ATOMIZADOR INDUSTRIAL

ATOMIZADOR INDUSTRIALOBANDO DURAND, EnriqueRISCO ARRASCUE, Frank

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFacultad de Ingeniera QumicaATOMIZACIONPROCESOS INDUSTRIALESCOHETESGENERACION DE ENERGIAMEJORAS EN EL ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DEL SPRAYPRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

AIRE A PRESIONSUFRE UNA ACELERACION, QUE DISMINUYE LA PRESION(BERNOULLI)TUBO QUE DISMINUYE DE SECCIONLA PRESION REDUCIDA ABSORVE EL LIQUIDO(VENTURI)

PROYECTA HACIA ADELANTE UNA PELICULA DE FINAS GOTASPERFUMES

INYECCION DE COMBUSTIBLES (Y-jet)

SECADO POR ATOMIZACION

SECADO POR ATOMIZACION

Operacin industrial, para produccin de polvo industrialAtomizar liquido, solucin, emulsin o suspensin en un medio de gas caliente en un solo paso

PROCESO DE LA LECHE EN POLVO

PARTICULAS NO AGLOMERADAS DIFICILES DE DISOLVER EN AGUAUNA ETAPA

DOS ETAPASSECADOR DE LECHO FLUIDIZADOMEJORAS EN LOS SISTEMASDispositivo atomizador con distribucin mas amplia de tamao de partculasRecirculacin de finosInsercin de lecho fluidizadoSE DEBEN MANIPULAR LAS VARIABLES DE OPERACIN DEL SECADOR PARA OBTENER PROPIEDADES DE POLVO DESEABLE CON EL FIN DE OPTIMIZAR LA CALIDAD DEL PRODUCTOHISTORIA DE SECADO

PRIMER PERIODOLa temperatura de la gota llega a la Tbh (determinado por las condiciones de operacinSEGUNDO PERIODOEl aumento de Tpart suplanta la Tbh y tiende a alcanzar el equilibrio trmico con el gas

CONTENIDO DE HUMEDADDE GRAN IMPORTANCIA EN LA CALIDAD DEL PRODUCTOCONTENIDO DE AGUA (LIGADA, LIBRE) VIDA UTIL, CRECIMIENTO DE CONTAMINANTESISOTERMAS DE ADSORCION (estudio)DISTRIBUCION DE TAMAO DE PARTICULASTAMAO, AGLOMERACION, FORMA Y AREA SUPERFICIALRELACIONADOS AL ATOMIZADORY A LA ALIMENTACIONNEUMATICOS(Boquilla de presin)TAMAO UIFORMEROTATORIOS(rpm, caudal)VERSATILESSONICOS(Frecuencia ultrasnicas)GOTAS FINAS, CAUDALES BAJOSDENSIDADTIENE IMPORTACIA ECONOMICA, FUNCIONAL Y COMERCIALALTA DENSIDAD IMPLICA VOLUMENES BAJOS, LO QUE FAVORECE EL TRANSPORTE DE MATERIALES, MANIPULACION Y ALMACENAMIENTOPEGAJOSIDADPOLVOS HIGROSPCOPICOS, QUE BAJO CONDICIONES DE HUMEDAD PUEDEN AGRUPARSE Y ESTOS NO FLUYEN LIBREMENTE O SE PEGAN A LAS PAREDES DEL EQUIPOAGENTES DE TRANPORTEINYECCION DE GAS FRIO

MODELO EMPIRICOTemperatura, velocidad de alimentacin y la humedad de la entrada de gas de secado;Concentracin, velocidad de alimentacin y la temperatura de la emulsin de alimentacin o solucin;Tipo, la presin o rotacin de atomizador Tipo de contacto aire-lquido La presin dentro de la cmara de secado por pulverizacin.DISEO FACTORIAL

Donde y que representa la estimacin de la variable de respuesta y 0, 1, 2, 3 son los parmetros del modelo

BALANCE DE MASALa masa de la partcula o de la gotita : mp (kg)Pvs: presin parcial de la superficie de la gotita (Pa)Pvp: presin parcial de vapor de agua en el volumen de aire (Pa) : la tasa de secado relativa (-)Ap : rea superficial de la gota(m2),Kp es el coeficiente de transferencia de masa (basada en la presin parcial) (kg m-2 s-1 Pa-1). h: distancia axialUp: velocidad de la particula

rea superficial de las gotas

Contraccin cambia el dimetro de las mismas

COEFICIENTES DE TRANSEFERENCIA DE MASA

W: aguaA: aireDv: difusividad de agua en aire (m^2.s-1)(Perry Chemical Engineering Handbook, 1997):

TRANSFERENCIA DE ENERGIAKa: conductividad trmica del aire hmedo (W m-1 K-1)Hfg: calor latente de evaporacin del agua (J kg-1)m: masa de slidos en la gotita (kg)Cp: capacidad de calor especfico (J kg-1 K-1).

