayor diferencia es de ± 3.7 gr., lo que da un error de ± 4.18%. (Tabla 4)

• Según los datos anteriores, se puede decir que es correcto promediar los datos,

para así obtener una sola curva de datos para cada uno de los formatos. (Tabla 6)

• En la gráfica 4 se puede observar que la velocidad de secado en el periodo de

velocidad constante para el formato 20x40 es de 5.17 (Kg. H2O / (m2 * h)) y para el formato de 6x6 es de 9.46 (Kg. H2O / (m2 * h)), lo que indica que bajo las mismas condiciones el formato más grande es mas difícil de secar.

• En la gráfica 4 de Velocidad de Secado vs. Contenido de Humedad Libre, se ve

que la humedad crítica promedio para el formato de 20x40 es de 0.034 (Kg. H2O / Kg. ss) y para el de 6x6 0.072 (Kg. H2O / Kg. ss), lo que nos indica que el periodo de velocidad constante en el formato de 6x6 termina a una humedad mayor que la del formato de 20x40, lo que nos indica que este formato tiene mas humedad libre que el formato 6x6.

• Las diferencias en la velocidad de secado en donde el formato 6x6 presenta la

mayor velocidad, se deben a que el espesor en esta tableta es menor que la del


formato 20x40, lo que hace que el recorrido que el agua tiene que hacer para salir en el formato de 6x6 sea menor. Si comparamos la relación de área contra masa del formato 6x6 que es 0.07 m2 / Kg. ss , es mayor que la del formato 20x40 que es de 0.06 m2 / Kg. ss, de tal manera que el formato más pequeño tiene una mayor área de trasferencia con respecto a su peso.

• Con respecto a los datos obtenidos en las segunda prueba (sobre el cartón)

podemos analizar que la humedad a la cual debe salir el formato 20x40 es de 0.028 (Kg. H2O / Kg. ss) y la del formato 6x6 es de 0.058 (Kg. H2O / Kg. ss) (Tabla 7), esta es la humedad que deben tener estos dos formatos a la salida del secadero que se diseñe, para que el empaque no se deteriore, según esto también podemos determinar que casi todo el secado para los dos formatos, se llevará a cabo sobre el periodo de velocidad constante, como se observa en la gráfica 4 de Velocidad de Secado vs Contenido de Humedad Libre.

• Según los análisis anteriores, se determina que el cálculo del secador debe

hacerse para el formato más grande que es el de 20x40, ya que se ve que si queda diseñado para este formato, cuando se vaya a secar el más pequeño, el equipo de secado igualmente cumplirá con los requerimientos.

41

CAPÍTULO 6

SELECCIÓN Y DISEÑO DEL SECADOR

6.1 SELECCIÓN DEL SECADOR

6.1.1 Selección inicial de los secadores

Para efectuar una selección preliminar, se utilizó la ayuda de la Tabla C3 (Ver Anexo C) donde se encuentran distintos secadores. De esta Tabla C3 los secadores que sirven, teniendo en cuenta el material con el que se trabajará, son los siguientes:

• De bandejas y compartimentos. • Por lotes de circulación directa. • De túnel. • Continuo de circulación directa. • De parrillas al vacío. • Por congelación al vacío. • Infrarrojo. • Dieléctrico.

6.1.2 Comparación inicial de los secadores

El secador de bandejas y compartimentos no sirve por que el secador que se necesita tiene que ser continuo, para que se pueda acoplar a la línea de producción. El secador por lotes de circulación directa no sirve por no ser continuo. El secador de túnel, es un secadero apropiado por que puede ser continuo y directo. El secador continuo de circulación directa sirve al igual que el secadero de túnel. En el secador de parrillas al vacío, se tiene el problema de que es operado por lotes.

Selección y Diseño del Secador 42

En el secador por congelación al vació, no tenemos inconvenientes por que es indirecto y puede ser continuo, pero es muy costoso, por lo general se utiliza para productos farmacéuticos y de alto valor agregado. Los secadores infrarrojos y dieléctricos, no son ideales debido a que los equipos infrarrojos son costosos y los costos de funcionamiento de los dieléctricos son elevados. En conclusión la tableta cerámica es un producto que se puede someter a un secado directo o indirecto y necesariamente tiene que ser continuo por que el secadero se tiene que acoplar a una línea de producción que es continua.

6.1.3 Selección final del secador

Para la selección preliminar de un secador deben tenerse en cuenta los siguientes factores: Propiedades del material que se va a manejar.

Las características físicas del producto son las mismas tanto en húmedo como en seco, es un producto sólido no corrosivo, ni tóxico, ni inflamable.

Características de desecación del material.

El tipo de humedad que se desea retirar al material, es una humedad que no está ocluida. El contenido inicial y final de humedad es del 7.21% y 2.82% en base seca respectivamente. El producto soporta cambios bruscos de temperatura y altas temperaturas, en el secadero se tendrá una temperatura promedio de operación de 180oC.

Circulación del material que entra y sale.

La cantidad de material húmedo que se debe secar es de 1454.4 Kg/h. La operación de secado tiene que ser continua para no parar o interrumpir el proceso en el que se acoplará el secado. El proceso anterior a la desecación es un proceso de corte, en el cual se utilizan unos discos diamantados y el agua se utiliza para su refrigeración. El proceso subsiguiente a la desecación es la clasificación del material por calidades.

Cualidades del producto.

En el secado el material no sufre contracciones, tampoco se produce ningún tipo de contaminación en el ambiente. El material no sufre ningún tipo de descomposición. La temperatura del producto puede ser de 46 oC en promedio a la salida del secadero. La densidad del producto cerámico Alfa es de 2705 Kg/m3.

Problemas de recuperación.


Con este producto no se tendrán problemas de recuperación de polvos, ni de disolventes.

Instalaciones disponibles en el sitio de ubicación propuesto.

El espacio físico que se tiene disponible es bastante grande, no es una limitante, aunque el objetivo es diseñar un secador sobre una estructura que ya se tiene en planta y que esta sin uso. Esta estructura metálica tiene una longitud de 3 m. y por consiguiente esta será la longitud del secador. La temperatura y humedad relativa de ambiente es de 20 oC y 44% de HR (la obtención de estos datos se explica en la Pág. 31). El combustible que se tiene disponible es gas natural y también se dispone de energía eléctrica.

De todo lo anterior se puede determinar que para secar las tabletas cerámicas es apropiado diseñar un secador que sea continuo y de transporte horizontal, puede ser bien de calentamiento directo o indirecto, aunque en realidad sería más eficiente de calentamiento directo, aprovechando que el material no se deteriora con este calentamiento. La circulación de aire dentro del secador debe ser en contracorriente al producto, por que así el proceso es más eficiente. La banda transportadora dentro del secador tiene que ser una banda metálica en malla para que soporte la temperatura y al mismo tiempo permite más fácilmente el flujo de aire entre las tabletas tanto por la parte inferior como superior.

6.2 DISEÑO DEL SECADOR

A continuación se puede ver el diseño básico del secador continuo, de transporte horizontal, calentamiento directo y flujo en contracorriente. El diseño detallado se encuentra en el Anexo D (Figura D1) FIGURA 5. DISEÑO BÁSICO DEL SECADOR CERÁMICO


6.3 CALCULOS DEL SECADOR.

La banda transportadora que alimenta al secador puede llegar a tener una velocidad máxima lineal de v = 3.2 m/min. No puede ser mayor debido a que los discos de corte empezarían a causar desportillo en el producto. Esta velocidad tiene que ser menor o igual que la velocidad de la banda del secador, para evitar atascamientos en la línea. El peso promedio de una tableta húmeda de 20x40 es de 1515 gr (Tabla 3) Cálculo de la masa de producto a secar por hora: Por cada 40 cm de longitud de banda transportadora, como hay dos tabletas de 20x40 debido a que este formato, sale del corte de una tableta de 40x40 por la mitad, entonces:

1515 gr * 2 = 3030 gr

(3.03 Kg / 0.4 m) *3.2 m/min = 24.24 Kg/min = 1454.4 Kg/h

Phi = 1454.4 Kg/h Donde: Phi = peso húmedo inicial Cálculo de la cantidad de agua a retirar:

Xi = (Phi – Pfs) / Pfs = 0.0721 Kg H2O/ Kg Ss (Tabla 6) Xf = (Phf – Pfs) / Pfs = 0.0282 Kg H2O/ Kg Ss (Tabla 7)

Donde: Xi = humedad libre inicial (Kg H2O/ Kg Ss) Xf = humedad libre final (Kg H2O/ Kg Ss) Phi = peso húmedo inicial (Kg H2O+Ss) Phf = peso húmedo final (Kg H2O+Ss) Pfs = peso final seco (Kg Ss) Despejando Phi y Phf de las dos ecuaciones anteriores tenemos:

Ec. 1 Phi = 1.0721 * Pfs Ec. 2 Phf = 1.0282 * Pfs


Donde: Phf = peso húmedo final a la salida del secadero Igualando Pfs de las ecuaciones 1 y 2 tenemos:

Phi = (1.0721/1.0282) * Phf = 1.0427 * Phf

1454.4 Kg/h = 1.0427 * Phf

Phf = 1394.8 Kg/h De la ecuación 1 se despeja Pfs:

1454.4 Kg/h = 1.0721 * Pfs

Pfs = 1356.6 KgSs/h La diferencia entre Phi y Phf nos da la cantidad de agua por unidad de tiempo que hay que retirar del producto.

