El objetivo del secado en un proceso industrial es extraer la mayor cantidad posible de humedad de determinadas sustancias granulares. Para llevar a cabo esta tarea se utilizan secadores industriales.
Los secadores se utilizan principalmente para secar materiales en la industria alimentaria, textil, agrícola, farmacéutica y papelera, entre otras. La función del secado es conseguir el estándar ideal de calidad de los productos, ayudar a conservarlos y además, extender su validez.
Aplicaciones de los secadores industriales
En la industria alimentaria, el proceso de secado tiene la función de reducir sustancialmente el volumen de agua de los alimentos, aumentando la presión osmótica y dificultando así la proliferación de microorganismos contaminantes que contribuyen a su descomposición.
En la producción farmacéutica, el mismo proceso se utiliza para preparar sustancias para las siguientes etapas, como la encapsulación, y para mantener la calidad de la fórmula. Los secadores industriales también se utilizan en el procesamiento de menas y minerales, y en la industria de plásticos y petroquímica.
Principales tipos de secaderos industriales
Secadores rotativos
Los secadores rotativos son activos de uso continuo y su funcionamiento es relativamente sencillo, con bajo costo operativo y, además, tienen variadas aplicaciones, actuando en el secado de diversos materiales. Además de secar, los secadores rotativos continuos calientan, enfrían, mezclan, granulan y calcinan. Por ello, estos activos son ideales para procesar materiales granulares y fibrosos. Las industrias farmacéuticas, químicas, alimentarias y de fertilizantes son algunos ejemplos de procesos que necesitan secadores rotativos.
Un secador rotativo está formado por un tambor cilíndrico rotativo de acero, posicionado horizontalmente o inclinado, que hace circular los caudales de materia sólida y aire caliente. Este tambor se sostiene por un conjunto de rodillos y rodamientos y se expande a medida que aumenta la temperatura. Unos suspensores situados en el interior del tambor conducen la materia hasta la parte superior del secador y la lanzan al caudal de aire caliente. En la parte externa, unos topes actúan para reducir la acumulación de sustancias en las paredes del interior del tambor.
El accionamiento directo o corriente genera el movimiento de rotación de este tipo de secador. En resumen, la operación comienza con la entrada del material a ser procesado en el tambor, que fluye paralelamente a las corrientes de aire caliente (o en sentido contrario).
A su vez, el material sólido dentro del tambor interactúa con los suspensores dispuestos axialmente, promoviendo el movimiento ascendente y descendente. A medida que desciende, el material entra en contacto con el aire caliente, lo que provoca el secado, calentamiento, mezcla y uniformización del material.
Existen subcategorías de secadores industriales rotativos: secador rotativo indirecto de tubo de vapor; secador rotativo directo; secador rotativo directo roto-louvre; secador rotativo de contacto directo.
Secadores de lecho vibrofluidizado
Los secadores de lecho vibrofluidizado son equipos utilizados en el proceso de secado continuo. Funcionan utilizando energía vibratoria, que se recomienda para materiales dispersos.
La función principal de estos secadores es promover un incremento en los coeficientes de transferencia de masa, lo que resulta en un secado más eficiente. Esto los hace especialmente útiles para secar materiales termolábiles, como productos farmacéuticos, cosméticos y materiales biológicos, que requieren tiempos de residencia cortos, altas tasas de secado y bajas temperaturas.
Los secadores de lecho vibrofluidizado se utilizan habitualmente para secar materiales granulares, pastas y polvos, como materiales farmacéuticos, biológicos y alimentarios. Esto incluye, por ejemplo, el secado de enzimas, que son biomoléculas que actúan como catalizadores en diversas reacciones químicas.
Secadores de bandejas
Los secaderos de bandejas se utilizan principalmente para deshidratar alimentos como frutas y vegetales. Este activo no es más que una cámara aislada térmicamente y dotada de sistemas de calefacción y ventilación que hacen circular el aire caliente sobre las bandejas.
Estos activos poseen ventiladores centrífugos o axiales para mantener el aire caliente circulando sobre las bandejas. Aproximadamente entre el 10% y el 20% del aire es nuevo, y el resto se recircula. Por lo tanto, durante los procesos de secado con secadores de este tipo, las bandejas deben rotar para garantizar un secado más uniforme de los productos.
Los secadores de bandejas son más habituales en aplicaciones de baja producción, ya que ofrecen más versatilidad de funcionamiento. La dificultad de utilizar este tipo de activo a gran escala es el trabajo necesario para cargar y descargar cada lote.
Secadores por atomización
El secado por atomización, o spray drying, es un proceso continuo en el que una sustancia líquida o pastosa se convierte en polvo. Para ello, el material se pulveriza y se somete a una corriente controlada de aire caliente dentro de la cámara. Entonces, los solventes evaporan y separan sólidos y solubles. El resultado de este proceso es la obtención del material original en forma de polvo.
Las industrias químicas y alimentarias son las que más utilizan este tipo de secador. Algunos ejemplos de productos que pueden pasar por el proceso de secado por atomización son leche, jugos, café, sopas y detergentes, por nombrar los más comunes.
Secaderos de lecho fluidizado
Los secadores de lecho fluidizado secan productos que se rompen con facilidad. Funcionan con un elevado flujo de aire caliente bajo el producto. El concepto básico de funcionamiento consiste en transportar el producto mediante un flujo constante de aire, haciendo que el producto se asiente sobre un colchón de aire.
La alta presión en la entrada de aire transporta el producto a través del aire hasta la salida. Además, este tipo de secador requiere una alimentación continua. Se utiliza comúnmente en las industrias alimentarias, farmacéuticas, químicas y minerales.
