Estudio de la Eficiencia Energética de un Secadero de Yerba Mate
28
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE RESUMEN Los objetivos del presente trabajo fueron: Realizar los balances de masa y energía en un secadero de yerba mate (compuesto de un sapecador, dos secaderos de cinta y la canchadora) Calcular su eficiencia térmica y comparar con datos existentes en la bibliografía. La planta industrial utilizaba gas propano como combustible y se realizaron mediciones de los flujos, temperaturas y humedades de entrada y salida, durante 7 días. Del balance de masa se puede destacar la gran pérdida de humedad que tiene lugar en el sapecador (principalmente en las hojas) y el menor valor en las etapas 1 y 2 de secado (principalmente en los palos). Con el balance de energía se determinaron las pérdidas de calor en cada uno de los equipos. De las pérdidas totales, el 75% corresponde al sapecador y los 25% restantes se pierden en los dos secaderos en porcentajes similares. Para estimar la eficiencia energética del proceso, se calculó la energía total generada en la combustión en las tres etapas. Para calcular la energía utilizada, se consideró la energía para evaporar el agua en las tres etapas. De acuerdo a esto, el 45,1% del calor generado se Balance de materia y energía Página 1
description
balance de materia y energia
Transcript of Estudio de la Eficiencia Energética de un Secadero de Yerba Mate
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
RESUMEN
Los objetivos del presente trabajo fueron:
Realizar los balances de masa y energía en un secadero de yerba mate
(compuesto de un sapecador, dos secaderos de cinta y la canchadora)
Calcular su eficiencia térmica y comparar con datos existentes en la
bibliografía.
La planta industrial utilizaba gas propano como combustible y se realizaron
mediciones de los flujos, temperaturas y humedades de entrada y salida, durante
7 días.
Del balance de masa se puede destacar la gran pérdida de humedad que tiene
lugar en el sapecador (principalmente en las hojas) y el menor valor en las
etapas 1 y 2 de secado (principalmente en los palos).
Con el balance de energía se determinaron las pérdidas de calor en cada uno de
los equipos. De las pérdidas totales, el 75% corresponde al sapecador y los 25%
restantes se pierden en los dos secaderos en porcentajes similares.
Para estimar la eficiencia energética del proceso, se calculó la energía total
generada en la combustión en las tres etapas. Para calcular la energía utilizada,
se consideró la energía para evaporar el agua en las tres etapas. De acuerdo a
esto, el 45,1% del calor generado se utilizó para evaporar el agua, el 14,3%
corresponden a las pérdidas de calor en los equipos y el 40,6% restante es calor
no utilizado y es el que se pierde con las corrientes gaseosas, sólidas y para
calentar el sólido.
En la bibliografía se citan eficiencias térmicas más elevadas para estos dos tipos
de equipos.
Balance de materia y energía Página 1
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
INTRODUCCION
Se denomina “Secadero” al establecimiento industrial donde se realiza el
procesamiento primario de la yerba mate. La materia prima que llega al
establecimiento industrial se deposita en una playa de recepción y luego de
cierto tiempo, son transportadas hasta la cinta de alimentación del sapecador.
En el sapecador, las ramas se ponen en contacto con la llama y gases de
combustión provenientes del quemado de leña (o gas propano en algunos
casos). Luego de esta etapa, algunos establecimientos poseen un pre-secador,
que también opera a altas temperaturas y cortos tiempos.
La etapa de secado se lleva a cabo con diferentes condiciones de tiempos de
residencia y temperatura de los gases. En la etapa siguiente se realiza una
molienda gruesa y se eliminan los palos de mayor tamaño.
Las condiciones de trabajo en los establecimientos difieren mucho entre sí, en
cuanto a las condiciones de procesamiento y el tiempo de residencia. En la
mayoría de ellos se realiza muy poco control de las condiciones de trabajo.
Generalmente son del tipo subjetivo, como por ejemplo, el romper los palos y de
acuerdo al ruido producido estimar el contenido de humedad.
Pero al medir el contenido de humedad del producto a la salida, se encuentra
bastante uniformidad entre los diferentes establecimientos, con valores que
oscilan entre el 2 y el 4%, en base húmeda.