Phi – Phf = 1454.4 Kg/h – 1394.8 Kg/h

m = 59.6 Kg H2O/h Donde: m = Flujo másico de agua a evaporar (Kg H2O/ h)

6.3.1 Balances de Materia y Energía

FIGURA 6. ESQUEMA GLOBAL DE LA OPERACIÓN DE SECADO

Q

3 2 1

Tbs = 180 C AIRETbs1 = 20 CHR 44%

4 5

Tbs4 = 20 C X = 0,0282 Kg H2O/KgSsX = 0,0721 Kg H2O/Kg Ss 1394,8 Kg/h1454,4 Kg/h

L.C.

CABINAQ´ = 0


PUNTO 1 Condiciones ambientales de la planta. Tbs1 = 20oC HR = 44% Según carta psicrométrica a 1 atm. Ver Anexo A. (Gráfica A2) w1 = 0.0066 KgH2O/Kg as h1 = (1.005 + 1.884 * w1) * T1 + 2502.3 * w1 h1 = (1.005 + 1.884 * 0.0066) * 20 + 2502.3 * 0.0066 h1 = 36.86 KJ/Kg as w1 = humedad del aire en el punto 1 h1 = entalpía del aire en el punto 1 Entre el punto 1 y el punto 2 se ganará calor y se elevará la temperatura pero la relación de humedad seguirá siendo la misma. La temperatura a la que se quiere llegar es de 180oC, que con esa relación de humedad nos da una HR del 0% en la carta psicrométrica a 1 atm. (Gráfica A2, Anexo A) w1 = w2 = 0.0066 KgH2O/Kg as PUNTO 2 Tbs2 = 180oC HR = 0% w2 = 0.0066 KgH2O/Kg as h2 = (1.005 + 1.884 * w2) * T2 + 2502.3 * w2 h2 = (1.005 + 1.884 * 0.0066) * 180 + 2502.3 * 0.0066 h2 = 199.65 KJ/Kg as Tbh2 = 46oC w2 = humedad del aire en el punto 2. h2 = entalpia del aire en el punto 2. Tbh2 = Temperatura de bulbo húmedo del aire en el punto 2. Se puede suponer que la Tbh2 es igual a la temperatura de salida del material, por que el proceso de secado se lleva a cabo en el periodo de velocidad constante, como se demostró en el capitulo anterior.


T salida material = 46º C PUNTO 4 Entrada del sólido T4 = 20ºC Temperatura de entrada del material. X4 = Humedad Libre a la entrada = 0.0721 KgH2O/Kg Ss (Tabla 6) Flujo de material húmedo a la entrada del secadero 1454.4 Kg/h hs4 = Cpmat. * (T – To) + X4 * Cp H2O (T – To) + ?H según Bayazitoglu & Ozisik (1.988), el calor específico del material es: Cpmat. = 0.775 KJ / (Kg * K) = 0.1851 Kcal / (Kg * ºC) Con To = 0 y ?H despreciable. hs4 = 0.775 * (20) + 0.0721 * 4.158 (20) hs4 = 21.50 KJ / Kg Ss hs4 = entalpia del sólido a la entrada, punto 4. PUNTO 5 Salida del Sólido T5 = 46ºC Temperatura salida del material X5 = Humedad Libre a la salida = 0.0282 KgH2O/Kg Ss Flujo de material húmedo a la salida del secadero 1394.8 Kg/h hs5 = Cpmat. * (T – To) + X5 * Cp H2O (T – To) + ?H hs5 = 0.775 * (46) + 0.0282 * 4.182 * (46) hs5 = 41.07 KJ / Kg Ss hs5 = entalpia del sólido a la salida, punto 5. La siguiente ecuación es la de balance de energía para la cabina de secado, o L.C. (Límite de Control), según la Figura 6 . Ec 3 G * h2 + Ls * hs4 = G * h3 + Ls * hs5 + Q´ Donde:


G = flujo de aire seco Kg as/h Ls = flujo de material seco Kg Ss / h hs = entalpías del sólido KJ/Kg Ss h = entalpías del aire KJ/Kg as Suponiendo un sistema adiabático donde Q´ = 0 Ec 4 h3 = (1.005 + 1.884 * w3) * T3 + 2502.3 * w3 Donde: w3 = relación de humedad del aire a la salida Kg H2O/ Kg as T3 = temperatura a la salida del aire. El balance de materia para la cabina, o L . C. (Límite de Control) es el siguiente: G * (w3 – w2) = m Ec 5 G * (w3 – w2) = 59.6 Kg H2O/h Reordenando la ecuación 3 y reemplazando los valores conocidos de Ls, hs5, hs4 y h2 tenemos:

G * (h2 – h3) = Ls * (hs5 – hs4) Ec 6 G * (199.65 – h3) = 26548.662 KJ/h De la ecuación 5 despejamos el flujo de aire seco G y remplazamos en la ecuación 6: G = 59.6 Kg H2O/h / (w3 - .0066) Remplazando: (59.6 * (199.65 – h3)) / (w3 – 0.0066) = 26542.662 11899.14 – 59.6 * h3 = 26542.662 * w3 – 175.18 12074.32 – 59.6 * h3 = 26542.662 * w3 Remplazando la ecuación 4 en la ecuación anterior tenemos: 12074.32 – 59.6 * (1.005 * T3 + 1.884 * w3 * T3 + 2502.3 * w3) = 26542.662*w3


12074.32 – 59.898 * T3 – 112.286 * w3 * T3 – 149137.08 * w3 = 26542.662*w3 12074.32 – 175679.742 * w3 = 59.898 * T3 + 112.286 * w3 * T3 T3 = (12074.32 – 175679.742 * w3) / (59.898 + 112.286 * w3) La misma ecuación pero despejando w3: w3 = (12074.32 – 59.898 * T3) / (175679.742 + 112.286 * T3) Esta última ecuación es la que nos indica el comportamiento del sistema o secadero, la cual nos determina una temperatura de salida del aire según su relación de humedad, que se determinaría por la humedad relativa del aire a la salida. A partir de esta ecuación podemos sacar la siguiente Gráfica 5:

RELACION DE HUMEDAD .VS. TEMPERATURA

0,00000

0,01000

0,02000

0,03000

0,04000

0,05000

0,06000

30 40 50 60 70 80 90 100110 120 130 140 150 160 170 180 190

TEMPERATURA (C)

W (K

g H

2O/K

g a

s)

GRAFICA 5. RELACION DE HUMEDAD DEL AIRE EN FUNCION DE LA

TEMPERATURA Después verificamos las humedades relativas en la carta psicrométrica (Ver Anexo A, Grafica A2) para cada temperatura, teniendo como referencia la gráfica anterior y así obtenemos la siguiente Gráfica 6:


HUMEDAD RELATIVA .VS. TEMPERATURA

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160

TEMPERATURA (C)

% H

R

GRAFICA 6. HUMEDAD RELATIVA DEL AIRE EN FUNCION DE LA TEMPERATURA Sabemos que el aire dentro de la cabina tiene una capacidad teórica de absorción de humedad del 100%, en la práctica se aplica un rango del 45% al 65% debido a que el aire saturado al 100% presenta dificultades de transporte por el peso de la gran cantidad de humedad que está moviendo. Entonces como base de cálculo podemos asumir que la humedad relativa del aire a la salida va a ser del 55%. Teniendo en cuenta este valor, la ecuación final y las dos gráficas anteriores (Gráficas 5 y 6) determinamos así los datos del aire a la salida del secadero (PUNTO 3): PUNTO 3 Salida del aire húmedo HR = 55% T3 = 52ºC w3 = 0.0494 KgH2O/Kg as h3 = (1.005 + 1.884 * w3) * T3 + 2502.3 * w3 h3 = (1.005 + 1.884 * 0.0494) * 52 + 2502.3 * 0.0494


h3 = 180.71 KJ/Kg as Con estas condiciones del aire a la salida del secadero podemos obtener el flujo de aire y calor necesario para la operación. De la ecuación 5 podemos despejar el flujo de aire seco (G):