Los secadores de lecho fluidizado pueden clasificarse según el tipo de lecho: vibratorio y estático. El secador de lecho fluidizado vibratorio es un secador de lecho fluidizado mejorado de gran éxito y se está convirtiendo cada vez más en el principal tipo de equipo de secado. El secador de lecho fluidizado estático no posee partes móviles y el lecho permanece fijo en su posición durante el proceso de secado.
Además, los secadores de lecho fluidizado pueden clasificarse en dos categorías según sus métodos de producción: continuo y discontinuo. Un secador de lecho fluidizado continuo consta de una serie de cámaras conectadas horizontalmente por cámaras de aire. Por su parte, un secador de lecho fluidizado discontinuo seca los materiales por ciclos.
Secadores de túnel y cintas transportadoras
Son activos que permiten el secado y transporte continuo de materiales para su deshidratación. Uno de los componentes de este tipo de secador es una cinta de acero o malla, que permite el paso de aire caliente por el material colocado sobre ella. A su vez, la cámara o túnel de secado dispone de sistemas de calentamiento, ventilación, recirculación y extracción.
Este tipo de secador seca a gran escala, de modo que la carga de materia prima es suficiente para que el activo funcione de forma continua. Son una parte esencial de muchos procesos industriales en los que la eliminación de la humedad es crucial para la calidad y durabilidad de los productos.
Principales componentes de los secadores industriales
A pesar de las variaciones, los principales componentes de los secadores industriales son los siguientes:
Sistema de extracción: elimina el aire húmedo de la cámara de secado hacia el exterior del sistema. La presencia de filtros evita la liberación de partículas contaminantes al medio ambiente.
Cámara de secado: es el espacio donde tiene lugar el proceso de secado de los materiales. Puede ser una estructura cerrada (como un túnel) o una cámara abierta con cintas transportadoras.
Sistema de ventilación: se encarga de hacer circular el aire caliente dentro de la cámara de secado. Puede incluir ventiladores para mover el aire y distribuidores para garantizar una distribución uniforme del calor.
Fuente de calor: suministro de energía térmica para calentar el aire que circula por la cámara de secado. Quemadores de gas, resistencias eléctricas, vapor u otros medios de calentamiento pueden generar el calor.
Cintas transportadoras o bandejas: se utilizan para transportar materiales a través de la cámara de secado de forma continua. Las cintas están diseñadas para soportar altas temperaturas y cargas variables de materiales.
Controles e instrumentación: incluyen termostatos, controladores de temperatura, sistemas de automatización y dispositivos de monitoreo (como sensores de humedad y temperatura) para garantizar que el proceso de secado esté controlado y sea eficiente.
Aislamiento térmico: material aislante alrededor de la cámara de secado para reducir las pérdidas de calor y mejorar la eficiencia energética del sistema.
Sistema de transporte y alimentación: en algunos casos, especialmente en los secadores más complejos, puede haber sistemas automáticos para alimentar los materiales al secador y para retirarlos después del proceso de secado.
Principales modos de falla en los secadores industriales
Los modos de falla más comunes están relacionados con el sistema de calentamiento, donde los problemas con la fuente de calor, como quemadores, resistencias eléctricas o sistemas de vapor, pueden dar lugar a temperaturas inconsistentes dentro de la cámara de secado. Esto, además de comprometer la eficiencia del proceso de secado, también puede dar lugar a productos con una calidad inferior a la esperada.
Además, las fallas de desalineación, el desgaste excesivo o las roturas de las cintas o bandejas de secadores provocan paradas en la línea de producción y dificultades en el transporte continuo de materiales a través del secador. Un flujo inadecuado de materiales repercute en la eficiencia y la capacidad de producción del secador.
Los problemas con los sistemas de control de temperatura y humedad también pueden ser graves y perjudicar el proceso. De este modo, las fallas en sensores, termostatos o controladores pueden provocar variaciones no controladas en los parámetros de funcionamiento, lo que afecta directamente a la calidad del proceso de secado.
Otra falla común está relacionada con el sistema de ventilación y circulación de aire. Obstrucciones en los conductos de aire, fallas en los ventiladores o una distribución inadecuada del aire caliente dentro de la cámara de secado pueden provocar un secado desigual de los materiales.
Además de las fallas operativas, también pueden producirse problemas estructurales como desgaste, corrosión o daños en el aislamiento térmico, especialmente en entornos industriales severos. Estas cuestiones no sólo reducen la vida útil del equipo, sino que también aumentan los costos de mantenimiento y funcionamiento.
Solución para el monitoreo de secadores industriales
La Solución Dynamox identificó una falla en el cilindro secador de una máquina de papel, un activo clave en el proceso productivo de industrias papeleras.
El análisis del espectro de vibración confirmó la falla identificada por DynaDetect. En las imágenes siguientes puede verse el espectro de vibración en velocidad y el cepstrum en aceleración. En ambos, la falla es visible, lo que demuestra su gravedad.
La Plataforma Web Dynamox permite diferentes análisis de datos. Con ella, fue posible seguir la distribución del defecto sobre el rodamiento a través del gráfico de autocorrelación. Al verificar que el defecto ya se estaba extendiendo fuera de la zona de carga del rodamiento, se tomó la decisión de sustituirlo.
La detección de la falla permitió programar el mantenimiento y llevarlo a cabo en el momento oportuno. Con la sustitución preventiva, la máquina estuvo parada 6 horas. Una acción correctiva habría llevado 15 horas. De este modo se evitó la pérdida de 76,5 toneladas de papel. El monitoreo continuó y se observó una reducción en los niveles de vibración, lo que comprueba que se actuó en el momento justo.
Cuenta con la solución Dynamox para monitorear estos activos y evitar fallas, paradas y accidentes. Entra en contacto e infórmate.