Desarrollo de una técnica lagrangiana para el dimensionamiento y análisis paramétrico de secadores rotativos - Durán Oscuez, Carlos Geovanny (2014)
En este trabajo se pretende probar la hipótesis de que es factible analizar secadores rotativos desde una perspectiva lagrangiana, la cual combine la transferencia de calor y masa con el movimiento de una partícula individual a través del secador. Un secador rotativo es un cilindro metálico giratorio dispuesto de forma horizontal, con o sin inclinación, por el cual pasa aire caliente para extraer humedad del producto. En el interior del cilindro se encuentran montadas unas paletas que recogen el material granular desde el fondo y lo descargan hacia la corriente de aire para formar una cascada de partículas. En la primera parte del estudio, se desarrolla un análisis termodinámico del secador para obtener el flujo másico y las propiedades del aire requeridas para secar cierta cantidad de producto húmedo. Luego se establece un ángulo de caída representativo de toda la cortina de sólidos, con el cual se estima la altura promedio de caída. A partir de allí, el análisis se concentra en simular el movimiento de una sola partícula que cae desde dicha altura hacia el fondo del tambor, donde es nuevamente recogida por una paleta para repetir el ciclo de levantamiento y caída a lo largo del secador. Durante su recorrido, se determina la tasa de transferencia de calor y masa en pasos de tiempo definidos, registrando las variaciones en las propiedades de la partícula y del aire, y sumando los desplazamientos sucesivos de la partícula hasta obtener la longitud de tambor correspondiente al nivel de humedad deseado en el producto. Para medir la validez de este planteamiento, se diseñó un software que permitió aplicar la metodología propuesta a dos secadores rotativos previamente analizados con otros modelos existentes, uno para partículas de madera y otro para concentrados de zinc. De este modo, se compararon los datos teóricos obtenidos con el modelo propuesto contra aquellos de los modelos existentes, y contra la información experimental disponible. Los resultados indican una diferencia relativa de 6.36% entre las estimaciones del modelo propuesto y las del modelo existente para el contenido de humedad final en la madera. Asimismo, se encontró un buen ajuste entre el perfil de humedad teórico generado por el modelo propuesto y los datos experimentales de humedad para concentrados de zinc, en función de la posición axial en el secador, obteniéndose un error relativo de 4.62% en el contenido de humedad final del producto.