Ttulo:

SECAGEM

Nomes:

ADRIANA PEREIRA

EVELLIN BRUZACA

FLVIA MENEZES

MICHELLE NOGUEIRA

SANDIEGO FELIPE

THIAGO BASTOS

So Lus

2015

UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHO

CENTRO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

CURSO DE QUMICA INDUSTRIAL

UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHO

CENTRO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

Ttulo:

SECAGEM

Trabalho apresentado como recurso

avaliativo da disciplina de Operaes

Unitrias II, ministrada pelo Prof.

Ulisses Nascimento.

So Lus

2015

SUMRIO

1 INTRODUO ..............................................................................................................5

2 CLASSIFICAO DOS SLIDOS ..............................................................................6

3 MECANISMOS DE SECAGEM ...................................................................................6

3.1 Velocidades de Secagem......................................................................................... 7

4 TEMPOS DE SECAGEM ..............................................................................................7

4.1 Perodo de velocidade de secagem constante ......................................................... 7

4.2 Perodo de velocidade de secagem decrescente ...................................................... 9

4.3 Clculos dos tempos de secagem .......................................................................... 10

4.3.1 Perodo de velocidade constante .................................................................... 10

4.3.2 Perodo de velocidade decrescente ................................................................. 10

4.3.3 Tempo total de secagem ................................................................................. 10

5 MTODOS DE SECAGEM ........................................................................................11

5.1 Secagem por conveco ........................................................................................ 11

5.2 Secagem por conduo ......................................................................................... 11

5.3 Secagem por radiao ........................................................................................... 12

6 MTODOS DE CLCULO PARA O PERODO DE VELOCIDADE DE

SECAGEM CONSTANTE .............................................................................................12

7 MTODOS DE CLCULO PARA O PERODO DE VELOCIDADE DE

SECAGEM DECRESCENTE .........................................................................................14

8 EQUIPAMENTO DE SECAGEM ...............................................................................15

8.1 Classificao de Secadores ................................................................................... 15

8.2 Secadores para slidos granulares e pastas ........................................................... 16

8.2.1 Secadores Rotatrios ...................................................................................... 17

8.2.2 Secadores Gravidade ................................................................................... 18

8.2.3 Secadores Instantneos ................................................................................... 18

8.3 Secadores para solues e suspenses .................................................................. 18

8.3.1 Secadores de Pulverizao ............................................................................. 18

8.3.2 Secadores de Tambor ..................................................................................... 18

8.4 Outros secadores de contato indireto .................................................................... 19

8.4.1 Secador indireto.............................................................................................. 19

8.4.2 Secadores de forno rotativo de fogo indireto ................................................. 19

8.4.3 Secadores Vcuo ......................................................................................... 20

8.4.4 Secadores por Infravermelho ......................................................................... 22

8.4.5 Secadores de Micro-ondas e Dieltrico .......................................................... 23

9 CONCLUSO .........................................................................................................24

REFERNCIAS ..............................................................................................................25

5

1 INTRODUO

A secagem est entre as operaes mais usuais na indstria qumica. Em uma

boa parte das situaes o ltimo processamento do produto antes de sua classificao e

embalagem. A qualidade do produto seco, a quantidade de energia gasta e o tempo

utilizado neste processo so parmetros primordiais para a rentabilidade do bem

submetido a esta operao. Fatores como reduzir o custo de transporte, fazer um

material se tornar mais adequado para o manuseio fazem com que esse processo seja

efetuado com muita frequncia nas indstrias.

Em geral, entende-se por secagem a operao unitria destinada remoo de

um lquido agregado a um slido para uma fase gasosa insaturada, esse lquido pode ser

removido de slidos mecanicamente atravs de prensas ou centrfugas e por vaporizao

trmica. O termo secagem se refere apenas a este ltimo, a remoo mecnica de

umidade geralmente denominada desidratao mecnica. Da mesma maneira, a

simples evaporao de uma soluo, sem o auxlio de uma corrente de gs para arrastar

a umidade no considerada secagem.

6

2 CLASSIFICAO DOS SLIDOS

Quando transferncia de calor e transferncia de massa esto envolvidos nos

processos de secagem, o mecanismo de secagem depende da natureza dos slidos e do

mtodo de contato entre slido e o gs. Existem trs tipos de slidos: cristalino, poroso

e no poroso. As partculas cristalinas no contem nenhum lquido dentro e tem

secagem somente na superfcie do slido. As partculas que possuem poros na superfcie

so classificadas como um slido poroso. Os slidos verdadeiramente porosos contm

lquido no interior dos poros. Como slidos no porosos podemos citar gis incluem

como sabo, cola e argila plstica, slidos densos, tais como madeira e couro, e muitos

outros materiais polimricos.

