TRABAJO DE CALOR

2011CALOR

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad Del Per, DECANA DE AMRICA) FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUMICA E.A.P. DE FARMACIA Y BIOQUMICA

TEMA

:

CALOROPERACIONES Y PROCESOS Armando Rivero

CURSO PROFESOR INTEGRANTES

: : :

Camacho Silva Margarita Condo Ramirez Mercedes Honorio Urbina Camino Ponce Crdenas Nubia Quispe Del Campo Milagros Solano Roman MargaretAO CICLO : : SEGUNDO 2011-II

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CALOR

3 de septiembre de 2011

INTRODUCCIN

El calor es un tipo de energa en trnsito que siempre fluye del sistema con ms alta temperatura hacia el sistema con ms baja temperatura, para su clculo el hombre ha conceptualizado muchas teoras llegando a clasificar la trasmisin de calor en tres tipos; la transferencia por conduccin, conveccin y radiacin. En todas las operaciones que realiza el ingeniero qumico interviene la produccin o absorcin de energa en forma de calor. Las leyes que rigen la transmisin de calor y el tipo de aparatos, cuyo fin principal es el control del flujo de calor, tienen, por tanto, una gran importancia. Como bien ya dijimos que es importante conocer cmo se trasmite el calor tambin es importante conocer cmo se logra el suministro del mismo; para lo que tambin abordaremos los recursos energticos necesarios para producirlo. Daremos a conocer algunos equipos que usan en calor como principal agente de produccin; debido a que en los procesos industriales el calor se transmite por diferentes mecanismos, incluyendo conduccin en calentadores de resistencia elctrica; conduccinconveccin en cambiadores de calor, calderas y condensadores; radiacin en hornos y secaderos de calor radiante; y mtodos especiales tales como calentamiento dielctrico. Con frecuencia el equipo opera en estado estacionario, pero existen tambin numerosos procesos cclicos, como es el caso de hornos regenerativos y tanques agitados.

FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA

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INDICEIntroduccin ...............................................................................................................................................2 Calor ...............................................................................................................................................................3 Calor y temperatura .............................................................................................................................3 Mecanismos del calor ..........................................................................................................................4 Mecanismos de transferencia de calor ........................................................................................4 Conduccin ...........................................................................................................................................4 Conveccin ...........................................................................................................................................7 Radiacin ...............................................................................................................................................9 Produccin de calor industrial-fuentes de calor ..................................................................... 10 Combustin a calor............................................................................................................................ 13 Poder calrico de los combustibles ........................................................................................... 15 El vapor de agua como agente de calefaccin ....................................................................... 16 La electricidad para la produccin del calor .......................................................................... 18 Otros agentes de calefaccin ......................................................................................................... 20 Tostacin ................................................................................................................................................... 21 Carbonizacin ......................................................................................................................................... 24 Calcinacin ............................................................................................................................................... 26 Incineracin ............................................................................................................................................. 26 Deflagracin ............................................................................................................................................. 28 Secado ......................................................................................................................................................... 29 Importancia del secado industrial .............................................................................................. 29 Proceso de secado .............................................................................................................................. 29 Etapas de secado ................................................................................................................................ 30 Factores que intervienen en el producto de secado ........................................................... 31 Secado de los diferentes estados de agregacin de la materia ...................................... 33 Psicrometra ......................................................................................................................................... 33 Equipos de secado ............................................................................................................................. 41 Equipos de transmisin de calor por conveccin ............................................................ 42 Estticos ......................................................................................................................................... 42 Dinmicos ...................................................................................................................................... 45 Equipos de transmisin de calor por conduccin ............................................................ 49 Dinmicos ...................................................................................................................................... 49 Estticos ......................................................................................................................................... 52 Equipos de secado por radiacin............................................................................................. 57 Estticos ......................................................................................................................................... 57 Otros ..................................................................................................................................................... 59 Microondas ................................................................................................................................... 59 Esterilizacin ........................................................................................................................................... 63 Mtodos fsicos.................................................................................................................................... 63 Esterilizacin de calor hmedo ................................................................................................ 63 Esterilizacin por calor seco...................................................................................................... 65 Esterilizacin por radiacin ....................................................................................................... 66 Esterilizacin por filtracin ....................................................................................................... 67 Mtodos de qumicos........................................................................................................................ 68 Liofilizacin .............................................................................................................................................. 69 Determinacin del punto eutctico ............................................................................................ 70 Etapas de liofilizacin ...................................................................................................................... 72 Pasteurizacin......................................................................................................................................... 74 Proceso VAT ......................................................................................................................................... 75 Proceso HTST....................................................................................................................................... 75 Proceso de UHT................................................................................................................................... 76


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CALOR1. CALOR Denominamos Calor a la transferencia de energa de una parte a otra de un cuerpo, o entre diferentes cuerpos, en virtud de una diferencia de temperatura. El calor es energa en trnsito; siempre fluye de una zona de mayor temperatura a una zona de menor temperatura, con lo que eleva la temperatura de la segunda y reduce la de la primera, siempre que el volumen de los cuerpos se mantenga constante. El flujo neto se da siempre en el sentido de la temperatura decreciente. La energa no fluye desde un objeto de temperatura baja a un objeto de temperatura alta si no se realiza trabajo. CALOR Y TEMPERATURA Llamamos temperatura a una propiedad de un cuerpo o sistema necesaria para determinar si este se encuentra en equilibrio trmico. La sensacin de calidez o frialdad al tocar una sustancia depende de su temperatura, de la capacidad de la sustancia para conducir el calor y de otros factores. Cuando se aporta calor a una sustancia, no slo se eleva su temperatura, con lo que proporciona una mayor sensacin de calor, sino que se producen alteraciones en varias propiedades fsicas que se pueden medir con precisin. Al variar la temperatura, las sustancias se dilatan o se contraen, su resistencia elctrica cambia y, en el caso de un gas, su presin vara. La variacin de alguna de estas propiedades suele servir como base para una escala numrica precisa de temperaturas. La temperatura depende de la energa cintica media (o promedio) de las molculas de una sustancia; segn la teora cintica, la energa puede corresponder a movimientos rotacionales, vibracionales y traslacionales de las partculas de una sustancia. La temperatura, sin embargo, slo depende del movimiento de traslacin de las molculas. En teora, las molculas de una sustancia no presentaran actividad traslacional alguna a la temperatura denominada cero absoluto.


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Mientras la temperatura se mide en grados Celsius, Fahrenheit, Ranking, etc.; el calor se expresa en las mismas unidades que la energa y el trabajo, es decir, en julios. Otra unidad es la calora, definida como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua a 1 atmsfera de presin desde 15 hasta 16 C. La energa mecnica se puede convertir en calor a travs del rozamiento, y el trabajo mecnico necesario para producir 1 calora se conoce como equivalente mecnico del calor. A una calora le corresponden 4,1855 julios. Segn la ley de conservacin de la energa, todo el trabajo mecnico realizado para producir calor por rozamiento aparece en forma de energa en los objetos sobre los que se realiza el trabajo. Cuando el calor se convierte en energa mecnica, como en un motor de combustin interna, la ley de conservacin de la energa tambin es vlida. Sin embargo, siempre se pierde o disipa energa en forma de calor porque ningn motor tiene una eficiencia perfecta. MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR Los mecanismos por los que fluye el calor son tres: conduccin, conveccin y radiacin.

a) CONDUCCIN La conduccin se da cuando existe una gradiente de temperatura en una sustancia de manera que el calor puede fluir en el sentido de la temperatura decreciente sin que tenga lugar un movimiento observable de la materia.


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En slidos metlicos la conduccin del calor resulta del movimiento de los electrones no ligados y existe una estrecha relacin entre la conductividad trmica y la conductividad elctrica. En los slidos que son malos conductores de la electricidad, y en la mayor parte de los lquidos, la conduccin del calor se debe al transporte de la cantidad de movimiento de las molculas individuales a lo largo del gradiente de temperatura. En gases la conduccin se produce por el movimiento al azar de las molculas, de forma que el calor difunde desde regiones ms calientes hasta otras ms fras. El ejemplo ms comn de conduccin es el flujo de calor en slidos opacos, tales como la pared de ladrillo de un horno o la pared metlica de un tubo. Ley de Fourier: La relacin bsica del flujo de calor por conduccin es la proporcionalidad existente entre la velocidad de flujo de calor a travs de una superficie isotrmica y el gradiente de temperatura existente en dicha superficie. Esta generalizacin, es aplicable a cualquier lugar del cuerpo y en cualquier instante, se expresa en la siguiente forma:

k: Conductividad trmica (Wm-1grado -1); calor que atraviesa en la direccin x un espesor de 1 m del material como consecuencia de una diferencia de 1 grado entre los extremos opuestos. Qx: Calor difundido por unidad de tiempo. dT/dx: Gradiente de temperatura (grados/m); variacin de la temperatura en la direccin indicada por x. A: Superficie (m2) a travs de la cual tiene lugar la transmisin de calor.