G * (w3 – w2) = 59.6 Kg H2O/h

G = 59.6 / (0.0494 – 0.0066) G = 1392.52 Kg as / h Este flujo de aire seco es el que nos determina la capacidad del ventilador que se necesita para el secadero. El calor necesario se determina de la siguiente manera para el intercambiador de calor: Q = (h2 – h1) * G Q = (199.65 – 36.86) * 1392.52 Q = 226688.33 KJ / h = 54143.58 Kcal / h Asumiendo un 15% de factor de seguridad por perdidas de calor en las paredes, en la entrada y a la salida del secadero-túnel, tenemos: Q total = 54143.58 Kcal / h * 1.15 Q total = 62265.12 Kcal / h = 72362.28 Watts Redondeando cifras el calor total necesario para la operación es de 62000 Kcal / h. A continuación se muestra un cálculo rápido para el secadero, que en forma general encierra la mayor cantidad por pérdidas y el calor necesario para secar el material. La siguiente ecuación fue tomada de OIKOS-TAU (1976): Q = { ( 1 / r ) * N * [ M / (100 – M) ] * (637 – t1) } + Cp * (t2 – t1) Donde: r = rendimiento para secaderos continuos (52% para fuego indirecto y 61% para fuego directo)


Cp = Calor específico del material a secar (0.1851 Kcal / (Kg * ºC )) N = Masa del producto a secar por hora = 1454.4 Kg / h M = (W1 – W2) agua a evaporar = 4.39% W1 = % de humedad del material húmedo en base seca = 7.21% W2 = % de humedad del material seco en base seca = 2.82% t1 = temperatura ambiente de entrada del material = 20 oC t2 = temperatura de salida del material = 46 oC Q = {(1/0.61)*1454.4*[4.39%/(100% – 4.39%)]*(637 – 20)}+0.1851*(46 – 20)

Q = 67550.93 Kcal / h = 78508.58 Watts

El calor final necesario por medio de la ecuación rápida sería de 68000 Kcal / h aproximando cifras. Con este resultado podemos corroborar que el cálculo que se efectuó anteriormente es el correcto. A continuación se muestra en resumen las características mas importantes del Secador Cerámico:

• Flujo másico del material seco 1356.6 Kg Ss / h • Flujo másico de agua a evaporar 59.6 Kg H2O / h • Temperatura de trabajo en el secador 180 oC • Humedad relativa del aire a la salida 55 % HR • Flujo de aire seco 1392.52 Kg as / h • Calor total para la operación 72362.28 Watts

53

CAPÍTULO 7

ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD ECONÓMICA

7.1 DETERMINACIÓN DE LA INVERSIÓN INICIAL

El costo del terreno y edificios no se va a tener en cuenta debido a que la instalación se construirá dentro de las edificaciones de ALFAGRES S.A., las cuales cuentan con el suficiente espacio para la adecuada Instalación del equipo de secado. El costo de los equipos necesarios para realizar el proceso de secado de la tableta cerámica y su instalación se encuentran especificados en la siguiente Tabla 8:

TABLA 8. COSTOS DE LOS EQUIPOS NECESARIOS PARA EL PROCESO DE SECADO DE LA TABLETA CERÁMICA

EQUIPOS Y MATERIALES COSTOS DE

ADQUISICIÓN INSTALACION Y ACCESORIOS

QUEMADORES 5.100.000 1.020.000 BANDA EN MALLA METALICA 3.500.000 700.000 RODILLOS DE SOPORTE INTERNO 1.100.000 220.000 RODILLOS DE SOPORTE EXTERNO 2.500.000 500.000 MOTOR Y REDUCTOR 1.150.000 230.000 VENTILADOR 224.000 44.800 LAMINAS DE ALUMINIO 2.700.000 540.000 ANGULOS DE SOPORTE 1.620.000 324.000 FIBRA DE VIDRIO 2.560.000 512.000

SUBTOTAL 20.454.000 4.090.800 TOTAL 24.544.800

Análisis de Factibilidad Económica 54

Dentro de la planta de ALFAGRES S.A. normalmente se calculan los costos de instalación y accesorios como un 20% del costo total de los equipos.

7.2 CÁLCULOS DE DEPRECIACIÓN

El departamento de costos de ALFAGRES S.A. tiene establecido para los cálculos de depreciación de los equipos un tiempo de 10 años y el método de depreciación utilizado es lineal. (Tabla 9) TABLA 9. DEPRECIACIÓN DE LOS EQUIPOS

AÑO GASTO

DEPRECIACIÓN DEPRECICIÓN ACUMULADA

VALOR EN LIBROS

2004 2.454.480 2.454.480 22.090.320 2005 2.454.480 4.908.960 19.635.840 2006 2.454.480 7.363.440 17.181.360 2007 2.454.480 9.817.920 14.726.880 2008 2.454.480 12.272.400 12.272.400

DEPRECIACION MENSUAL 204.540

7.3 COSTOS DE PRODUCCIÓN PARA EL SECADOR

Los costos de producción se asumirán en su totalidad como costos fijos, ya que la producción es constante para todos los años. Se tomarán parámetros básicos financieros proyectados a cinco años, para facilitar los cálculos de los costos en general, estos parámetros son los macroeconómicos como la inflación, el incremento en el salario mínimo, los impuestos, los porcentajes del DTF para préstamo inicial, entre otros. (Tabla 10)


TABLA 10. PARAMETROS PARA REALIZAR EL CALCULO DE LOS COSTOS

MACROECONOMICOS 2004 2005 2006 2007 2008

INFLACION 9% 8% 8% 7% 7% SALARIO MINIMO 361.880 390.830 422.097 451.644 483.259 DTF EA 7,9% 8,6% 9,3% 10,0% 10,7% DTF TV 8,5% 9,3% 10,1% 10,9% 11,7% IMPUESTOS 35,0% 35,0% 35,0% 35,0% 35,0% IVA 16% 16% 16% 16% 16%

7.3.1 Materia Prima

La materia prima no tiene costo de adquisición debido a que la tableta cerámica es un producto de ALFAGRES S.A. y esta ya absorbe los costos iniciales de materia prima.

7.3.2 Energía

La empresa se encuentra ubicada en el Km. 13 de la Autopista Sur en Soacha. Esta zona para la industria tiene actualmente un costo de energía de $148 pesos por cada KW-h. A continuación (Tabla 11) se muestra el costo por concepto de energía para el proceso: TABLA 11. KILOVATIOS REQUERIDOS PARA EL SECADOR

COMPONENTES ELECTRICOS

POTENCIA (KW/H)

COSTO DEL KW/H

FUNCIONAMIENTO (HORAS/MES)

VALOR MENSUAL

MOTOR BANDA 1,79

148

384

101.729,28

MOTOR QUEMADOR 0,09

148

384

5.114,88

MOTOR VENTILADOR 0,74

148

384

42.055,68

TOTAL 2,62

148

384

148.899,84


7.3.3 Gas

Este es el combustible utilizado por los quemadores para producir el calor necesario, el cual permite retirar la cantidad de agua deseada de las tabletas cerámicas. El gas tiene un costo de $402 pesos por m3 y el consumo de cada quemador es de 2,8 m3 / h. Costo total de gas/mes = $402 / m3 *2,8 m3 / h * 384 h / mes = $ 432.230,4 / mes El dato anterior es por cada quemador y la cantidad de quemadores son tres, para el correcto funcionamiento del secador. Entonces el Costo Total de consumo de gas al mes sería de $ 1.296.691,2

7.3.4 Costo total anual de los servicios

En la tabla que se muestra a continuación (Tabla 12) se resumen los costos anuales de los servicios de energía y gas. TABLA 12. COSTO TOTAL ANUAL DE SERVICIOS PARA EL PROCESO

SERVICIOS ADMINISTRATIVOS 2004 2005 2006 2007 2008

ENERGIA/AÑO 1.786.798

1.929.742

2.084.121

2.230.010

2.386.110

GAS/AÑO 15.560.294

16.805.118

18.149.527

19.419.994

20.779.394

TOTAL 17.349.096

18.736.865

20.235.655

21.652.011

23.167.512

7.4 COSTOS DE MANTENIMIENTO DEL SECADOR

Los costos de mantenimiento del equipo corresponde a un 12% anual del costo del equipo instalado, este dato corresponde a la experiencia industrial de ALFAGRES S.A. Costo Total del Equipo $ 24.544.800 pesos Costo de Mantenimiento Anual $ 2.945.376 pesos


7.5 COSTOS ACTUALES

Los costos actuales son en los que incurre Alfagres S.A. mensualmente por no tener el secador. Estos costos se producen por tres razones que son las siguientes (Valores en la Tabla 13):

• Por estar cambiando las cajas de cartón que se deterioran con el agua en exceso.

• Por rotura de material, debido a que no se efectuó el cambio de la caja de cartón

a tiempo.

• Por que para poder cambiar las cajas de cartón se necesita de un operario.

