8/19/2019 Secagem de Sólidos
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SECAGEM DE SÓLIDOS
1. Introdução: A secagem de sólidos é uma das mais antigas e usuais operações
unitárias encontradas nos mais diversos processos usados em indústrias
agrícolas, cerâmicas, químicas, alimentícias, farmacêuticas, de papel e
celulose, mineral e de polímeros (!"
A secagem é remoç#o de um líquido volátil, normalmente água, de um
sólido poroso como madeira, tecido ou massa de pó" $s cálculos relevantes
podem facilmente ser adaptados % análise da remoç#o de água de cristali&aç#o
ou % concentraç#o de uma soluç#o na presença de um gás inerte (!"
$ pro'lema 'ásico na secagem é o cálculo do tempo necessário para
secar o material, de um teor de umidade para outro, em um secador com uma
dada capacidade e entrada de calor (!"
ecagem é a transferência de um líquido que está num sólido mol)ado
para uma fase gasosa n#o saturada" $ processo de secagem é idêntico a um
processo de umidificaç#o, e*ceto quanto á influência e*ercida pelo próprio
sólido so're o processo de secagem" +sta influência é considerável" A
investigaç#o da secagem e o cálculo das dimensões do equipamento de
secagem devem levar em conta uma multid#o de pro'lemas nas áreas da
mecânica dos fluídos, da química das superfícies e da estrutura dos sólidos (!"
$ tempo de secagem depende, em grande parte, das dimensões dasgotículas dispersadas na câmara quente" -ualquer dispositivo de ne'uli&aç#o
provoca a formaç#o de gotículas com uma certa fai*a de dimensões, e estas
diferentes gotículas secam de forma diferente, nas mesmas condições (!"
A secagem é utili&ada para facilitar o manuseio (carregamento,
descarregamento, transporte pneumático! de su'stâncias pulverulentas. para
'ai*ar o custo de transporte de matérias/primas. para aumentar o valor de uma
commodit0ou para cumprir especificações a respeito da matéria prima ou de
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um produto (naturalmente, ao se cumprir uma dessas metas, outras podemser
atingidas simultaneamente! (1!"
Alguns produtos, quando su'metidos % secagem, conservam 'astante
intactos suas características físicas e nutritivas, e retornar#o ao aspecto natural
ou sofrer#o poucas alterações quando reconstituídos em água" Assim, este
processo representa uma forma viável de conservaç#o de alimentos para
consumo )umano (1!"
COMPORTAMENTO GERAL DA SECAGEM:
2a secagem de um sólido úmido, mediante um gás a uma temperatura e
uma umidade fi*a, manifesta/se sempre um certo tipo de comportamento"
3mediatamente depois do contato entre a amostra e o meio secante, a
temperatura do sólido a4usta/se até atingir um regime permanente" A
temperatura do sólido e a velocidade de secagem podem aumentar ou diminuir
para c)egarem %s condições do regime permanente (!"
$ gráfico do teor de umidade contra o tempo (5ig"! é a forma que deve
se o'ter com os dados de ensaio de secagem. $ gráfico da velocidade dasecagem em funç#o do teor de umidade (5ig" !, é muito mais descritivo do
processo de secagem" +stas curvas típicas de secagem est#o relacionadas
aos mecanismos de reali&ações de secagem (!"
53678A 9 :+$8 ;+ 7$ ;$ :+
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53678A 9 :ACA ;+ +@A6+< +< 572=>$ ;$ :+$8 ;+ 7
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do sólido torna/se insuficiente para su'stituir o líquido que está sendo
evaporado" $ teor de umidade crítico depende da facilidade com que a
umidade se desloca no interior do sólido e, por isso da estrutura porosa do
sólido diante da velocidade de secagem (!"
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erificar o comportamento de diferentes materiais sólidos frente % operaç#o unitária de
secagem e somente após recol)imento de dados e cálculos ocorrer % construç#o dos
gráficos de teor de umidade em funç#o do tempo e ta*a de secagem em funç#o do
teor de umidade"
!. M"t#r$"$%
/ vidros de relógio
/ Alíquota de @)á
/ Alíquota de Algod#o
/ Nalança
/ +stufa
/ 5ita métrica
&. Pro'#d$(#nto #)*#r$(#nt"+
?esou/ se inicialmente todos os materiais e mediu/se com a fita métrica ovidro de relógio, após todas as pesagens iniciais adicionou/se ao vidro de
relógio uma porç#o de algod#o espal)ado uniformemente so're a superfície do
vidro e novamente pesou/se, tarou/se a 'alança e adicionou/se água anotou/
se o valor agregado ao algod#o, após estes procedimentos levou/se para a
estufa cu4a temperatura é de HJL @" @omeçou/se ent#o, a cronometrar cinco
minutos após este tempo, retira/se os materiais e pesa/se novamente e assim ,
consecutivamente até completar trinta e cinco minutos" 8epetiu/se o mesmoprocesso com o c)á"
,. R#%u+t"do% # d$%'u%%-#%
?rimeiramente o'tiveram/seos seguintes pesos9
:a'ela 9 ?esagens iniciais do Algod#o
ALGODO
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3;8$ ;+ 8+OP63$ K,ED g $$ ,MM g AO6$;>$ Q
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seco
(< se!
úmido
(< um!
( !ẋ seco
(< se!