La constante de proporcionalidad k es una propiedad de la sustancia que se denomina conductividad calorfica, es una de las llamadas propiedades de transporte. Las unidades de k son Btu/pie2-h-(F/pies), o sea Btu/pies-h-F. Por otra parte, k es una funcin de la temperatura, perola variacin es relativamente pequea, de forma que, para pequeos intervalos de temperatura k puede considerarse constante. Para intervalos de temperatura mayores la conductividad calorfica vara linealmente con la temperatura de acuerdo con la ecuacin: k=a+bT


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Las conductividades calorficas varan drsticamente de acuerdo al material, por ejemplo; son muy elevadas para los metales y muy bajas para materiales finamente pulverizados de los que se ha extrado el aire. La conductividad calorfica de la plata es del orden de240 Btu/pies-h-F, mientras que la del aerogel de slice evacuado vale solamente0, 0012. Los slidos que poseen valores bajos de k se utilizan como aislantes trmicos con el fin de reducir al mnimo la velocidad de flujo de calor. Los materiales aislantes porosos, tales como la espuma de poliestireno, actan ocluyendo el aire y eliminando de esta forma la conveccin, con lo cual sus valores de k son aproximadamente iguales a los del aire. La ecuacin anterior tambin se puede escribir en la siguiente forma: Q=T/R, donde R es la resistencia trmica del solido entre dos puntos; R tambin es la inversa de la conductancia. Tanto la resistencia como la conductancia dependen de las dimensiones del slido y de la conductividad k, que es una propiedad del material. Flujo de calor a travs de un cilindro: Consideremos el cilindro hueco de radio interior ri, el radio exterior, y la longitud del cilindro L. La conductividad calorfica del material de que est hecho el cilindro es k. La temperatura de la superficie exterior es T, y la de la superficie interior Ti. Se desea calcular la velocidad de flujo de calor que sale del cilindro en este caso.

Consideremos un cilindro muy delgado, concntrico con el cilindro principal, de radio r comprendido entre ri y ro. Si el espesor de la pared de este cilindro es dr, siendo dr tan pequeo con respecto a r que las lneas de flujo de calor pueden considerarse paralelas, se obtiene:


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Y para calcular el flujo de calor a travs de un cilindro de paredes gruesas se utiliza una forma de la ecuacin ms conveniente:

Donde AL

b) CONVECCIN El movimiento en el que se transfiere calor de una parte del fluido a otra es llamado conveccin. Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un lquido o un gas, es casi seguro que se producir un movimiento del fluido que puede ser natural o forzado. Puesto que la conveccin es un fenmeno macroscpico, solamente puede ocurrir cuando actan fuerzas sobre la partcula o la corriente de fluido y mantienen su movimiento frente a las fuerzas de friccin. La conveccin est estrechamente relacionada con la mecnica de fluidos. Si se calienta un lquido o un gas, su densidad (masa por unidad de volumen) suele disminuir. Si el lquido o gas se encuentra en el campo gravitatorio, el fluido ms caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido ms fro y ms denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la no uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina conveccin natural. La conveccin forzada se logra sometiendo el fluido a un gradiente de presiones, con lo que se fuerza su movimiento de acuerdo a las leyes de la mecnica de fluidos. Supongamos, por ejemplo, que calentamos desde abajo una cacerola llena de agua. El lquido ms prximo al fondo se calienta por el calor que se ha transmitido por conduccin a travs de la cacerola. Al expandirse, su densidad disminuye y como resultado de ello el agua caliente asciende y parte del fluido ms fro baja hacia el fondo, con lo que se inicia un movimiento de circulacin. El lquido ms fro vuelve a calentarse por conduccin, mientras que el lquido ms caliente situado arriba pierde parte de su calor por radiacin y FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 7

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lo cede al aire situado por encima. De forma similar, en una cmara vertical llena de gas, como la cmara de aire situada entre los dos paneles de una ventana con doble vidrio, el aire situado junto al panel exterior que est ms fro desciende, mientras que al aire cercano al panel interior ms caliente asciende, lo que produce un movimiento de circulacin.

Ejemplos de conveccin son la transferencia de entalpa por los remolinos del flujo turbulento y por la corriente de aire caliente que circula a travs y hacia fuera de un radiador ordinario.

Conveccin natural y forzada. Las fuerzas utilizadas para crear las corrientes de conveccin en los Ruidos son de dos tipos. Si las corrientes son la consecuencia de las fuerzas de flotacin generadas por diferencias de densidad, que a su vez se originan por gradientes de temperatura en la masa del fluido, la accin recibe el nombre de conveccin natural. El flujo de aire a travs de un radiador caliente un ejemplo de conveccin natural. Si las corrientes se ponen en movimiento por la accin de un dispositivo mecnico, tal como una bomba o un agitador, el flujo es independiente de los gradientes de velocidad y recibe el nombre de conveccin forzada. El flujo de calor hacia un fluido que se bombea a travs de una tubera caliente es un ejemplo de conveccin forzada. Los dos tipos de fuerzas pueden ser activas simultneamente en el mismo fluido, teniendo lugar conjuntamente conveccin natural y forzada.


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CALOR Ley de Enfriamiento de Newton: El flujo de calor transmitido por conveccin entre una superficie y un fluido que est en contacto con


ella, en direccin normal a la misma, para pequeas diferencias de temperaturas, es proporcional a dicha diferencia de temperatura:

h:Coeficiente de conveccin(W/m2K). A: Superficie (m2) a travs de la cual tiene lugar la transmisin de calor. T: Temperatura superficial. T : Temperatura del fluido libre. T: Gradiente de temperatura (grados/m); variacin de la temperatura en la direccin indicada por x. c) RADIACIN La transmisin de energa a travs del espacio por medio de ondas electromagnticas con la velocidad de la luz es denominada radiacin. Si la radiacin pasa a travs de un espacio vaco, no se transforma en calor ni en otra forma de energa. Sin embargo, si en su camino encuentra material, la radiacin se transmitir, reflejar o absorber. Solamente la energa absorbida es la que aparece como calor y esta transformacin es cuantitativa. Por ejemplo, el cuarzo fundido transmite prcticamente toda la radiacin que incide sobre l; una superficie opaca pulimentada o un espejo reflejan la mayor parte de la radiacin incidente; una superficie negra o mate absorbe la mayor parte de la radiacin que recibe y la energa absorbida es transformada cuantitativamente en calor. La energa neta ganada o perdida por un cuerpo es la diferencia entre la energa emitida por el cuerpo y la absorbida por el mismo debido a la radiacin procedente de otros cuerpos. Con independencia de la radiacin, el flujo de calor puede tener tambin lugar por conduccin y conveccin. La tasa a la que un objeto irradia energa viene dada por la expresin de Stefan Boltzmann: Pirr_neta = A. (,T).SB.T4 A es el rea de la superficie del objeto que irradia y que est a la temperatura absoluta T. (,T) es una propiedad caracterstica de cada material y las condiciones de su superficie FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 9

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llamada la emisividad del material y que en general depende de la temperatura y longitud de onda o tipo de radiacin electromagntica (visible, infrarroja, etc.) (1>>0). SB es una constante universal llamada la constante de Stefan Boltzmann, su valor es SB =5.67 x 10-8W/m.K4. En equilibrio trmico un cuerpo absorbe tanto como irradia (Ley de Kirchoff), por lo tanto los buenos emisores son tambin buenos absorbentes. Las superficies negra tienen emisividades mayores que las claras o brillantes. Esto hace que los objetos negros y oscuros absorben casi toda la radiacin que les llega y es la causa de que la ropa clara sea preferible a la oscura cuando el da es caluroso. Si un objeto de temperatura T1 est en un medio a una temperatura T2 el objeto estar absorbiendo y emitiendo radiacin, la potencia radiada neta ser: Pirr_neta = A. (,T).SB.(T14 - T42) En equilibrio, Pirr_neta =0, o sea T1=T2. Los gases monoatmicos y diatnicos son transparentes a la radiacin trmica, y es muy frecuente encontrarse con que el calor fluye a travs de masas de tales gases por radiacin y por conduccin-conveccin. Ejemplos son las prdidas de calor, desde un radiador o una tubera no aislada que conduce vapor de agua, hacia el aire ambiente de una habitacin, as como la transmisin de calor en hornos y otros aparatos que operan con gases a temperaturas elevadas. Los dos mecanismos son mutuamente independientes y transcurren paralelamente, de talque un tipo de flujo de calor puede ser controlado o variado independientemente del otro. Conduccin-conveccin y radiacin pueden estudiarse separadamente y sumar sus efectos separados cuando ambos son importantes. En trminos muy generales, la radiacin se hace importante a temperaturas elevadas es independiente de las circunstancias del flujo del fluido. La conduccin-convecciones sensible a las condiciones de flujo y es relativamente afectada por el nivel de temperatura. 2. PRODUCCIN DE CALOR INDUSTRIAL-FUENTES DE CALOR En la industria, la produccin de calor se realiza casi exclusivamente por combustin de determinadas sustancias y materiales. La transformacin de energa elctrica en calor se utiliza en determinadas aplicaciones, pero de menor escala. Como es sabido, por combustin entendemos una reaccin qumica en la que determinamos cuerpos de combustin que se combinan con el oxgeno con notable desprendimiento de calor. La condicin bsica para que un material combustible sea de FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 10

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utilizacin industrial es que la combustin sea rpida y con una produccin de calor elevada por cada kilmetro de combustible consumido. Otras condiciones limitan an ms el nmero de materiales combustibles de aplicacin industrial y merecen ser mencionadas las siguientes: Generalmente se prefieren combustibles que en razn de su fcil mezcla

con el aire posibiliten la reaccin qumica, de ah la conveniencia de los combustibles lquidos o gaseosos. Los cuerpos slidos podrn utilizarse si es posible llevarlos a un grado de divisin optima sin excesiva formacin de polvos indeseables. La temperatura que se inicia la combustin (temperatura de ignicin) debe de ser lo suficientemente alta como para alejar todo riesgo de combustin espontanea, pero no demasiado elevada de modo de que su encendido se a fcil. Una vez quemado, el combustible no debe originar productos que puedan traer complicaciones ya sea por efectos txicos corrosivos, contaminantes ni por formacin de escorias o cenizas de bajo punto de fusin. Su costo debe ser bajo, su manejo fcil y debe abundar en forma natural u obtenerse a partir de materiales naturales abundantes. Estos se pueden clasificar atendiendo a su estado de agregacin, en combustibles slidos, lquidos o gaseosos. Dentro de cada clase podemos distinguir los naturales de los sintticos o artificiales. Dentro de los combustibles slidos solamente el carbn y su derivado del coque, han alcanzado gran utilizacin para determinadas aplicaciones o por razones locales muy limitadas por disponibilidad, se han utilizado materiales como maderas, aserrines, bagazos u otros residuos; polvos de carbn, carbones de madera, etc. Pero en ningn caso con significacin econmica. El carbn, resultado final de un largo y complejo proceso incluye acciones bioqumicas, calor, presiones e inmersin en agua, se presenta en la naturaleza en diferentes grafos de metamorfismo, los que corresponden a una variacin continua en el contenido de carbn fijo como resultado de los sucesivos mecanismos a travs de varios periodos geolgicos. Si bien no hay una demarcacin ntida entre las diversas etapas de su evolucin, generalmente se admiten las siguientes categoras: turbas, lignitos, hullas y antracitas. El orden indicado corresponde al de su envejecimiento, con un aumento en el contenido de carbn, disminucin de humedad y voltiles, aumento de cenizas y poder calrico. FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 11