Na classificao de slidos em porosos e no porosos pode-se, tambm, ter os

slidos higroscpicos e no higroscpicos.

Um slido higroscpico e poroso constitudo por uma rede de capilares de

pequeno dimetro onde os efeitos de tenso superficial so por demais pronunciados. A

secagem destes materiais extremamente complexa. A madeira, l, alumina e papel so

exemplos tpicos desta categoria.

Um slido higroscpico no poroso apresenta a umidade distribuda em seu

interior com possibilidade de movimentao atravs de mecanismos de difuso,

originados por diferenas de concentrao de umidade no seu interior. Argila, sabo, gel

de slica, cola, so exemplos tpicos desta categoria.

Um slido no higroscpico e poroso constitudo por uma rede de capilares de

dimetros tais que embora a movimentao da umidade se d por capilaridade a presso

de vapor praticamente a da gua pura. Uma camada de areia, ou de caulim em leito

so exemplos tpicos destes materiais.

3 MECANISMOS DE SECAGEM

Dois fenmenos ocorrem simultaneamente quando um slido mido submetido

a um processo de secagem: transferncia de calor do ambiente para evaporar a umidade

superficial (que depende de condies externas como temperatura, umidade do ar, fluxo

e direo de ar, rea de exposio do slido e presso) e transferncia de umidade do

interior para a superfcie do material e sua subsequente evaporao devido ao primeiro

processo (o movimento interno da umidade no material slido funo da natureza

fsica do slido, sua temperatura e contedo de umidade). Esse processo manifesta-se

sob um comportamento tpico, que pode ser observado na curva de velocidade de

7

secagem. Outra caracterstica importante no mecanismo de secagem ter conhecimento

sobre a porosidade, higroscopicidade e porosidade do material a ser seco.

3.1 Velocidades de Secagem

Em uma operao de secagem a umidade do slido diminui com o tempo, pois o

meio de secagem se encontra a uma temperatura superior do slido mido e isso

permite a existncia de um fluxo de calor para o mesmo, provocando a vaporizao da

umidade. Ao se aquecer o slido mido, por um determinado perodo de tempo, a

umidade diminui linearmente at sua vaporizao e a partir de ento assume um perfil

constante.

A velocidade de secagem assume um comportamento constante no incio do

processo, e com o passar do tempo decresce, e quando o material chega ao seu contedo

de umidade de equilbrio a velocidade de secagem torna-se nula.

O contedo total de umidade e a velocidade de secagem podem ser

representados por meio do grfico a seguir.

Figura 1: grficos tpicos do contedo total de umidade e da velocidade de secagem em funo do tempo

de secagem

4 TEMPOS DE SECAGEM

4.1 Perodo de velocidade de secagem constante

Este perodo caracterizado pela independncia da velocidade de secagem em

relao ao contedo de umidade. Para os trs tipos de slidos, mostrados nos grficos

abaixo, existe uma faixa de umidade na qual a velocidade se secagem se mantm

constante, representada pelo trecho AB.

8

1

2

3

1 - Curva tpica de velocidade de secagem para um slido Higroscpico No-Poroso. 2 - Curva tpica de

velocidade de secagem para um slido No-Higroscpico Poroso. 3 - Curva tpica de velocidade de

secagem para um slido Higroscpico Poroso.

Durante o perodo de velocidade de secagem constante, o slido est com uma

umidade elevada, tal que um filme de gua recobre toda a superfcie de secagem e esta

gua atua como se o slido no estivesse presente. O valor de umidade que marca o

final do perodo de velocidade de secagem constante denominado de umidade crtica e

o ponto correspondente recebe o nome de ponto crtico, representado pelo ponto B nos

grficos acima. Este ponto assinala a situao em que a gua superficial insuficiente

para manter um filme contnuo cobrindo a rea de secagem.

O contedo de umidade crtica varia com a espessura do material e com a

velocidade de secagem. Se o contedo inicial de umidade do slido for inferior ao

contedo de umidade crtica, no existe o perodo de velocidade de secagem constante.

