TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE AGUASCALIENTES

PROCESOS DE SEPARACIÓN II

UNIDAD 5: SECADO

Neftaly Sarahi Moreno Rodríguez

Contenido
5.1 Conceptos básicos....................................................................................................... 3
5.2 Tipos de secadores ...................................................................................................... 3
5.3 Selección de secadores ............................................................................................. 14
5.4 cálculos de los secadores .......................................................................................... 15
Conclusión ....................................................................................................................... 21
Bibliografías ..................................................................................................................... 21
5.1 Conceptos básicos
El secado en los procesos de separación consiste en eliminar pequeñas cantidades de agua
u otro líquido de un material sólido. El objetivo es reducir el contenido de líquido residual
hasta un nivel aceptablemente bajo. Este proceso se realiza mediante evaporación o
sublimación.
El secado es fundamental en la industria alimentaria para preservar y prolongar la vida útil
de los alimentos, ya que la humedad afecta su calidad y estabilidad durante el
almacenamiento. Además, se utiliza en otras áreas industriales para facilitar la
manipulación, reducir costos de transporte y aumentar el valor del producto
Algunos conceptos importantes de este tema son:

• Humedad: La humedad se refiere al contenido de agua o líquido presente en un

material sólido. Puede variar según el producto y se expresa como una proporción
de peso (por ejemplo, gramos de agua por 100 gramos de sólido
• Humedad de equilibrio: Cuando un sólido húmedo está en contacto con aire a una
temperatura y humedad constantes, se alcanzan las condiciones de equilibrio entre
el aire y el sólido. La humedad de equilibrio es la humedad del sólido cuando su
presión de vapor se iguala a la del gas. Si la humedad del sólido es mayor que la de
equilibrio, el sólido se seca; si es menor, absorberá agua del aire hasta alcanzar el
equilibrio
• Cuerpos húmedos y cuerpos higroscópicos: Los cuerpos húmedos contienen
humedad, mientras que los cuerpos higroscópicos tienen una afinidad especial por
el agua y pueden absorberla del ambiente.
• Humedad libre: Es la diferencia entre la humedad del sólido y la humedad de
equilibrio con el aire en condiciones específicas. Representa la cantidad de
humedad que el sólido puede perder después de un tiempo de contacto con el aire.
• Humedad relativa: Es la relación entre la humedad actual del aire y la humedad
máxima que podría contener a una temperatura dada. Se expresa como un
porcentaje.
• Humedad ligada o agua ligada: Es la humedad que está fuertemente adherida al
sólido y no se puede eliminar fácilmente. Por ejemplo, en alimentos, esta humedad
está ligada a las estructuras moleculares.
• Cinética de secado: Se refiere a la velocidad y el tiempo de secado. Es importante
para comprender cómo se elimina la humedad durante el proceso de secado.
• Tiempo de secado: Es el período necesario para reducir la humedad de un sólido a
un nivel deseado durante el proceso de secado.

5.2 Tipos de secadores

En los procesos de separación, existen varios tipos de secadores utilizados para reducir la
cantidad de agua en materiales.
Existen los secadores por conducción y por convección que son dos métodos comunes
utilizados en la industria para el proceso de secado.
Secadores por Conducción:
En estos secadores, el calor se transfiere directamente desde una fuente caliente al material
húmedo. En la industria papelera, se utiliza un cilindro hueco donde se condensa vapor en
su interior. La banda de papel húmedo hace contacto con la superficie caliente del cilindro
y se seca.
1. Secadores de bandejas
Los secadores de bandejas industriales son equipos utilizados para el secado eficiente de
diversos materiales.