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Por desgasificacin de estos carbones naturales se obtiene los coques, siendo los ms difundidos los coques de hulla de su mejor porosidad, cualidad que permite quemarlos encapas de espesor considerable. Este proceso de carbonizacin de los carbones naturales, en especial de las hullas, se realiza en hornos especiales (coqueras) y que consiste en un calentamiento gradual q1ue lleva al desprendimiento de gases combustibles, aceites y alquitranes y deja residuo solido, el coque. Durante ese proceso de calentamiento, el carbn natural pasa por un estado plstico no bien se alcanza la temperatura inicial del ablandamiento o fusin del material cargado al horno, momento en que tambin se incrementa el desprendimiento de voltiles. Ese intervalo de temperaturas durante el cual el carbn se ablanda es bastante estrecho (alrededor de 50C) y depende del material que se est carbonizando. Las burbujas de los gases desprendidos crean en la masa plstica estructura celular rgida. El desprendimiento o aprovechando grietas en el material, mientras el coque se va endureciendo y contrayendo su volumen. Cuando se carga un horno en razn del carcter de mal conductor del calor que el carbn natural posee, el proceso se va realizando desde la paredes del horno hacia el centro y pueden trascurrir varias horas hasta que la temperatura en el centro del horno sea la necesaria. Los gases se lavan para absorber o condensar valiosos subproductos como son: aceites hidrocarburos aprovechables. Algunos de los componentes de estas mezclas no se encontraban en carbn original sino que resultaron de subsiguientes proceso de cracking trmico, al entrar los gases en contacto con las paredes del horno. El principal subproducto obtenido del coque, se utiliza fundamentalmente para producir gas de agua de agua. Entre los combustibles lquidos sin duda el petrleo es el ms importante. E l petrleo crudo, o simplemente crudo, es la materia prima que recibe la refinera y como ya se sabe es una mezcla compleja de hidrocarburos diversos que van desde gases livianos en solucin hasta componentes pesados, casi slidos. En la refinera, por simple destilacin o por procesos ms complicados, como por ejemplo el cracking cataltico, se fracciona ese crudo en varios cortes, cada uno de ellos con aplicaciones especificas. FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 12

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Como combustible nos interesa especialmente el gas-oil y el fuel-oil. El fuel-oil resulta de una mezcla en producciones variadas, de algunos aquellos cortes, para obtener un combustible que satisfaga las necesidades de cada aplicacin particular. La eficiencia trmica de los equipos que utiliza fuel-oil es mayor que la que se obtiene en las instalaciones que operan con carbn. Los combustible gaseosos de mayor utilizacin industrial, estn constituidos por CO, H2 e hidrocarburos y son el resultado de la destilacin seca (pirogenacin) o gasificacin de los carbonos naturales. Ya vimos que por destilacin de las hullas se obtiene gas de coqueras que suele utilizarse en los mismos hornos de coquizacin. Haciendo pasar a travs de una capa de carbn encendida una corriente de aire en cantidad inferior a la necesaria para la combustin completa, se obtiene el llamado gas de aire que aproximadamente contiene un 20% de CO y algunos hidrocarburos en pequea cantidad. Cuando es vapor de agua lo que se hace pasar a travs de coque al rojo resulta el gas de agua, de mayor poder calorfico, que encuentra utilizacin en la industria metalrgica. El gas de gasgeno se obtiene tratando coque encendido con una mezcla de aire y vapor de agua, y por su alto contenido de N2 (50 a 60), tiene bajo poder calrico, con baja temperatura de llama y presenta inconvenientes por la presencia de compuestos sulfurados. El fraccionamiento de cortes livianos del petrleo, gasolinas, ha permitido obtener hidrocarburos ligeros que se expenden comercialmente bajo opresin, en recipientes espaciales o a travs de caeras. Su utilizacin se ha extendido con rapidez notable en especial, la de gas natural. a) COMBUSTION DEL CARBON La combustin del carbn se lleva a cabo en hornos en los que el material se coloca sobre parrillas, formando un lecho a travs del cual pasa una corriente de agua. Como resultado de tal disposicin se pueden reconocer varias superpuestas a lo largo del lecho. Inmediatamente por encima de la parrilla tenemos una zona en donde se acumula la FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 13

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ceniza y cuya funcin principal es precalentar el aire que penetra al lecho. Es la zona de cenizas.QA continuacin sigue una zona en donde se produce de una manera esencial la reaccin: C+O CO +97 Kcal. Esta zona se reconoce como de oxidacin.

Luego tenemos una zona de reduccin por tener lugar en ella la siguiente reaccin: CO +C 2CO + 39Kcal

Ya en la parte superior del lecho tenemos la zona de destilacin en donde se calienta el carbn o coque, lo que provoca la separacin de los componentes voltiles, que son arrastrados por la corriente gaseosa. Este esquema, algo sencillo, es afectado por el espesor del lecho, lo que hace variar las composiciones de los gases que emergen del horno. Como es lgico, la proporcin de oxigeno en los gases disminuye al aumentar el espesor del manto de carbn. Por el contrario la de monxido aumenta, en tanto que el dixido aumenta en un principio para luego disminuirlo .As pues, la combustin ideal completa se obtendra cuando el espesor de carbn sea muy pequeo. Como eso no se logra en la prctica, lo usual es recurrir a la admisin de una corriente de aire secundario que penetra al horno justo en la zona superior, de destilacin, donde se une a los gases que han atravesado el lecho y por la temperatura que ah existe, provoca la ignicin de las materias combustibles aun presentes. La proporcin de aire primario (que atraviesa todo el lecho) y de aire secundario (inyectado en la parte superior) est regulada por la composicin de los combustibles utilizados, aumentando la cantidad de secundario a medida que aumenta en contenido de voltiles en el carbn. El carbn puede calentarse en forma continua no discontinua habindose desarrollado en los dos ltimos tiempos hornos en el que el carbn, pulverizado, se alimenta junto con el aire necesario para la combustin, directamente a los mecheros. La temperatura de ignicin necesaria para que el carbn arda en forma continua en una corriente de aire provoca en puntos determinados llamados ncleos de encendido, por inyeccin de aire caliente. De ah se propaga a todo el resto del lecho por las llamas y su radiacin y por las partculas encendidas del combustible que arrastra la corriente del aire. FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 14

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La cantidad de aire necesaria se estima al considerar las ecuaciones estequiometrias correspondientes y conociendo la composicin del combustible, pueden obtenerse a partir de la expresin: Wa= 8/3.C+ 8.H + S O/0.231 Kg de aire por kg de combustible. V3=8/3.C+8.H+S-O/0.209.1.429 m3 de aire por Kg de combustible (condiciones normales) En donde: C, H, S y O indican la cantidad en kilogramos de carbono, hidrogeno, azufre y oxgeno respectivamente presentes en un kilogramo de combustible. En la prctica siempre se utiliza un exceso de aire sobre los valores obtenidos de las ecuaciones anteriores, para compensar la imposibilidad de lograr una mezcla perfecta del combustible con el aire. Generalmente se multiplica el factor terico por un valor de correccin que depende del tipo de combustible, la naturaleza de la operacin y el equipo utilizado teniendo dicho valores que oscilan entre 1,2 y 2,0. El paso de aire a travs del lecho se asegura mediante el establecimiento de un cierto tiro, una diferencia de presiones, ya sea por una chimenea, que por tiraje natural provoca la aspiracin de los gases calientes ms livianos, o por tiraje forzado mediante ventiladores o chorros a suficiente altura en la atmosfera, para evitar los problemas molestos. b) PODER CALORICO DE LOS COMBUSTIBLES La cantidad de calor medida en kilocaloras que se desprende al quemar completamente un kilogramo de combustible slido o lquido o un metro cubico de combustible gaseoso es lo que se denomina su poder calrico. Para determinado se utilizan las llamadas bombas calorimtricas (bomba de Berthelot, bomba de Mahler, la bomba de Ferry, calormetro de Junker y de Thompson).A partir del los datos en aplicaciones los combustibles se obtiene valores suficientes para ser empleados en aplicaciones tcnicas. As tenemos:


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Este valor corresponde al llamado poder calorfico superior, suponiendo que el vapor de agua producido en la combustin se ha condensado, cediendo a su calor latente. Encaso contrario cuando permanece en el estado vapor, equivale al poder calorfico inferior (del valor anterior se debe restar 600 Kcal por la fraccin en peso del agua en los gases). c) EL VAPOR DE AGUA COMO AGENTE DE CALEFACCION El vapor de agua ha encontrado amplia difusin como agente de calefaccin por las evidentes ventajas que el mismo presenta. El agua es generalmente abundante y de bajo costo, no presentando complicaciones laterales de toxicidad, contaminantes y efectos corrosivos por la que su obtencin almacenaje y transporte pueden realizarse fcilmente. El vapor de agua puede conducirse por medio de tuberas a distancias apreciables y puede condensarse cede su calor latente, que es relativamente elevado a temperaturas fijas. En la produccin de vapor de agua se utilizan las calderas a vapor, estas pueden utilizarse como calefaccin, pero tambin puede destinarse el vapor a la obtencin de fuerza motriz ya sea en forma de maquinas de vapor o turbinas. En toda caldera puede distinguirse un hogar, en donde se quema el combustible y se produce el calor necesario para evaporizar el agua que est contenido en el caldero hervidor. Ese calor puede transmitirse por medio de los humos, mediante mecanismos de conveccin o bien alcanzar el horno de radiacin. Los humos luego de calentar el agua son enviados por una chimenea a la atmosfera para su eliminacin. Es usual aprovechar el calor residual para precalentar o bien el agua o bien el aire que se utiliza para quemar el combustible. Las calderas suelen clasificarse en calderas de tubos e humo o de tubos de agua. En las primeras se encuentran uno o varios recipientes cilndricos horizontales, que contiene haces fe tubos, tambin horizontales por los que cuyo interior circulan los que se van a calentar la cual tampoco ocupa todo el recipiente. Queda as por encima un espacio para el vapor de agua, el que se obtiene generalmente con una presin comprendida entre 6.8 a 10 atm (100 a 150 psi) y a razn de 5000 a 100000 y algunas veces ms an, kilogramos de vapor por hora. En las calderas con tubos de agua, como su nombre lo indica es el agua un fluido que circula por dentro de los tubos. El calor llega por dichos tubos por radiacin desde el hogar FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 16

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y desde paredes y techo de la cmara, y por conveccin de los tubos de los humos que se hacen pasar entre ellos. Se distinguen dos tipos, uno de tubos rectos que por sus extremos terminan en cabezales y el otro, mas difundido en la actualidad, con tubos doblados o inclinados en el cual los tubos estn insertados por sus extremos en las paredes, de los cilindros que contiene agua. Las calderas con tubos de agua, en especial las de tubos doblados, presentan un costo inicial que es casi el doble del os tubos de humo, pero permiten obtener temperaturas altas, mayores presiones en el vapor con rpido calentamiento de agua y una mayor eficiencia. Como expresin del rendimiento calorfico de una caldera se puede utilizar el cociente entre el calor que se requiere para la produccin teniendo en cuenta su calidad y su cantidad el calor cedido por el combustible que se quema en el hogar. Parte de ese calor que el combustible cede al quemarse, se pierde por varios conceptos: a) en los humos, con calor residual que se aprovecha en recuperadores de calor para calentar el aire o el agua; b) por la radiacin desde las paredes al exterior, lo que se trata de minimizar por un aislamiento adecuado; c) por combustin deficiente del combustible) por el calor residual en la ceniza. Tambin es usual referirse al ndice de vaporizacin de la caldera, entendindose por el ndice de vaporizacin, al cociente entre la produccin horaria de vapor en kg/h y el consumo de combustible, tambin en kg/h. Si el vapor producido, cuya presin puede variar, lo que modifica su entalpia, se puede transformar en vapor a condiciones normales, 1 atm y 100C y se considera que se parte de agua a 0C, se obtiene el ndice neto de vaporizacin que se presenta la ventaja sobre el ndice bruto, de ser mayor valor comparativo. En ocasiones se utiliza la superficie de calefaccin, en metros cuadrados, como elementos de comparacin tomando la superficie del lado de los humos, ya que ese en ese lado donde es mayor la resistencia al paso de calor. Ya se menciono que el vapor de agua que se utiliza como calefactor aprovechando su cesin de calor latente al condensarse, es siempre vapor saturado y que la utilizacin de vapor sobrecalentado no presenta ninguna ventaja, por el contrario sus propiedades de gas lo hacen aumentar de resistencia a la trasferencia de calor (bajos valores de h). FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 17

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La presin a que ha de trabajar la caldera queda determinada por la temperatura requerida y por las prdidas que se produzcan al transportar el vapor por las tuberas hasta su punto de utilizacin. Cuanto ms baja sea esa presin tanto mayor ser el calor latente de vapor y menores los gastos en los equipos al disminuir la resistencia en ellos. El agua que se utilice en una caldera debe estar exenta de sustancias disueltas que pueden provocar problemas de corrosin o precipitacin. Es por ello que debe analizarse el agua disponible y descubrirse la presencia de sales o gases indeseables, el agua ha de someterse a operaciones de acondicionamiento para hacerla apta. Este aspecto importante del tratamiento previo de las agua es fundamental en el intercambio inico y agua para el uso farmacutico. d) LA ELECTRICIDAD PARA LA PRODUCCION DE CALOR La electricidad puede utilizarse en la produccin de calor por dos mecanismos distintos. En el primero se hace pasar por una corriente elctrica a travs de un conductor de gran resistencia, con lo que se consigue convertir la energa elctrica en calor en la proporcin indicada por la conocida expresin: Q=I2-RSiendo: Q=flujo de calor, cal/h, Btu/h I=intensidad de corriente elctrica, amperes R=resistente del conductor, ohm

Los sistemas de calefaccin llamados de induccin se basan en el mismo principio, utilizando el material que se trata de calentar como resistencia para la corriente. Tambin es posible producir calor haciendo saltar una chispa o estableciendo un arco entre dos electrodos (generalmente grafito) tal como sucede en los hornos elctricos utilizados en metalurgia para diversos procesos.


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Calentamiento por medio de resistencias elctricas:

A pesar de la evidente desventaja de su mayor costo, en determinadas aplicaciones este sistema de calentamiento se prefiere al clsico que utiliza combustibles. Tiene a su favor una serie de ventajas, especialmente para procesos discontinuos. Tiene a su favor una serie de ventajas, especialmente para los procesos discontinuos (catch), entre las que podemos mencionar: estandarizacin y tamao reducido de los equipos disponibles en plaza, fcil control y regulacin automtica, eliminacin de la combustin y de los productos resultantes de la misma (mayor limpieza), facilidad de obtencin en coto tiempo de altas temperaturas muy localizadas, posibilidad de calentamiento en atmosferas o en condiciones muy particulares, etc. Su eficiencia, definida como la relacin de la energa absorbida por el material que se calienta a la energa total consumida para la instalacin es alta y para ello se recurre a aleaciones de elevada resistencia especifica con un ligero deterioro por el uso y con coeficientes de temperaturas muy bajos. La temperatura mxima que alcance el equipo de calentamiento depender del material que se utilice como conductor, ya que la corresponder a aquella a la que la disipacin del calor iguale a la velocidad de produccin. Para ello es importante tener en cuenta que el fluido o el slido que se va a calentar debe ser capaz de tomar el calor producido por el calefactor a la misma velocidad a la que producido, de otra manera se puede producir calentamiento y su deterioro de las vainas que recubren el elemento conductor. El conocido calefactor por inmersin es el ejemplo ms simple de este tipo de equipos. En l, el elemento conductor est rodeado por un material refractario que, a su vez colocado dentro de una vaina de envoltura metlica (cobre o acero).El metal exterior determinara la temperatura que pueda alcanza el calefactor. Para calentar slidos o gases se suele recurrir a calefactores en lminas, que permiten alcanzar temperaturas mayores que los modelos de inmersin, la velocidad de transferencia es alta, por la presencia de superficies extendidas. Tambin caen dentro de esta categora las estufas, muflas u hornos de resistencias de tamaos variados y esquemas acordes con su utilizacin, en donde los elementos calefactores suelen estar incluidos dentro de las paredes constituidas por materiales refractarios. Tambin caen dentro de esta categora las estufas, muflas u hornos de resistencias de tamaos variados y esquemas acordes con su utilizacin, en donde los elementos FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 19

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calefactores suelen estar incluidos dentro de las paredes constituidas por materiales refractarios. Los sistemas de calentamiento por radiacin infrarroja han alcanzado difusin en determinadas aplicaciones, en especial en aquellos en los que se requiere calentar un pequeo espesor del cuerpo, tal como sucede en el caso del secado de superficies pintadas, por ejemplo, en la industria automotriz o de artefactos domsticos. Como elemento calefactor se utilizan lmparas especiales o resistores con superficies deflectoras que dirigen y concentran el calor producido. Su eficiencia alta, alrededor del 70% permite alcanzar temperaturas elevadas en tiempos muy cortos y concentrar su accin en zonas bien definidas. Hornos Elctricos

Son ampliamente utilizados en la industria metalrgica, en la industria de hierros y aceros, metales no ferrosos, y en aquellos procesos que interviene productos no metlicos, como son los carburos de calcio y carburo de silicio o grafito. Se basan en la formacin de un arco entre dos electrodos de carbn. La distancia entre los electrodos debe mantenerse dentro de ciertos valores crticos para haber continuo el proceso, aceptndose que el arco se forma a expensas del a vaporizacin de parte del o electrodos. Es entonces necesario proveer medios que permitan ir ajustando dicha distancia. Los valores de temperatura que pueden alcanzarse son muy altos y estn limitados por el material que forma los electrodos y por aquellos utilizados en la construccin del horno propiamente dicho. e) OTROS AGENTE DE CALEFACCION El vapor de agua como agente de calefaccin es utilizado hasta temperaturas vecinas a los 200C lo que supone presiones del orden 15 a 20 atm. Temperaturas superiores, requieren presiones muy levadas que pueden hacer incosteable el proceso al exigir equipos especialmente diseados para resistir tales condiciones de trabajo. Es por ello que en la industria, cuando se debe operar a temperaturas elevadas se recurre a otros fluidos como elementos calefactores. Es posible obtener en el mercado aceites minerales que han sido refinados y que pueden utilizarse como portales del calor sensible. Se consiguen temperaturas de hasta 350C a presin atmosfrica y han encontrado aplicaciones en calentamiento de autoclaves y reactores.


