UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO – UFERSA

DEPARTAMENTO DE AGROTECNOLOGIA E CIENCIAS SOCIAIS

ENGENHARIA QUÍMICA

DISCIPLINA: LABORATORIO DE ENGENHARIA QUIMICA II

DOCENTE: SHIRLLE KÁTIA DA SILVA NUNES

PRÁTICA 5

SECAGEM

DISCENTES: Delânnia Maia Nobre

Jorge Luiz Bezerra de Oliveira

Pablo Vinícius Soares da Silva

Raimundo Renato de Melo Neto

Renan Davi Araújo de Oliveira

MOSSORÓ - RN

2013

1. OBJETIVO

Verificar o processo de secagem se uma pasta de cal, assim como obter a curva de

secagem, a curva de velocidade de secagem e determinar o tempo de secagem.

2. INTRODUÇÃO

A secagem está entre as operações mais usuais na indústria química. Em uma boa parte

das situações é o último processamento do produto antes de sua classificação e embalagem

(PACHECO, 2010).

É uma das mais antigas e usuais operações unitárias encontradas nos mais diversos

processos usados em indústrias farmacêuticas, químicas, alimentícias, cerâmicas, agrícolas, de

papel e celulose, mineral e de polímeros. É também uma das operações mais complexas e menos

entendida, devido à dificuldade e deficiência da descrição matemática dos fenômenos

envolvidos de transferência simultânea de calor, massa e quantidade de movimento no sólido

(MENON E MUJUMDAR, 1987).

Em geral entende-se por secagem a operação unitária destinada à remoção de um líquido

agregado a um sólido para uma fase gasosa insaturada através de vaporização térmica. Esta

vaporização ocorrendo em uma temperatura inferior àquela de ebulição do líquido na pressão

do sistema (PACHECO, 2010).

A energia utilizada, na maioria dos casos, é fornecida em forma de calor. Essa operação

tem tempo variável de duração, podendo consumir de alguns segundos a muitos dias.

Entre as aplicações da secagem destacam-se a obtenção de sementes de boa qualidade e

a desidratação de produtos típicos sazonais, como frutas, hortaliças e leguminosas, permitindo

a industrialização e comercialização.

4. METODOLOGIA

4.1 Materiais

- Gesso

- Sistema de secagem infravermelho

- Prato de papel alumínio

- Balança analítica

- Béquer

- Água

4.2 Procedimento Experimental

Inicialmente, pesou-se o prato de alumínio seco e mediu-se o diâmetro do mesmo

com o auxílio de uma régua, de forma a obter a área de secagem. Para preparar a pasta,

pesou-se aproximadamente 10 g de gesso, transferiu-se o sólido seco para um béquer e

adicionou-se 10 mL de água destilada para formar a mistura pastosa, bastante homogênea.

A pasta foi então colocada sob todo o prato de alumínio, a fim de preencher

completamente a área disponível para secagem. Em seguida, o prato foi colocado sobre o

sistema de secagem infra-vermelho a uma temperatura constante de 103 °C, como

mostrado na Figura 03. Dado início a secagem, verificou-se a variação da massa em

função do tempo até o ponto em que a pasta apresentasse uma massa constante em

sucessivos pontos do experimento.

Figura 03 – Sistema de secagem infra-vermelho

Fonte: Autoria Própria

3. RESULTADOS

A Tabela 1 evidencia os dados obtidos durante os procedimentos experimentais e

a relação matemática expressa entre eles. A partir desses dados foi possível calcular o

teor de umidade (Xt), o teor de umidade no equilíbrio (X*) e a velocidade de secagem do

gesso (R).

