La conducción y la convección llevan el calor al sólido húmedo de forma distinta. Así se identifica el modo que su material y su planta admiten.
Dos caminos para el mismo calor
Cada secador responde a una pregunta: ¿cómo llega el calor al agua que debe salir? En el secado industrial solo hay dos respuestas. O el calor atraviesa una pared que el material toca, o llega dentro de un gas con el que el material se encuentra. Casi cualquier máquina del mercado es una variante de uno de estos dos principios.
La elección no es una cuestión de gusto. Determina qué puede hacer el equipo con su material, cómo se maneja el vapor y qué datos debe pedirle un proveedor antes de que una oferta signifique algo.
Secado por conducción: el calor a través de una superficie
En un secador de conducción el medio calefactor nunca toca el producto. El vapor, el agua caliente o el aceite térmico circulan por una camisa, una placa, un cilindro o un eje hueco, y el calor cruza una pared metálica hacia el material que está en contacto con ella. El secador de paletas huecas de contacto KJG es el ejemplo más claro: el medio pasa por el eje hueco hasta las paletas en forma de cuña, y la superficie de la paleta es el área de transferencia de calor.
Como no hay que calentar nada salvo el producto, el volumen de salida de gas es pequeño. Eso cuenta dos veces: la arrastra de polvo queda limitada y el vapor cargado de disolvente sale concentrado, de modo que conviene condensarlo en lugar de ventilarlo.
La pared tiene que mantenerse limpia, y ahí está el verdadero problema de ingeniería de esta familia. En el KJG las paletas en cuña comprimen y expanden el lecho al girar, de modo que el propio material raspa la superficie calefactora en lugar de dejarla cubierta por una costra aislante.
- El área de transferencia es la magnitud de diseño, no el volumen de aire: en el KJG la superficie efectiva por unidad de volumen es lo que acorta el ciclo.
- El rango del medio calefactor va de -40 °C a 320 °C, así que un mismo cuerpo puede secar, calentar, enfriar o realizar una calcinación a baja temperatura.
- El calentamiento indirecto consume aproximadamente 1,22 kg de vapor por kg de agua evaporada en el KJG, porque el calor no se pierde en una gran corriente de escape.
- Pastas, tortas de filtración y granulados son procesables siempre que el agitador mantenga la superficie en contacto con material fresco.
Convección: el calor viaja en el gas
Un secador de convección calienta un gas y lo pone en contacto con el material. El aire caliente hace dos trabajos a la vez: entrega el calor y se lleva el vapor. El secador de lecho fluidizado vibratorio ZLG funciona así, con aire caliente que atraviesa la placa del lecho, levanta las partículas y sale con la humedad.
La convección es la respuesta correcta cuando el material es un polvo o un granulado que se puede suspender y cuando la planta quiere una línea continua en lugar de lotes. Además puede enfriar en la misma pasada: el ZLG lleva el material de una zona de secado a una zona de enfriamiento antes de la descarga, de modo que el producto sale a una temperatura segura para el envasado.
El precio es el volumen. El gas que retira la humedad tiene que limpiarse, y cualquier material que arrastre fuera del lecho tiene que recuperarse. Los ciclones y los filtros forman parte del diseño, no son un accesorio añadido después.
- El caudal de aire fija el tamaño: la superficie del lecho y la potencia del ventilador se derivan de la necesidad de aire.
- El gas forma parte del proceso, porque la humedad, la temperatura y la limpieza del aire de entrada cambian el resultado.
- El flujo continuo conviene a un solo producto durante mucho tiempo; cambiar de producto implica cambiar los ajustes de la línea.
- Los polvos finos salen con el escape si el sistema no los retiene.
Dónde se diferencian realmente los dos modos
La tabla siguiente reúne las preguntas que separan ambos modos en una oferta real. Ninguna trata del rendimiento en abstracto. Cada una cambia la máquina que hay que comprar, los servicios que hay que aportar y, en su caso, los permisos necesarios.
Conducción y convección comparadas
| Pregunta de diseño | Conducción (indirecta) | Convección (directa) |
|---|---|---|
| Camino del calor | A través de una pared encamisada, placa, cilindro o paleta hueca que el material toca | A través de gas caliente en contacto directo con el material |
| Volumen de escape | Pequeño; el vapor sale concentrado | Grande; la corriente de gas arrastra el vapor |
| Polvo y arrastre | Limitado por cubiertas selladas y bajo caudal de gas | Lo arrastra el gas; se requiere equipo de recuperación |
| Disolventes | Circuito cerrado con condensador en la línea de vapor | El circuito de gas debe cerrarse e inertizarse |
| Control de temperatura | Lo fija el medio calefactor; de -40 °C a 320 °C en el KJG | Lo fijan la temperatura y el caudal del aire de entrada |
| Forma del producto | Pasta, torta de filtración, granulado, polvo | Polvo o granulado fluidizable |
| Servicio típico | Secado indirecto por lotes o continuo, enfriamiento, reacción | Secado y enfriamiento continuos en una sola pasada |
Los rangos citados proceden de los datos de producto publicados para los modelos indicados.