Son objetivos del presente trabajo realizar los balances de masa y energía en un
secadero, calcular la eficiencia térmica y comparar con datos existentes en la
bibliografía.
Balance de materia y energía Página 2
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
DIAGRAMA DE PROCESOS
Balance de materia y energía Página 3
YERBA MATE
COSECHA
SAPECADO
CANCHADO
ESTACIONAMIENTO
MOLIENDA
ENVASADO
TIPO BARBACUA
DE BARBACUA
TUBOS ROTATIVOS
SECADO
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
PROCESO DE ELABORACION
El proceso de elaboración comienza con la cosecha, considerada como el último
eslabón del proceso productivo y primero del de elaboración. Le sigue un
conjunto de pasos cuya finalidad es la reducción del contenido de humedad del
producto, constituido por el sapecado y el secado, para finalizar con el canchado
(molienda grosera). El material producto del canchado es la materia prima que
ingresa al molino yerbatero.
COSECHA
Se cortan cuidadosamente las ramas cargadas de hojas, empleando tijera
o serrucho, según requiera su grosor.
Las cosechas intensas generan desequilibrios en la estructura y fisiología
de la planta, por lo que resulta aconsejable dejar en los ejemplares
alrededor del 25% del follaje, con cierta proporción de ramas
medianamente gruesas con hojas.
Cosechadas las ramas, se procede a la "quiebra", separando las más
gruesas de las menores y de las hojas aisladas. Las ramas seleccionadas
se acondicionan sobre amplios lienzos de arpillera ("ponchadas") que con
sus cuatro extremos ligados forman un atado que recibe el nombre de
"raído”. Esto disminuye el volumen del material recogido y facilita un
transporte más eficiente.
SAPECADO
El sapecado es un secado muy rápido (dura de 20 a 30 segundos), que
debe realizarse dentro de las 24 hs. de efectuada la cosecha.. Consiste
en exponer las ramas a la acción directa de llamas, lo que genera vapor
de agua en el parénquima foliar, formándose así pequeñas ampollas que
rompen la epidermis de las hojas con un ligero crepitar.
El proceso también inactiva el protoplasma, destruyendo las enzimas
responsables de los procesos biológicos de degradación. Esto impide la
oxidación de las sustancias tánicas contenidas en la hoja, asegurando la
Balance de materia y energía Página 4
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
conservación de su color verde. Durante el sapecado la yerba mate
adquiere su aroma característico y pierde el sabor a hoja verde o tisana.
SECADO
Dentro de las 24 horas siguientes al sapecado, el material debe ser
sometido a un proceso de secado para reducir su contenido en humedad,
hasta un valor que oscila entre 3% y 6%, lo que provoca una disminución
de su peso. Según los especialistas, el punto óptimo de secado se
produce cuando “la fracción de palo (ramitas) se quiebra con facilidad”.
Puede secarse directamente el material sapecado o bien realizar antes
una separación, para obtener una fracción de hoja y otra de palo, lo que
posibilita mezclar luego diferentes proporciones de las mismas.
Existen varios tipos de secaderos, según el nivel tecnológico de las
empresas:
Tipo barbacuá: son sencillas estructuras tubulares que suelen
construirse con cañas tacuaras, en cuyo interior se coloca la yerba
mate. El proceso es largo y dura un mínimo de 8 horas, por lo que
suele realizarse tradicionalmente durante la noche.
De cinta: estructuras de mayor nivel tecnológico, consisten en una
serie de cintas móviles que reciben calor desde su parte inferior. La
yerba mate circula por tales cintas, perdiendo humedad en todo el
circuito. Este proceso es más rápido con duración aproximada de 5
horas.
De tubos rotativos: estos equipos producen una secanza rápida, con
duración inferior a 1 hora.
CANCHADO
Una vez secada, la yerba es sometida a un proceso de trituración tosco,
conocido con el nombre de canchado, que fracciona el material en trozos
de aproximadamente un centímetro cuadrado, con el fin de facilitar su
embolsado y transporte. En general, se guarda una relación de 3 a 1 en
volumen entre la hoja verde y la yerba mate canchada.
