Equipos de secado al vacío: cómo elegir según el material, la forma y la escala

Elegir un equipo de secado al vacío es sobre todo una cuestión de cómo es su material húmedo al entrar. Los líquidos, lodos y pastas apuntan a secadores agitados o de película, como los de rastrillo, paletas, discos y tambor raspador. Los polvos y gránulos sueltos apuntan a secadores de doble cono, de cinta cónico o de platos continuos. Las tortas húmedas que pueden extenderse en bandejas apuntan a un armario de vacío estático. El tamaño de la carga y la necesidad de una línea continua reducen después la lista a una o dos máquinas.

Contexto rápido: qué abarca realmente «equipos de secado al vacío»

Un equipo de secado al vacío es cualquier secador que elimina la humedad o el disolvente de un producto dentro de un recipiente sellado mantenido por debajo de la presión atmosférica. Reducir la presión baja el punto de ebullición del líquido, por lo que el producto puede secarse a una temperatura mucho menor que con aire caliente. A 20 kPa absolutos, por ejemplo, el agua hierve a unos 60 °C en lugar de 100 °C. Por eso esta tecnología es la opción por defecto para materiales termosensibles, fácilmente oxidables, inflamables o húmedos de disolventes.

Casi todos los secadores industriales al vacío son también secadores de conducción: el calor llega al producto a través de una pared calefactada, un agitador hueco o una bandeja, no mediante una corriente de aire caliente. No hay una gran corriente de gas de escape que arrastre el vapor, así que lo retiran un condensador y una bomba de vacío. Por eso también la recuperación de disolventes es práctica con esta familia de equipos.

La consecuencia práctica para los compradores es que «secador al vacío» no es una sola máquina. SINOTHERMO presenta nueve configuraciones en su gama de secadores de conducción y al vacío, y la adecuada depende de la forma de la alimentación, del caudal y de cómo se comporta el producto al secarse. Para una introducción general a cómo funciona la tecnología, lea primero nuestra guía del secador industrial al vacío. Esta página es el siguiente paso: elegir entre las máquinas.

Paso 1: partir de la forma de la alimentación

La pregunta más útil es si el material llega como líquido bombeable, como pasta o torta, o como sólido suelto.

Observe que varias máquinas aparecen para líquidos y pastas. No son intercambiables, y los pasos siguientes las separan.

Paso 2: por cargas o continuo

La mayoría de los secadores de conducción al vacío trabajan por cargas: cargar, evacuar, calentar, secar, descargar. El modo por cargas conviene a la producción farmacéutica y de química fina, donde cada lote debe ser trazable y limpiarse entre productos.

El funcionamiento continuo es menos habitual en el secado al vacío. Dos máquinas de SINOTHERMO son continuas: el secador vertical de platos al vacío (polvos y gránulos sueltos que se mueven por platos calefactados apilados) y el secador de tambor raspador al vacío (una película fina de pasta recogida por un tambor calefactado giratorio y raspada en forma de escamas). Si su planta fabrica un producto las 24 horas, vale la pena mirarlas. Si fabrica muchos productos en lotes pequeños, quédese con las máquinas por cargas.

Paso 3: adaptar la máquina al material

Secadores agitados por cargas para líquidos, lodos y pastas

Tres máquinas de este grupo comparten la misma idea: un recipiente sellado, calentado por camisa, con un agitador que mueve el producto y, en dos casos, añade superficie de calefacción.

• Secador de rastrillo al vacío (serie ZPG, 300 a 6.000 L de volumen de trabajo): un rastrillo lento voltea el material contra la camisa calefactada. Es el diseño más sencillo y conviene a productos poco pegajosos.
• Secador de paletas al vacío (serie KJG, 3 a 110 m² de superficie de transferencia de calor): paletas huecas en cuña transportan el medio calefactor, lo que añade superficie de conducción y da una acción autolimpiante que limita las incrustaciones en el eje.
• Secador horizontal de discos al vacío (serie ZYG, 500 a 7.000 L de volumen total): discos huecos en un eje calefactado añaden una gran superficie de calefacción en un recipiente compacto.

Las tres funcionan con una fuente de calor entre 50 y 200 °C y producen polvo con aproximadamente un 3 a 10 por ciento de humedad. Para una comparación directa de las máquinas de rastrillo y paletas, consulte secador de rastrillo al vacío frente a paletas. Los diseños de paletas y discos dan más superficie de calefacción para el mismo tamaño de recipiente, lo que suele significar una carga más corta para productos difíciles de secar. El rastrillo es la opción de menor complejidad.

Secadores de película para pastas espesas y pegajosas

El secador de tambor raspador al vacío (serie GT) recubre un tambor calefactado con una película fina que se seca en un tiempo de residencia corto. Maneja materiales espesos y viscosos que resultan difíciles en otros equipos y produce escamas con un 5 a 8 por ciento de humedad. Nuestro artículo sobre el secador de tambor raspador al vacío explica el principio de funcionamiento.