A umidade a ser evaporada durante a secagem depende das caractersticas do

slido: se no poroso ou poroso. Se o slido no poroso, a umidade evaporada

aquela presente na superfcie do slido. Se o slido poroso, com redes complexas de

poros e canais interconectados, a umidade evaporada aquela presente no interior do

slido. Se efeitos de radiao ou de transferncia de calor por conduo forem

desprezveis, a temperatura do slido durante o perodo de velocidade constante ser

igual temperatura mida do ar.

Durante o perodo de velocidade de secagem constante, a velocidade de secagem

pode ser determinada por meio da seguinte equao:

Em que mv velocidade de secagem, hy o coeficiente de transmisso de calor

(Btu/ ft2 -h-F), A a rea de secagem, T a temperatura do gs, Ti a temperatura da

interface e o calor latente de vaporizao na temperatura Ti .

9

Se o gs ou o ar de secagem fluem paralelamente s superfcies do slido, o

coeficiente de transmisso de calor pode ser determinado por meio da seguinte

expresso:

Em que G a velocidade mssica, dada em Ib/ft2

- h. E se o ar e o gs fluem

perpendicularmente s superfcies do slido, hy pode ser calculado por:

4.2 Perodo de velocidade de secagem decrescente

Logo aps o ponto B nos grficos mostrados no item anterior, tem incio o

perodo de velocidade de secagem decrescente. O formato da curva de velocidade de

secagem no perodo de velocidade decrescente depende do tipo de material, da

espessura do mesmo e das variveis externas. A velocidade de secagem controlada

pelas condies internas ao slido.

Os mecanismos de secagem diferem para slidos no porosos e porosos. Para

slidos no porosos a secagem se realiza por difuso e para slidos porosos a secagem

se realiza por capilaridade. No caso de slidos higroscpicos no porosos, o calor

fornecido pelo ar ou gs de secagem evapora primeiramente a umidade superficial e a

movimentao da umidade dentro do slido ocorre por meio da difuso, no sentido de

regies mais midas para regies menos midas. A resistncia transferncia de

umidade para o ar desprezvel em relao resistncia de movimentao da umidade

no interior do slido.

No caso de slidos no-higroscpicos porosos, as foras capilares so tanto

maiores quanto menores forem os raios dos capilares. Quando a gua superficial for

totalmente evaporada, os capilares de maior dimetro esvaziam-se primeiro, pois

perdem gua para o meio de secagem e para os capilares de dimetros menores, sendo a

gua substituda por ar. Com isso, a rea disponvel para troca de massa diminui. Assim,

o primeiro trecho do perodo de velocidade decrescente reto, j que a velocidade de

secagem durante esse perodo depende dos mesmos fatores que atuam durante o perodo

de velocidade de secagem decrescente. Este estado em que a gua constitui a fase

contnua e o ar a fase dispersa denominado Estado funicular.

Dando continuidade secagem, atinge-se uma situao em que a gua deixa de

ser a fase contnua. Este fato indicado pelo ponto C e a curva de velocidade a partir

dele no mais um trecho reto. O ponto C denominado segundo ponto crtico. Esta

10

situao em que a gua deixa de ser uma fase contnua recebe o nome de Estado

pendular.

4.3 Clculos dos tempos de secagem

Se um material seco pela passagem de ar quente atravs de sua superfcie que

est inicialmente molhada, a curva de secagem, na sua forma mais simples

representado por BCE, mostrada abaixo:

Figura 2: curva de velocidade de secagem para estimar o tempo de secagem

4.3.1 Perodo de velocidade constante

O tempo de secagem para o perodo de velocidade constante pode ser

determinado por meio da seguinte equao:

Em que tc o tempo de secagem para o perodo de velocidade constante, w1 o

contedo de umidade inicial , wc o contedo de umidade crtica e mv a velocidade

de secagem.

4.3.2 Perodo de velocidade decrescente

Em que tf o tempo de secagem para o perodo de velocidade decrescente, m a

velocidade mssica, A rea de secagem, fc = wc - we , f = w we e we o contedo de

umidade no equlbrio.

4.3.3 Tempo total de secagem

O tempo total de secagem a soma dos tempos de secagem para os perodos de

velocidade constante e decrescente, ou seja, t = tc + tf. Neste caso, a equao para o

clculo do tempo secagem para o perodo de velocidade constante assume a forma:

11

Em que m a velocidade mssica, A a rea de secagem e fc = wc - we.