Balance de materia y energía Página 5
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
Antiguamente el canchado -en cuyo transcurso se dispersa gran cantidad
de polvo- se realizaba esparciendo la yerba sobre un lugar plano,
recubierto de arpilleras, a las que denominaban "canchas", de allí su
denominación. Era una operación similar a la primitiva trilla del trigo, en la
cual se golpeaba manualmente la yerba mate, mediante espadones o
machetes de madera dura.
ESTACIONAMIENTO
Tras el canchado, la yerba se coloca en bolsas de arpillera de 40 – 50 kg
y entra en período de estacionamiento. Este proceso puede ser natural o
acelerado.
En el primero se mantiene almacenada en depósito por un lapso que
oscila entre los 6 y los 24 meses, a fin de que se produzcan los procesos
de transformación espontánea, y el producto adquiera las características
de sabor, aroma y color requeridas por los consumidores.
En el procedimiento acelerado permanece por un período de 30 a 60 días
en un depósito con temperatura, humedad y circulación de aire reguladas,
de manera que la yerba adquiera características organolépticas similares
a las del estacionamiento natural.
MOLIENDA
Una vez canchada y estacionada, la yerba pasa a la molienda. Esta
comprende sucesivas operaciones de trituración, zarandeo y mezcla, que
arrojan como resultado final la yerba mate adecuada al gusto de
diferentes regiones y grupos de consumidores.
La materia prima se coloca sobre cintas transportadoras que la conducen
hacia una zaranda circular de alambre, conocida como "zaranda de
limpieza", que elimina posibles cuerpos extraños, palos y ramas
excesivamente gruesas. El proceso continúa con un zarandeo primario de
clasificación que separa las hojas muy grandes y el palo.
Balance de materia y energía Página 6
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
Estas hojas se someten a una trituración más o menos intensa en un
molino o bien en el "trapiche" (tanque de hierro en el que giran dos
pesados rodillos de hierro, de forma cónica truncada y superficie estriada)
y luego son zarandeadas nuevamente. En este punto se utilizan zarandas
vibradoras que permiten obtener distintos productos según su grado de
trituración, que se almacenan en silos especiales denominados
"percheles".
Concluida la clasificación se puede proceder a una mezcla con "palos",
(cortados previamente en trozos uniformes mediante un “corta palos"), en
distintas proporciones, según características deseadas de acuerdo a
calidad, origen y sabor, entre otras. Del proceso y de la granulometría de
la mezcla depende el sabor que diferencia las distintas yerbas.
ENVASADO
Finalizadas las operaciones de molienda, clasificación y mezcla, se
procede al envasado del producto final. Para preservar las características
organolépticas de la yerba mate, los envases cuentan con varias capas
de diversos materiales. Las presentaciones más usuales son de medio y
de un kilogramo, aunque también se comercializan envases de un cuarto
y de dos kilogramos.
Balance de materia y energía Página 7
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
MATERIALES Y METODOS
MATERIA PRIMA
La materia prima a procesar
son ramas de yerba mate
que tienen longitudes que
varían entre 10 y 60 cm y
pesos entre 10 y 30 g. Las
mismas con cortadas por
operarios que utilizan
machetes o tijeras de podar y
colocadas en paños abiertos
extendidos, luego son atadas
y pesadas y transportadas al
establecimiento en camiones
y/o tractores con acoplados.
En el establecimiento
industrial, los camiones son pesados y las ramas se dejan caer sobre una
planchada de cemento. Por medio de una cinta transportadora, cargada
por operarios, o pequeñas retroexcavadoras con transportadas a la cinta
de alimentación del sapecador.
DESCRIPCION DEL PROCEDIMIENTO
En dicho establecimiento, las ramas que están en la planchada son
transportadas con una retroexcavadora hasta una cinta transportadora
ancha y luego a otra de menor tamaño y entre ambas se tiene un
controlador del flujo de ramas. Esta segunda cinta es la que alimenta en
sapecador.
El zapecador es de tipo cilíndrico de 9,6 m de longitud y gira a 10 rpm. En
el extremo donde se introducen los sólidos se produce la combustión del
propano y también se introduce el aire. Las ramas pasan a través de la
llama (de aproximadamente 1 m de longitud) unas tres veces al ser
transportados hacia el otro extremo por el movimiento del cilindro. En todo
Balance de materia y energía Página 8
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
este trayecto se produce el contacto con los gases de combustión en
corriente paralela. En el extremo de salida, las ramas caen a una cinta
transportadora y los gases salen al exterior por una chimenea en donde
se encuentra un deflector para regular su flujo. Las ramas son
transportadas por la cinta hasta la alimentación del primer secadero.