FUNCIONAMIENTO PARTES VENTAJAS DESVENTAJAS

Los secadores de Bandejas: Donde se Secado uniforme: Consumo
bandejas funcionan coloca el material a Garantiza una energético: Puede
mediante la secar. mayor calidad del ser alto según el
transferencia de calor y producto final. tamaño y la
masa. Termoventilador: potencia del equipo.
Impulsa el flujo de aire Control de
El aire caliente circula caliente. velocidad y Espacio requerido:
sobre las bandejas, temperatura: Ocupan espacio en
eliminando la humedad Balanza digital: Permite ajustar las la planta industrial
del material a secar. Registra la masa del condiciones de
sólido y la pérdida de secado.
humedad
Aplicaciones
industriales:
Ampliamente
utilizados en
diversas industrias
 2. Secadores de lecho fluidizado
Los secadores de lecho fluidizado son equipos industriales versátiles utilizados para secar
diversos materiales.

FUNCIONAMIENTO PARTES VENTAJAS DESVENTAJAS

El secador de lecho Bandejas o lecho: Eficiencia Posible pérdida de
fluidizado utiliza gas o Donde se coloca el energética: Utiliza producto: Algunas
aire caliente para secar material a secar. menos energía en partículas pueden
productos. comparación con escapar durante el
Termoventilador: otros métodos. proceso.
Las partículas se Impulsa el flujo de aire
suspenden en el aire caliente. Calidad del Acumulación
caliente o gas, producto final: electrostática:
permitiendo un secado Sensores: Monitorean Ofrece un producto Puede ser un
rápido y homogéneo. parámetros seco de alta problema en ciertos
esenciales durante el calidad. casos.
Cada partícula está en proceso de secado
contacto directo con el Manejo sencillo: Dificultad con
aire caliente o gas, lo Fácil de operar y materiales
que garantiza un requiere menos pegajosos: No es
secado eficiente esfuerzo. ideal para secarlos

Adecuado para
productos
sensibles al calor:
No daña materiales
delicados
 3. Secadores de túnel
Los secadores de túnel son equipos industriales utilizados para el secado continuo de
materiales.

FUNCIONAMIENTO PARTES VENTAJAS DESVENTAJAS

Los sólidos se colocan Cámara de secado: Secado continuo: Calidad del
sobre bandejas o Espacio donde se Ideal para grandes producto: Puede ser
carretillas que se coloca el material a volúmenes de inferior debido a la
desplazan secar. producción. velocidad del
continuamente por un proceso.
túnel. Fuente de calor: Eficiencia: Permite
Proporciona la un proceso Espacio requerido:
Gases calientes pasan energía térmica constante sin Necesita un área
sobre la superficie de necesaria. interrupciones. considerable para la
cada bandeja, banda
evaporando la Ventiladores: Ahorro de tiempo: transportadora.
humedad Distribuyen el aire No requiere cargar
caliente. y descargar Costo inicial: La
bandejas inversión inicial
Banda transportadora: repetidamente puede ser alta
Mueve las bandejas a
través del túnel
 4. Secadores rotatorios
Los secadores rotatorios son equipos industriales utilizados para reducir el contenido de
agua en diversos materiales

FUNCIONAMIENTO PARTES VENTAJAS DESVENTAJAS

El material ingresa por Tambor: Cilindro Alta Capacidad Consumo Energético
la parte superior del metálico que gira y
secador rotatorio y sale, contiene el material a Uniformidad del Costo Inicial
una vez tratado para secar. Secado Mantenimiento
disminuir su humedad,
por la parte inferior. Sitio de carga: Donde Versatilidad No Adecuado para
se introduce el Materiales Sensibles
La rotación del tambor material. Robustez y
facilita la exposición del Durabilidad Complejidad
material a fuentes de Sitio de descarga: Por Operativa
calor, lo que ayuda a donde sale el material Eficiencia en el Uso
del Espacio
eliminar o reducir su tratado.
contenido de agua
Soporte: Base que
sostiene el secador.

Motor eléctrico:
Impulsa la rotación del
tambor.

Horno de combustión:
Genera el aire
caliente.

