Metodología de cálculo para cuantificación de las pérdidas de calor y del porcentaje de área seccional ocupada por un sólido granular, en un secador rotatorio a escala piloto

Abstract

El objetivo principal del presente trabajo de investigación fue diseñar metodologías de cálculo, que permitan cuantificar las pérdidas de calor y el porcentaje de área seccional ocupada por los sólido, en un secador rotatorio ubicado en el laboratorio de Operaciones Unitarias del departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Oriente. Para lograr este objetivo fue necesario, primeramente, realizar reparaciones en el equipo, para su posterior puesta en marcha ya que no se encontraba funcionando en su totalidad. Luego se definió el sólido a secar y se determinaron sus propiedades más importantes para el desarrollo del proyecto (humedad, granulometría, densidad y calor específico). Las corridas experimentales comenzaron con las mejores condiciones operacionales encontradas en trabajos anteriores y posteriormente se realizaron perturbaciones en la inclinación del secador, el flujo de sólidos y la temperatura del gas a la entrada, para estudiar el efecto de estas variables sobre las pérdidas de calor y el porcentaje de área. Con los datos recopilados a partir de 27 corridas experimentales, se determinó en primer lugar la correlación para el cálculo del coeficiente global de transferencia de calor que mejor se adaptara al funcionamiento del equipo; luego mediante la aplicación de las metodologías diseñadas se cuantificaron las pérdidas de calor al ambiente y el porcentaje de área seccional ocupada por los sólidos. Se encontró que el secador rotatorio no funciona adiabáticamente, ya que presentó unas pérdidas de calor mayores al rango establecido para esta condición (5% a 10%). Al modificar las variables se observó, que a medida que aumentan la temperatura del gas a la entrada del secador y el flujo de sólidos alimentado, crecen las pérdidas de calor al ambiente, y disminuyen cuando se incrementa la inclinación del secador. El porcentaje del área seccional ocupada por los sólidos, se ubicó por debajo del rango establecido para estos secadores (10% a 15%); y se encontró que a medida que aumenta la temperatura del gas a la entrada del secador o el flujo de sólidos alimentado, se incrementa el porcentaje del área, y disminuye a mayor inclinación del secado.