TABLA 13. TOTAL DE COSTOS ACTUALES POR NO TENER EL SECADOR

DESCRIPCION DEL COSTO PROMEDIO MES PROMEDIO AÑO

CAJAS PARA CAMBIO 1.515.396 18.184.752

PERSONA PARA LA OPERACIÓN 332.000 3.984.000

ROTURA DE MATERIAL 918.540 11.022.480

TOTAL 2.765.936 33.191.232

7.6 COMPARATIVO DE COSTOS.

Aquí se compararán los costos actuales por no tener el secador, con los costos que se generarán para el funcionamiento y mantenimiento del secador, estos últimos son el resultado de sumar los costos por servicios y los costos por mantenimiento. Costos Actuales (Tabla 13) = $ 33.191.232 Costos Operación Secador = $ 20.294.472 Si se saca la diferencia de los costos anteriores, se obtiene como resultado el ahorro o beneficio que tendrá Alfagres S.A. anualmente con el secador.


Ahorro Anual = $ 12.896.760 Proyectando estos costos para los próximos 5 años obtendríamos los siguientes ahorros anuales: (Tabla 14) TABLA 14. TABLA DE COMPARATIVO DE COSTOS

DESCRIPCION COSTOS 2004 2005 2006 2007 2008

ACTUALES 33.191.232 35.846.531 38.714.253 41.424.251 44.323.948 OPERACIÓN SECADOR 20.294.472 21.918.030 23.671.473 25.328.476 27.101.469

AHORRO 12.896.760 13.928.500 15.042.780 16.095.775 17.222.479

7.7 EVALUACIÓN ECONÓMICA

Según todos los datos anteriores se determinará el Valor Presente Neto, que resulta de restar la suma de los flujos descontados a la inversión inicial, para así determinar la viabilidad del proyecto. Las siguientes ecuaciones mencionadas por BACA URBINA (1999), son las que se tendrán en cuenta para los cálculos: Ecuación 1: P = F / ( 1 + i )

n

Ecuación 2: VPN = (? Valor Presente Flujos) – Inversión Inicial En donde: P: Valor Presente F: Valor Futuro i: Tasa de interés o Tasa de descuento de costo de capital, (TMAR) n: Numero de periodos capitalizables.


La tasa de interés que tiene Alfagres S.A. es igual al DTF + 4, a continuación se muestran los cálculos de los valores presentes del ahorro para los próximos 5 años: (Tabla 15) TABLA 15. TABLA DE VALORES PRESENTES DEL AHORRO

AÑO 2004 2005 2006 2007 2008

AHORRO 12.896.760 13.928.500 15.042.780 16.095.775 17.222.479 n 1 2 3 4 5

DTF + 4 11,9% 12,6% 13,3% 14,0% 14,7% Valor Presente 11.525.254 10.985.696 10.342.806 9.529.991 8.675.182

De los datos obtenidos en la Tabla 15 se podrá sacar el VPN para los 3 primeros años, si tenemos como valor de la inversión inicial $ 24.544.800 (Ver Tabla 8). VPN = (11.525.254 + 10.985.696 + 10.342.806) – 24.544.800 VPN = $ 8.308.956 pesos Esto indica que en menos de 36 meses se pagará el proyecto del secadero. Si se iguala el VPN a ceros, se puede ver que el secador se pagará en 26,36 meses. Es importante anotar que además de la ganancia económica tangible, hay también otros beneficios intangibles como el de mejorar la apariencia del empaque, lo que produce mucha más confianza de los clientes hacia la compañía y esto es más importante para ALFAGRES S.A. que cualquier beneficio económico.

60

CAPÍTULO 8

CONCLUSIONES

• Se hicieron pruebas de secado con los dos tamaños el 20x40 y el 6x6, en donde

se tiene la velocidad constante de secado de 5.17 (Kg. H2O / (m2 * h)) y una humedad crítica de 0.034 (Kg. H2O / Kg. ss) para el formato más grande y para el formato mas pequeño la velocidad constante de secado es de 9.46 (Kg. H2O / (m2 * h)) y la humedad crítica es de 0.072 (Kg. H2O / Kg. ss).

• Se hicieron pruebas sobre cartón para determinar la humedad a la que deben

salir las tabletas cerámicas y las humedades de salida son de 0.028 (Kg. H2O / Kg. ss) para el formato 20x40 y 0.058 (Kg. H2O / Kg. ss) para el de 6x6.

• Se determinó que el tipo de secador ideal para las tabletas cerámicas, es de tipo

túnel horizontal, con flujo en contracorriente y el fuego debe ser directo.

• Para obtener las condiciones deseadas en el material cerámico, es necesario un calor de 68.000 Kcal / h y un flujo de aire de 1392.52 Kg as / h, de esta manera se obtiene una humedad final del material a la salida del secadero menor o igual al 2.82% en base seca. El calor será proporcionado por tres quemadores según el diseño y el flujo de aire será de tiro inducido con un solo ventilador.

• El secadero fue calculado para el formato mas grande de tableta cerámica

(20x40), los demás formatos con los que se trabaja saldrán del secadero con una humedad menor, lo cual asegura que no se presentará deterioro en las cajas de empaque.

• Con este secadero se obtendrán aproximadamente unos ahorros anuales de

$13.000.000 pesos, por eliminar los costos generados por los cambios de empaque, los derrumbes de material en su almacenamiento y en los reclamos de los clientes, lo que sirve para pagar la Inversión Inicial del proyecto ($24.544.800) en menos de 3 años.

61

CAPÍTULO 9

RECOMENDACIONES

• Es útil tener en cuenta un diseño más detallado, en el cual se planteen los

circuitos eléctricos de todos los motores y las líneas de gas, también hacer todo el diseño y cálculo mecánico del secadero.

• Después del montaje se deben realizar pruebas con los diferentes formatos para

normalizar el secador a su sistema operativo óptimo, haciendo nuevamente estudios de curvas de secado pérdidas de humedad y velocidades de secado.

• Los quemadores y el ventilador que se instalen en el secador deben ser equipos

flexibles y con capacidad suficiente para permitir variar sus flujos, con el fin de de facilitar la optimización del sistema de secado.

• Es útil efectuar la instalación del equipo de secado, ya que esto mejoraría la

rentabilidad de la compañía por reducir los costos de operación.

• No es necesario buscar un secador con estas características en el mercado, ya que Alfagres S.A. tiene todo lo necesario para construir el equipo.

62

BIBLIOGRAFIA

BACA URBINA G. (1999). Evaluación de Proyectos, Ed. McGraw-Hill México.

BROWN GEORGE G. (1965). Operaciones Básicas de la Ingeniería Química, Ed. Marín S.A. Barcelona.

DALPASQUALE, V.A., MARQUES PEREIRA, D.A., SINICIO, R., OLIVEIRA FILHO, D. (1991). Secado a altas temperaturas. Oficina Regional de la FAO, Santiago, Chile.

ESLAVA SARMIENTO, H. (1985). Secamiento estacionario en túneles con sacos. Revista Acogranos, Año 1. N°1: 32-36. Bogotá, Colombia.

GEANKOPLIS CHRISTIE J. (1995). Procesos de transporte y Operaciones Unitarias , Ed. Continental S.A. México.

INSTITUTO DE PROMOCIÓN CERÁMICA, www.dipcas.es; www.csnet.es/ipcdip ; www2.uji.es/ipc.

J. C. HARRIS. (1954). Biological Application of Freezing and Drying , Academic Press Inc, Publishers New York.

MUJUMDAR A. (1987). Handbook of Industrial Drying , Ed. McGill University, Montreal- Canada.

OIKOS-TAU. (1976). Cerámica y Hornos Modernos. Ed. Reverté. Barcelona, España.

ROBERT H. PERRY. (1990). Biblioteca del Ingeniero Químico. Ed. McGraw-Hill México.

63

ANEXOS

64

ANEXO A

GRAFICAS

Anexo A 65

O

CURVA TIPICA DE LA VELOCIDAD DE DESECACION

PERIODOI

PERIODOIo

PERIODOII

PERIODOIII

Vel

oci

dad

de

des

ecac

ión

,dX

/Ad

tK

g/(h

r)(m

2)

R4

R1, R2

R0

R3

R0´

F4 F3 F2 F1 F0

Contenido de humedad, Kg H2O / Kg sólido seco

GRAFICA A1 Curva típica que representa la velocidad de desecación en función de la humedad.

F5

Anexo A 66

CARTA PSICROMETRICA, 1ATM.

GRAFICA A2 Carta psicrométrica, unidades métricas, presión barométrica de 1.01 bares.

