Operação De Separação - Secagem

CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BARRA MANSA

CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

TRABALHO DE PROCESSOS DE PRODUÇÃO E OPERAÇÃO UNITÁRIA

OPERAÇÃO UNITÁRIA DE SEPARAÇÃO – SECAGEM

Aluno: Zeildo Ramos da Cunha

Matr. C670725

1- INTRODUÇÃO

De forma geral numa operação de secagem, ocorre a remoção de um líquido volátil que se encontra nos interstícios de um sólido através do fluxo de um gás não condensável. Os fatores para os cálculos do processo e dimensionamento dos equipamentos de secagem são muitos, passando pela mecânica dos fluidos, da química das superfícies e da estrutura dos sólidos, além dos problemas de velocidade de transferência, podendo-se até em muitos casos, impossibilitar um projeto, pois estes fenômenos físico-químicos são muito complicados e imperfeitamente compreendidos. Sólidos onde a difusão da umidade é muito lenta, como é o caso da madeira, sua superfície pode estar completamente seca antes do líquido escapar por completo.

O tempo de secagem de um material a um certo teor de umidade, é o problema que norteia os cálculos matemáticos para o dimensionamento dos equipamentos, temperatura e vazão do gás, muitas vezes aplicadas soluções de tentativa e erros.

2- CLASSE DE MATERIAIS EM FUNÇÃO DO COMPORTAMENTO NA SECAGEM

É possível dividir os materiais em função do comportamento na secagem em duas classes principais:

A) Sólidos granulados ou cristalinos que retêm a umidade nos interstícios entre as partículas, ou em poros superficiais, rasos e abertos – nestes materiais, o movimento da umidade é relativamente livre e ocorre em consequência da interação das forças gravitacionais e das forças de tensão superficial (capilares). O período de taxa constante alonga-se até teores de umidade relativamente baixos. O sólido em si, que é usualmente inorgânico, é pouco afetado pela presença do líquido e não sofre grande ação do processo de secagem.

B) Sólidos orgânicos, que na maioria são amorfos, fibrosos ou gelatinosos – Estes materiais retém a umidade como parte integral da estrutura do sólido ou então retém-na no interior de fibras ou de poros delgados internos. Nestas substâncias, o movimento da umidade é lento e provavelmente ocorre pela fusão do líquido através da estrutura do sólido, por isso as curvas de secagem das substâncias mostram períodos de taxa constantes muito curtos, que terminam em valores elevados do teor crítico de umidade. A maior parte da secagem ocorre no segundo período de taxa decrescente.

3- COMPORTAMENTO GERAL NA SECAGEM

Imediatamente após o contato entre o gás secante a uma temperatura e umidade fixas, a temperatura do sólido a ser desumidificado ajusta-se até atingir uma temperatura permanente (temperatura da superfície do sólido molhado igual a temperatura do bulbo úmido do gás) o qual proporcionará um período onde ocorre uma taxa de secagem constante, até que o sólido atinja um teor de umidade crítico. A temperatura do sólido eleva-se e a taxa de secagem cai rapidamente, podendo este período de queda na taxa de secagem ser bem maior que o período de taxa de secagem constante. A taxa de secagem aproxima-se de zero num certo teor umidade de equilíbrio onde aquele dado sistema já não poderá mais cumprir seu papel.

Abaixo, duas curvas típicas do comportamento de secagem. O gráfico 1 mostra os dados obtidos de ensaios de secagem, o teor de umidade pelo tempo. Já o gráfico 2, obtém-se o gráfico da taxa de secagem em função do teor de umidade derivando os dados da figura 1.

Gráfico1 – Curva de secagem típica em condições constantes de secagem; teor de umidade