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Ms interesantes son las mezclas desarrolladas por Dow Chemical Corporation, conocidas como: Dowtherm A la cual constituye una mezcla eutctica de 26.5% de difenilo y a 73.5% de oxido de difenilo. Y el segundo Dowtherm B que contiene los mismos componentes adems de naftaleno. En trminos generales, el Dowtherm es similar al vapor de agua su calor latente al condensar sus vapores, el punto de ebullicin a presin atmosfrica es de 260C y a mayores sus vapores se pueden alcanzar temperaturas de alrededor de 390C (8atm).El producto no es corrosivo, no es toxico, pero su principal desventaja est en su carcter inflamable y en su calor latente bajo (68.3 Kcal/kg contra 540 cal/kg del agua).

3. TOSTACINEs el proceso en cuya virtud se modifican algunos componentes de ciertas sustancias orgnicas, a temperatura algo menor que la necesaria para carbonizarlas. El ejemplo ms conocido es la tostacin de caf. Aplicacin de la tostacin

a) La torrefaccinEs una tcnica de tostado que se aplica en la industria cafetalera la cual consiste en tostar el caf con una dosis de azcar en unos equipos especializado

b) Tostadoras de torrefaccinLa tostadora automtica para el tueste de caf torrefacto, TTF-240 est concebida para grandes producciones, partiendo de caf verde consigue un tueste homogneo en 20 minutos por ciclo pudindose operar la mquina en modo manual, semiautomtico o totalmente automtico. La fabricacin de la TTF-240 contempla un hogar completo, independiente construido en acero inoxidable y con partes de acero refractario, carenado con lana cermica y envolvente en chapa. El quemador puede ser de gas natural o gasoil con dos intensidades calorficas seleccionables por el usuario. El sistema de enfriado consta de una inyeccin automtica de agua para el pre enfriado


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CALOR c) Equipamiento: *Parmetros de tueste y enfriado del caf programables


*Mquina base con bombo cerrado, en acero inoxidable y totalmente carenado con lana cermica y envolvente en chapa. *Sistema completo de aspiracin con doble circuito, uno interior y otro exterior, que permite la extraccin de cascarilla durante el proceso de tueste programable: asimismo el enfriador cilndrico est totalmente fabricado en acero inoxidable para facilitar su total limpieza. La tostadora incorpora un control lgico programable (PLC) de ltima generacin que permite gestionar todos los accionamientos de la mquina de forma automtica o manual. El PLC dispone de diferentes sistemas de comunicacin, o incluso, comunicarse remotamente con la mquina desde un ordenador para la monitorizacin del funcionamiento diagnstico de averas as como controlarla remotamente. La TTF-240 realiza de 3 a 4 tostadas/Hora segn el grado de tueste *Carga automtica del azcar con regulacin de la cantidad *Regulacin fcil del punto de tueste *Eliminacin de humos durante el proceso de tueste *Equipo incinerador de cascarilla *Control lgico programable (PLC)

Torrefactadora modelo TTF-240

Dimensiones: 8725x7200x5900 mm Peso: 6500 Kg Tensin: 220/380 V 50/60 Hz Potencia: 22Kw


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CALOR Torrefactadora modelo TTF-120


Dimensiones: 8725x7200x5900 mm Peso: 4500 Kg Tensin: 220/380 V 50/60 Hz Potencia: 17.5Kw

Torrefactora modelo TTF-60

Dimensiones: 8725x7200x5900 mm Peso: 6500 Kg Tensin: 220/380 V 50/60 Hz Potencia: 22Kw


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CALOR 4) CARBONIZACIN


Durante la carbonizacin tiene lugar la reorganizacin de los tomos de carbono en estructuras microcristalinas tipo grafito. A medida que aumenta la temperatura, los compuestos primarios se polimerizan e independientemente de que el material original tenga cadenas alifticas o aromticas, se origina un sistema planar de molculas tipo benceno condensadas, formndose as un slido como resultado de las hidrgeno o grupos hidrocarbonados, estas sustancias tienen alta resistividad elctrica. Entre 700 y 800 C, muchos de los tomos de hidrgeno y los grupos hidrocarbonados son eliminados, dejando pequeos cristalitos con estructura similar al grafito lo que coincide con una drstica reduccin de la resistividad elctrica (Dougall, Mc J.S., 1991), o un mayor ordenamiento observado por Difraccin de Rayos X (XRD). El residuo slido (carbn) de la carbonizacin constituye el producto de mayor inters comercial de la pirolisis de la madera, aunque resulta tambin de gran valor el aprovechamiento de los gases como energticos. La calidad del carbn vegetal se evala principalmente, por su contenido de carbono, materia voltil, ceniza Si la carbonizacin se efecta por encima de 1000 C, la reactividad disminuye, pues se destruyen los y humedad, pudindose destinar a usos energticos y a la produccin de carbones activados lo que incluye los estudios de gasificacin parcial o incompleta. El horno de carbonizacin de madera es una estufa usada para cambiar el briqutte de la biomasa en briqueta del carbn de lea. Podemos proporcionar la tecnologa para establecer un horno del carbn de lea. La calidad y la eficacia del horno afectan a formacin final de la briqueta del carbn de lea grandemente. Principio de funcionamiento: Carbonizacin para hacer la briqueta artificial a la briqueta del carbn de lea. Se equipa del sistema de enfriamiento de alta temperatura hiperploide de la corriente, y el proceso del enfriamiento se puede acelerar para acelerar el perodo de la produccin. Por otra parte, la estufa adopta la estructura del compartimiento nico del almacenaje de aire para reutilizar completamente el humo producido durante el proceso de la carbonizacin. Y el FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 24

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60% del humo redundante pueden ser utilizados en la sequedad y la carbonizacin, el ahorro de mucho combustible durante el proceso entero, y el aumento del rdito de la empresa.

Modelo Energa Capacidad

THL-3 4kw 500600kg/day

THL-5 5kw 1000kg/day

THL-8 7.5 1500 kg/day

Peso neto/bruto 4000/4500kg 6000/6500kg 8000/8500kg

En esta figura se puede observar el sistema de un horno de carbonizacin de carbn vegetal en la parte superior de la izquierda se observa los moldes de acero y en la parte posterior barras de carbn , en la parte derecha se observa el horno l es usado en la industria carbonfera


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5) CALCINACIN.Es el calentamiento de sustancias solidas o semislidas, cuyo residuo al terminar la operacin es la sustancia que se busca. Tiene por objetivo separar los componentes volatines de los fijos, modificar el estado fsico de ciertas sustancias, descomponer algunos cuerpos, etc. Ejemplo calcinacin del carbonato de calcio, se obtiene el oxido de calcio.

6) INCINERACINLa incineracin es una tcnica de valorizacin energtica en la que, mediante una combustin controlada, se transforma la fraccin orgnica de los residuos en materiales inertes y gases (cenizas, CO2 y agua) desprendindose simultneamente una gran cantidad de calor que se puede aprovechar.


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CALOR Los principales objetivos son: -Reduccin del peso y del volumen con


respecto

al

residuo

original.

- Recuperacin de energa. En el horno, los residuos caen sobre unas parrillas ligeramente inclinadas y que se desplazan (con movimientos de vaivn) a velocidad constante. Estos movimientos permiten que los materiales se volteen y puedan quemarse en su totalidad, a la vez que permite que las escorias vayan cayendo al fondo. En el proceso tiene lugar una refrigeracin de gases, con y sin aprovechamiento de calor; dentro de la gestin de las plantas de tratamiento trmico se debe resaltar que de ellas se puede obtener energa elctrica y una fuente de vapor de agua aprovechable para la industria y las viviendas, sobre todo como sistema de calefaccin. La depuracin de los gases procedentes de los hornos de tratamiento trmico, son enfriados y a continuacin sometidos a procesos de depuracin que eliminan de su seno las partculas slidas y el resto de contaminantes atmosfricos. Posteriormente, los gases restantes y no contaminantes son emitidos a la atmsfera. Beneficios de la incineracin: 1. 2. 3. 4. 5. Reduccin del volumen (hasta el 90% del volumen original). Esterilizacin de los residuos, lo que es importante sobre todo en materiales Recuperacin de la energa de los residuos, proporcionando un ahorro de Reduccin de las emisiones de metano que se desprenden en los vertederos. Fijacin de los metales pesados en las escorias como sales estables. Las cenizas,

infecciosos. combustibles fsiles.

que podran contenerlos, se depositan en rellenos especiales para ellas, o se vitrifican va tecnologa plasma. Inconvenientes de la incineracin: 1. 2. 3. 4. 5. Materiales como plsticos, cartones y papeles que tienen una alta capacidad Posible contaminacin y acumulacin de sustancias en la cadena trfica. Generacin de cenizas que son consideradas peligrosas y deben ser confinadas en Desincentiva el reciclado. Emisin de gases que deben ser tratados, ya que son contaminantes. calorfica, pueden ser desviados del reciclaje para ser destinados a la incineracin.

un depsito de control adecuado.


