Uno, debido á Pecqueur (
fig. 285), consiste
en una caldera
A en cuyo fondo hay colocados varios tubos
B que parten de un tubo mayor
C, y después
de torcerse siguiendo la forma de la caldera, vienen á terminar en
el mismo tubo
C; este, que está interceptado en su
mitad, recibe vapor en uno de sus estremos y le raparte á todos los
tubos
B, en los que se condensa; el agua resultante de esta
condensación sale por la otra parte del tubo
C, que
la lleva al esterior, y el calórico latente abandonado por el vapor,
pasa al líquido contenido en la caldera
A, el cual
se concentra en un tiempo muy corto; estas calderas suelen estar dispuestas
como las de báscula (
fig. 284), y por medio de una palanca
se pueden vaciar muy pronto: se usan en muchas fabricaciones, y con
particularidad en las de azúcares, habiendo reemplazado á otros
aparatos mas costosos y complicados; de una que funciona perfectamente hemos
tomado los siguientes datos.
Longitud mayor de la caldera...........................................
1,35
Ancho.............................................................................
1,35
Altura..............................................................................
0,35
Grueso............................................................................
0,005
Número de tubos.......................................10 doblados
ó 20
Diámetro esterior de los tubos..........................................
0,05
Diámetro esterior del tubo grueso.....................................
0,09
Diámetro interior..............................................................
0,08
Grueso............................................................................
0,005
Distancia entre los tubos..................................................
0,015
Distancia de los tubos al fondo.........................................
0,02
Presion del vapor...........................................................
5 atmósferas.
Su temperatura...................................................................
153°
Fig. 286
Otro aparato que hemos visto emplear en alguna fábrica de azúcar
belga, es el llamado
cono evaporatorio de Lembeck; consiste en un
cono de metal doble
A (
figura. 286), que recibe vapor
á la presion de 4 á 5 atmósferas por un tubo unido al
S, saliendo el agua de condensación por otro tubo
unido al
N:en el interior tiene unos pequeños conos
B terminados en la parte inferior en unos dientes de sierra,
y muy próximos á la superficie caliente del cono grande interior;
el líquido cae en el vaso
C, y por las salidas
D
se esparce en el interior del aparato, en donde forma una capa delgada por
tener que pasar por el espacio que dejan los dientes de los conos
B:
en la parte esterior tiene otros conos
H, que producen el mismo
efecto que los del interior; el líquido concentrado se recoje en
R,
y el aparato está dividido en su interior en dos partes, de modo
que el vapor que entra por
S recorre todo el interior antes
que el agua de condensacion salga por el tubo
N. Se usan igualmente
para concentracion las calderas de doble fondo, que también se calientan
por el vapor; pero de estos aparatos nos ocuparemos mas adelante para otra
aplicacion.
602. Otros aparatos.
Otros aparatos se han usado para la evaporacion, ya empleando corrientes
de aire caliente ó frio, ya produciendo el vacío por medio
de la condensacion de una porcion de vapor introducido en ellos, ya por otros
varios medios, Roth, Pelletan.Degrand, Derosnes, Pecqueur y otros se han
ocupado de esta parte de la industria, dando aparatos cuya aplicacion mas
inmediata ha sido á la concentracion de los jugos en la fabricacion
del azúcar, logrando hacerle en tiempo muy corto, que era el problema
que trataban de resolver; pero todos estos aparatos no pueden ser examinados
en este tratado, pues pertenecen á obras especiales que se ocupan
de la fabricacion del azúcar ó de la evaporacion en particular:
además, muchos de ellos se encuentran en el dia abandonados por su
complicacion y escesivo coste.
CAPITULO X. Desecacion.
603. Desecacion.
Ocurre en muchos casos tener que secar un cuerpo, que puede estar en forma
que presente grande superficie, como telas, papel y demás cuerpos
semejantes, ó dividido, como granos; féculas y otros; en todo
caso es necesario que la desecación se haga con prontitud y economía,
reduciéndose el problema á evaporar el agua contenida en los
cuerpos con estas condiciones. Los medios empleados son el aire en su estado
natural, el sol ó el aire caliente.