Eliminador de gases:
Controla las
emisiones gaseosas

5. Secaderos sprays
El secado por atomización es una operación básica especialmente indicada para el secado
de disoluciones y suspensiones. Un secador por atomización (spray dryer) es un equipo
utilizado para convertir líquidos en polvos finos mediante la pulverización del líquido en una
corriente de aire caliente. El funcionamiento básico es el siguiente:
 • Atomización del Líquido: El líquido a secar se bombea a través de un atomizador
(boquilla o disco rotatorio) que lo convierte en pequeñas gotas finas.
• Contacto con Aire Caliente: Las gotas atomizadas entran en contacto con una
corriente de aire caliente en una cámara de secado grande. Este aire puede ser
generado mediante resistencias eléctricas, gas, vapor, o combustibles.
• Secado Instantáneo: Debido al gran área superficial de las gotas y a la alta
temperatura del aire, el agua se evapora casi instantáneamente, dejando partículas
sólidas secas.
• Recolección del Producto: El polvo seco se separa del aire de secado en un ciclón
o en filtros de bolsa, y se recoge en un recipiente de almacenamiento.
• Control de Parámetros: La temperatura del aire, la tasa de flujo de aire y el tamaño
de las gotas se controlan para optimizar el proceso de secado.
Usos y Aplicaciones
➢ Industria Alimentaria:
• Producción de Leche en Polvo: Leche, suero y otros productos lácteos.
• Café y Té Instantáneo: Secado de extractos de café y té.
• Jugos y Purés de Frutas: Transformación de jugos y purés en polvo.
• Condimentos y Sazonadores: Preparación de especias y aditivos alimentarios en
polvo.

➢ Industria Farmacéutica:
• Secado de Fármacos: Ingredientes activos, vacunas, y excipientes.
• Producción de Formas Sólidas: Polvos para inhalación y otros productos
farmacéuticos en polvo.

➢ Industria Química:
• Pigmentos y Colorantes: Producción de pigmentos y tintes en polvo.
• Polímeros y Resinas: Secado de resinas y polímeros.
• Catalizadores y Productos Finos: Producción de catalizadores y otros productos
químicos finos.

➢ Industria Cosmética:
• Polvos para Maquillaje: Producción de bases, sombras y otros productos cosméticos
en polvo.
➢ Biotecnología:
• Enzimas y Microorganismos: Secado de enzimas, probióticos y otros productos
biotecnológicos.

Ventajas Desventajas
Rapidez de Secado Costo Inicial
Alta Calidad del Producto Consumo Energético
Versatilidad Complejidad Operativa
 Control Preciso Limitaciones de Materiales
Higiene y Seguridad Generación de Polvo

Secadores por Convección:

En este método, el secado se realiza mediante el aire caliente o el fluido caliente de un
humo de combustión. El aire caliente circula alrededor del material húmedo, eliminando la
humedad. Estos secadores son ampliamente utilizados en las industrias agroalimentarias.

1. Secadores de tambor rotatorio

Consta de un tambor de metal calentado en las paredes se evapora el líquido mientras una
cuchilla metálica raspa lentamente el sólido para que descienda por el tambor hasta la
salida, este tipo de secadores son típicos de trabajo con pastas suspensiones y soluciones
el tambor resulta como un híbrido entre un secador y un evaporador. Un secador de tambor
rotatorio, también conocido como secador de tambor, es un equipo que utiliza un cilindro
giratorio inclinado para secar materiales a granel mediante la aplicación de aire caliente.
Funcionamiento

• Introducción del Material: El material húmedo se alimenta en el extremo más alto del
tambor rotatorio.
• Rotación del Tambor: El tambor gira continuamente, permitiendo que el material se
eleve y caiga repetidamente debido a la gravedad, promoviendo una mezcla y
exposición uniformes al aire caliente.
• Circulación de Aire Caliente: Aire caliente se introduce en el tambor (ya sea en
corriente directa o contracorriente con respecto al flujo de material). Este aire puede
ser calentado mediante diferentes fuentes como gas, petróleo, electricidad, o vapor.
• Secado: A medida que el material se mueve hacia el extremo inferior del tambor
debido a la inclinación y la rotación, el agua se evapora, y el material seco se
descarga al final del tambor.
• Control de Parámetros: La temperatura del aire, la velocidad de rotación del tambor
y el tiempo de residencia del material se controlan para optimizar el proceso de
secado.
Usos y Aplicaciones
Industria Alimentaria:
 • Secado de Granos y Cereales: Maíz, trigo, arroz.
• Alimentos para Animales: Producción de piensos y alimentos para mascotas.