En las dos etapas de secado se utiliza un secadero de cinta con flujo
cruzado de los gases.
En la primera etapa, los gases de combustión del propano entran al
secadero impulsados por dos ventiladores, alimentando, cada uno de
ellos a 12 entradas diferentes ubicadas dos metros por debajo de la cinta.
Después de atravesar el lecho de ramas, de aproximadamente 1 m de
altura, los gases de combustión salen al exterior por chimeneas ubicadas
en el techo. Las ramas salen por el extremo opuesto a la entrada tras
recorrer una distancia aproximada de 20 m en 1 h y 30 minutos. Por
medio de una cinta, son transportadas a la segunda etapa de secado. La
misma, a diferencia de la primera, tiene una sola entrada de gases de
combustión.
Balance de materia y energía Página 9
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
A la salida del segundo secadero, las ramas se introducen a un molino de
martillos, el que a la salida tiene una criba para separar los palos más
gruesos. Las hojas molidas y los palos finos son cargados en bolsas de
40-50 Kg y trasladados a los depósitos.
MEDICION DE LA TEMPERATURA Y VELOCIDAD DEL AIRE
La temperatura del aire se midió utilizando termómetros y las velocidades
de los gases utilizando un medidor tipo ventilador con cuentavueltas. Las
mediciones se realizaban por triplicado en diferentes tiempos y durante 7
días.
DETERMINACION DEL PORCENTAJE DE HOJAS Y PALOS EN LAS
RAMAS VERDES
Para determinar estos porcentajes se recolectaron muestras de ramas de
diferentes partidas (aproximadamente 5 Kg) y se llevaban al laboratorio,
donde se separaban las hojas de los palos en forma manual y luego se
pesaban por separados. Se obtenía una muestra en cada día de trabajo.
Balance de materia y energía Página 10
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
RESULTADOS
La cantidad de ramas procesadas fue estimada de datos otorgados por la
empresa:
R1 = 3859,9 Kg/h
Los porcentajes de hojas y palos, obtenidos de acuerdo a la metodología
descripta, es el siguiente:
Hojas = 65,33%P
Palos = 34,67%
Considerando el flujo total de ramas y los porcentajes de hojas y palos, se puede
calcular los flujos de hojas y palos a ser procesados:
H1= R1 * 0, 6533 = 3859, 9 * 0, 6533 = 2521, 7 Kg/h
P1 = R1 * 0, 3467 = 3859, 9 * 0, 3467 = 1338, 2 Kg/h.
Los valores de contenidos de humedad para las hojas y los palos a la entrada
del sapecador fueron:
Balance de materia y energía Página 11
SAPECADOR
GS1= Entrada de Gases
R1 = Entrada de Ramas
GS2= Salida de Gases
Qp1 = Perdida de calor
R2= Salida de Ramas
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
Hojas: xh1= 0,5970
Palos: xp1= 0,6242 .
Considerando el flujo total de hojas y palos y los contenidos de humedad, se
puede calcular los flujos de sólido seco de ambos materiales:
Hs1= 2521,7*(1-0,5970)= 1016,2 Kg/h
Ps1= 1338,2*(1-0,6242)= 502,9 Kg/h.
Realizando un balance de masa total se puede calcular la cantidad de agua que
ingresa con las ramas de yerba mate:
A1= 2340,8 Kg/h
La determinación del flujo de salida de los gases del sapecador se realizó a la
metodología descripta en materiales y métodos. Los resultados fueron los
siguientes:
Gs2 = 14328 Kg/h
Y2 = 0,14 Kgagua/Kggas
Los contenidos de humedad se determinaron en el laboratorio y fueron los
siguientes:
Hojas: xh2= 0,1692
Palos: xp2= 0,5588
El flujo total de salida del sapecador se obtuvo por un balance de masa del flujo
de sólidos:
R2= 2363,0 Kg/h
Como es muy difícil medir el flujo de aire de entrada, el mismo se estima a partir
de un balance de masa en el zapecador, resultando:
Gs1 = 14438,3 Kggas/h
La cantidad de propano utilizado en el sapecador fue suministrada por la
empresa, y el valor dado corresponde al promedio de los 7 días de trabajo:
= 173,4 Kg/h
Balance de materia y energía Página 12
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
El calor generado en la combustión se calculó considerando combustión
completa del propano, y de acuerdo a su calor de combustión, se generan:
Calor generado en la combustión = 173,4 Kg/h*11016 Kcal/Kg
= 1910174,4 Kcal/h.