Otros productos y propiedades de las partculas se calculan de la siguiente manera

PREPARACION DE PASTAS CERAMICASEste procedimiento se ha impuesto totalmente en la fabricacin de pavimentos y revestimientos cermicos por mono coccin, MOLTURACION POR VIA HUMEDA Y SECADO DE LA COMPOSICION POR ATOMIZACION

PREPARACION DE LA PASTA CERAMICAEs un proceso de secado donde una suspensin pulverizada en finas gotas entra en contacto con aire caliente para producir un producto solido con bajo contenido de agua

1) En la barbotina2) Despus de la atomizacinPROCESO DE SECADO

Electroventilador de presurizacinQuemadorTubera (acero) termo aisladaDistribuidor anular (mov. de rotacin)Torre de secadoBarbotinaBombas (P cte)FiltrosBoquillas (orificio calibrado)Producto secadoCiclnVentilador principalAbatidorAire limpioFajas transportadoras a silos de almacenamiento

CORONALANZADISCOAtomizadores de disco rotatorios

VELOCIDAD PERIFERICA (Vp)depende del dimetro y de la velocidad de rotacin del disco y vale:

D = Dimetro del disco (mm)N = Velocidad de rotacin del disco (rpm)El tamao de las partculas atomizadas aumenta cuando disminuye la velocidad perifrica, vp, es decir cuando lo hace el dimetro del disco y/o la velocidad de rotacin del discoBoquillasLa alimentacin llega a la boquilla de presin.La boquilla convierte la presin en energa cintica y la papilla o barbotina sale de la boquilla como una pelcula a alta velocidad que se desintegra en pequeas gotasLa variacin de la presin aplicada a la barbotina permite el control de su caudal y de sus caractersticasEL TAMAO MEDIO DEL ATOMIZADO ES PROPORCIONAL AL CAUDAL DE ALIMENTACIN Y A LA VISCOSIDAD DE LA BARBOTINA E INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA PRESINds=Dimetro medio de la partcula (micras) =Tensin superficial de la barbotina (dinas/cm)P= Presin en la boquilla (psi)=Viscosidad (poises)L=Densidad del lquido (g/cc)Q= Caudal volumtrico Kn=Constante de la boquilla, que depende del ngulo de pulverizacindo=Dimetro del orificio (Pulgadas)

VELOCIDAD PERIFERICA (Vp)

ATOMIZADOR DE BOQUILLALIQUIDO DE ALIMENTACIONAIRE COMPRIMIDORODAJE INICIAL LIQUIDO Y DESINTEGRACIONATOMIZACION EN LA REGION DE CORTECAMARA DE MEZCLATAPA Y SALIDA DE LA BOQUILLALA CAPACIDAD DE PRODUCCIN DE UNA BOQUILLA DE PRESIN VARA CON LA RAIZ CUADRADA DE LA PRESIN.

Una sola boquilla no puede manejar altas velocidades de alimentacin, por lo que para aumentar la capacidad de produccin deben usarse sistemas multiboquillas o corona, donde las boquillas pulverizadoras estn montadas en un anillo de acero inoxidableDISPOSICION DE LAS BOQUILLASEn una disposicin tipo corona el movimiento automtico permite una extraccin rpida de esta para el mantenimiento, cosa muy til cuando hay cambios frecuentes de produccinLas boquillas tambin pueden estar montadas en una serie de lanzas colocadas radialmente. Las lanzas pueden girar en su eje y de esta forma se puede regular la orientacin de las boquillas segn el tipo de barbotina a atomizar. se pueden extraer las lanzas sin interrumpir la actividad del atomizador, cosa muy til cuando hay producciones continuas muy largas

CONTACTO AIRE-ATOMIZADO

ANILLO DE GAS DISPERSORENTRADA DE GASATOMIZADORSALIDA DE GASALIMENTACION EN SUSPENSIONGAS DISPERSORSOLIDOSENTRADA DE GASSOLIDOSGASSECADORES DE ATOMIZADOR ROTATORIO

PROCESO INDUSTRIAL

Silos (materias primas)Cinta (m.p. dosificadas)Silos (m.p. dosificadas)Cinta extractora-pesadoraDeposito defloculante solidoCclea extractoraDosificador defloculante solidoAlimentacin (molino)9. Molino10. Colector de descarga (barbotina)11. Tanque recogido y agitacin (barbotina)12. Batera de tamices13. Agitadores y tanque de deposito (barbotina)14. Deposito agua15. Contador agua16. Bomba agua17. Bomba barbotinaBalance de Materia y Energa Un balance alrededor del sistema, sin prdidas o acumulacin:

Esquema del secador por aspersin

Eficiencia trmicaEcuacin para la eficiencia trmica global y eficiencia de la evaporacin:

T1 = temperatura del aire caliente a la entrada, T2 = temperatura del aire a la salida, To = temperatura del aire atmosfrico, Tsat = temperatura de saturacin.

Interaccin entre gota y aire

Las fuerzas actuando sobre una partcula se puede expresar como:

D : dimetro de la gota, Cd : coeficiente de arrastre, Vr : velocidad de la gota relativa al aire, A : rea de la gota , pw: densidad de la gota, pa : densidad del aire.

Secado de gotas de lquido puro.

La transferencia de calor y masa ocurre bajo condiciones turbulentas alrededor de la gota del lquido, pueden expresar como sigue:

Balances de materia y energa en la gota

w es la humedad (Kg agua/Kg de slido seco).t es el tiempo (s).Km es el coeficiente de transferencia de masa (Kg/m-s2).pw y pa son la presin parcial del agua y del aire respectivamente (kPa)Deff es la difusividad efectiva.l densidad del lquido (Kg/m3)

El balance de energa nos muestra la variacin de humedad con respecto del tiempo

Tiempo de secadoPeriodo de velocidad constante

Periodo de velocidad decreciente

CAMARA DE SECADO

El diseo de la cmara incorpora formas geomtricas como cilindros, conos o paraleleppedos

Relacin entre altura y dimetro para la cmara de secado

Relacin entre tamao promedio de partcula y dimetro mnimo para la cmara de secado