Industria Química:
• Secado de Productos Químicos: Fertilizantes, polvos químicos y minerales.
• Pigmentos y Colorantes: Producción de pigmentos y tintes.

Industria Minera y Metalúrgica:

• Secado de Minerales: Arenas, concentrados minerales, carbón y otros materiales
mineros.

Industria de la Construcción:
• Secado de Materiales de Construcción: Arena, cemento, y agregados.

Tratamiento de Residuos:
• Secado de Lodos: Reducción del volumen de lodos de plantas de tratamiento de
aguas residuales.

Ventajas Desventajas
Alta Capacidad Consumo Energético
Uniformidad del Secado Costo Inicial
Versatilidad Mantenimiento
Robustez y Durabilidad No Adecuado para Materiales Sensibles
Eficiencia Energética Complejidad Operativa

2. Secador de bandejas al vacío:

Secado por lotes funciona de manera similar al secado de bandejas formado por un
gabinete de hierro con puertas herméticas para trabajar al vacío y de anaqueles donde
se colocan las bandejas con los materiales húmedos, estos secadores pueden ser
utilizados para secar materiales termolábiles como los son algunos materiales
biológicos y en ocasiones los farmacéuticos; La conducción de calor de este tipo de
 secadores es por radiación desde las paredes metálicas del secador la humedad
extraída de materiales es recogida por un condensador dispuesto en el interior.
Un secador de bandejas al vacío es un equipo que se utiliza para secar materiales sensibles
al calor y que requieren un tratamiento suave.
Funcionamiento:

• Colocación del Material: El material a secar se coloca en bandejas planas dentro de

una cámara de secado.
• Sellado de la Cámara: La cámara se sella herméticamente para mantener un
ambiente de vacío.
• Creación de Vacío: Se utiliza una bomba de vacío para reducir la presión dentro de
la cámara. La reducción de presión disminuye la temperatura de ebullición del agua,
permitiendo que el secado ocurra a temperaturas más bajas.
• Calentamiento: Las bandejas se calientan mediante fuentes de calor indirectas,
como placas calefactoras, serpentines de vapor o radiación infrarroja. El calor se
transfiere al material, provocando la evaporación del agua.
• Eliminación de Vapor: El vapor de agua evaporado se elimina continuamente del
sistema mediante la bomba de vacío, asegurando un ambiente de baja presión
constante.
• Control de Parámetros: La temperatura, el nivel de vacío y el tiempo de secado se
controlan para optimizar el proceso de secado y proteger la calidad del material.
Usos y Aplicaciones
Industria Farmacéutica:
• Secado de Fármacos Sensibles al Calor: Ingredientes activos y excipientes
que no pueden soportar altas temperaturas.
• Producción de Formas Sólidas: Polvos, gránulos y otros productos
farmacéuticos.
Industria Alimentaria:
• Secado de Alimentos Delicados: Frutas, vegetales y hierbas que requieren
conservación de nutrientes y sabor.
• Conservación de Alimentos Orgánicos: Alimentos sin conservantes que
necesitan un proceso de secado suave.
Industria Química:
• Secado de Productos Químicos Finos: Polvos, catalizadores y otros
productos que se degradan con calor intenso.
• Materiales Sensibles a la Oxidación: Sustancias que requieren un ambiente
libre de oxígeno durante el secado.
Industria Cosmética:
 • Secado de Ingredientes Activos: Ingredientes cosméticos que son sensibles
al calor y al aire.
• Producción de Polvos Finos: Materiales utilizados en la fabricación de
cosméticos en polvo.
Biotecnología:
• Secado de Productos Biológicos: Enzimas, proteínas y otros productos
biotecnológicos que requieren un secado suave.
Ventajas Desventajas
Preservación de la Calidad Costo Inicial
Baja Temperatura de Operación Consumo Energético
Evita la Oxidación Tiempo de Secado
Control Preciso Capacidad Limitada
Versatilidad Mantenimiento