Somando essa nova equao com a referente ao perodo de velocidade decrescente, tem-

se:

5 MTODOS DE SECAGEM

5.1 Secagem por conveco

Neste tipo de secagem o calor sensvel transferido para o material slido mido

por conveco. O ar de secagem aquecido passa sobre do slido, evaporando a umidade.

Com o objetivo de aumentar a eficincia trmica e a economia de energia, uma

recirculao total ou parcial do ar ou gs de secagem pode ser utilizada no processo. As

condies de secagem podem ser controladas pela temperatura e umidade do ar

aquecido. Nas figuras abaixo esto representados os processos de secagem por

conveco sem circulao e com circulao de ar.

Figura 3: secagem por conveco sem circulao de

ar

Figura 4: secagem por conveco com circulao de

ar

5.2 Secagem por conduo

Ideal para materiais muito finos ou muito midos. O calor fornecido ao

material mido por contato de superfcies aquecidas, tais como bandejas, placas ou

cilindros. A temperatura do material maior do que na secagem por conveco e os

coeficientes de transferncia de calor do material para a superfcie aquecida e da

superfcie aquecida para o ar aquecido governam o calor total transferido para o

material.

12

Figura 5: secagem por conduo ou contato

5.3 Secagem por radiao

A secagem por radiao geralmente usada para materiais finos, tais como

filmes, pinturas e coberturas. Radiadores de baixa temperatura e lmpadas de quartzo de

alta temperatura so geralmente empregados como fonte de radiao infravermelha. Na

secagem por radiao, o transporte de umidade e a difuso de vapor do slido seguem as

mesmas leis que a secagem por conduo e conveco.

Figura 6: secagem por radiao

6 MTODOS DE CLCULO PARA O PERODO DE VELOCIDADE DE

SECAGEM CONSTANTE

Exemplo 1: Um determinado material com 2 ft de lado e 0,167 ft de espessura

ser seco por ambos os lados com ar a uma temperatura mida de 80F e uma

temperatura seca de 120 F. O ar flui paralelamente pelas superfcies do material com

uma velocidade de 2,5 ft/s. O peso especfico do material seco 120 Ib/ ft3 . O contedo

de umidade no equilbrio desprezvel e o contedo de umidade crtica 9%.

A) Qual a velocidade de secagem durante o perodo de velocidade constante?

B) Quanto tempo necessrio para secar este material de um contedo inicial de

umidade de 20% para um contedo final de umidade de 10%?

Dados: = 1049 Btu/Ib, G = 617 Ib/ ft2 - h.

Resposta letra A) do exemplo 1:

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J que no h efeitos de radiao e transferncia de calor por conduo, a

temperatura do slido durante o perodo de velocidade constante ser igual

temperatura mida do ar, ou seja:

Ti igual a 80F e T igual a 120 F.

O coeficiente de transmisso de calor (hy) pode ser calculado por meio da seguinte

frmula, j que o ar flui paralelamente pelas superfcies do material:

Substituindo G por 617 Ib/ ft2 h, obtm-se:

O clculo seguinte o da rea de secagem, visto que o problema fornece o lado e a

espessura:

Para encontrar a velocidade de secagem mv, basta substituir os valores de hy, A, Ti, T e

na seguinte equao:

Resposta letra B) do exemplo 1:

Clculo do volume: e

Clculo da massa de slidos secos: , onde o peso especfico do material

seco fornecido no problema e igual a 120 Ib/ ft3. Substituindo este valor e o valor do

volume encontrado obtm-se:

Clculo do tempo de secagem para o perodo de velocidade de secagem constante:

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7 MTODOS DE CLCULO PARA O PERODO DE VELOCIDADE DE

SECAGEM DECRESCENTE

Exemplo 2: Um slido molhado secado de 25% para 10% de umidade, sob

condies constantes de secagem em 4.17 h. Se o contedo de umidade crtica e o

contedo de umidade no equilbrio so 15% e 5%, respectivamente, quanto tempo

levar para secar o slido de 30% para 8% de umidade nessas mesmas condies?

Resposta do exemplo 2:

Pode-se dividir o problema em duas etapas de secagem, a primeira de 25% para 10% de

umidade e a segunda de 30% para 8% de umidade.

