Desde el muestreo en I+D hasta la validación a escala piloto: apoyo a la exploración de procesos para materiales tipo «cake»
Un rendimiento de secado fiable influye directamente tanto en la calidad del producto como en el control de costes cuando los materiales con consistencia de torta o pasta pasan del laboratorio a la producción comercial. Para dar respuesta a esta necesidad, Jiangsu Longxin ha seguido perfeccionando su tecnología de secado rotativo instantáneo continuo y ha presentado el secador rotativo instantáneo de laboratorio XSG-4. El sistema ofrece equipos diseñados específicamente para la validación de procesos de secado y la recopilación de parámetros a clientes de los sectores de pigmentos, colorantes, petróleo, materiales de construcción, alimentación, piensos, agroquímicos e industrias intermedias relacionadas.
Principales retos y evolución tecnológica en el secado por chorro de aire
El secado rotativo por aire caliente se utiliza principalmente para materiales en forma de torta de filtración, pasta y suspensión diluida. Estos materiales suelen tener un alto contenido de humedad y una fluidez deficiente, y deben secarse en un plazo muy breve. Una vez que el material húmedo entra en la torre de secado, el proceso de secado suele durar solo unas decenas de segundos, durante los cuales la humedad se evapora rápidamente. La calidad del secado está estrechamente relacionada con la temperatura del aire caliente, la velocidad del aire, el volumen de aire y la velocidad de desintegración.
Para cumplir estos requisitos de proceso, el sector suele enfrentarse a varios retos comunes:
(1) En condiciones de alta temperatura, los materiales tienden a adherirse a las paredes del equipo, a formar grumos o aglomeraciones y a crear puentes en la sección de alimentación.
(2) Algunos materiales sensibles al calor se degradan cuando el tiempo de permanencia en la zona de alta temperatura es ligeramente excesivo.
(3) La recogida del polvo fino seco y el tratamiento de los gases de escape pueden resultar técnicamente complejos.
(4) Los cojinetes del agitador funcionan a altas temperaturas durante largos periodos de tiempo y pueden fallar si la lubricación o la refrigeración son insuficientes, lo que afecta a la estabilidad de toda la máquina.
Para hacer frente a estos retos, la tecnología de secado rápido ha evolucionado desde el secado con aire caliente autónomo hasta equipos de secado rápido rotativo continuo que integran el secado, la desintegración y la clasificación. Su principio fundamental puede resumirse como “secado rápido y dispersión simultánea en un campo de aire caliente rotatorio”. El aire caliente entra tangencialmente por la parte inferior del secador para formar un campo de flujo de aire giratorio. Bajo el impacto, la fricción y las fuerzas de cizallamiento generadas por un agitador giratorio a alta velocidad, el material se dispersa y se desintegra rápidamente.
Partiendo de este principio, Longxin Drying ha desarrollado su propio enfoque de diseño. Mediante el ajuste de la velocidad tangencial del aire, el volumen de aire y la velocidad de desintegración, el sistema puede controlar el tamaño de las partículas y el contenido de humedad final del producto descargado, lo que proporciona la flexibilidad necesaria para disponer de parámetros de proceso ajustables y controlables.
Demanda de mercado del secador rotativo de laboratorio XSG-4
Los secadores rotativos por chorro de aire se utilizan en una amplia gama de sectores, entre los que se incluyen los de pigmentos, colorantes, petróleo, materiales de construcción, alimentación, piensos, agroquímicos y productos intermedios relacionados. Esta tecnología se ha aplicado a numerosos materiales representativos. En el sector de los agroquímicos, algunos ejemplos son la atrazina y otros plaguicidas. En el sector de los colorantes, las aplicaciones incluyen la antraquinona y diversos intermedios de colorantes azoicos. En el ámbito de los materiales inorgánicos, las aplicaciones incluyen el bórax, el carbonato cálcico y diversos hidróxidos metálicos. En el sector alimentario, algunos ejemplos son la proteína de soja, el almidón gelificante y el almidón de trigo.
Dentro de la cadena de industrialización, los equipos a escala de laboratorio desempeñan un papel esencial como puente. El XSG-4 facilita a los clientes la realización de ensayos de I+D, la validación de procesos de secado y la recopilación de datos antes de pasar a la escala piloto. Ayuda a clientes de distintos sectores a establecer una solución de secado viable y los parámetros del proceso antes de la comercialización, para que luego puedan utilizar esta información a la hora de evaluar la selección de equipos, el consumo energético y las especificaciones del producto final.
Al llevar a cabo una validación exhaustiva de los procesos en la fase de laboratorio, las empresas pueden reducir de forma eficaz los riesgos asociados al aumento de escala, acortar los ciclos de desarrollo y evitar el desperdicio de material y los ajustes repetidos de los equipos provocados por parámetros de proceso inexactos durante la producción comercial.
Principio de funcionamiento del secador rotativo de secado instantáneo de laboratorio XSG-4
El principio de funcionamiento del XSG-4 se puede dividir en seis etapas:
(1) Alimentación de material
El material que se va a secar se introduce de forma continua en el secador mediante un alimentador de tornillo sinfín. El material de alimentación puede consistir en gránulos húmedos, polvo o pasta, y el proceso de alimentación es continuo y estable.
(2) Desintegración y dispersión
Una vez introducido en el secador, el material se ve sometido a fuerzas de impacto, fricción y cizallamiento provocadas por el agitador, que gira a gran velocidad. Los grumos se desmenuzan rápidamente en partículas finas, lo que aumenta la superficie específica del material y acelera el proceso de secado.