La temperatura de los gases, si se considera mezcla completa se calcula
considerando que todo este calor se utiliza para calentar el aire y resultó:
tGg= 559ºC
Las pérdidas de calor se estiman con un balance de energía total. Para realizar
el mismo se utilizan las propiedades termodinámicas del aire, de las hojas y
palos
QP1= Flujos de entrada + Calor generado por la combustión – Flujos de salida
= 308440,5 Kcal/h
PRIMER SECADERO
En la figura siguiente se puede observar un diagrama de flujo de las corrientes
de entrada y salida al primer secadero:
Balance de materia y energía Página 13
Qp2 = Perdidas de Calor
V4 = Salida de Gases
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
Las cantidades de hojas y palos que entran al primer secadero se consideran
igual a las que salen del sapecador. Por lo tanto,
R3= 2363,0 Kg/h
xh3= 0,1692
xp3= 0,5588
Los valores de caudal y temperatura fueron medidos en las dos entradas del
secadero y son:
V3a = 16157 m3/h
tG3a = 110°C
Gs3a = 14555,9 Kg/h
V3b = 15842 m3/h
tG3b = 100°C
Y3b = 0,0156 Kgagua/Kggas
Gs3b = 14668,5 Kg/h
La temperatura de salida de los gases tiene un valor medio de 47ºC y el flujo de
gas seco es la suma de los flujos de entrada:
Gs4 = 29224,4 Kg/h
Balance de materia y energía Página 14
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
Los valores de contenidos de humedad a la salida, determinados
experimentalmente fueron:
Hojas: xh4= 0,0557
Palos: xp4= 0,2492
Como el flujo de material seco permanece constante, el flujo total de salida, es:
R4= 1745,9 Kg/h
Con un balance de agua, se puede determinar la humedad absoluta del aire a la
salida, resultando:
Y2 = 0,0367 Kgagua/Kggas
Las pérdidas de calor se estiman con un balance de energía total. Para realizar
el mismo se utilizan las propiedades termodinámicas del aire y de las hojas y
palos:
QP2= Flujos de entrada– Flujos de salida = 47241,5 Kcal/h
SEGUNDO SECADERO
En la figura siguiente se puede observar un diagrama de flujo de las corrientes
de entrada y salida al segundo secadero:
Balance de materia y energía Página 15
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
Las cantidades de hojas y palos que entran al segundo secadero se consideran
igual a las que salen del primer secadero. Por lo tanto,
R5= 1745,9 Kg/h
xh5= 0,0557
xp3= 0,2429
Los valores de caudal y temperatura fueron medidos durante 7 días en la
entrada del secadero y son:
V5 = 11158,6 m3/h
tG5 = 100°C
Gs5 = 10332,0 Kg/h
La temperatura de salida de los gases se midió experimentalmente y su valor
promedio fue de 60°C. El valor del flujo de gas seco de salida es igual al flujo de
gas seco de entrada:
Balance de materia y energía Página 16
ZAPECADOR
Qp3 = Perdidas
de calor
R5 = Entrada de Ramas
V6= Salida de Gases
V5 = Entrada de
gases
R6= Salida de Ramas
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
Gs6 = 10332,0 Kg/h
Los valores de contenidos de humedad a la salida, determinados
experimentalmente fueron:
Hojas: xh6= 0,0344
Palos: xp6= 0,1719
Como el flujo de material seco permanece constante, el flujo total de salida, es:
R6= 1659,7 Kg/h
Con un balance de agua, se puede determinar la humedad absoluta del aire a la
salida, resultando:
Y6 = 0,0239 Kgagua/Kggas
Las pérdidas de calor se estiman con un balance de energía total. Para realizar
el mismo se utilizan las propiedades termodinámicas del aire, de las hojas y
palos
QP3= Flujos de entrada– Flujos de salida = 54010,5 Kcal/h
Balance de materia y energía Página 17
ZAPECADOR
R7 = Entrada de Ramas
R8 = Salida yerba Molida
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
Los flujos de material seco y de contenido de humedad de entrada a este
secadero coinciden con los de la salida del segundo secadero:
Hojas: xh7= 0,0344
Palos: xp7= 0,1719
R7= 1659,7 Kg/h
El flujo de salida de palos se obtuvo a partir de los datos que la empresa dispone
y las horas de trabajo; mientras que el contenido de humedad corresponde al de
los palos más gruesos:
Ps9 = 50,3 Kg/h
xp9= 0,2173
Realizando un balance de sólidos secos y de agua, se puede obtener los valores
de flujo total de sólidos a la salida:
R8= 1595,4 Kg/h
Su contenido de humedad se determinó experimentalmente y resultó:
x8= 0,0794
Balance de materia y energía Página 18
Ps9 = Salida de Palos Gruesos
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
DISCUSIÓN
Se realizaron los balances de masa y energía en las diferentes etapas del
procesamiento primario de la yerba mate.