Anexo A 67


0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0 10 20 30 40

TIEMPO (min)

X (

Kg

H2O

/Kg

SS

)

MUESTRA 1

MUESTRA 2

MUESTRA 3

MUESTRA 4

GRAFICA A3. HUMEDAD LIBRE VS. TIEMPO


0

2

4

6

8

10

12

0 0,05 0,1 0,15

X (Kg H2O/Kg SS)

R (K

g H

2O/(

M2*

h)

MUESTRA 1

MUESTRA 2

MUESTRA 3

MUESTRA 4

GRAFICA A4. GRAFICA DE VELOCIDAD DE SECADO VS. CONTENIDO DE HUMEDAD LIBRE

68

ANEXO B

FIGURAS

Anexo B 69

FIGURA B1. Tres tipos de secador de Túnel

Anexo B 70

FIGURA B2. Secador de flujo mixto o caballete. A: 1.3 cámara de combustión; A: 1.5 ventilador para el aire de combustión; A: 1.6 conducto de aire para la combustión; A 2 ventilador de aire caliente; A 3 plenum de aire caliente; A 3.2 entrada de aire; A 4.2 cámara de secado (de caballetes); B 1 ventilador de aire frío; B 2 plenum de aire frío; B 3.2 cámara de enfriamiento; C 1 entrada; C 2 depósito; C 6 descarga; F 1 bastidor.

Anexo B 71

FIGURA B3. Corte de una cámara de secado de caballetes. A cámara de secado; B caballetes; C plenum de aire caliente; D plenum de aire usado; E dirección del material; F ingreso de aire caliente; G aire caliente mezclado con el material; H salida del aire usado.

Anexo B 72

FIGURA B4. Secador de flujo cruzado o de columnas. Los nombres de las distintas partes son iguales a los de la figura 2, con excepción a: A 4.1 cámara de secado de columnas.

Anexo B 73

FIGURA B5 Secador de columnas de forma circular.

Anexo B 74

FIGURA B6. Silo de enfriamiento para un secador de flujo contracorriente .

Anexo B 75

FIGURA B7. Secador de flujo concurrente y enfriado en flujo contracorriente. A ingreso de aire al quemador; B, C y D aire caliente en tres etapas; E salida de aire usado; F recirculación del aire usado; G ingreso de aire para enfriamiento; H entrada de material húmedo.

Anexo B 76

FIGURA B8. Secador Horizontal de Transportador

Anexo B 77

FIGURA B9. Secador horizontal de columnas hexagonales.

Anexo B 78

FIGURA B10. Parte interna de una secadora horizontal hexagonal.

Anexo B 79

FIGURA B11. Secador horizontal hexagonal

Anexo B 80

FIGURA B12. Secador horizontal plano. 1. tolva suplementaria; 2. Tolva de carga; 3. Equipo generador de calor; 4. Agitador; 5. Ventilador de aire caliente; 6. Plano de secado; 7. Plenum de aire caliente; 8. Plano de enfriamiento, 9. Ventilador de aire frío; 10. Lecho móvil de precalentamiento y presecado; 11. Chimenea de salida de aire usado; 12. Sinfín de descarga.

Anexo B 81

FIGURA B13. Secador de lecho fluido.

FIGURA B14. Secador horizontal de lecho fijo.

Anexo B 82

FIGURA B15. Secador de transportador continúo

FIGURA B16. Secador de bandejas

Anexo B 83

FIGURA B17. Esquema que ilustra la circulación del aire pasando por un calentador en un secador de bandejas.

FIGURA B18. Esquema que ilustra la circulación del aire sin pasar por un calentador en un secador de bandejas.

84

ANEXO C

TABLAS

Anexo C 85

INICIAL CRITICA FINALHidrato de alúmina Briquetas 0,105 0,060 - 355 2,500 12,30 120 30,00 Hidrato de alúmina Torta de Filtro Ranurada 9,600 4,500 1,1500 140 1,500 0,33 220 150,00 Hidrato de alúmina Torta de Filtro Ranurada 5,560 2,250 0,4200 140 2,750 0,93 220 180,00 Estearato de aluminio Extrusiones 1/4 pulg. 4,200 2,600 0,0030 170 3,000 1,33 250 60,00 Fibra de asbesto Esc. Hechas con Rod. De Exprimiedo 0,470 0,110 0,0080 280 3,000 2,78 175 9,30 Fibra de asbesto Esc. Hechas con Rod. De Exprimiedo 0,460 0,100 - 280 2,000 1,28 170 6,00 Fibra de asbesto Esc. Hechas con Rod. De Exprimiedo 0,460 0,075 - 280 1,500 0,92 220 4,50 Carbonato de Calcio Preconform. Tambor de Aletas 0,850 0,300 0,0030 280 1,500 3,27 225 20,00 Carbonato de Calcio Preconform. Tambor de Aletas 0,840 0,350 - 280 3,500 5,26 230 30,00 Carbonato de Calcio Extruido 1,690 0,980 0,2550 280 0,500 1,00 280 15,00 Carbonato de Calcio Extruido 1,410 0,450 0,0500 280 0,750 1,18 200 20,00 Estearato de Calcio Extruido 2,740 0,900 0,0026 170 3,000 1,80 110 95,00 Estearato de Calcio Extruido 2,760 0,900 0,0070 170 2,000 1,20 180 70,00 Estearato de Calcio Extruido 2,520 1,000 - 170 1,500 0,90 200 40,00 Asetato de Celulosa Granulado 1,140 0,400 0,0900 250 0,500 0,29 250 3,00 Asetato de Celulosa Granulado 1,900 0,350 0,0027 250 0,750 0,55 170 12,00 Asetato de Celulosa Granulado 1,900 0,300 0,0041 250 1,000 0,83 110 18,00 Asetato de Celulosa Granulado 1,100 0,450 0,0040 250 1,500 1,25 100 30,00 Arcilla Granulado 0,277 0,175 - 212 2,750 9,45 200 32,00 Arcilla Extrusiones de 1/2 pulg. 0,280 0,180 - 212 5,000 20,50 210 73,00 Criolita Granulado 0,456 0,250 0,0026 230 2,000 7,00 150 40,00 Espato Flúor Glóbulos 0,130 0,066 - 300 2,000 10,50 220 13,00 Arseniato de Plomo Granulado 1,230 0,450 0,0430 270 2,000 3,70 230 30,00 Arseniato de Plomo Granulado 1,250 0,550 0,0540 270 2,500 4,50 230 40,00 Arseniato de Plomo Extruido 1,340 0,640 0,0240 260 2,000 3,70 200 60,00 Arseniato de Plomo Extruido 1,310 0,600 0,0006 260 3-3,3 5,50 180 70,00 Caolin Conform. Tambor de Aletas 0,280 0,170 0,0009 214 3,000 9,00 210 35,00 Caolin Conform. Tambor de Aletas 0,297 0,200 0,0050 214 4,500 11,50 240 25,00 Caolin Extruido 0,443 0,200 0,0080 215 2,750 9,20 200 30,00 Caolin Extruido 0,360 0,140 0,0033 250 3,5-4 8,30 300 20,00 Caolin Extruido 0,360 0,210 0,0037 250 7,500 16,50 310 50,00 Litopón (Acabado) Extruido 0,350 0,065 0,0004 275 3,200 13,00 200 30,00 Litopón (Crudo) Extruido 0,670 0,260 0,0007 250 3,000 8,40 180 85,00 Litopón Extruido 0,720 0,280 0,0013 250 2,250 5,90 230 30,00 Carbonato de Magnesio Extruido 2,570 0,870 0,0010 285 3,000 2,24 225 29,00 Carbonato de Magnesio Conform. Tambor de Aletas 2,230 1,440 0,0019 290 3,000 2,70 170 40,00 Oxido Mercúrico Extruido 0,163 0,070 0,0040 200 1,500 13,60 220 40,00 Gel Sílicie Granulado 4,510 1,850 0,1500 250 1,5-0,25 0,66 170 25,00 Gel Sílicie Granulado 4,490 1,500 0,2150 150 1,5-0,25 0,69 180 105,00 Gel Sílicie Granulado 4,500 1,600 0,2180 125 1,5-0,25 0,70 180 110,00 Sal de Sosa Extruido 0,360 0,240 0,0080 280 1,500 4,66 100 85,00 Almidón de Papa Torta de Filtro Ranurada 0,866 0,550 0,0690 250 2,750 5,38 200 45,00 Almidón de Papa Torta de Filtro Ranurada 0,857 0,420 0,0820 250 2,000 3,62 185 25,00 Almidón de Maiz Torta de Filtro Ranurada 0,776 0,480 0,0840 160 2,750 5,40 146 90,00 Almidón de Maiz Torta de Filtro Ranurada 0,780 0,560 0,0980 225 2,750 5,60 150 40,00 Almidón de Maiz Torta de Filtro Ranurada 0,760 0,300 0,1000 160 0,750 1,57 131 25,00 Dioxido de Titanio Extruido 1,020 0,600 0,1000 310 1,500 1,38 270 10,50 Dioxido de Titanio Extruido 1,070 0,650 0,2900 310 3,200 3,28 170 10,00 Blanco de Plomo Conform. Tambor de Aletas 0,238 0,070 0,0010 180 2,500 15,70 220 50,00 Blanco de Plomo Extruido 0,490 0,170 - 200 1,500 6,90 200 45,00 Estearato de Sinc Extruido 4,630 1,500 0,0050 190 1,750 0,85 170 60,00