Primeira etapa de secagem: 25% para 10% de umidade em 4,17h

w1 = 0,25 kg/kg ,w =0,10 kg/kg ,wc = 0,15 kg/kg , we =0,05 kg/kg

f1 = w1 we = 0,25 - 0,05 e f1 = 0,2 kg/kg

fc = wc - we = 0,15 - 0,05 e fc = 0,1 kg/kg

f = w - we = 0,10 0,05 e f = 0,05 kg/kg

De posse desses valores, o clculo de mA torna-se necessrio, visto que o problema no

fornece dados relativos rea e nem velocidade mssica. mA pode ser calculado por

meio da seguinte equao:

, ou

Substituindo os valores de f1, fc, f e inclusive o valor de t, que igual a 4,17h, obtm-se:

Segunda etapa de secagem: 30% para 8% de umidade

w1 = 0,30 kg/kg ,w =0,08 kg/kg ,wc = 0,15 kg/kg , we =0,05 kg/kg

f1 = w1 we = 0,30 - 0,05 e f1 = 0,25 kg/kg

15

fc = wc - we = 0,15 - 0,05 e fc = 0,1 kg/kg

f = w - we = 0,08 0,05 e f = 0,03 kg/kg

De posse desses valores e do valor de mA encontrado na primeira etapa de secagem,

pode-se calcular o tempo total de secagem substituindo tais valores em:

8 EQUIPAMENTO DE SECAGEM

Existem vrios tipos comerciais de secadores e cada um atende s diferentes

necessidades de processo, que, em geral esto intrinsecamente vinculadas ao produto.

O conhecimento das propriedades do material a ser seco a primeira exigncia para a

escolha de um secador, alm dos custos de operao e investimento.

Tabela 1: Critrios para a classificao de secadores

8.1 Classificao de Secadores

Devido grande variedade de modelos de secadores, torna-se tarefa complicada

classific-los, porm pode-se classific-los segundo vrios critrios, tais como a forma

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de secagem, o mtodo de transferncia de calor para os slidos midos e pelas

caractersticas de conduo e as propriedades fsicas do material molhado.

Forma de secagem

Transportadora

Tambor

Flash

Leito Fluido

Rotatrio

Spray

Bandeja

Aspirao

O mtodo de transferncia de calor para os slidos midos

Secadores diretos

Secadores indiretos

Secadores diversos

Caractersticas de conduo e as propriedades fsicas do material molhado

Secadores descontnuos ou lotes

Secadores contnuos

Secadores para slidos granulares e pastas

Secadores para solues e suspenses

8.2 Secadores para slidos granulares e pastas

So ideais para a secagem de materiais granulados de escoamento livre, sendo

bastante empregados na secagem de sais, fertilizantes e areia. Podem ainda ser

adaptados, com o uso de etapas preparatrias de material, para a secagem de pastas,

lamas e solues, aumentando sua alternativa de uso.

No caso dos materiais particulados, em que h dificuldade de ret-los numa

tela metlica ou numa esteira transportadora com chapas perfuradas, a secagem pode ser

realizada fazendo o material cascatear atravs da corrente de gs, como se faz no

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secador rotatrio; impelir o mesmo em contracorrente ao gs numa unidade de

disposio colunar, o que se observa no secador gravidade; ou ainda sopr-lo

juntamente com a corrente de gs, conforme o secador instantneo ou flash.

8.2.1 Secadores Rotatrios

No secador rotatrio, os slidos so derrubados numa corrente contnua, na

regio do eixo do tambor rotatrio, enquanto o ar injetado atravs da cascata de gros.

O slido elevado por peas suspensrias internas que controlam o cascatear atravs da

corrente de ar. O secador muitas vezes inclinado, de modo que os slidos avanam

gradualmente desde o bocal de alimentao at o bocal de sada.

Utilizam-se gases de combusto, vapor superaquecido ou ar aquecido

eletricamente como meio secante.

A elevada taxa de secagem uma vantagem quando se pode manter o ar no

saturado; o que requer uma grande vazo de ar ou este deve ser aquecido medida que

passa pelo secador.

Estes secadores so construdos em grandes dimenses (comprimento e

dimetro), mas para o seu projeto necessrio estimar o tempo de reteno dos slidos

que passam pelo secador. O tempo de reteno, por sua vez, depende da densidade e do

ngulo de repouso do slido, da disposio dos suspensores no secador, da inclinao

do secador e da massa do material presente no secador. Estes equipamentos so

aplicados secagem de gros, soja, milho, slidos biolgicos e lama, por exemplo.