Con el balance de masa se determinaron los diferentes flujos de las corrientes
de entrada y salida en cada uno de los equipos. De estos cálculos se puede
destacar la gran pérdida de humedad que tiene lugar en el sapecador
(principalmente en las hojas) y el menor valor en las etapas 1 y 2 de secado
(principalmente en los palos).
Con respecto a las humedades de salida con las corrientes gaseosas, se puede
decir que en le sapecador el valor de humedad absoluta es alta (0,14
Kgagua/Kggas), pero también es alta su temperatura, resultando en un valor
bajo de humedad relativa. De acuerdo a estos resultados, de esta corriente se
podría recuperar parte del calor. Las otras dos corrientes pierden aire a bajas
humedades y también a bajas temperaturas, por lo que no resultaría conveniente
reutilizarlas. No obstante se podría mejorar la eficiencia de la segunda etapa de
secado reduciendo el flujo de gas para obtener una mayor humedad absoluta en
el aire de salida, ya que la relativa es bastante baja (20%, aproximadamente).
Con el balance de energía se determinaron las pérdidas de calor en cada uno de
los equipos. De las pérdidas totales, el 75% corresponde al sapecador y los 25%
restantes se pierden en los dos secaderos en porcentajes similares.
Para estimar la eficiencia energética del proceso, se calculó la energía total
generada en el sapecado y en los dos secaderos. Para calcular la energía
utilizada, se consideró el agua evaporada en las tres etapas y se multiplicó por el
calor latente de evaporación (no se consideró el calor de adsorción). De acuerdo
a esto, el 45,1% del calor generado se utilizó para evaporar el agua, el 14,3%
corresponden a las pérdidas de calor en los equipos y el 40,6% restante es calor
no utilizado y es el que se pierde con las corrientes gaseosas, sólidas y para
calentar el sólido.
Balance de materia y energía Página 19
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
En la bibliografía se citan eficiencias térmicas de secaderos. Así para los
rotatorios, las eficiencias varían entre el 55 y 75% (Perry and Green, 1997);
mientras que el sapecador tiene una eficiencia térmica del 46,0%. En los
secaderos, las eficiencias fueron del 51,0% en el primero y del 21,2% en el
segundo. Como era de esperar, la eficiencia es menor en el segundo secadero,
debido a la dificultad de extraer agua a bajos contenidos de humedad, debido a
su elevado calor de adsorción.
Balance de materia y energía Página 20
ESTUDIO DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN SECADERO DE YERBA MATE
CONCLUSIONES
Al realizar los balances de masa y energía en un secadero de yerba mate se
encontró que los gases de salida del sapecador, tienen una relativamente
elevada temperatura y baja humedad relativa, con lo que podría recuperarse
parte de este calor. Las corrientes de salida de los dos secaderos tienen una
relativamente baja temperatura y alta humedad relativa.
Del balance de energía se concluye que las pérdidas de calor son relativamente
altas y que la eficiencia energética del sapecador y del segundo secadero está
por debajo de los valores encontrados en la bibliografía.
Balance de materia y energía Página 21