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7) DEFLAGRACINDeflagracin es una combustin sbita con llama pero sin explosin (esto es importante, porque a menudo se suele asociar errneamente este trmino con la explosin o detonacin, no siendo en absoluto-sinnimo de sta, que representa un concepto diferente) Las reacciones que provoca una deflagracin son idnticas a las de una combustin, pero se desarrollan a una velocidad comprendida entre 1 metro/segundo y la velocidad del sonido. Sin embargo, en una detonacin, la combustin est asociada a una onda de choque que avanza a velocidad superior a la del sonido. Algunos ejemplos de deflagracin pueden ser: encender una cerilla, la mezcla de combustible-aire en un motor de combustin interna, o la rpida


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8) SECADOSecado en su acepcin ms general es la separacin de un lquido contenido en un gas, lquido o slido. Sin embargo dentro de esta definicin entraran varias operaciones unitarias como la evaporacin, adsorcin, filtracin, etc. Es el proceso ms antiguo utilizado para le preservacin de los alimentos, siendo uno de los mtodos ms comunes vigentes de mayor importancia en todos, los sectores para la produccin de slidos. Secado generalmente se refiere a la remocin del lquido de un slido por evaporacin (Perry, 1984) La deshidratacin de alimentos es un proceso que involucra la transferencia de masa y energa. El entendimiento de estos dos mecanismos en el alimento a secar y el aire o gas secado, as como las propiedades termo fsicas de equilibrio y transporte de ambos sistemas, son de vital importancia para modelar el proceso y disear el secador. (Capriste, 1997).

a) Importancia del secado industrial: libre). Facilita la elaboracin posterior de un determinado producto. Preserva los productos susceptibles de descomponerse en presencia de Confiere determinadas propiedades a un cuerpo: viscosidad. Reduce la contaminacin microbiana (reduccin de la cantidad de agua

humedad.

b) Proceso de secado:Cuando un slido hmedo es sometido a un proceso de secado, se presentan dos subprocesos: 1. Transferencia de humedad interna del solido hacia la superficie de este y su

subsecuente evaporacin. E l movimiento de la humedad dentro del solido es una


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funcin de la naturaleza fsica del slido, su temperatura y su contenido de humedad. 2. Transferencia de energa en forma de calor del ambiente que rodea al slido para evaporar la humedad de su superficie. Este segundo subproceso depende de las condiciones externas de temperatura, humedad y flujo del aire, presin, rea de exposicin y el tipo de secador empleado. En el proceso de secado cualquiera de los dos subprocesos descritos puede ser el factor limitante que gobierne la velocidad del secado, a pesar de que ambos subprocesos ocurren simultneamente durante el ciclo del secado. El comportamiento de los slidos en el secado, es medido como la perdida de humedad como una funcin del tiempo.

c) Etapas en el secado:Durante la primera etapa del secado la velocidad del secado es uniforme, la vaporizacin empieza cuando el contenido de humedad en el slido llega a la superficie de este. Durante este periodo el paso controlante es la difusin del vapor de agua a travs de la interfase humedad-aire.

Cuando el contenido de humedad promedio ha alcanzado el contenido crtico de humedad, significa que la capa de humedad de la superficie ha sido casi evaporada.


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La segunda etapa, est formada por el periodo de secado de la superficie insaturada hasta lograr la completa evaporacin del lquido contenido en la superficie del slido. En la tercera etapa, el paso controlante es la velocidad a la que la humedad se mueve en el interior del slido como resultado de gradientes de concentraciones, conforme la ecuacin de humedad se reduzca, la velocidad del movimiento interno de humedad disminuye, provocando que la velocidad de secado aumente hasta que el contenido de humedad llegue a un punto de equilibrio con la humedad del aire de secado, es aqu donde el proceso de secado termina. El contenido final de humedad determina el tiempo de secado y las condiciones

requeridas para el proceso de secado. Las restricciones de temperatura a la cual se lleva a cabo el proceso, resultan debido a la degradacin, decoloracin, manchado, flamabilidad (provocada principalmente por polvos) y otros factores que afectan al alimento. La velocidad y uniformidad del secado, son dos factores importantes que afectan la calidad del proceso y evitan las perdidas fsicas, estructurales, qumicas y nutricionales del alimento. (Mujumdar, 2000)

Un proceso de secado es ptimo cuando el tiempo en el que se lleva a cabo es el mnimo de energa, lo cual estrechamente est relacionado con la eficiencia energtica del secador empleado.

d) Factores que interviene en el proceso de secado:Temperatura del aire La temperatura desempea un papel importante en los procesos de secado. E forma general, conforme se incrementa su valor se acelera la eliminacin de humedad dentro de los limites posibles. En la prctica del secado, la eleccin de la temperatura se lleva acabo tomando en consideracin la especie que se vaya someter al proceso.

Existen diversos niveles de temperatura que se mantienen durante el proceso tcnico del secado:


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Temperatura del bulbo seco: Es aquella del ambiente, se mide con instrumentacin ordinaria como un termmetro de mercurio. Temperatura superficial: Es la de la especie a secar, generalmente se mide por medio de un sensor infrarrojo de transferencia de calor Temperatura de bulbo hmeda: Es la temperatura de equilibrio dinmico obtenida por una superficie de agua cuando la velocidad de transferencia de calor por conveccin a la misma, es igual a la transferencia de nasa. Durante el proceso de secado, se origina un gradiente de temperatura con respecto al espesor del material, mismo que tiende a disminuir conforme se reduce el contenido de humedad. Humedad Relativa del aire: Se define como la razn de La presin de vapor de agua presente en ese momento, con respecto a la presin de saturacin de vapor de agua a la misma temperatura. (Perry, 1984) Generalmente se expresa en %, a medida que se incrementa la temperatura del aire aumenta su capacidad de absorcin de humedad y viceversa. Cuando el aire contiene su mxima capacidad, se dice que se trata de un aire completamente saturado y por lo tanto incapaz de absorber mas humedad, por el contrario, un aire no saturado tiene la posibilidad de absorber una cantidad determinada de humedad hasta lograr su saturacin. Velocidad del aire: La velocidad del aire dentro del secador tiene como funciones principales, en primer lugar: transmitir la energa requerida para calentar el agua contenida en el material facilitando su evaporacin y en segundo lugar, transportar la humedad saliente del material.


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e) Secado de los diferentes estados de agregacin de la materia:Secado de gases: Consiste en la disminucin del contenido de agua de saturacin del gas, hasta valores que varan segn las especificaciones de humedad que se requiera para un determinado proceso, se produce; por ejemplo, mediante la absorcin del agua con una corriente de TEG (tri- etilenglicol de concentracin aproximada 99.5% en peso). El caso ms frecuente es el de secado de aire comprimido, el mismo que para su uso necesita estar totalmente libre de humedad, para ello se hace pasar dicho aire por columnas que contienen almina, silicagel o mezclas soda-cal (cloruro de calcio con bicarbonato de sodio). Aplicaciones del secado de gases: Secado de corriente de full gas de un yacimiento de petrleo, para evitar la formacin de hidratos en las lneas de conduccin. Secado de gas en una batera, para su transporte a una planta de tratamiento y/o venta. Secado de slidos: Consiste en la eliminacin de cantidades pequeas de agua u otro lquido contenido en un material slido, con el fin de reducir el lquido residual hasta un valor aceptablemente bajo. Suele ser la operacin final de un proceso de fabricacin y se hace antes del envasado o expedicin; con ello se reducen costes de transporte, se evita la humedad que puede ser causante de corrosiones y se obtiene materiales ms manejables. Secado de lquidos: Es el caso en que se desea eliminar agua de una mezcla liquida, hacindola pasar por una columna que contiene una sustancia hidrfila que absorbe el agua (sulfato de calcio o sulfato de cobre). El secado de lquidos es un problema que raramente se presenta en qumica inorgnica, ya que la mayora de los compuestos inorgnicos lquidos se hidrolizan, la mayor parte de las veces de modo irreversible, de modo que se hace necesario obtenerlos en condiciones que no permitan la presencia del agua. f) Psicrometra Psicrometra es se define como la medicin del contenido de humedad de aire.

Psicrometra es la ciencia que involucra las propiedades termodinmicas del aire hmedo, FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 33

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y el efecto de la humedad atmosfrica sobre los materiales, en su concepto se incluye el mtodo de controlar las propiedades trmicas del aire hmedo a travs de tablas psicomtricas o de la carta psicomtrica. El aire tiene la capacidad de retener una cierta cantidad de vapor de agua en relacin a su temperatura. A menor temperatura, menor cantidad de vapor y a mayor temperatura, mayor cantidad de vapor de agua; si mantenemos este a una presin atmosfrica constante. Termodinmica de una mezcla gas-vapor El agua es un compuesto vital para el desarrollo de los procesos biolgicos que se efectan en la tierra, su presencia en forma lquida, slida o vapor, influye adems de forma importante en las condiciones climticas. Los procesos fsicos de evaporacin, o sea la transicin del estado lquido a vapor y el de condensacin, el cambio del estado vapor a lquido, establecen mecanismos de adicin y eliminacin de humedad, provocando cambios en los diferentes sistemas ecolgicos. El trmino humedad se aplica en los general a la cantidad de vapor presente en un gas. Aunque los trminos vapor y gas, podran ser equivalentes, no lo son; el gas es un estado fsico en donde, por arriba de ciertas condiciones "crticas" de presin y temperatura, no puede condensarse, es decir, convertirse en lquido. Es claro que el gas bajo las condiciones antes mencionadas podra licuarse y por lo tanto evaporarse, recibiendo el nombre de vapor. Entonces el vapor es el producto de la evaporacin de un lquido. Para que el proceso de evaporacin exista es necesario aplicar al lquido una cantidad de energa tal que permita vencer las fuerzas de atraccin entre las molculas del propio lquido. Lo anterior provoca la liberacin de molculas que salen al espacio gaseoso que las rodean. La energa suministrada al lquido se conoce como el calor de vaporizacin, que no es otra cosa ms que la cantidad de calor que hay que aplicar al lquido a una temperatura determinada para convertirlo en vapor. Al aumentar la temperatura en el lquido aceleramos el proceso de vaporizacin, es decir, habr una mayor cantidad de vapor, presente en el gas, el proceso de evaporacin continua hasta la ltima gota de lquido.