3. Secaderos por congelación

El secado por congelación es un lento proceso por lotes utilizado en la industria
farmacéutica y bioquímica para extraer producto seco de una solución acuosa.
Normalmente, se coloca el producto en pequeños frascos en los estantes de una cámara
de vacío, que primero se congela y después se evacúa. Después, los estantes se calientan
muy lentamente hasta evaporar el líquido, mientras que la cámara se evacúa
continuamente mediante un condensador en frío.
El secado por congelación, también conocido como liofilización, es un proceso que elimina
el agua de un material congelado mediante sublimación.
Funcionamiento:

• Congelación del Material: El material a secar se congela a temperaturas muy bajas,

generalmente entre -50°C y -80°C. Esto convierte el agua contenida en el material
en hielo.
• Aplicación de Vacío: La cámara de secado se somete a un vacío profundo,
reduciendo la presión del aire. Esto facilita la sublimación, que es el proceso donde
el hielo se convierte directamente en vapor sin pasar por el estado líquido.
 • Suministro de Calor: Calor controlado se aplica al material congelado para
proporcionar la energía necesaria para la sublimación del hielo. Este calor debe ser
cuidadosamente administrado para evitar el derretimiento del hielo.
• Sublimación del Hielo: El hielo sublima, convirtiéndose en vapor de agua que es
removido de la cámara de secado por el sistema de vacío. Este vapor es luego
condensado en un condensador frío y retirado del sistema.
• Desorción: En la etapa final, se elimina el agua no congelada residual, que se
adsorbe en el material seco. Esta etapa a menudo requiere una temperatura
ligeramente más alta y un vacío más profundo.
• Control de Parámetros: La temperatura, el nivel de vacío y el tiempo de secado se
controlan para optimizar el proceso de liofilización y asegurar la calidad del producto
final.
Usos y Aplicaciones
Industria Farmacéutica:
• Conservación de Medicamentos: Secado de productos biológicos, vacunas,
antibióticos y productos farmacéuticos sensibles al calor.
• Formulación de Polvos: Producción de polvos secos para inyección y otros usos
medicinales.
Industria Alimentaria:
• Secado de Alimentos: Frutas, verduras, café, y comidas preparadas.
• Ingredientes Especializados: Aditivos y suplementos nutricionales.

Industria Cosmética:
• Productos de Belleza: Conservación de ingredientes activos y producción de polvos
finos.
• Formulación de Cremas y Lociones: Secado de componentes sensibles.

Biotecnología:
• Secado de Enzimas y Proteínas: Conservación de productos biotecnológicos que
requieren estabilidad y larga vida útil.
• Cultivos Celulares: Almacenamiento de células y tejidos.

Industria Química:
• Producción de Catalizadores: Secado de productos químicos finos y catalizadores
que requieren alta pureza.
• Conservación de Materiales Reactivos: Secado de materiales que son inestables en
presencia de agua.

Ventajas Desventajas
Preservación de la Calidad Costo Inicial
Larga Vida Útil Consumo Energético
Rehidratación Rápida Tiempo de Proceso
 Reducción de Peso Capacidad Limitada
Versatilidad Mantenimiento

