Overall Description

Los secadores de cereal extruido se diseñan generalmente para proveer una velocidad de flujo de aire dentro del rango de 0.36-1.52 m/s [36] con una presión estática que proveen los ventiladores de 125 a 1,000 Pa [36], dependiendo del patrón de flujo de aire y de los ventiladores usados. Las temperaturas de bulbo seco para el aire de secado (aire antes de que pase a través del producto) varían entre 60-110 °C y puede ser tan alta como 140°C dependiendo del tipo de producto. Las humedades relativas del aire de secado pueden variar del 8-15% para un secado eficiente. La humedad del aire puede variar para optimizar el desempeño del secador. La figura 2.5.3 [29] muestra el requerimiento de energía como función de la humedad relativa. Las densidades pueden

variar desde 30-80 kg/m3 _{y los tiempos de retención o permanencia desde 10-90}

minutos.

Figura 2.5.3 Requerimientos de energía de secado en función de la humedad relativa del ambiente. 2.5.4 CONTROL DEL PROCESO DE SECADO

Para lograr un secado eficiente, se deben implementar controles para garantizar y mejorar la calidad del producto y disminuir los costos de operación con el objetivo de mantener la humedad y calidad del producto uniformes a través de los cambios ambientales del día y a través de las estaciones del año. A continuación se enlistan algunos de los parámetros a controlar para lograr un buen secado a un costo energético mínimo.

a) Flujo de aire

Flujos uniformes de aire y sus condiciones son esenciales para un secado eficiente. El flujo de aire se controla generalmente por el adecuado dimensionamiento y operación

66 C 82 C 94 C 105 C 25 30 20 15 10 5 0 0.6 1 0.2 0.4 0.8 Calor requerido (kJ/hr * m6₎ H um ed ad R el at iv a de l A ire d e S eca do ( % H R )

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de los ventiladores y las escotillas o dampers. Para secadores de múltiples productos o de flujo variable, los ventiladores deben estar equipados por reguladores de velocidad. Relaciones ya establecidas entre la velocidad del aire, caídas de presión a través del producto y el sistema de secado pueden ser utilizadas para controlar la velocidad de los ventiladores y enviar solamente el aire necesario para el secado, lo que adicionalmente reduce los tiempos de arranque y paro de los equipos.

b) Escotillas o dampers

Las escotillas o dampers se usan para crear una ligera presión negativa dentro del secador y también para control del ambiente y se instalan generalmente en las aberturas de aire de entrada y de salida. La presión negativa provee protección de las altas temperaturas de operación y se asegura que el aire pase a través del lecho de producto. Un par de ventiladores también puede ser usado para lograr este objetivo, pero generalmente el ventilador de aire exhausto y los dampers son suficientes.

También se usan diversas escotillas o dampers en diversos lugares del secador, para cambiar la cantidad de aire recirculado. Se usan variadores de velocidad en algunos secadores más equipados para cambiar la velocidad del ventilador. Otras escotillas o dampers también aseguran el flujo de aire ascendente o descendente en algunas zonas o pasos y también se usan para separar las zonas aireadas de las no aireadas y para prevenir fugas de aire de la zona de enfriamiento hacia la zona caliente y húmeda y viceversa.

d) Temperatura

Una temperatura de bulbo seco constante en el flujo de aire mejora la uniformidad del secado. La temperatura es generalmente medida por medio de un termopar, la señal se envía a un controlador que verifica la válvula de gas. La temperatura puede ser controlada automáticamente con un ciclo PID (proporcional integral derivativo), el tipo de control puede ser neumático, de corriente eléctrica o una combinación de ambos. La temperatura de bulbo seco debe ser tan alta como sea prácticamente posible debido a los consumos excesivos de energía y también debido a la capacidad del aire de contener la humedad a altas temperaturas [14].

e) Control de humedad

El control de temperatura se usó por mucho tiempo como único medio de control. Los altos costos de energía y el deseo de mejorar el desempeño del secador llevó a la necesidad de controles de la humedad relativa del aire. Estos sistemas miden la humedad del aire y la temperatura y los alimentan a un ciclo de control que activa las escotillas o dampers y las válvulas de control de calor y los flujos de aire de entrada y de salida.

Los sensores para la medición de la humedad en el aire son diseñados para las situaciones agresivas a las que se encuentran expuestos dentro del secador. Algunas pruebas de humedad relativa hechas por los proveedores mostraron que ya sea la tecnología capacitiva o la resistiva son extremadamente sensibles a la humedad relativa. Los sensores de punto de rocío también pueden medir la humedad en el aire, la ventaja de usar este tipo de sensores es que el operador puede prever más fácilmente si existe condensación en el secador o en los ductos de aire exhausto o de

salida. La condensación puede causar diversos problemas desde seguridad industrial

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muestra una representación esquemática de un sistema de control para secadores usados en la industria de cereal extruido.

Los sensores pueden ser colocados ya sea en la entrada de aire fresco o en aire exhausto, aunque ambas posiciones proveen buen control y ahorros energéticos, colocar el sensor en el aire exhausto es más ventajoso; primero porque la humedad y volumen de aire exhausto son los más determinantes del uso de energía y esto asegura un desempeño óptimo. En segunda, en el secado de cereal extruido, una de las variables más importantes es el flujo de producto, Zagorzycky [15] mostró claramente como el control de la humedad es económico para capacidades parciales, localizando el sensor en el aire exhausto ahorra mucha energía ajustando los parámetros en función del flujo de producto de aire de entrada. La siguiente figura muestra una representación esquemática de esta aplicación y también muestra la respuesta del control de ambiente a cambios de capacidad del secador.

Cuando el secador se pone en operación, la válvula de gas abre hasta que la temperatura establecida es alcanzada. Cuando el producto entra al secador, los dampers son cerrados y todo el aire es recirculado. La humedad aumenta conforme el agua se evapora y entonces los dampers o escotillas del aire de salida (exhausto) empiezan a abrir poco a poco. Las escotillas de entrada se regulan generalmente para permitir el suficiente aire para reemplazar el que se liberó por el ducto de aire de salida (exhausto). En estado estable, tanto las escotillas como las válvulas de gas se mantienen en alguna posición.

El control de la humedad puede ser modificado para incluir inyección de vapor como fuente de humedad, esto generalmente no es necesario debido a que la humedad está disponible de la evaporación; sin embargo, la inyección de vapor es útil para un preacondicionamiento de secado y puede ser útil para productos sensibles, particularmente si la temperatura de bulbo seco y la humedad no están acoplados

Figura 2.5.4 Representación esquemática de un sistema de control para secadores de cereal extruido.

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