604. Agua que retienen diferentes cuerpos.
Para que pueda servir de dato en las desecaciones, hemos pesado varios
cuerpos en el estado en que se llevan al secador, y después los hemos
vuelto á pesar perfectamente secos; los resultados obtenidos son
los siguientes, siendo 1 el peso en seco.
|
Peso mojado
|
Cantidad de agua que contiene
|
Tejido finos de hilo (batistas)
|
1,73
|
0,73
|
Lienzos finos (irlandas)
|
1,95
|
0,95
|
Lienzos ordinarios (lonas)
|
1,97
|
0,97
|
Tejidos finos de algodon (muselinas)
|
2,77
|
1,77
|
Mas gruesos (percales)
|
2,05
|
1,05
|
Tejidos finos de lana (muselinas)
|
2,32
|
1,32
|
Id. gruesos (paños)
|
1,99
|
0,99
|
Sedas
|
1,82
|
0,82
|
Papel
|
2,15
|
1,15
|
Carton
|
1,84
|
0,84
|
Cola fuerte
|
6,85
|
5,85
|
Pastas (fideos, macarrones)
|
1,55
|
0,55
|
Cebada germinada para fabricacion de cerveza
|
1,97
|
0,97
|
Féculas, almidon antes de enjugarse
|
2,94
|
1,94
|
605. Desecacion al aire libre ó
al sol.
El método mas económico para secar es naturalmente el aire
libre ó el calor del sol; así, tratándose de telas,
por ejemplo, será un buen secador, una galería en la parte
alta del edilicio ó fábrica, en donde puedan colgarse las piezas
al lado del sol desde una barandilla; lambien se ponen en las fábricas
que hay espacio para ello, tendederos en un campo inmediato, los cuales
son simplemente listones de madera apoyados á una altura que puedan
alcanzar fácilmente los obreros, y las telas pasan de uno á
otro colgando en sus intérvalos. Otro medio empleado para secar al
aire es hacer en la parte alta del edificio un tendedero, cerrando con persianas
los cuatro vientos; de este modo podrá dejarse entrar el aire ó
no, y evitar el sol si es que daña á la operacion, como en
la fabricación de cola; estos secadores son á veces la parte
mas estensa é importante de! edilicio, como sucede en las grandes
escabecherías. El método de secar al aire ó al sol
se podrá usar en muchas provincias de España en que los dias
secos y de sol claro son bastantes; pero si la desecacion ha de ser continua
ó por lo menos en todas las estaciones, ó si la naturaleza
de los cuerpos no permite esponerlos al aire libre ó al sol, hay
que emplear el aire caliente, aprovechando sin embargo, siempre que sea
posible, estos medios naturales de secar, aunque se tengan establecidos
secadores de aire caliente.
606. Desecacion por el aire caliente.
Ya sabemos que el aire que no se halla saturado puede tomar el vapor que
le falta, y por esta razón puede secar en su estado de presion y
temperatura ordinaria: pero aun cuando se encuentre completamente saturado,
si se le calienta, no lo estará, y podrá tomar la cantidad
de vapor que le falta, para saturarse (419) á la temperatura á
que haya llegado. Hay que tener presente que la cantidad de vapor que el
aire puede contener aumenta mas que la temperatura, porque vemos (422) que
á 10º por ejemplo 1 metro cúbico de aire está saturado
con 9
g,7; á 5 grados mas, esto es, á 15º, necesita
13
g, es decir, 3
g,3 mas; á 5 grados mas, ó
sea á 20°, contiene 17
g,1, que son 4
g,1
mas, en lugar de ser, como para los 5º anteriores, 3
g,3:
de todo esto resulta, que si calentamos el aire aun cuando se encuentre completamente
saturado, y le hacemos pasar en contacto de los cuerpos mojados, les tomará
una porcion de agua tanto mayor cuanto mas elevada, sea la temperatura, y
sacaremos mas partido del combustible, cuanto mas caliente salga el aire,
pues para calentarle á mayor temperatura emplearemos menos combustible
que el que emplearíamos para calentar todo el aire que se llevara
la misma cantidad de agua en vapor á temperaturas mas bajas. Todavía
podemos convencernos de la ventaja que produce el dejar salir el aire lo
mas caliente posible, porque calculando el efecto que puede producir 1 kilogramo
de hulla, suponiendo el aire á diferentes temperaturas, contando
el calor perdido encontraremos que es el siguiente.