TABLA C1. DATOS EXPERIMENTALES DE DESECACIÓN PARA DIVERSOS MATERIALES

PROFUNDIDAD DEL LECHO EN

PULGADAS

CARGA lb de Producto /

pie2

VELOCIDAD DEL AIRE (pies/min)

TIEMPO EXPERIMENTAL DE DESECACION (min)

MATERIAL FORMA FÍSICACONTENIDO DE

HUMEDAD EN lb / lb SsTEMPERATURA

DEL AIRE DE ENTRADA

Anexo C 86

Tipo de Material Material orgánico Pigmento inorgánico Pigmento inorgánico Producto de Gel Fibra FibraCapacidad lb de prod. / h 2775 3330 4000 1440 2500 1500

Etapa A Etapa BLongitud Aprox. Pies 60 108 62 130 30 34 62 62Profundidad de la Carga pulg 1 2 4 2,5 2,75 5 3 2

Temp. Del aire en Grados F 200 - 240 300 250 212 - 238 - 240 - 24695 bulbo seco 79 de bulbo humedo

25 - 180 250 240

Carga lb de producto / pie2 1,82 5,66 9,2 1,62 7,1 10,82 0,318 0,17

Tipo de Transportador Malla 18 Malla 6Ranuras de 3/64 por

3/16 pulgMalla 50

Placa perforada 3/16 pulg

Placa perforada orificios de 1/8 pulg

Metodo de preconformacion o alimentacion filtrado y ranurado extrusor de rodillos Tambor con aletas

Alimentacion granulada y oscilante

alimentacion oscilante

alimentacion rotatoria

alimentacion rotatoria

alimentacion rotatoria abridor del material

humedo

Tipo y tamaño de particula preconformada

torta de filtro ranurada

extrusiones de 1/4 pulg de diametro

Varitas cortas cuadradas de 5/16 pulg

granulos que pazan por tamices de Malla 2 Fibra larga Fibra cortada

Contenido inicial de humed. % Base seca

78,6 94,5 55 488 50 100

Contenido Final de Humedad % Base seca

13,6 0,25 0,5 1,8 8 5,5

Tiempo de desec. Comercial (h)

0,26 1,2 0,81 1 0,0032 0,043

Indice de desec. Lb de agua evaporada / (h)(pie2)

5,2 4,44 6,2 7,82 3,58 4,95

Velocidad del aire (superficial pie/min)

180 170 250 235 220 180-190 240 240

Consumo de Vapor lb/lb agua evaporada

1,93 1,92 2,03 2,24 2,06 2,01

Potencia instalada de Hp 34,5 61 48 122 56 62,7552

Globulos de 1/8 pulg. Diam. Proxi

42,9

10,5

Placa perforada orificios de 0,068 pulg

TABLA C2. DATOS DE OPERACIÓN DE VARIOS SECADORES CONTINUOS

4,95

0,333

7,03

Material Orgánico400

Anexo C 87

Líquidos Lechadas Pastas y Lodos Polvos de Movimiento Libre Solidos Granulares, Cristalinos o Fibrosos

Solidos Grandes, Formas y Contornos especiales

Láminas Continuas

Laminas Discontinuas

Soluciones verdaderas y coloidales; emulciones ej. Soluciones de sales inorganicas, extractos, leche, sangre, licores de desecho, latex de caucho etc.

suspenciones bombeables. Ej; lechadas de pigmentos, jabon y detergentes, carbonato de calcio, bentonita, suspensión fluida de arcilla, concentrados de plomo, etc.

Ej. Tortas de prensa de filtrar, lodos de sedientacion, colidos centrifugados, almido etc.

Malla de matiz 100 o menores. De movimiento relativamente libre en estado humedo. Polovosos cuando estan secos. Ej; precipitados, centrifugados, pigmentos, arcilla, cemento

Mayores que Malla 100 Ej; fibras de rayon, cristales de sales, arena, minerales, tiras de papa, hule sintetico

Ej; alfareria, ladrillos, tortas de rayon, casquillos de escopeta, sombreros , objetos pintados, madejas de rayon y madera

Ej; papel, telas, telas impregnadas, paños, celofan, laminas de plastico

Ej. Chapa de madera, laminas de carton, comprimido impresiones fotograficas, curo, laminas de hule y espuma

De bandejas y compartimientos. Tipo directo, operación por lostes

No es aplicablePara una produccion por lotes muy pequeña de secacion en laboratorio

Apropiado para producciones por lotes. A grandes capacidades, los costos de inversion y operación son elevados. Tiempos de desecacion prolongados

La formacion de polvo puede constituir un problema

Apropiado para operaciones por lotes. Grandes capacidades, los costos de inversion y operación son elevados. Tiempos de desecacion prolongados.

Veanse las observaciones bajo solidos granulados

No es aplicable Veanse los comentarios bajo solidos granulados

Por lotes, de circulacion directa. Tipo directo operación por lostes

No es aplicable No es aplicable

Apropiado solo si el material se puede preconformar. Adecuado para operaciones por lotes. Tiempos de desecacion mas cortos que los secadores de bandeja

No es aplicableNo es apropiado para materiales menores que la malla 30

Util primordialmente para objetos pequeños

No es aplicable No es aplicable

De tunel. Continuo, de bandejas. Tipo directo, operación continua

No es aplicable No es aplicableApropiado para producciones a pequeña y gran escala

Veanse las observaciones bajo pastas y lodos. El turbo secador vertical es aplicable

Esencialemente a gran escala de desecacion semicontinua en bandejas

apropiado para una amplia variedad de formas y contornos. La operación es continua

No es aplicable

Apropiado para cuero, laminas de carton comprimido, chapa de madera

Continuo de circulacion directa. Tipo directo, funcionamiento continuo

No es aplicableSolo el secador de Filtro para cristales es adecuado

apropiado para materiales que se pueden preconformar. Maneja grandes capacidades

En general no es aplicable, excepto el rotolouvre en cierto casos

Por lo comun no es aplicable para materiales con tamaños menores a malla 30. el material no se somente a volteo.

Apropiado para objetos mas pequeños que se pueden cargar unos sobre otros

No es aplicableSe requieren diseños especiales. Apropiado para chapas de madera

Rotatorio directo. Tipo directo, operación continua

Aplicable con recirculacion de producto seco

Aplicable con recirculacion del producto seco

Apropiado solo si el producto no se adihere a las paredes y no forma polvo. Es probable que la recirculacion de producto, evite su adhecion

Apropiado para la mayoria de los materiales y las capacidades a condición de que la produccion de polvo no sea demasiado notable

Apropiado para la mayoria de los materiales y las capacidades. La abrasion de polvo o cristales reduce su utilidad

No es aplicable No es aplicable No es aplicable

De transportador neumatico. Tipo directo, de operación continua.

Veanse los comentarios bajo lechadas

Solo se puede usar si el producto se recircula para ser manejable la alientacion

En general, la recirculacion del producto seco para obtener una alimentacion adecuada. Muy apropiada para grandes capacidades casi siempre se necesita desintegracion

Apropiado para materiales que se supenden facilmente en una corriente de gas y pierden humedad sin problema

Apropiado para materiales que se suspenden facilmente en una corriente de gas


De rocio. Tipo directo operación continua

Apropiado para grandes capacidades por lo común, el producto es polvoso, esferico, y de libre movimiento. Es factible usar temperaturas elevadas con materiales sensibles al calor. El producto puede tener una densidad columetrica reducida

Veanse las observaciones bajo liquidos. Atomizadores de boquilla a presion sujetos a erosion.

Requiere equipos especiales de bombeo para alimentar el atoizador

No es aplicable No es aplicable No es aplicable No es aplicable No es aplicable

En laminas o capas continuas de material. Tipo directo operación continua

No es aplicable No es aplicable No es Aplicable No es aplicable No es aplicable No es aplicable

Existen difernetes tipo s para distintos requisitos. Apropiado para la desecacion sin contacto con superficies calientes

No es aplicable

De parrilla al vacio. Tipo indirecto operación por lotes

No es aplicableAplicable para producciones pequeñas por lotes

Apropiado para operaciones por lotes a pequeñas capacidades. Util para materiales sensibles al calor oo facilmente oxidables. Los disolventes se pueden recuperar

Veanse las observaciones bajo pastas y lodos

Apropiado para operaciones por lotes a pequeñas capacidades. Util para materiales sensibles al calor oo facilmente oxidables. Los disolventes se pueden recuperar

Veanse las observaciones bajo solidos granulados

No es aplicableVeanse los comentarios bajo solidos granulados

Tipo de Secador

TABLA C3. CLASIFICACION DE SECADORES COMERCIALES

Anexo C 88

Líquidos Lechadas Pastas y Lodos Polvos de Movimiento LibreSolidos Granulares,

Cristalinos o FibrososSolidos Grandes, Formas y

Contornos especialesLáminas Continuas Laminas Discontinuas

Soluciones verdaderas y coloidales; emulciones ej. Soluciones de sales inorganicas, extractos, leche, sangre, licores de desecho, latex de caucho etc.

suspenciones bombeables. Ej; lechadas de pigmentos, jabon y detergentes, carbonato de calcio, bentonita, suspensión fluida de arcilla, concentrados de plomo, etc.

