Los equipos de secado al vacío son aplicables a numerosas aplicaciones en la mayoría de los sectores industriales, como el químico, el farmacéutico, el alimentario, el de los plásticos y el de los polvos metálicos.
El secado al vacío tiene muchas ventajas, pero como la mayoría de las cosas en la vida, comprender las limitaciones y cómo aplicar cada diseño es igual de importante para una aplicación satisfactoria.
Para la mayoría de las aplicaciones, existen dos tipos principales de secadores de calor directo;
S2 Engineering fabrica, suministra e instala ambos tipos genéricos de secadores de vacío y en este artículo se explican las diferencias.
Los equipos de secado al vacío suelen utilizarse para operaciones por lotes, ya que eliminan agua o eliminan y recuperan disolventes de un material húmedo. El equipo también se utiliza a veces para cambiar la química molecular y física de un material (lo que se denomina cambio de fase) en operaciones especializadas como reacciones químicas y estratificación de sólidos poliméricos.
Un secador al vacío se utiliza normalmente para separar un líquido volátil por vaporización de un polvo, torta, lodo u otro material húmedo. Este proceso es fundamentalmente térmico y no implica separar mecánicamente el líquido del material, como ocurre en la filtración o la centrifugación.
A diferencia de un secador de calor directo, en el que el material se sumerge directamente en el medio de calentamiento (normalmente una corriente de gas caliente) y se seca por convección, un secador de vacío es un secador de calor indirecto. Es decir, el calor se transfiere al material cuando entra en contacto con la superficie calentada de la secadora, secando el material por conducción.
Entender esta distinción es esencial para comprender las ventajas y limitaciones del secado al vacío, así como para seleccionar un secador al vacío que alcance de forma eficaz y económica los objetivos de su proceso. Para entender cómo el funcionamiento al vacío ayuda al secado, debemos empezar con una ecuación de secado simplificada:
Q = U A ΔT, ..... donde
El objetivo del proceso del equipo de secado es conseguir una transferencia de calor (Q) eficaz al material para que se vaporice su contenido líquido. En la mayoría de los casos, las propiedades del material y el tipo de secador establecen eficazmente los valores U y A para el proceso. 2 Por tanto, cuando se utiliza un secador, hay que centrarse en maximizar el valor ΔT para aumentar el valor Q.
En este caso, el secado al vacío ofrece una ventaja única. Al controlar la presión atmosférica, el secador al vacío aumenta la ΔT efectiva para un proceso determinado. Es decir, el secado al vacío reduce simplemente el punto de ebullición -o temperatura de vaporización- necesario para eliminar el líquido.
Controlando la presión y el calor introducido en el secador, se puede aumentar considerablemente la ΔT efectiva y, por tanto, secar el material más rápidamente que en atmósfera normal. Por este motivo, una secadora de vacío es especialmente adecuada para secar un material sensible al calor que se degrada por encima de una temperatura determinada y que, de otro modo, requeriría un ciclo de secado prolongado. Ejemplos de este tipo de materiales son las vitaminas, los antibióticos y muchos productos químicos finos.
El diseño de sistema cerrado necesario para conseguir y mantener la atmósfera de baja presión dentro del secador también ofrece ventajas para procesar un material peligroso. Algunos ejemplos son los productos químicos tóxicos o los disolventes y materiales explosivos. El secador al vacío contiene y condensa de forma segura los vapores peligrosos de dichas sustancias sin ningún tipo de amenaza para el entorno de su lugar de trabajo o la atmósfera exterior. Con algunos materiales peligrosos, puede proporcionar una protección adicional utilizando gas inerte para limitar el nivel de oxígeno en la secadora de vacío.
Al comparar un secador al vacío con un secador de calor directo, como un secador rotativo de calor directo o un secador de lecho fluido, tenga en cuenta algunas limitaciones. El secador al vacío funciona casi inherentemente en modo discontinuo debido a los requisitos de sellado del secador. Pero dependiendo de las prácticas de su industria, esto puede no ser un problema. Por ejemplo, si necesita identificar y rastrear lotes individuales de sus productos, probablemente sea preferible el funcionamiento por lotes. El secado por lotes también permite una mayor versatilidad del proceso y puede adaptarse más fácilmente a los cambios en las prácticas de fabricación. Pero si su secador al vacío forma parte de un proceso continuo, tendrá que instalar tolvas de alimentación y otros equipos de manipulación de materiales antes del secador para crear un funcionamiento híbrido discontinuo-lote.
Otra limitación del secador de vacío está relacionada con el modo de transferencia de calor del equipo. El límite superior de temperatura de un secador de vacío, normalmente unos 315 grados C (600° F), es inferior al de un secador de calor directo. La velocidad a la que puede elevarse la temperatura del material en un secador al vacío también es limitada. Esto se debe a que el secador de vacío de calor directo está limitado por la superficie disponible para la transferencia de calor, a diferencia del secador de calor directo, que está limitado únicamente por el volumen de gas caliente en la cámara de secado.
S2 Engineering le ayudará en la selección del secador. Para más información, póngase en contacto con el equipo técnico de S2 Engineering.
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