Secado estático en bandejas para productos frágiles de alta pureza

El secador de armario al vacío estático (series YZG y FZG) sostiene bandejas en estantes calefactados. Nada agita el producto, por lo que permanece intacto y totalmente encerrado. La temperatura de la fuente de calor es inferior a 100 °C y la humedad final suele ser del 3 al 5 por ciento. La contrapartida es el tiempo de secado, porque el calor debe conducirse a través de un lecho estático. Lea horno de secado al vacío para ver cómo la profundidad del lecho determina el tiempo de carga.

Secadores de polvos y gránulos que además mezclan

• Secador rotativo de doble cono al vacío (serie SZG, 100 a 5.000 L): toda la carcasa gira y voltea la carga con suavidad. Sin agitador interno, hay poco cizallamiento y la limpieza es fácil. La humedad final es inferior al 5 por ciento. Vea secador cónico al vacío y secador de cono rotativo al vacío para más detalle.
• Secador de cinta cónico al vacío (serie DZLG, 1,0 a 4,0 m³): un agitador de cinta hueco dentro de un cono con camisa agita y calienta a la vez, sin rincones muertos. La humedad final es del 3 al 5 por ciento.
• Secador vertical de platos al vacío (serie PLG): secado continuo de polvos y gránulos sueltos sobre platos calefactados apilados, con una fuente de calor inferior a 200 °C y una humedad final del 3 al 8 por ciento. SINOTHERMO entregó una unidad PLG 1500 de 10 niveles a una universidad para investigación sobre secado de pulpa de bambú, un ejemplo de su uso en proyectos piloto y de desarrollo.

Paso 4: dimensionar por volumen de trabajo y superficie de transferencia de calor, no por volumen del recipiente

Los fabricantes indican volumen total, volumen de trabajo y superficie de transferencia de calor, y no son lo mismo. Un secador de rastrillo listado como ZPG-1000 tiene unos 600 L de volumen de trabajo. Un secador de discos listado como ZYG-1.0 tiene 1.000 L totales y 600 L de volumen de trabajo. Compare las máquinas por volumen de trabajo para el tamaño de la carga y por superficie de transferencia de calor para la rapidez con que pueden evaporar.

Una forma aproximada de pensar en el tiempo de secado: la carga de evaporación es la masa de agua que debe eliminar por carga. Divídala por la superficie de calefacción y una intensidad de secado alcanzable, y obtendrá las horas por carga. Por ejemplo, SINOTHERMO indica una intensidad de secado de 15 a 20 kg de agua por metro cuadrado y hora como rango típico para el secador de discos. Estas cifras dependen mucho del material; tómelas como punto de partida y confírmelas con un ensayo.

Paso 5: decidir qué debe hacer el sistema de vacío

La selección del equipo no termina en el secador. El sistema de vacío forma parte de la especificación.

• Condensador: necesario si quiere recuperar disolvente o proteger la bomba del vapor.
• Tipo de bomba: de anillo líquido, de paletas rotativas o seca, según el disolvente y el nivel de vacío necesario.
• Nivel de vacío: los secadores de rastrillo de SINOTHERMO indican un rango de presión interna de -0,095 MPa (manométrica) y superior. Un vacío más profundo reduce aún más la temperatura de secado pero requiere una bomba mayor y sellos más herméticos.
• Fuente de calor: vapor, agua caliente o aceite térmico, según la temperatura necesaria. El rango estándar es de 50 a 200 °C.

Un ejemplo de selección con números

Tomemos una pasta de pigmento con un 60 por ciento de humedad que se oscurece por encima de 90 °C, producida en lotes de unos 500 kg.

1. 1.La forma de la alimentación es pasta, así que la lista corta es rastrillo, paletas, discos, tambor raspador o bandejas.
2. 2.El producto se fabrica por lotes, por lo que encaja el modo por cargas.
3. 3.Como es termosensible, la fuente de calor debe mantenerse baja, y el vacío permitirá secar muy por debajo de 90 °C de temperatura del producto.
4. 4.Una pasta con esta carga necesita mucha superficie de calefacción por carga, lo que favorece un secador de paletas o de discos frente a uno de rastrillo.
5. 5.Un ensayo en una máquina de paletas y otra de discos confirmaría después el tiempo de secado, el comportamiento de formación de costra y la calidad del polvo antes de decidir la compra.

Es un ejemplo con cifras ilustrativas, no un resultado de cliente. El principio es que la lista corta de máquinas sale del material y la elección final sale de los datos del ensayo.