Ej. Tortas de prensa de filtrar, lodos de sedientacion, colidos centrifugados, almido etc.

Malla de matiz 100 o menores. De movimiento relativamente libre en estado humedo. Polovosos cuando estan secos. Ej; precipitados, centrifugados, pigmentos, arcilla, cemento

Mayores que Malla 100 Ej; fibras de rayon, cristales de sales, arena, minerales, tiras de papa, hule sintetico

Ej; alfareria, ladrillos, tortas de rayon, casquillos de escopeta, sombreros , objetos pintados, madejas de rayon y madera

Ej; papel, telas, telas impregnadas, paños, celofan, laminas de plastico

Ej. Chapa de madera, laminas de carton, comprimido impresiones fotograficas, curo, laminas de hule y espuma

Por congelacion al vacio. Tipo indirecto operación por lotes o continuo

Por lo comun, solo se usa para productos farmaceuticos como poenisilina y plasma sanguinea

Veanse las observaciones bajo liquidos



Casi siempre se usa con productos farmaceuticos dificiles de desecar, es aplicable a compuestos quimicos finos

Veanse las observaciones de solidos granulados

Se aplica en casos especiales como en peliculas recubiertas de emulcion

Veanse las observaciones de los solidos granulados

De artesa, tipo indirecto, operación por lotes

Atmosferico o al vacio. Adecuado para lotes pequeños. El material se agita durante el secado




Apropiado para los lotes pequeños, el material se agita durante la desecacion


Rotatorio al vacio. Tipo indirecto, operación por lotes

No es aplicable. Excepto cuando bombea lentamente

Puede tener aplicaciones en casos especiales cuando se bombea sobre una base seca

Su uso es cuestinable. Por lo comun el material se aglutina en tortas sobre las paredes del secador y el agitador.

Apropiado para materiales no adhesivos. Util para lotes grandes de materiales sensibles al calor.

Util para lotes grandes de materiales sensibles al calor. El producto se somete a cierto grado de trituracion


Rotatorio indirecto de transportador de torinillo. Tipo directo operación continua

Aplicable con reciruculacion del producto seco

Aplicable con reciruculacion del producto seco

Requiere casi siempre recirculacion del producto seco.

Su principal ventaja es la baja perdida de polvo. Es muy apropiado para la mayoria de los materiales sobre todo cuando se requiere una desecacion a la temperatura del vapor

Pocas perdidas de polvo. El material no debe adherirse


Lechos fluidos. Por lotes, continuos, directos a indirectos

Es aplicable solo con un lecho inerte o un recirculador de solidos secos



Es apropiado si no hay demasiado polvo

es adecuado para cristales, granulos y fibras cortas

No es aplicableUtiliza particulas inertes calientes para el contacto

Utiliza particulas inertes calientes para el contacto

De bandejas vibradoras. Tipo indirecto operación continua

No es aplicable. No es aplicable. No es aplicable.Apropiado para materiales de movimiento libre

Apropiado para materiales de movimiento libre


De tambor. Tipo indirecto operación continua



Se utiliza solo cuando la pasta o los lodos puedan fluir

No es aplicable. No es aplicable. No es aplicable No es aplicable No es aplicable

De cilindro. Tipo indirecto operación continua

No es aplicable No es aplicable No es aplicable. No es aplicable. No es aplicable. No es aplicable

Apropiado para laminas delgadas o mecanicamente debiles que se pueden secar en contacto con una superficie calentada

Adecuado para materiales que no requieren una desecacion plana y que no se dañaran al entrar en contacto con el tambor

Tipo de Secador

TABLA C3 (CONTINUACION). CLASIFICACION DE SECADORES COMERCIALES

Anexo C 89

TABLA C4. REFERENCIAS CERAMICAS DE ALFAGRES Y SUS CARACTERISTICAS FISICAS

REFERENCIA TAMAÑO ESPESOR (mm) UN/M2 PESO/M2

(kilos) M2/CAJATRAFICO

20x20 6,8 24,66 14,0 1,50 4 P.E.I LISA 30x30 7,6 11,11 16,0 1,44 4 P.E.I 20x20 6,8 24,66 14,0 1,50 4 P.E.I TEXTURIZADOS 30x30 7,6 11,11 16,0 1,44 4 P.E.I 20x20 7,2 24,66 14,0 1,50 5 P.E.I GRANILLA 30x30 7,8 11,11 17,0 1,44 5 P.E.I

MADERAS 30x30 7,6 11,11 15,3 1,44 3 P.E.I 30x30 7,6 11,11 16,0 1,44 4 P.E.I SICILIA 40x40 8,2 6,25 17,0 1,12 4 P.E.I 20x20 6,8 24,66 14,0 1,50 4 P.E.I 30x30 7,6 11,11 15,4 1,44 4 P.E.I MARMOLIZADOS 40x40 8,2 6,25 17,0 1,12 4 P.E.I 30x30 7,6 11,11 16,0 1,44 4 P.E.I TRAVERTINO 40x40 8,2 6,25 17,0 1,12 4 P.E.I 30x30 7,6 11,11 16,0 1,44 4 P.E.I BOTICCINO 40x40 8,2 6,25 17,0 1,12 4 P.E.I 30x30 7,6 11,11 16,0 1,44 5 P.E.I STONE 40x40 8,2 6,25 17,0 1,12 5 P.E.I 30x30 7,6 11,11 16,0 1,44 5 P.E.I ANTIQUE 40x40 8,2 6,25 17,0 1,12 5 P.E.I

ALABASTRO 40x40 8,2 6,25 17,0 1,12 5 P.E.I FERRARA 20x30 7,6 16,66 14,7 1,80 ENCHAPE

Anexo C 90

TABLA C5. ESPECIFICACIONES TECNICAS DE LOS PRODUCTOS CERAMICOS

ESPECIFICACION ASTM-ISO ALFAGRES ABSORCION DE AGUA 6-10% 8% DEFORMACION ARISTA ±0,5% ±0,35% DEFORMACION DIAGONAL ±0,5% ±0,25% DIMENSIONES-DESVIACION ±0,6% ±0,4% RESISTENCIA A LA ROTURA 90 lbs 115 lbs MODULO DE ROTURA 164 Kg/cm2 250 Kg/cm2 ESPESOR ±5% ±1% ORTOGONALIDAD ±0,5% ±0,25%

clase 1 < 0,5 clase 1 (lisos y brillantes)

COEFICIENTE DE FRICCION clase 2 > 0,5

clase 2 (texturizados, brillantes protegidos y rústicos)

TABLA C6. TABLA DE DATOS DEL FORMATO 6X6


MUESTRA 1 MUESTRA 2 MUESTRA 3 MUESTRA 4 TIEMPO (MIN) PESO (GR) PESO (GR) PESO (GR) PESO (GR)

0 84,3 92,6 90,5 87,02 82,8 90,8 88,8 85,44 81,3 89,0 87,1 83,86 79,8 87,2 85,4 82,28 78,9 85,5 83,7 80,810 78,1 84,2 82,6 79,812 77,6 83,3 81,7 79,114 77,3 82,8 81,2 78,616 77,1 82,4 80,8 78,218 76,9 82,1 80,5 77,920 76,8 81,9 80,3 77,722 76,7 81,7 80,1 77,524 76,6 81,6 80,0 77,426 76,6 81,5 79,9 77,328 76,6 81,5 79,9 77,330 76,6 81,5 79,9 77,3

Anexo C 91

TABLA C7. TABLA DE DATOS DEL FORMATO 6X6 PRUEBA EXPERIMENTAL #2

MUESTRA PESO (GR)