úmido
(< um!
( !ẋ
323@3AO ,MM HD,KD M,J 1,11 M,11 H,JK ,MM HM,J K,KW 1,11 K,H 1,KH
J ,MM H1,KE 1,W 1,11 ,ME ,K1K ,MM HJ,E ,MK 1,11 E,E ,WHJ ,MM 1M,M J,JJ 1,11 W,JJ J,EJK ,MM 11,KW M,DW 1,11 1,D J,M1J ,MM D,KE K,M 1,11 ,D1 /J,1K ,MM K,KE 1,HK 1,11 ,D /o,
:anto no c)á quanto no algod#o o'serva/se a diminuiç#o da massa do sólido
úmido e a diminuiç#o do teor de umidade"/ @álculo da ta*a de secagem
8U X" d*
A dt
endo que9
8U ta*a de secagem
XU massa do sólido seco
;iâmetro do vidro de relógio9 ,J cm
8aio9 W,J cm
RreaU
Rrea U 1,H" W
RreaU 1,JH
d*U m V m
dY*U m V m1
dtU diferença de tempo (K min!
A partir dos dados o'tidos foi possível os cálculos relacionados a ta*a desecagem cu4o os resultados est#o na ta'ela H e ta'ela K9
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:AN+OA H9 8esultados o'tidos do cálculo da ta*a de secagem do algod#o
:empo
(
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9
0 5 10 15 20 25 30 35 400
5
10
15
20
25
3025.56
23.6221.75
20 17.9615.71
13.45
Algodão
Tempo em Minutos
umidade
:a*a de umidade em relaç#o ao tempo do @)á9
0 5 10 15 20 25 30 35 40-0.5
0
0.5
1
1.52
2.5
3
3.5
4 3.54
2.53
1.64
0.8
0.17-0.12 -0.12
chá
Tempo em Minutos
umidade
ecagem é a transferência de um líquido que está num sólido mol)ado para uma fase
gasosa n#o saturada o'serva/se nos gráficos acima e*atamente este processo, a
medida que os sólidos permaneciam mais tempo dentro da estufa sua umidade
decaia"
Ao o'servar os gráficos o'serva/se que aos trinta minutos de secagem a umidade se
torna negativa significando que o sólido 4á se encontra seco, porém no gráfico
relacionado ao algod#o nota/se que o valor de umidade se encontra longe do valor
&ero o que significa que ainda possuía muito líquido no sólido"
:a*a de umidade em relaç#o ao tempo do Algod#o e do @)á9
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10
0 5 10 15 20 25 30 35 40-5
0
5
10
15
20
25
3025.56
23.6221.75
2017.96 15.71
13.45
3.54 2.53 1.64 0.8 0.17 -0.12 -0.12
umidade chá e Algodão
chá algodao
Tempo em Minutos
umidade
68R53@$ ;A :ACA ;+ +@A6+< +< 572=>$ ;$ :+$8 ;+ 7
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:a*a de secagem em funç#o do teor de umidade do @)á
00.010.020.030.040.050.060.070.080.09
0.010.03
0.050.07
0.08 0.08 0.08chá
axa de umidade
Taxa de secagem
$'serva/se de forma clara nos gráficos acima que a medida que a umidade diminui a
ta*a de secagem aumenta, confirmando assim, toda a teoria de secagem 4á que ao
perder líquido o aumento da ta*a de secagem se torna o'rigatório"
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:a*a de secagem em funç#o do teor de umidade do Algod#o e do @)á9
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.01
0.03
0.05
0.070.08
0.08 0.08
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.08
!ha" Tile
chá Algodão
Taxa de umidade
Taxa de secagem
A partir dos gráficos pode/se o'servar na curva de secagem que cada sólido possui
uma curva característica" A partir da comparaç#o do algod#o e c)á contidos nos
gráficos anteriores pode/se constatar as diferenças de curvas entre os dois sólidos"
?ode/se o'servar uma perda de peso ao longo do tempo, constatando isto a partir das
pesagens feitas"
5$:$ :38A;A ;78A2:+ A 8+AO3ZA=>$ ;$ +C?+83$ + @SR
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13
@SR
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K min K min
1J min
AO6$;>$
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K min K min
K min
. Con'+u%ão
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@onclui/se que a operaç#o unitária de secagem é um método relativamente
simples, porém, que deve ser feito tomando alguns cuidados e precauções, 4á
que a partir dos dados o'tidos a partir das pesagens ao longo do processo é
que será utili&ado para posteriores cálculos" @onclui/se tam'ém que a umidade
corresponde % perda de peso sofrida pelo produto quando aquecido em
condições nas quais a água é removida e ao longo do e*perimento foi
o'servado e*atamente isto, os sólidos foram perdendo peso conforme foram
perdendo água ao longo da secagem"
:odas as ta'elas e gráficos o'tidos a partir do e*perimento reali&ado s#o de
grande importância ao estudo das propriedades de cada material podendo
o'servar neste e*perimento as diferentes características das amostras dealgod#o e c)á, dois materiais muito consumidos no mundo, posteriormente
gerando os gráficos umidade em funç#o do tempo e ta*a de secagem de
secagem em funç#o da umidade, sendo que os gráficos o'tidos foram
satisfatórios"
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2. R#3#r4n'$"% 5$5+$o6r73$'"%:
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