Errores comunes que conviene evitar

1. 1.Elegir por el volumen del recipiente en vez de por el volumen de trabajo y la superficie de calefacción. Un recipiente mayor no seca más rápido. La superficie de calefacción, sí.
2. 2.Ignorar cómo se comporta el material entre húmedo y seco. Muchas pastas pasan por una etapa pegajosa o con costra. Un secador de rastrillo o de bandejas puede tener dificultades donde uno de paletas o de discos con autolimpieza no las tiene.
3. 3.Especificar el secador sin el condensador y la bomba. El secador solo rendirá tanto como el sistema de vacío que tiene detrás.
4. 4.Elegir una máquina continua para una planta multiproducto. Los secadores continuos son eficientes para un solo producto e incómodos de limpiar entre productos.
5. 5.Saltarse el ensayo. Dos muestras con el mismo contenido de humedad pueden secarse de forma muy distinta. Una prueba piloto es la forma más barata de evitar un error costoso.
6. 6.No indicar el disolvente. Los disolventes inflamables o tóxicos cambian los requisitos de bomba, sellos y protección contra explosiones.

Qué enviar con una solicitud de cotización

Para obtener una propuesta útil, envíe:

• Nombre del material, forma de la alimentación y viscosidad o tamaño de partícula aproximados
• Humedad inicial y objetivo, o disolvente residual
• Tamaño de la carga, o caudal horario si es continuo
• Temperatura máxima admisible del producto
• Tipo de disolvente, si lo hay, y si se necesita recuperación
• Fuente de calor disponible (presión de vapor, agua caliente o aceite térmico)
• Cualquier requisito de higiene, limpieza o protección contra explosiones

Ensaye antes de especificar

SINOTHERMO realiza pruebas piloto de pago de secado al vacío y por conducción, para que pueda comparar tipos de máquina con su propio material antes de comprometerse. Puede solicitar una prueba piloto; los datos que reciba, incluidos el tiempo de secado, la humedad final y el comportamiento del polvo, son suyos para comparar propuestas de cualquier proveedor. Si aún está eligiendo entre tecnologías, cómo elegir un secador industrial trata la decisión más amplia.

Conclusión

Parta de la forma de la alimentación, decida entre por cargas y continuo y compare después las dos o tres máquinas que encajan según el volumen de trabajo y la superficie de calefacción. Trate el condensador y la bomba de vacío como parte de la selección y confirme la elección con un ensayo. Nuestra página de tecnología de secado al vacío y la de secado por conducción dan los principios de fondo.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es el mejor equipo de secado al vacío para materiales termosensibles?

No hay una única mejor máquina. Para polvos, un secador rotativo de doble cono al vacío es suave porque voltea la carga sin agitador interno. Para pastas y lodos, un secador de paletas o de discos da una gran superficie de calefacción a baja temperatura. Para productos frágiles de alta pureza, un secador de armario al vacío estático evita cualquier esfuerzo mecánico. En todos los casos, el vacío permite que el producto se seque muy por debajo de su punto de ebullición normal.

¿Cuál es la diferencia entre un secador al vacío y un horno de vacío?

Un horno de vacío suele ser una cámara estática con estantes, usada para lotes pequeños y trabajo de laboratorio. Los equipos industriales de secado al vacío incluyen diseños agitados, rotativos y continuos pensados para volúmenes de producción. El secador de armario al vacío estático es el equivalente industrial del horno de vacío.

¿Pueden los equipos de secado al vacío recuperar disolventes?

Sí. Como el vapor sale por un condensador y no por una corriente de escape caliente, el disolvente puede condensarse y recogerse. El tamaño del condensador y la temperatura del refrigerante dependen del disolvente.

¿Cómo sé si necesito un secador al vacío por cargas o continuo?

Si fabrica varios productos en lotes y limpia entre ellos, convienen las máquinas por cargas. Si hace funcionar un producto de forma continua con caudal estable, pueden convenir el secador vertical de platos al vacío o el de tambor raspador. Una máquina continua es más difícil de cambiar de un producto a otro.

¿Cuánto cuesta un equipo de secado al vacío?

El precio depende del tamaño, la superficie de calefacción, los materiales de construcción y el sistema de vacío. No publicamos precios de lista porque las configuraciones varían mucho. Envíe los datos anteriores y prepararemos una cotización.

¿Cuánto dura una carga de secado al vacío?

Depende de la carga de evaporación, la superficie de calefacción, el comportamiento del producto y el nivel de vacío. La superficie de calefacción y la intensidad de secado del producto determinan el tiempo de carga, y una prueba piloto es la forma fiable de medirlo.

¿Ofrece SINOTHERMO secado por encargo?

No. SINOTHERMO fabrica y vende equipos de secado y ofrece pruebas piloto de pago para que pueda validar un proceso antes de comprar.