A secagem descontnua de slidos particulados pode ser realizada em secadores

rotatrios cnicos, nos quais os slidos tambm cascateiam atravs do meio secante,

operam frequentemente sob vcuo, e podem dispor de tubos internos aquecidos. So

vantajosos quando se deseja secar materiais termo-sensveis ou quando se deseja ter o

confinamento integral do vapor.

Figura 7: secador rotrio

18

8.2.2 Secadores Gravidade

Utilizados para secar slidos particulados. Este tipo de equipamento possui

chapas aquecidas e especialmente til quando o empoeiramento um problema ou

quando se deseja dispor de regies de temperatura varivel. Cada tabuleiro apresenta

uma camisa de aquecimento, de modo que o material pode ser aquecido ao passar por

algumas chapas e arrefecido ao passar por outras. O meio secante pode ser o ar, um gs

inerte, um gs de combusto a presso atmosfrica ou em presso menor.

8.2.3 Secadores Instantneos

A secagem instantnea, ou flash, caracterizada pela injeo dos slidos

particulados numa corrente mvel de gs quente. A uma certa distncia os slidos so

separados do gs, usualmente num ciclone coletor. Utiliza-se este mecanismo de

secagem quando se deseja secar parcialmente uma pasta ou uma massa mida usando-se

um tempo de contato muito curto.

8.3 Secadores para solues e suspenses

Alguns secadores evaporam completamente solues e suspenses por meios

trmicos. Exemplos tpicos so os secadores de pulverizao, a secagem da pelcula fina

e os secadores de tambor.

8.3.1 Secadores de Pulverizao

Uma maneira prtica de evaporar gua de uma soluo ou de uma suspenso de

partculas slidas consiste em pulverizar a mistura para um recipiente atravs do qual se

faz passar uma corrente de gases quentes. Obtm-se, assim, uma grande rea interfacial

e, consequentemente, uma elevada velocidade de evaporao.

A temperatura das gotas permanece abaixo da temperatura de bulbo mido do

gs que faz a secagem at esta estar quase completa e o processo proporciona, deste

modo, uma maneira prtica de secar uma variedade enorme de substncias que possam

deteriorar-se a temperaturas elevadas, como leite, caf, detergentes, corantes, pesticidas,

polmeros, suspenses cermicas, plasma de sangue, enzimas, penicilina, amido,

alumina, concentrados metlicos, etc. A qualidade de funcionamento de um secador por

pulverizao depende do tamanho da gota produzida pelo atomizador e da maneira

como o meio gasoso se mistura com as gotas.

8.3.2 Secadores de Tambor

O secador de tambor consiste num rolo metlico rotativo aquecido internamente

a vapor. Neste secador o material a secar alimentado ao secador na superfcie externa

do tambor, na forma de camada fina. Os slidos secos so raspados com uma lmina.

19

Este tipo de secador adequado para materiais na forma de pastas, suspenses e

solues. Alguns exemplos de aplicao vo desde a secagem e formao de flocos de

cereais, flocos de batata, leveduras, produtos lcteos e detergentes.

Os secadores de tambor duplo so eficazes em solues diludas, solues

concentradas de materiais solveis em gua, bem como suspenses de partculas

relativamente finas. E j no so adequados para solues com baixo teor de sal ou

suspenses de baixa solubilidade e slidos abrasivos que se fixam e criam uma presso

excessiva entre os tambores.

8.4 Outros secadores de contato indireto

8.4.1 Secador indireto

Secador indireto, tambm chamado de secador de transferncia indireta de calor,

secador rotativo ou mquina de secar, utilizado para materiais de secagem com

umidade ou granulosidade. A fonte de calor utilizada por esses tipos de secadores

dada por outros meios que no seja o calor fornecido por um gs de secagem, e sim por

meio de conduo, radiao, campo eltrico de alta frequncia e micro-ondas.

formada por corpo giratrio, elevao da lmina, conduo de dispositivo, dispositivo

de apoio e vedao.

Os secadores indiretos tm muitas vantagens como estrutura razovel, alta

eficincia, baixo consumo de energia e conveniente para o transporte. Ele pode ser

usado para a secagem de vrios tipos de materiais. Este tipo de equipamento usado

principalmente nas indstrias como materiais de construo, metalurgia, fbrica de

cimento para a secagem de escria de pedra de calcria, p de carvo, escria, pedra,

argila. Com a sua operao conveniente e confivel, tem sido amplamente utilizado.