5.3 Selección de secadores

Seleccionar un secador en los procesos de separación es crucial para lograr una operación
eficiente:

secador bandeja Lecho túnel rotatorio aspersión Tambor Bandeja al congelación

fluidizado rotatorio vacío
escalabilidad Pequeñas y Altamente Amplia gama Grandes Amplia gama Grandes Pequeñas y Limitado a
medianas escalable de volúmenes y de volúmenes y medianas pequeñas y
capacidades capacidades continuo capacidades continuo capacidades medianas
capacidades
Tecnologías Convencional, Secado Producción Robusto, Producción Robusto, Preserva Preserva
fácil de operar rápido y de polvos adecuado a de polvos adecuado a materiales materiales
uniforme finos granel finos granel sensibles sensibles
Sostenibilidad Energéticamente Moderado en Alto costo Alto costo Alto costo Moderado a Alto costo Alto costo
eficiente costo y inicial, alta inicial, alta inicial, alta alto costo inicial, bajo inicial, bajo
eficiente eficiencia eficiencia eficiencia inicial operación operación

seguridad Diseños Operaciones Diseños Operaciones Diseños Operaciones Diseños Diseños

seguros, seguras seguros estándar seguros estándar seguros, seguros,
operaciones operaciones operaciones
estándar estándar estándar
Costo total Costo inicial Costo inicial Alto costo Costo inicial Alto costo Costo inicial Alto costo Alto costo
moderado, moderado, inicial, alta moderado a inicial, alta moderado a inicial, bajo inicial, bajo
mantenimiento eficiencia eficiencia alto eficiencia alto costo de costo de
accesible energética operación operación

Capacitación y Disponibilidad de Soporte Soporte Soporte Soporte Soporte Soporte Soporte

soporte técnico soporte técnico técnico técnico técnico técnico técnico técnico técnico
especializado especializado especializado especializado especializado especializado especializado especializado

Características Adecuados para Amplia gama Amplia gama Materiales a Amplia gama Materiales a Sensibles al Sensibles al
del material una amplia gama de materiales de materiales granel de materiales granel calor, calor,
de materiales biológicos biológicos
Requisitos de Adaptabilidad a Control Control Control Control Control Control Control
secado diferentes preciso de preciso de preciso de preciso de preciso de preciso de preciso de
requerimientos temperatura y temperatura y temperatura y temperatura y temperatura y temperatura y temperatura y
humedad humedad humedad humedad humedad humedad humedad
Condiciones de Flexibilidad en Flexibilidad Flexibilidad Flexibilidad Flexibilidad Flexibilidad Flexibilidad Flexibilidad
operación diferentes en diferentes en diferentes en diferentes en diferentes en diferentes en diferentes en diferentes
condiciones condiciones condiciones condiciones condiciones condiciones condiciones condiciones

Regulaciones y Cumplimiento Cumplimiento Cumplimiento Cumplimiento Cumplimiento Cumplimiento Cumplimiento Cumplimiento

normas con normativas con con con con con con con
ambientales ambientales normativas normativas normativas normativas normativas normativas normativas
ambientales ambientales ambientales ambientales ambientales ambientales ambientales

5.4 cálculos de los secadores

• En los procesos de separación los cálculos relacionados con los secadores son
esenciales para diseñar y operar eficientemente estos equipos.
• Los cálculos dependen del equipo

5.4.1.Por lotes
a) Método experimental:

• Muestra no pequeña se introduce a una bandeja igual a las del proceso.

• Relación “superficie de secado -superficie no expuesta- profundidad” debe ser la
misma.
• La velocidad, humedad, temperatura y dirección del aire deben ser las mismas y
constantes durante el experimento.
b) Curvas de secado a condiciones constantes
Conversión de los datos a curva de velocidad de secado.
Los datos que se obtienen de un secado por lotes generalmente se expresan como:
W= Peso solido húmedo (masa total de agua + solido seco) a diferentes tiempos de (t) horas
de secado.
Ws= Peso del solido seco (cuando el peso de la muestra se mantiene constante, es decir,
ya no pierde humedad).

Habiendo establecido las condiciones de velocidad constante, se determinan el con

contenido de humedad de equilibrio, X*
Con esto se procede a calcular el valor de contenido de humedad libre X es mas de agua
libre/ masa de solido seco para calcular el valor de Xt

Usando los datos calculados con la ecuación anterior se traza una gráfica del contenido de
humedad libre X en función del tiempo t en horas, de secado a partir de esta gráfica, se
miden las pendientes de las tangentes de la curva, lo cual proporciona los valores de dx/dt
para ciertos valores t. se calcula entonces, la velocidad R para cada punto con la expresión.