30°............................ 6k,31
40.............................. 6,80
50.............................. 7,12
60.............................. 7,76
70.............................. 8,19
80.............................. 8,43
No es decir que es este el efecto que se puede obtener en un secador, porque
hay causas de pérdida de calor que en los cálculos no se pueden
apreciar con exactitud; pero si estos números no representan en la
práctica el efecto útil de 1 kil; de hulla, serán proporcionales
á. él.
607. Cantidad de aire que debe entrar en el secador.
Tratando de calcular la cantidad de aire que debe entrar en el secador
para evaporar una cantidad de agua dada, tendremos que suponer el aire esterior
á la temperatura que se encuentra generalmente, y considerarle enteramente
saturado, que será el caso mas desfavorable; suponiendo que este
aire sale del secador á una temperatura dada, calcularemos que cantidad
de él se necesita para saturarse con el agua que se desea evaporar,
y cuánto calor pierde para evaporarla, de donde sacaremos la cantidad
de aire y la temperatura á que debe entrar: supongamos que disponemos
un secador en que se pueden colocar 20 piezas de percal, ó sean 800
varas, y se trata de secarlas en dos horas; pesada una pieza como debe entrar
en el secador, encontraremos su peso de 6 kil.; luego las 20 piezas pesarán
120 kil; la tabla (604) nos da que si pesa el percal mojado 2,05, tiene
de agua 1,05; luego 120 tendrán 2,05 : 1,05 : : 120 :
x =
61
k,46 de agua, y como queremos secar en dos horas, contaremos
por hora 31 kil. de agua á evaporar. Supongamos que el aire ha de
salir del secador á 40°; necesitamos determinar la cantidad que
debe entrar para llevarse los 31 kil. y cuál deberá ser su
temperatura al entrar para que, después de dar el calor que necesita
la evaporación del agua, quede todavía á los 40º.
Para la cantidad de aire supongamos que en el esterior está, á
10º, y para escojer la circunstancia mas desfavorable, que se encuentra
enteramente saturado; en este caso contiene cada metro cúbico 0
k,0097
de agua (422), y á 40° puede tener 0,
k0492, luego
cada metro cúbico calentado de 10 á 40º puede evaporar
una cantidad de agua igual á la diferencia entre las cantidades que
le saturan á estas dos temperaturas, que será 0,0492 - 0,0097
= 0
k,0395: pero se han de evaporar 31 kil.; luego si toma 0
k,0395
cada metro cúbico, los 31 kil. necesitarán 0,0395 : 1 : : 31
:
x = 31 : 0,0395 = 785: esta es la cantidad de aire que debe entrar
en el secador para salir á la temperatura de 40 grados con los 31
kil. de agua. Sería necesario reducir este volumen de aire al que
tendría en el esterior para saber la cantidad que se debia calentar,
pero no hacemos esta reduccion; dejando el esceso de aire que resulta para
compensar las pérdidas que puede haber en la práctica.
608. Temperatura del aire al entrar en el secador.
Para calcular la temperatura a que debe entrar el aire en el secador, es
necesario reducirle á peso, y primero para esto averiguar el volumen
á 0º del aire que tenemos á 40°, pues á esta
temperatura sabemos el peso de 1 metro cúbico; el volumen de los
785 metros a cero (371) será 785 : (l + 0,003665 x 40) = 685, y el
peso (225) de este volumen 685 x 1,
k3 = 890,
k5. Para
evaporar los 31 kil. de agua que nos hemos propuesto, necesitamos (418),
á 640 por kil., 640 x 31 = 19.840 calorías, que deben pasar
con el aire que entre en el secador; ahora, sabemos que 1 kil. de agua se
eleva 1 grado por cada caloría (360), luego con las 19.840 su temperatura
sería un número igual de grados: pero en lugar de 1 kil. son
890,5; luego el número de grados á que se elevaría
esta cantidad será menor tantas veces como la misma cantidad espresa,
ó 19.840 : 890,5 = 22°,3: pero el aire, cuya capacidad calorífica
es la cuarta parte de la del agua (407), se elevará con el mismo calórico
á una temperatura 4 veces mayor, y será 4 x 22,3 = 89º,2;
es pues necesario que el aire que entra en el secador esté á
89°,2 y pierda todo su calor hasta bajar á cero, para convertir
en vapor los 31 kil. de agua que hay que evaporar; pero como nos hemos propuesto
que el aire salga á 40º debe llevar este calor mas, y entonces
será necesario que entre á 89,2 + 40 = 129º,2 para perder
el calor que ha de evaporar el agua y quedar á los 40°. Calculada
la temperatura que necesita el aire al entrar en el secador, veremos si
es demasiado elevada para los cuerpos que se han de secar, pues en la mayor
parte de los casos esta consideracion limita la temperatura de salida.