Ajustar el modo al material
Empiece por el material, no por la máquina. Las clases siguientes son aquellas para las que ambas familias están realmente construidas, tomadas de los datos de producto y no de una regla general.
- Lodos y tortas de filtración: conducción, porque la pasta obstruiría un camino de gas. El KJG y el secador al vacío horizontal de rastrillos rascadores ZPG lo resuelven, y el vacío añade un punto de ebullición más bajo cuando la torta es termosensible.
- Polvos y granulados químicos en línea continua: convección en lecho fluidizado vibratorio, o conducción sobre placas apiladas cuando el producto no debe ver un gran volumen de aire. El secador continuo de placas calefactadas PLG rastrilla el material sobre placas calientes con regulación de temperatura por placa.
- Soluciones, emulsiones y suspensiones: ninguno de los dos. Esa alimentación debe atomizarse primero, que es lo que hace el secador por atomización centrífugo LPG en una sola pasada.
- Sólidos termosensibles: conducción al vacío, como en el secador al vacío de doble cono rotativo SZG o en el ZPG, porque la temperatura del producto la fija la pared y no una corriente de gas.
- Material viscoso que debe secarse en segundos: una superficie de cilindro, como en el secador de cilindro por contacto con cuchilla raspadora HG, donde la película mide 0,3-1,5 mm y el tiempo de residencia es de 10-300 segundos.
Elegir el modo según el servicio
| Servicio o comportamiento del material | Modo adecuado | Familia de secadores en este sitio |
|---|---|---|
| Pasta o torta de filtro húmeda, no fluida | Conducción | Secador de paletas o de cuchillas al vacío |
| Gránulos fluidos con calor suave | Conducción | Secador cónico al vacío o de placas |
| Suspensión que debe volverse polvo en segundos | Convección | Secador por atomización centrífuga |
| Polvo termosensible con humedad muy uniforme | Convección a baja temperatura de gas | Secador de lecho fluidizado vibratorio |
| Material con disolvente y recuperación | Conducción al vacío | Secador de paletas al vacío con condensador |
Fuente: gama de productos Ruibo. Confirme el modo con un ensayo de secado antes de dimensionar.
Qué debe responder la oferta
Dos secadores del mismo tamaño nominal pueden diferir mucho en capacidad, así que la especificación debe escribirse a partir de mediciones. Antes de valorar cualquiera de los dos modos, el proveedor necesita la humedad inicial y final con la base indicada, la masa por lote o el caudal continuo, la temperatura máxima del producto y el líquido que se retira.
Si la respuesta es que nadie está seguro, una prueba de secado con el material real lo aclara más rápido que cualquier tabla comparativa. La misma prueba muestra si el material se mantiene friable o se embarra sobre la superficie caliente, y esa observación es la que decide entre rastrillo, cinta y paleta hueca.
Preguntas habituales antes de elegir
- ¿La conducción es siempre más eficiente que la convección?
- No. La conducción evita calentar una gran corriente de gas y en el KJG eso se traduce en aproximadamente 1,22 kg de vapor por kg de agua evaporada. Pero la convección puede aprovechar calor recuperado y secar un polvo termosensible a menor temperatura de superficie. La comparación solo tiene sentido cuando el servicio está definido.
- ¿Puede un secador de convección procesar una pasta?
- No directamente. Una pasta debe granularse o presecarse antes de poder fluidizarse. Las pastas y las tortas de filtración corresponden a una máquina de conducción con un agitador que mantenga limpia la superficie calefactora.
- ¿Qué modo conviene para material húmedo con disolvente?
- La conducción es el circuito cerrado más sencillo: un pequeño caudal de vapor va al condensador y hay poco gas que inertizar. Un sistema de convección puede construirse para disolventes, pero el circuito completo de gas debe cerrarse e inertizarse.
- ¿El medio calefactor decide el modo?
- Lo condiciona, no lo decide. El vapor, el agua caliente y el aceite térmico funcionan en un secador de conducción entre -40 °C y 320 °C. Un secador de convección está limitado por lo que el aire de entrada puede aportar sin dañar el producto.