Donde:
R= velocidad de secado, masa de H2O/ tiempo X área( kg de agua/h* m2).
Ls= masa de solido seco usado (Kg).
A= área superficial expuesta al secado (m2).
La curva de velocidad de secado se obtiene graficando R en función del contenido de
humedad, tal como se muestra en la siguiente figura:

Curva típica de velocidad de secado constante.

En la figura b se muestra la curva de velocidad de secado para condiciones de secado

constante. Empezando con un tiempo cero, el contenido de humedad libre corresponde al
punto A, la velocidad de evaporación va en aumento. A llegar el punto B, la temperatura de
la superficie alcanza su valor de equilibrio. Por otra parte, si el sólido está bastante caliente
al principiar la
operación, la velocidad de secado puede, iniciarse en el punto A”. La curva
de la figura b es recta entre los puntos B y C, la pendiente y la velocidad son
constante durante este periodo. Este es el periodo de velocidad constate de secado. En el
punto C de ambas gráficas, la velocidad de secado empieza a disminuir durante el periodo
de velocidad hasta llegar el punto D. Después de ahí la velocidad disminuye con mayor
rapidez aun hasta el punto E, donde el contenido de humedad de equilibrio es X*y X=X*-
X*=0
Métodos de cálculo para el periodo de secado de velocidad constante
El factor más importante en los cálculos de secado es probablemente la duración del tiempo
requerido para secar un material a partir de un contenido de humedad libre x1 hasta
alcanzar un contenido de humedad x2
Para el secado en el periodo de velocidad constante es posible estimar el tiempo necesario
mediante curvas de secado obtenidas con lotes experimentales o por predicciones de
coeficientes de transferencia de masa y de calor

• Método que usa curva de secado: el tiempo requerido para el periodo de velocidad
constante puede determinarse con la curva de secado de contenido de humedad
libre en función del tiempo a partir de los datos experimentales
• Método que usa la curva de velocidad de secado para el periodo de velocidad
constante: en lugar de la curva de secado es posible emplear la qué hace la curva
de velocidad de secado la velocidad de secado RSD tienen en la ecuación de la
siguiente manera:

Esta expresión puede reordenarse e integrarse con respecto al intervalo para sacar x1 a
T=0 hasta que x2 a T2=T

Si el secado se verifica dentro del periodo de la velocidad constante de tal manera que tanto
x1 como x2 sean mayores que el contenido de humedad citrica Xc, entonces R=cte=Rc.
Al integrar la ecuación:

• Método que emplea predicciones de coeficientes de transferencia para el periodo

de velocidad constante: El secado de un material se verifica por transferencia de
masa del vapor de agua de la superficie estructurada al material a través de una
película circundante la velocidad de secado está controlada por la velocidad de
 transferencia de calor hasta la superficie de evaporación que suministra el calor
latente de evaporación a el líquido
Cuando se opera en estado estable, la velocidad de transferencia de más equivale
a la velocidad de transferencia de calor. Para deducir la ecuación de secado se
supondrá que la transferencia de calor solo se verifica del gas caliente a la superficie
del solido por convección y la superficie al gas caliente por transferencia de masa.
La velocidad de transferencia convectiva de calor (q), desde el gas a una

temperatura (T) a la superficie del solido (Tw) es:

Donde:
h: coeficiente de trasferencia de calor
A: área de sacado expuesta

Donde:
Ky= Coeficiente de transferencia de masa en Kg Mol/s*M2 fra. mol (en SI)
Yw= Humedad en la superficie del solido a Tw
Y= Humedad en el aire.
La cantidad de calor necesario para vaporizar NA Kg mol/s*m2 (en SI) de agua,
despreciando los pequeños cambios de calor sensible es igual a