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Si calentamos un lquido hasta su temperatura de ebullicin, es decir la temperatura por encima de la cual, se convierte en vapor y este lo colocamos en un recipiente cerrado y lo aislamos trmicamente es decir realizamos un proceso "adiabtico", podremos observar que bajo una condicin de temperatura y presin, existe un nmero determinado de molculas de lquido que se integraron a la fase vapor (Nv) y que por choques entre molculas y las paredes del recipiente existe otro nmero determinado de molculas de vapor que se condensan (NL) y regresan al seno del lquido.

Durante el proceso de evaporacin el nmero de molculas de lquido presentes en el gas ir en aumento y cuando se alcanza constancia en las condiciones de temperatura y presin se obtiene un equilibrio, en el cual, el nmero de molculas que salen del lquido por evaporacin es igual al nmero de molculas que entran por condensacin, logrndose un equilibrio dinmico. Este equilibrio se obtiene para cada temperatura y presin). Equilibrio dinmico entre fases para cada temperatura y presin: La cantidad de molculas de vapor en el gas se puede medir por la presin que ejercen una temperatura determinada. Esta presin se le conoce como presin de vapor (P ) y depende para substancias puras como el agua, exclusivamente de la temperatura (T) y en el caso de mezclas depender adems de las concentraciones (X) de los componentes.0 0

Para el caso de un lquido puro, P = f (T), esta funcin se puede representar en una grfica.


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Al lquido que alcanza este equilibrio dinmico se dice que est bajo condiciones de saturacin o saturado, es decir que a condiciones determinadas se tiene una mxima de molculas en el vapor Esta relacin entre la presin de vapor y la temperatura es particular para cada lquido y existen ecuaciones especficas para el clculo de P a diferentes temperaturas. Es claro que el proceso de evaporacin, est influenciado por la presin que ejerce el gas sobre el lquido. Entre mayor sea esta presin, mayor energa se requerir para evaporar un lquido. Este fenmeno lo podemos observar por la variacin de las temperaturas de ebullicin de un lquido, cuando se vara la presin del gas. Supongamos que se quiere evaporar agua al nivel del mar, la presin que ejerce el gas, es la que ejerce el aire que rodea al agua. A nivel del mar se tiene la mayor columna de gas presente sobre el lquido y por lo tanto se requerir una temperatura mayor de ebullicin, bajo estas condiciones la temperatura de ebullicin del agua es de 100 C. A medida que la columna de aire disminuye, la presin disminuye y por lo tanto se tendrn temperaturas de ebullicin menores a los 100 C. Entonces, como se puede observar la presin de vapor es una funcin de la temperatura y de la presin total. En procesos de evaporacin al ambiente, la presin total es igual a la atmosfrica y vara muy poco, lo cual se supone para efectos de diseo, constante. La presin atmosfrica depende bsicamente de la columna de aire presente, es decir de la altitud del lugar. La presin que ejerce el aire al nivel del mar es la equivalente a una columna de 760 milmetros de mercurio. Si se toma referencia una temperatura de 0 C y una latitud de 45, se obtiene una atmsfera normal o de referencia. Bajo estas condiciones un gas que siga el comportamiento y las leyes ideales del estado gaseoso, ocupar un volumen de 22.4 litros. A la presin que ejerce el aire se le conoce como presin atmosfrica o manomtrica. FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 360

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La presin es la fuerza que ejerce es este caso el aire sobre una superficie. En el apndice A se describen, las diferentes unidades de medida de la presin y sin equivalencias. Normalmente cuando nos referimos al termino humidificacin, hablamos de una mezcla de un gas y de un vapor. Si esta mezcla obedece las leyes ideales de los gases podemos aplicar la ley de Dalton de las presiones parciales: "la presin total (PT ) de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales (p) de los gases constituyentes".

Propiedades relativas a la composicin: Humedad Absoluta: Es la relacin entre la masa del vapor y la masa del gas contenido en la masa gaseosa.

Humedad de Saturacin: La relacin entre el nmero de moles de vapor y de gran contenido en una masa gaseosa determinada.

Humedad Relativa: Es la relacin entre la presin parcial del vapor y la presin de vapor a la misma temperatura. Tambin se le representa con las siglas (HR).

Humedad Porcentuales la relacin entre la humedad existente en la masa gaseosa y la que existir si sta estuviera saturada


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La humedad molar y la absoluta, se expresan en moles de vapor/moles de gas y masa de vapor/masa de gas respectivamente. En el caso de la relativa y porcentual, ambas se expresan en por ciento. Propiedades Trmicas del aire hmedo: Calor Especfico: Es el calor que hay que suministrar a una unidad msica de gas y al vapor que contiene, para elevar un grado de temperatura, manteniendo la presin constante de acuerdo a la relacin siguiente:

Volumen Especifico: Que se define por el volumen ocupado por la mezcla que contiene una unidad msica de gas, y se calcula a partir de la ecuacin del estado gaseoso ideal, en donde P es la presin, V el volumen R es una constante y T la temperatura y M la masa del gas.

Entalpia Especifica: Cuando un sistema cambia de un estado a otro puede perder o ganar energa bajo forma de calor (Q) y trabajo (W). Si en este cambio de estado, se incrementa el contenido energtico del sistema (energa interna, E) se tiene de acuerdo a la primera ley de la termodinmica:

A presin constante el trabajo desarrollado es igual a PV en donde V es el cambio en volumen, quedando la relacin anterior igual a:

En donde QP es el calor absorbido a presin constante. Se utiliza el smbolo H para representar E + PV, al que se denomina generalmente contenido calorfico del sistema, aunque se emplean los trminos funcin de calor a presin constante y entalpa. FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 38

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En un cambio de estado (1) al estado (2)

Temperaturas: Temperatura de roco: Es la temperatura que alcanza una mezcla vapor-gas, cuando se enfra a presin constante, por debajo de la cual se forma la primera gota de vapor condensado persistiendo las condiciones de saturacin. Temperatura de bulbo seco y bulbo hmedo: Las temperaturas de bulbo seco (Tbs) y bulbo hmedo (Tbh) de un gas hmedo se pueden determinar experimentalmente por medio de un psicrmetro que es un instrumento que contiene dos termmetros de mercurio idnticos, uno con el bulbo descubierto para medir la temperatura del aire y otro con el bulbo cubierto con una gasa humedecida. El psicrmetro se hace girar o se le induce una corriente de aire, esto provoca un enfriamiento y la temperatura del termmetro cubierto desciende primero rpidamente y despus ms lentamente hasta alcanzar un valor estacionario. La lectura registrada en este punto es la temperatura de bulbo hmedo, la cual representa la temperatura de equilibrio los flujos de calor entre el aire y la gasa por calor sensible y las prdidas de calor producidas por la evaporacin del lquido en el gas. Estas prdidas de calor provocan una disminucin en la temperatura. La diferencia entre estas dos temperaturas depender del grado de saturacin del aire. Entre ms humedad contenga, la diferencia ser menor, y en condiciones de saturacin, la temperatura de bulbo seco ser igual a la de bulbo hmedo. Con el conocimiento de estas dos temperaturas es posible calcular el valor de la humedad relativa.

Psicmetro


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El diagrama psicomtrico es la representacin grfica de las ecuaciones analticas descritas en los prrafos anteriores. Las propiedades termodinmicas del vapor de agua saturado se representan en el apndice III, en donde las propiedades se localizan en funcin de la temperatura y en funcin de la presin. En este mismo apndice se incluye un diagrama de Mollier para el vapor de agua. Los puntos localizados a la izquierda de la curva de saturacin representan mezclas de aire saturado con agua en estado lquido, lo que provoca bruma y son condiciones muy inestables. Cualquier punto localizado a la derecha de la curva de saturacin, representa una mezcla bien definida de aire y vapor de agua. La figura siguiente representa las diferentes zonas dentro del diagrama psicomtrico.

Localizacin de las diferentes zonas en un diagrama psicromtrico. Sobre el diagrama psicromtrico se pueden trazar las lneas de temperatura constante o isoterma de bulbo seco que son paralelas al eje de la humedad absoluta.

Representacin de isotermas de bulbo seco y de saturacin adiabtica en un diagrama psicromtrico. FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 40

CALOR Manejo del diagrama psicomtrico:


Para determinar un punto sobre este diagrama, es necesario conocer por lo menos de las cinco variables: temperatura de bulbo seco(Tbs) , temperatura de roco(TR) ,humedad absoluta( Y),temperatura de bulbo hmedo( Tbh) , y humedad relativa( HR). Si fijamos el punto sobre el diagrama de la figura siguiente la determinacin de sus propiedades se efecta de la siguiente manera:

Determinacin de propiedades de una mezcla aire- vapor de agua, en un diagrama psicomtrico

g) Equipos de secado Todo proceso de secado precisa de un aporte de calor que puede llegar al solido que se quiere secar en tres formas distintas: por conveccin, por conduccin y por radiacin. Segn estas tres formas de transmisin d calor, se clasificara los equipos y dispositivos de secado. Equipos de transmisin de calor por conveccin: Dinmicos: nebulizador, lecho fluido Estticos: estufa o armario de desecacin, tnel de desecacin Quipos de transmisin de calos por conduccin. Dinmicos: bombo mezclador calefactado Esttico: rodillo calefactado, estufa o armario de desecacin por vacio Equipos de transmisin de calor por radiacin. Estticos: tnel de secado por infrarrojo FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 41

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EQUIPOS DE TRANSMISIN DE CALOR POR CONVECCIN EQUIPOS ESTTICOS:

Aqu no hay movimiento relativo entre las partculas slidas a secar aunque puede haber movimiento total de la masa a secar. Se caracteriza porque solo una fraccin de las partculas totales se expone directamente a las fuentes de calor, adems la superficie de exposicin puede aumentarse disminuyendo la espesura o grosor del lecho permitiendo al aire pasar a travs de l. o SECADOR DE BANDEJAS:

Son los ms antiguos y an los ms utilizados. Consisten de una cabina en el que el material a secar se esparce en bandejas (4-20). Cada bandeja puede ser de forma cuadrada o rectangular con un rea que en promedio es de 1.25m2; se recomienda esparcir el material hasta una altura mxima de 1.5 cm. El secado puede durar hasta dos das dependiendo del tipo de material y su contenido de humedad. Ventajas: -Cada lote del material se seca separadamente. -Se pueden tratar lotes de tamaos desde 10 hasta 250 kg. - Para el secado de materiales no necesita de aditamentos especiales. Estos equipos tienen dos variaciones, una de secado directo en el cual el aire caliente es forzado a circular por las bandejas. La otra de secado indirecto, donde se utiliza el aire caliente proveniente de una fuente de calor radiante dentro de la cmara de secado y una fuente de vaco o un gas circulante para que elimine la humedad del secador.