609. Cantidad de combustible y demás
cálculos.
Calculemos el combustible necesario: la temperatura desde 10°, á
que hemos supuesto el aire esterior, hasta 129°,2, que contaremos igual
á 130, á que debe entrar en el secador, es 130 — 10 = 120º,
y este es el número de grados que ha de darse al aire; si fuera agua
(360) necesitaría 120 x 890,5 = 106.840; pero como es aire solo necesitaremos
la cuarta parte (407), ó 106.840 : 4 = 26.715 calorías; este
número dividido por la cantidad de unidades de calor que puedan contarse
en el combustible que se emplee, según el aparato de que se haga
uso, nos dará la cantidad de combustible, y de aquí la superficie
de caldeo y demás datos que necesitamos. Si por ejemplo es un aparato
colocado fuera del secador, solo contaremos el 80 por 100 del calor útil
del combustible á causa de las pérdidas en el tránsito;
si es hulla, y suponemos un aparato semejante á una caldera de vapor
en el aprovechamiento del calórico, ya hemos visto que se debe tomar
solo la mitad del producido por el combustible (586), que será (501)
para hulla 7.500 : 2 =3.750, y el 80 por 100 de esta cantidad 3.000 unidades:
luego si cada kil. de hulla da este número, necesitaremos 26.715
: 3.000 = 9 kil. próximamente para calentar el aire todo que ha de
entrar en el secador. Tengamos presente que los números que hemos
determinado son por cada hora. Para que entre la cantidad de aire calculada,
buscaremos la sección de la chimenea (552) que da salida al aire
del secador, hallando su volumen á 40º y el del vapor que ha
tomado, y esta sección arreglará la cantidad que debe entrar.
610. Punto donde se calienta el aire.
Puede calentarse el aire en el mismo secador poniendo dentro el combustible,
y en este caso se aprovecha mayor cantidad del calor que produce, pero circunstancias
particulares hacen este método poco aplicable; en efecto, el combustible
tiene que ser de los que no producen humo, y el cuerpo que se ha.de secar
no alterable por los gases que resultan, y aun en este caso los gases serán
dañosos para los obreros, que no podrán permanecer en el secador
para cuidar los cuerpos que se están secando, si se quema mucho combustible:
por todas estas razones será necesario, en la mayor parte de los
casos, calentar el aire fuera del secador por medio de aparatos que mas
adelante estudiaremos, y hacerle entrar ya caliente, contando que hay una
pérdida de 20 por 100 de su calor, como hemos hecho en el ejemplo
propuesto (609).
611. Secador para granos.
Cuando hay que secar granos se emplean diferentes secadores; y como la
principal aplicación de este caso es la de secar y tostar la cebada
germinada con que se fabrica la cerveza, vamos á presentar un tostador
muy en uso, y que no solo seca, sino que tuesta también hasta el
punto necesario (
figura 287). Se compone de un hogar
A
cubierto con un arco de fábrica
B para impedir que caiga
al combustible cualquier cuerpo que al quemarse produzca humo; por las aberturas
C sale el aire de la combustión y encuentra encima
una tela metálica
D, tupida y bastante resistente,
sobre la que se coloca una capa de cebada: el aire caliente que atraviesa
esta tela encuentra otras dos
F y
H mas arriba,
y sale por la chimenea
O; en las tres telas hay cebada,
y .cuando se quita la de la tela
D por estar tostada se hace
caer la de
F á
D y la de
H
á
F, por puertecillas que se abren hacia abajo, y se
pone cebada nueva en
H; las puertas
S son para
arreglar el grano en las telas; los conductos
T sirven para
que, abiertos mas ó menos por medio de registros, dejen entrar aire
frio, que mezclado con el caliente que sale del hogar arregle la temperatura:
tambien sirven para que salgan por ellos las raices y pajas que pueden caer
de la tela
D; generalmente esta tela está en un piso
de la fábrica y el hogar en el de mas abajo sin comunicacion.