Λw= Calor latente de vaporización a Tw Igualando ecuaciones y sustituyendo NA

De acuerdo con esto es posible calculara la velocidad Rc mediante la ecuación de

transferencia de calor h(T-Tw)/λw o la ecuación de transferencia de masa KyMB(Yw-Y)
Sin embargo, se ha determinado que es más confiable usar la ecuación de transferencia de
calor, puesto que cualquier error en la determinación de la temperatura interferencial (Tw)
en la superficie, afecta a la fuerza impulsora(T-Tw), pero es menor que el efecto que
produce sobre (Yw-Y)

5.4.2 Continuos
Balance de materia y energía para secador continuo
En la siguiente ilustración se muestra el diagrama de flujo para un secado de tipo continuo
donde el gas de secado fluye en paralelo con el flujo de alimentación. El gas es calentado
previamente a ser introducido a la cámara de secado

Balance de materia

Suponiendo que no hay acumulación de polvo en cámara de secado tenemos:

Balance de humedad
Balance de masa total
Masa húmeda= masa de solido seco + masa de agua por unidad de tiempo

Masa de aire húmedo = masa de aire seco + masa de agua por unidad de tiempo

Cálculo de flujo mínimo de aire

Para calcular el flujo mínimo de aire se supone que va a salir aire saturado del secado es
decir absorbiendo el máximo de humedad posible.
Balance de humedad

Balance de energía
Calor de entrada - calor de salida + calor de pérdidas
suponiendo un comportamiento adiabático del secador por aspersión, entonces Q = 0

Cálculo de entalpías
La entalpía del gas Ho en KJ/Kg s.s. es

To es un valor basico elegido para el balance de calor, una temperatura conveniente es 0°C.
𝜆o es el calor latente del agua a To
Cs es el calor húmedo en KJ/Kg a.s °K, está dado por: Cs= 1.005 x 1.88y
La entalpía del sólido Hs está constituida por la entalpía del sólido seco más la del líquido
como humedad libre: Hs = Cps (Ts -T.) + X Cpa (Ts -T.)
Cps es la capacidad calorífica del sólido seco y
Cpa es la capacidad calorífica de la humedad líquida, se suponen ambas constantes.

Eficiencia térmica
La eficiencia térmica es una expresión del funcionamiento del secador por aspersión y en
términos prácticos relaciona el calor de entrada requerido para producir una unidad de peso
de producto seco de especificaciones deseadas.
El diseño del secador está enfocado para obtener las propiedades del producto seco
deseado a la más alta eficiencia térmica posible. La eficiencia térmica de un secador por
aspersión depende de las temperaturas de operación y está definido por la relación:

La eficiencia térmica del secador por aspersión puede ser expresado como:
Conclusión
Los secadores desempeñan un papel crucial en los procesos de separación en la industria
química.
Los avances tecnológicos y las innovaciones continúan mejorando la eficiencia y la
sostenibilidad de los secadores industriales, permitiendo a las industrias maximizar la
calidad de sus productos y minimizar su impacto ambiental. En este sentido, la investigación
continua y el desarrollo de nuevas tecnologías son clave para el futuro del secado industrial.
Su importancia radica en:
Facilitar la Manipulación: Al secar los materiales, se vuelven más manejables para las
etapas posteriores del proceso.
Reducir Costos de Transporte: Al eliminar la humedad, se reduce el peso y el volumen, lo
que disminuye los gastos de transporte.
Conservar Productos: En alimentos y medicamentos, el secado prolonga la vida útil al
prevenir el crecimiento de microorganismos.

Bibliografías

Capitulo4.pdf. (s. f.). Recuperado 22 de mayo de 2024, de

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lim/davila_n_jr/capitulo4.pdf
Giraldo-Zuniga, A. D., Arévalo-Pinedo, A., Silva, A. F., Silva, P. F., Valdes-Serra, J. C., &
Pavlak, M. C. D. M. (2010). Datos experimentales de la cinética del secado y del modelo
matemático para pulpa de cupuaçu (Theobroma grandiflorum) en rodajas. Ciência e
Tecnologia de Alimentos, 30(1), 179-182. https://doi.org/10.1590/S0101-
20612010000100027