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Esquema general de un secador de bandejas

Las bandejas pueden ser de fondo liso o enrejado. En estas ltimas, el material se debe colocar sobre un papel, tela o fibra sinttica especial donde la circulacin del aire caliente fluye sobre el material desde arriba hasta abajo. El material de soporte debe facilitar la limpieza y prevenir la contaminacin del producto. En el secador la temperatura y el flujo deben ser muy uniformes. En general la velocidad de flujo recomendada para 100 kg del material es de 200 pies/min. Los granulados obtenidos en este secador son ms densos, duros e irregulares que los obtenidos en por lecho fluidizado, ya que stos tienden a ser ms porosos, menos densos y ms esfricos. La desventaja de estos equipos es que algunos colorantes y ciertos frmacos solubles en agua tienden a migrar desde el centro del grnulo hasta la superficie durante el secado. La fuente energtica de estos secadores ser vapor, electricidad, o hidrocarburos como carbn, petrleo, aceite y gas. Estos dos ltimos calientan mucho ms y son de bajo costo de funcionamiento, pero tienen el inconveniente de contaminar el producto y producir explosiones. Los secadores que funcionan con vapor son ms baratos que los elctricos y se aconsejan para equipos grandes. FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 43

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o SECADOR DE TNEL: Consiste de vagones en los que se coloca la muestra y el vagn hace un recorrido por un pequeo tnel con flujo constante de aire caliente y seco, este equipo se recomienda para procesos de secado continuos. Los vagones se mueven progresivamente a travs del tnel halados por una cadena mvil. En uno de los extremo se carga el baln por el material a secar y por el otro extremo se retira el vagn con la muestra seca. El calor se suministra por conveccin directa o haciendo uso de energa radiante. Actualmente existen algunos modelos que reemplazan a los vagones por una banda transportadora sin fin que hace el mismo recorrido del material a travs del tnel de secado. En este tipo de secadores la humedad y temperatura cambian continuamente, como consecuencia el periodo de velocidad constante del secado de los materiales no aparece como constante porque decrece a medida que la temperatura disminuye, por tal razn las curvas de velocidad de secado no se aplican a los procesos de secado continuos.


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EQUIPOS DINMICOS

o SECADOR DE LECHO FLUIDO:En la actualidad se cuenta con diversos sistemas de secado por lecho fluidizado, estos pueden ser de trabajo continuo o por baches, de ciclo abierto, en los que se evapora agua o de ciclo cerrado, en los que se evaporan en su gran mayora solventes orgnicos. El proceso se desarrolla en equipos que pueden tener muchas configuraciones dependiendo de las caractersticas de producto final; las ms comunes son lechos fluidos circulares o rectangulares, con o sin vibracin y con o sin bafles. Sin importar la configuracin, el estado de fluidizacin se desarrolla al hacer pasar un gas (usualmente aire) a una determinada velocidad continuamente a travs de una cama con perforaciones donde se deposita el producto. En el caso del secado, el aire es calentado bien sea de forma directa o indirecta y es obligado a pasar a travs del producto, fluidizndolo y removiendo humedad. Al salir este del lecho, es dirigido a un dispositivo de recoleccin de polvos que usualmente es un cicln, filtro de talegas, lavador de gases por va hmeda o una combinacin de estos dependiendo de los requerimientos del proceso y regulaciones locales. LECHO FLUIDIZADO CONTNUO CICLO ABIERTO


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CALOR LECHO FLUIDIZADO CONTINUO CICLO CERRADO


En la unidad de circuito cerrado, los gases de secado son reciclados una y otra vez, con solamente una pequesima purga o entrada de gas del exterior. Los sistemas de secado por circuito cerrado se aplican en los siguientes casos: Cuando el producto es txico o emite gases nocivos. Cuando el producto emite olores desagradables durante el secado. Cuando el disolvente de evaporacin debe recuperarse. Cuando los disolventes no acuosos son inflamables o forman mezclas explosivas con el aire ambiente.

Ejemplos de estos equipos en el mercado: El procesador de lecho fluidizado Aero Pulse es ideal para procesar productos de formas y tamaos irregulares. El sistema produce impulsos de aire a travs de un sistema de vlvulas patentado por medio de perforaciones en la base del producto. La posibilidad de ajustar el caudal de aire, la velocidad de la FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA 46

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vlvula, la temperatura y el tiempo de procesamiento hacen del mismo un sistema de singular flexibilidad. El resultado es una excelente consistencia y uniformidad de la humedad de producto, con un control estricto de la expansin, el color y la textura.

AeroFlow de Aeroglide es sinnimo de fluidizacin de impacto con aire a alta velocidad. La capacidad de operar con alta temperatura permite aplicaciones diversas para secar, tostar, inflar y enfriar. Las cintas transportadoras se configuran segn el producto en particular e incluyen bandejas vibratorias y cintas metlicas abisagradas sin perforar para productos con caractersticas de manipulacin especiales. Ofrecemos una amplia variedad de opciones de configuracin con fuente de calor integrada o externa y separacin de finos segn las caractersticas de la operacin.

o SECADO POR NEBULIZACION A TRAVS DE LA ATOMIZACIN:En estos sistemas la transformacin tiene lugar mediante una nica operacin de una alimentacin lquida (solucin, suspensin o emulsin) en un producto seco en polvo. La alimentacin es atomizada mediante un disco giratorio o boquillas de aspersin, donde la nube de gotas formada entra en contacto directo y por poco tiempo con una corriente de aire caliente; en consecuencia, se presente una rpida evaporacin que mantiene bajas temperaturas en las gotas atomizadas, favoreciendo la aplicacin de altas temperaturas en el aire de secado sin afectar las caractersticas del producto. Puesto que el contacto entre las gotas atomizadas y el aire de secado controla las ratas de evaporacin y las temperaturas del producto en el secador, se tienen tres tipos de secadores.


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CALOR Co-corriente:


El aire de secado y las partculas del producto se mueven en la misma direccin dentro de la cmara de secado. Las temperaturas en la descarga de producto del secador son ms bajas que las del aire de salida, por ende este proceso es ideal para el secado de productos termo sensibles.

Contra Corriente: El aire de secado y las partculas de producto se mueven en direcciones opuestas. Este modo es apto para productos que requieren temperatura o tratamiento trmico durante el secado. Las temperaturas en la descarga de producto del secador son usualmente ms altas que las del aire de salida.


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CALOR Flujo mixto:


Las partculas dentro de la cmara de secado experimentan las fases de secado en cocorriente y contra corriente. Este proceso es apto para producto trmicamente estables donde se busquen polvos gruesos secados con boquillas, atomizando en fuente hacia el aire de secado o en el caso de productos termo sensibles donde se atomiza hacia un lecho fluidizado integrado, donde tanto la entrada como la salida estn ubicados en la parte superior de la cmara de secado.

QUIPOS DE TRANSMISIN DE CALOS POR CONDUCCIN. EQUIPOS DINMICOS: o BOMBO MEZCLADOR CALEFACTADO

Se trata de un recipiente de acero inoxidable que posee un movimiento de rotacin sobre s mismo en cuyo interior se sita el producto que, a la vez que se va mezclando, se va secando gracias al calor que proporciona un fluido calefactor que circula por una camisa calefactora (pared hueca) que rodea todo el bombo. Se produce una desecacin por contacto del producto con las paredes calientes del bombo, siendo el vapor producido retirado por correspondiente sistema de aspiracin (normalmente bomba de aspiracin). Con este sistema se consigue un secado uniforme, homogneo y rpido, si bien el producto puede deteriorarse debido al constante movimiento al que est sometido.


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Ejemplos de estos equipos en el mercado:

Secadores rotativos Hidrocero Los secadores rotativos al vaco serie Hidrocero han sido diseados para su empleo en aquellos casos en que la naturaleza termolbil del producto a secar no permita elevar la temperatura del proceso. El producto una vez seco debe tener forma pulverulenta para poderlo descargar del tambor giratorio. Descripcin Diseo compacto para emplazar el equipo en el mnimo espacio Grupos de servicio (vaco, calefaccin, condensador, cuadro de control) instalados en zona de bajo riesgo o en sala de mquinas, con todos sus elementos accesibles para facilitar su mantenimiento. Sistemas de limpieza y esterilizacin CIP/SIP Capacidad de carga del tambor giratorio: de 15 litros a 2.400 litros Accesorios y opciones Sistemas de limpieza y esterilizacin CIP/SIP Aplicaciones Los secadores al vaco son adecuados para gran variedad de productos en las industrias de qumica fina, qumica farmacutica, cosmtica y agroalimentaria: antibiticos, enzimas, productos cristalinos, colorantes, granulado de plstico, aditivos alimentarios, secado de productos que requieran un bajo co

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