(3) Secado con aire caliente
El aire caliente entra tangencialmente por la parte inferior del secador y forma un potente campo de flujo de aire giratorio gracias a la acción del agitador. La temperatura del aire caliente se ajusta en función de las características del material y de los requisitos de calidad del producto final. El aire calentado entra en contacto total con el material desintegrado y elimina rápidamente la humedad o el disolvente.
(4) Clasificación y recogida
El material secado se eleva impulsado por el flujo de aire giratorio y entra en un separador ciclónico para la separación de gases y sólidos. Las partículas finas que cumplen con las especificaciones de secado se separan, se recogen y se descargan a través de una tubería. Las partículas más grandes que no cumplen con los requisitos de secado se devuelven a la zona de secado para su posterior procesamiento hasta que se alcance el nivel requerido.
(5) Tratamiento de los gases de escape
Los gases de escape húmedos generados durante el secado se expulsan a través de un sistema de escape. Por lo general, pasan por equipos de eliminación de polvo, como un filtro de mangas, para eliminar las partículas sólidas, y solo se liberan una vez que cumplen las normas de emisión aplicables.
(6) Sistema de control
El sistema de control regula parámetros como la temperatura de secado y el volumen de aire, lo que contribuye a garantizar un secado estable y una calidad constante del producto.
Características de rendimiento del secador rotativo de laboratorio XSG-4
(1) Alta eficiencia y secado rápido
El sistema puede completar el secado en un plazo muy breve, lo que permite cumplir con los requisitos de los programas de producción continua y a gran escala. Ofrece claras ventajas en aplicaciones en las que es necesario que el secado se realice rápidamente.
(2) Amplia aplicabilidad de los materiales
El secador es adecuado para una amplia gama de materiales, especialmente aquellos que requieren un secado rápido o que son sensibles al calor o propensos a la aglomeración. Puede procesar tortas de filtración, pastas y lodos diluidos procedentes de diversas industrias.
(3) Funcionamiento flexible
Al ajustar la temperatura del aire caliente, el volumen de aire y la velocidad de desintegración, el equipo puede adaptarse a diferentes requisitos de secado. Esta flexibilidad facilita la validación en laboratorio con diversos materiales y condiciones de funcionamiento.
(4) Mantenimiento sencillo
El equipo presenta una estructura relativamente sencilla que facilita el mantenimiento y la revisión rutinarios, lo que contribuye a reducir la carga de trabajo de mantenimiento durante su funcionamiento.
Mejoras técnicas en el secador rotativo de laboratorio XSG-4
Gracias a su dilatada experiencia en ingeniería, Longxin Drying ha introducido mejoras sistemáticas en su serie de secadores rotativos de secado rápido. El modelo XSG-4 incorpora una serie de mejoras de diseño específicas:
(1) Diseño optimizado de la zona de alimentación y secado
Existen varios dispositivos de alimentación que garantizan una alimentación continua y estable del material, al tiempo que ayudan a evitar la formación de puentes en el material.
Un dispositivo especial de refrigeración situado en la parte inferior de la cámara de secado ayuda a evitar la degradación del material en la zona de alta temperatura situada en la base del secador.
- Un dispositivo especial de sellado neumático y un sistema de refrigeración de los cojinetes contribuyen a prolongar la vida útil de los componentes de la transmisión.
- Un sistema específico de distribución de aire reduce la resistencia de los equipos y contribuye a equilibrar la velocidad del aire en el interior de la torre.
- En la cámara de secado se han instalado un anillo clasificador y álabes de remolino, lo que permite ajustar y controlar la finura del material y el contenido de humedad final.
- Una elevada velocidad circunferencial del aire y un tiempo de permanencia del material reducido contribuyen a evitar la adhesión a las paredes y la degradación térmica de los materiales sensibles al calor.
(2) Mayor fiabilidad de la unidad principal
El XSG-4 incorpora medidas de diseño específicas para garantizar un funcionamiento fiable a largo plazo:
- Se ha instalado una capa de aislamiento térmico en el interior del cono interior de la unidad principal para reducir la transferencia de calor desde el cuerpo principal hacia la zona de los cojinetes.
- La zona de los cojinetes utiliza un sistema de refrigeración y lubricación por circulación forzada de aceite, en lugar de la lubricación convencional basada únicamente en grasa.
- Entre el eje del agitador y el cono interior se utiliza un sello especial tipo laberinto para impedir que el polvo penetre en los rodamientos y ayudar a evitar que estos se grien.
Estas medidas de diseño permiten que la unidad de secado principal funcione de forma fiable y estable durante largos periodos de tiempo, alargan los intervalos de mantenimiento y contribuyen a mejorar los beneficios económicos generales para los usuarios.
(3) Sistema optimizado de recogida de polvo
Dado que los productos secos pueden contener partículas finas, las bolsas filtrantes están fabricadas con una membrana de PTFE, que garantiza una filtración eficaz de los polvos finos. La membrana hidrofóbica contribuye a reducir la adhesión del agua y de las sustancias oleosas a la superficie de la bolsa filtrante, lo que mejora el rendimiento de la limpieza, reduce la resistencia del sistema y aumenta la eficacia en la captación de polvo.
Para condiciones de funcionamiento con temperaturas del aire de entrada de hasta 180 °C, el filtro de mangas está equipado con un subsistema de protección de refrigeración de emergencia. Este diseño ayuda a proteger las mangas filtrantes sin necesidad de utilizar mangas resistentes a altas temperaturas, lo que proporciona una mayor seguridad operativa con un coste adicional limitado.