1 80,9 2 86,3 3 84,6 4 81,9

TABLA C8. HUMEDADES LIBRES EN LA PRUEBA EXPERIMENTAL #1 FORMATO 20X40

X = HUM. LIBRE KG H20/KG SS TIEMPO

(MIN) MUESTRA 1 MUESTRA 2 MUESTRA 3 MUESTRA 4 0 7,57E-02 6,36E-02 7,89E-02 7,02E-02 2 6,48E-02 5,37E-02 6,67E-02 5,94E-02 4 5,39E-02 4,39E-02 5,44E-02 4,85E-02 6 4,31E-02 3,40E-02 4,22E-02 3,77E-02 8 3,22E-02 2,42E-02 3,00E-02 2,68E-02 10 2,32E-02 1,62E-02 1,95E-02 1,78E-02 12 1,53E-02 7,66E-03 8,98E-03 9,17E-03 14 7,37E-03 1,41E-03 2,05E-03 2,47E-03 16 1,57E-03 5,62E-04 1,06E-03 1,27E-03 18 6,44E-04 3,52E-04 7,78E-04 7,76E-04 20 5,01E-04 2,81E-04 4,95E-04 4,94E-04 22 2,15E-04 2,11E-04 2,83E-04 2,82E-04 24 1,43E-04 1,41E-04 1,41E-04 1,41E-04 26 7,16E-05 7,03E-05 7,07E-05 7,05E-05 28 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 30 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00

Anexo C 92

TABLA C9. PERDIDAS DE HUMEDAD EN LA PRUEBA EXPERIMENTAL #1 FORMATO 20X40

?X TIEMPO

(MIN) MUESTRA 1 MUESTRA 2 MUESTRA 3 MUESTRA 4 0 2 -1,09E-02 -9,84E-03 -1,22E-02 -1,09E-02 4 -1,09E-02 -9,84E-03 -1,22E-02 -1,09E-02 6 -1,09E-02 -9,84E-03 -1,22E-02 -1,09E-02 8 -1,09E-02 -9,84E-03 -1,22E-02 -1,09E-02

10 -9,02E-03 -7,94E-03 -1,05E-02 -8,95E-03 12 -7,87E-03 -8,58E-03 -1,05E-02 -8,67E-03 14 -7,94E-03 -6,26E-03 -6,93E-03 -6,70E-03 16 -5,80E-03 -8,44E-04 -9,90E-04 -1,20E-03 18 -9,30E-04 -2,11E-04 -2,83E-04 -4,94E-04 20 -1,43E-04 -7,03E-05 -2,83E-04 -2,82E-04 22 -2,86E-04 -7,03E-05 -2,12E-04 -2,12E-04 24 -7,16E-05 -7,03E-05 -1,41E-04 -1,41E-04 26 -7,16E-05 -7,03E-05 -7,07E-05 -7,05E-05 28 -7,16E-05 -7,03E-05 -7,07E-05 -7,05E-05 30 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00

Anexo C 93

TABLA C10. VELOCIDADES DE SECADO EN LA PRUEBA EXPERIMENTAL #1 FORMATO 20X40

R (KG H2O/(M2*H)) TIEMPO

(MIN) MUESTRA 1 MUESTRA 2 MUESTRA 3 MUESTRA 4 0 2 5,08E+00 4,67E+00 5,78E+00 5,14E+00 4 5,08E+00 4,67E+00 5,78E+00 5,14E+00 6 5,08E+00 4,67E+00 5,78E+00 5,14E+00 8 5,08E+00 4,67E+00 5,78E+00 5,14E+00 10 4,21E+00 3,77E+00 4,94E+00 4,24E+00 12 3,67E+00 4,07E+00 4,98E+00 4,11E+00 14 3,71E+00 2,97E+00 3,27E+00 3,17E+00 16 2,70E+00 4,01E-01 4,67E-01 5,68E-01 18 4,34E-01 1,00E-01 1,34E-01 2,34E-01 20 6,68E-02 3,34E-02 1,34E-01 1,34E-01 22 1,34E-01 3,34E-02 1,00E-01 1,00E-01 24 3,34E-02 3,34E-02 6,68E-02 6,68E-02 26 3,34E-02 3,34E-02 3,34E-02 3,34E-02 28 3,34E-02 3,34E-02 3,34E-02 3,34E-02 30 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00

Anexo C 94

TABLA C11. HUMEDAD LIBRE EN LA PRUEBA EXPERIMENTAL #1 FORMATO 6X6

X = HUM. LIBRE KG H20/KG SS TIEMPO

(MIN) MUESTRA 1 MUESTRA 2 MUESTRA 3 MUESTRA 4 0 1,01E-01 1,36E-01 1,33E-01 1,25E-01 2 8,09E-02 1,14E-01 1,11E-01 1,05E-01 4 6,14E-02 9,20E-02 9,01E-02 8,41E-02 6 4,18E-02 6,99E-02 6,88E-02 6,34E-02 8 3,00E-02 4,91E-02 4,76E-02 4,53E-02 10 1,96E-02 3,31E-02 3,38E-02 3,23E-02 12 1,31E-02 2,21E-02 2,25E-02 2,33E-02 14 9,14E-03 1,60E-02 1,63E-02 1,68E-02 16 6,53E-03 1,10E-02 1,13E-02 1,16E-02 18 3,92E-03 7,36E-03 7,51E-03 7,76E-03 20 2,61E-03 4,91E-03 5,01E-03 5,17E-03 22 1,31E-03 2,45E-03 2,50E-03 2,59E-03 24 0,00E+00 1,23E-03 1,25E-03 1,29E-03 26 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 28 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 30 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00

Anexo C 95

TABLA C12. PERDIDAS DE HUMEDAD EN LA PRUEBA EXPERIMENTAL #1 FORMATO 6X6

?X TIEMPO

(MIN) MUESTRA 1 MUESTRA 2 MUESTRA 3 MUESTRA 4 0 2 -1,96E-02 -2,21E-02 -2,13E-02 -2,07E-02 4 -1,96E-02 -2,21E-02 -2,13E-02 -2,07E-02 6 -1,96E-02 -2,21E-02 -2,13E-02 -2,07E-02 8 -1,17E-02 -2,09E-02 -2,13E-02 -1,81E-02 10 -1,04E-02 -1,60E-02 -1,38E-02 -1,29E-02 12 -6,53E-03 -1,10E-02 -1,13E-02 -9,06E-03 14 -3,92E-03 -6,13E-03 -6,26E-03 -6,47E-03 16 -2,61E-03 -4,91E-03 -5,01E-03 -5,17E-03 18 -2,61E-03 -3,68E-03 -3,75E-03 -3,88E-03 20 -1,31E-03 -2,45E-03 -2,50E-03 -2,59E-03 22 -1,31E-03 -2,45E-03 -2,50E-03 -2,59E-03 24 -1,31E-03 -1,23E-03 -1,25E-03 -1,29E-03 26 0,00E+00 -1,23E-03 -1,25E-03 -1,29E-03 28 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 30 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00

Anexo C 96

TABLA C13. VELOCIDADES DE SECADO EN LA PRUEBA EXPERIMENTAL #1 FORMATO 6X6

R (KG H2O/(M2*H)) TIEMPO

(MIN) MUESTRA 1 MUESTRA 2 MUESTRA 3 MUESTRA 4 0 2 8,60E+00 1,03E+01 9,75E+00 9,17E+00 4 8,60E+00 1,03E+01 9,75E+00 9,17E+00 6 8,60E+00 1,03E+01 9,75E+00 9,17E+00 8 5,16E+00 9,75E+00 9,75E+00 8,03E+00 10 4,59E+00 7,45E+00 6,31E+00 5,73E+00 12 2,87E+00 5,16E+00 5,16E+00 4,01E+00 14 1,72E+00 2,87E+00 2,87E+00 2,87E+00 16 1,15E+00 2,29E+00 2,29E+00 2,29E+00 18 1,15E+00 1,72E+00 1,72E+00 1,72E+00 20 5,73E-01 1,15E+00 1,15E+00 1,15E+00 22 5,73E-01 1,15E+00 1,15E+00 1,15E+00 24 5,73E-01 5,73E-01 5,73E-01 5,73E-01 26 0,00E+00 5,73E-01 5,73E-01 5,73E-01 28 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 30 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00

Anexo C 97

TABLA C14. HUMEDADES LIBRES EN LA PRUEBA EXPERIMENTAL #2 FORMATO 20X40

MUESTRA X = HUM. LIBRE KG H20/KG SS

1 3,05E-02 2 2,73E-02 3 2,78E-02 4 2,72E-02

TABALA C15. HUMEDADES LIBRES EN LA PRUEBA EXPERIMENTAL #2

FORMATO 6X6

MUESTRA X = HUM. LIBRE KG H20/KG SS

1 5,61E-02 2 5,89E-02 3 5,88E-02 4 5,95E-02

98

ANEXO D

FICHA TECNICA DEL QUEMADOR

Anexo D 99

Anexo D 100

Anexo D 101

Anexo D 102

103

ANEXO E

PLANO SECADOR

Documents

PROPUESTA DE UN EQUIPO PARA SECADO DE … · de la tableta cerámica frente a la operación de secado. Los resultados obtenidos condujeron a seleccionar el equipo adecuado de secado