Secado de sólidos en régimen estable 1

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La operación de secado es un método que permite separar un líquido de un sólido. En general, se entiende por secado la separación de la humedad de un sólido o líquido, por evaporación en una corriente gaseosa; en consecuencia, en cualquier proceso de secado han de tenerse en cuenta los mecanismos de transferencia de calor y de masa. En la mayor parte de operaciones de secado el líquido a separar es agua y el gas empleado para el secado, aire. El aire puede calentarse utilizando gases de escape o vapor de agua, en cualquiera de las opciones deberá tomarse en cuenta la eficiencia en la transferencia de calor, para determinar la capacidad térmica requerida por el secador.

La operación de secado puede realizarse por contacto directo utilizando aire o por contacto indirecto a través de una pared metálica de un intercambiador de calor. El secado directo puede realizarse de modo continuo o discontinuo.

Estática del secado:

Humedad: En las operaciones de secado es preferible utilizar el concepto de humedad en base seca, de esta manera se puede tomar el sólido como un elemento de correlación.

Humedad de equilibrio: Cuando un sólido húmedo se pone en contacto, durante tiempo suficiente, con aire de temperatura y humedad determinadas y constantes, se alcanzarán las condiciones de equilibrio entre el aire y el sólido húmedo.

El vapor de agua contenido en el aire ejerce una presión de vapor determinada; se alcanzan las condiciones de equilibrio cuando la presión parcial del agua del sólido húmedo es igual a la presión de vapor del agua en el aire.

Se denomina humedad de equilibrio del sólido a la humedad alcanzada por el sólido en equilibrio con el aire en las condiciones dadas. La humedad en equilibrio X* , es el límite al que puede alcanzarse el contenido de humedad de una sustancia por contacto con aire de humedad y temperatura definidas.

Si la humedad del sólido es mayor que la de equilibrio, el sólido se secará hasta alcanzar la humedad de equilibrio, mientras que si su humedad es menor que la de equilibrio absorberá agua del aire hasta que alcance las condiciones de equilibrio.

Para condiciones dadas del aire, la humedad de equilibrio es función de la naturaleza del cuerpo, del estado de la superficie y de la temperatura. A continuación se presentan curvas de equilibrio a 25°C para diferentes sustancias, representando la humedad relativa del aire o su presión de vapor frente a la humedad de equilibrio del sólido.

Tipos de humedad

Humedad libre: Diferencia entre la humedad del sólido y la humedad de equilibrio con el aire en las condiciones dadas, es la humedad que puede perder un sólido después de un contacto suficientemente prolongado con aire en condiciones dadas y constantes.

Depende de la humedad del sólido como de la humedad relativa del aire.

Humedad ligada o agua ligada: Es el valor de la humedad de equilibrio del sólido en contacto con aire saturado, o bien la humedad mínima del sólido necesaria para que este deje de comportarse como higroscópico.

Humedad desligada o agua desligada: Es la diferencia entre la humedad del sólido y la humedad ligada, o bien la humedad libre de sólido en contacto con aire saturado. Si el sólido tiene humedad desligada se comportará como húmedo.