8.4.2 Secadores de forno rotativo de fogo indireto

Os sistemas de fogo indireto so usados para evitar que o material a ser seco

entre em contato com os gases de combusto ou outro meio de secagem. O forno

rotativo de fogo indireto tem uma armao de ao-liga, cercada por um forno com

revestimento refratrio. O material move-se pela armao de ao, que esquentado pela

combusto de gases no forno.

O calor transferido principalmente por radiao. Este arranjo torna possvel

secar e processar materiais muito finos porque a velocidade do gs dentro da armao

de ao muito baixa, criada somente pela umidade evaporada do material alimentado.

Secadores rotativos so armaes cilndricas ligeiramente inclinadas, suportadas

por 2 anis de rolamento que se movimentam num conjunto de roletes. O forno tem

20

uma vedao em ambos os lados para prevenir vazamentos de ar e material para dentro

ou para fora. Os secadores rotativos so ideais para secagem de muitos tipos de

materiais, j que trabalha processando materiais de vrios tamanhos e composies.

Como o fogo isolado do material, o calor vem de forma indireta. Outra

vantagem a habilidade de controlar a atmosfera interna. Isso funciona bem quando um

ambiente inerte necessrio.

Aplicao dos secadores rotativos:

Indstria de alimentos, qumica, petroqumica e farmacutica;

Processamento de minerais, processos industriais.

Principais benefcios dos sistemas:

Isolamento do produto

Habilidade para controlar a atmosfera de secagem

Anos de experincia com todos os tipos de secadores

Capacidade de instalao em qualquer lugar do mundo

Alto entendimento das condies dos processos

Engenharia local para aplicaes customizadas

Figura 8: secador de forno rotativo de fogo indireto

8.4.3 Secadores Vcuo

O secador a vcuo de placas provavelmente o equipamento a vcuo mais

simples e opera de forma descontnua. Em uma cmara, dispem-se de placas ocas

horizontais e paralelas, aquecidas internamente pela circulao de gua quente ou vapor

dgua, sobre as quais o alimento estendido em camadas uniformes e finas.

adequado tanto para alimentos lquidos como slidos. No secador vcuo de esteira

rolante, os alimentos lquidos ou papas so acomodados em esteira transportadora

contnua de ao inoxidvel. Essa esteira, situada no interior da cmara de vcuo,

desloca-se sobre dois tambores: um de aquecimento e o outro de resfriamento. O tambor

quente e os elementos aquecedores radiantes, situados acima e abaixo da esteira rolante,

proporcionam o calor necessrio para a operao.

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O produto resfria ao passar pelo tambor de resfriamento, antes de ser separado

da esteira com a faca. A principal aplicao desses equipamentos a desidratao de

alimentos muito sensveis ao calor, como sucos de frutas, tomate concentrado e extratos

de caf. Os produtos assim tratados, em especial os lquidos, tm estrutura esponjosa,

porque se expandem ao se aplicar vcuo na cmara pela liberao de gases e vapores.

Essa estrutura porosa favorece rpida velocidade de secagem e posterior reidrataro. Se

a meta que o produto final seja muito poroso, pode-se injetar previamente nitrognio

gasoso; ao aplicar vcuo, o gs se expande e sai rapidamente do produto, aumentando

sua esponjosidade.

Ao contrrio de um secador de calor direto, em que o material imerso

diretamente na zona de aquecimento (geralmente um fluxo de vapor) e seco por

conveco, um secador de vcuo um secador de calor indireto. Ou seja, o calor

transferido para o material, atravs das superfcies contatos aquecida do secador,

secagem do material realizada por conduo e radiao. Compreender essa distino

essencial para compreender as vantagens e limitaes de secagem a vcuo.

Neste caso de secagem, o vcuo oferece uma vantagem nica. Ao controlar a

presso atmosfrica, o secador de vcuo aumenta o T eficaz para um determinado

processo. Ou seja, a secagem a vcuo simplesmente reduz o ponto de ebulio ou a

temperatura de vaporizao necessria para a remoo do lquido.

Ao controlar a presso e o calor introduzido para o secador, aumenta-se

significativamente o T eficaz e, assim, seca-se o material muito mais rapidamente do

que na atmosfera normal. Por esta razo, um secador de vcuo especialmente

adequado para secagem de um material termo-sensvel, que degrada acima de uma

determinada temperatura e, de outro modo requerem um longo ciclo de secagem.

Exemplos desses materiais so as vitaminas, compostos de cor, compostos aromticos,

etc.

Figura 9: secador vcuo

22

8.4.4 Secadores por Infravermelho

O processamento de alimentos por infravermelho um processo radioativo, ou

seja, neste processo a energia transportada na forma de ondas eletromagnticas, com

um comprimento entre 0,78 e 1000 m. Os principais componentes alimentcios so

capazes de interagir com esta faixa de comprimento de onda resultando em um

fenmeno complexo que tem como consequncia o aquecimento do alimento.

Na secagem por infravermelho, os slidos a serem secos em geral absorvem a

radiao em uma estreita camada na superfcie. Em funo disso, para ser bem sucedida,

uma secagem por IV deve levar em considerao as propriedades do material.

Propriedades como emissividade, absortividade refletividade efetiva e transmissividade

so de extrema importncia e decisivas para o sucesso desta tecnologia.

A secagem por infravermelho oferece alta eficincia de converso da energia

eltrica em calor (mdia de 80% de eficincia). Ela ainda simples, barata e fcil de

controlar. Os secadores por IV so normalmente projetados para serem integrados aos

secadores convencionais (secadores de ar quente) onde emissores de IV so

direcionados para o produto a ser seco. O projeto do secador deve levar em conta as

propriedades do produto, a eficincia energtica da converso de energia eltrica em IV,

a cavidade deve ser equipada com refletores e circulao de ar para que a umidade seja

removida e para garantir que no haver perda de energia.

Nos secadores de infravermelho contnuos, o alimento pode ser transportado em

esteira contnua ou suporte vibratrio, que o faz passar por uma fonte de

infravermelhos. Para alimentos sensveis ao calor, empregam-se fontes que emitam

onda curta, enquanto, para os menos sensveis, utilizam-se os de onda longa. A secagem

de produtos slidos, como fatias de po, ch, especiarias e amndoas so sua principal

aplicao.

Figura 10: secador por infravermelho

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8.4.5 Secadores de Micro-ondas e Dieltrico

Os secadores micro-ondas e dieltricos empregam energia eletromagntica em

determinado nvel de frequncia. Tem a vantagem de que essa energia absorvida

seletivamente pelas pores midas do alimento, enquanto as partes j secas

praticamente no se aquecem. Ou seja, a deteriorao trmica do produto mnima.

Porm, o gasto energtico necessrio para a eliminao de grande quantidade de gua

nesse tipo de equipamentos elevado. Por isso, so utilizados fundamentalmente para

finalizar e acelerar a desidratao quando a velocidade de secagem se reduz nos

sistemas convencionais. O aquecimento dieltrico tem sido aplicado para secar bolachas

e outros produtos derivados de cereais, enquanto o aquecimento com micro-ondas

empregado comercialmente com xito para a secagem de massas.

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9 CONCLUSO

A secagem dos slidos , portanto, uma operao muito complexa, pois envolve

a interao gs-lquido, que controlada por fenmenos de transferncia de calor e de

massa em estado transiente.

A secagem tem a finalidade de eliminar um lquido voltil contido num corpo

no voltil, atravs de evaporao, portanto, a operao na qual a atividade de gua de

um material mido diminuda pela remoo da gua, atravs de sua vaporizao. O

tipo de secagem a ser utilizado depende, dentre outros fatores, do produto a ser

desidratado, da sua constituio qumica e das caractersticas fsicas do produto final

desejado.

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REFERNCIAS

FOUST, A.S., et al. Princpios das Operaes Unitrias. 2 Ed, Rio de Janeiro, Ed.

Guanabara Dois, 1982.

LINDEMANN, C.; SCHMIDT, V.W.; Relatrio de Laboratrio de Operaes

Unitrias: Secagem em leite de jorro, Rio Grande, Curso de Engenharia Qumica da

Universidade Federal do Rio Grande, 2010.

MCCABE, W.L.; SMITH, J.C e HARRIOTT, P. Operaes unitrias em engenharia

qumica, McGraw-Hill , 4 edio, 1998.

PARK, K.J. et al, Conceitos de processos e equipamentos de secagem, Campinas,

2007.

PARK, K.J. et al, Seleo de processos e equipamentos de secagem, Campinas,

2006.

RICHARDSON, J.F. ; HARKER, J.H. e BACKHURST, J.R.; Tecnologia de

partculas e processos de separao, Butterworth-Heinemann, 5 edio, 2002.