t (min) Wt (g) W (g) Xt X* X dX/dt R 1 7,7 16,798 1,181558 0,012727 1,168831 0 0 2 7,7 16,688 1,167273 0,012727 1,154546 -0,01429 0,012014 3 7,7 16,518 1,145195 0,012727 1,132468 -0,02208 0,018568 4 7,7 16,098 1,090649 0,012727 1,077922 -0,05455 0,02101 5 7,7 15,728 1,042597 0,012727 1,02987 -0,04805 0,02871 6 7,7 15,388 0,998442 0,012727 0,985715 -0,04416 0,037135 7 7,7 15,028 0,951688 0,012727 0,938961 -0,04675 0,039319 8 7,7 14,688 0,907532 0,012727 0,894805 -0,04416 0,037135 9 7,7 14,338 0,862078 0,012727 0,849351 -0,04545 0,03723

10 7,7 13,968 0,814026 0,012727 0,801299 -0,04805 0,03681 11 7,7 13,648 0,772468 0,012727 0,759741 -0,04156 0,03751 12 7,7 13,288 0,725714 0,012727 0,712987 -0,04675 0,03675 13 7,7 12,948 0,681558 0,012727 0,668831 -0,04416 0,037135 14 7,7 12,618 0,638701 0,012727 0,625974 -0,04286 0,036043 15 7,7 12,278 0,594545 0,012727 0,581818 -0,04416 0,037135 16 7,7 11,938 0,55039 0,012727 0,537663 -0,04416 0,037135 17 7,7 11,608 0,507532 0,012727 0,494805 -0,04286 0,036043 18 7,7 11,268 0,463377 0,012727 0,45065 -0,04416 0,037135 19 7,7 10,938 0,420519 0,012727 0,407792 -0,04286 0,036043 20 7,7 10,618 0,378961 0,012727 0,366234 -0,04156 0,034951 21 7,7 10,338 0,342597 0,012727 0,32987 -0,03636 0,033678 22 7,7 10,008 0,29974 0,012727 0,287013 -0,04286 0,03225 23 7,7 9,728 0,263377 0,012727 0,25065 -0,03636 0,03196 24 7,7 9,448 0,227013 0,012727 0,214286 -0,03636 0,030582 25 7,7 9,248 0,201039 0,012727 0,188312 -0,02597 0,02861 26 7,7 8,968 0,164675 0,012727 0,151948 -0,03636 0,02511 27 7,7 8,768 0,138701 0,012727 0,125974 -0,02597 0,021844 28 7,7 8,528 0,107532 0,012727 0,094805 -0,03117 0,02011 29 7,7 8,368 0,086753 0,012727 0,074026 -0,02078 0,017475 30 7,7 8,21 0,066234 0,012727 0,053507 -0,02052 0,017257 31 7,7 8,088 0,05039 0,012727 0,037663 -0,01584 0,013325 32 7,7 7,968 0,034805 0,012727 0,022078 -0,01558 0,013106 33 7,7 7,878 0,023117 0,012727 0,01039 -0,01169 0,00983 34 7,7 7,838 0,017922 0,012727 0,005195 -0,00519 0,004369 35 7,7 7,808 0,014026 0,012727 0,001299 -0,0039 0,003277 36 7,7 7,798 0,012727 0,012727 0 -0,0013 0,001092 37 7,7 7,798 0,012727 0,012727 0 0 0 38 7,7 7,798 0,012727 0,012727 0 0 0

Tabela 1: Dados relação de dados obtidos e calculados a partir do experimentos.

A partir dos valores de X em função do tempo, podemos avaliar a perda da

umidade da pasta de cal, no gráfico a seguir.

Gráfico 1: Perda de umidade pela pasta de cal.

A partir do gráfico 1 pode-se perceber que a razão de Kg H2O/Kg Sol. Seco

diminui com o passar do tempo, isto ocorre devido a transferência de massa e de calor

que ocorrem simultaneamente durante o processo de secagem, fazendo com que o sólido

(cal) perca a umidade presente na pasta até atingir o equilíbrio, onde o sólido estará

totalmente seco em aproximadamente 40 minutos.

O gráfico 2 expressa a relação entre a velocidade de secagem (R) e a umidade livre.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 5 10 15 20 25 30 35 40Um

idad

e liv

re X

(Kg

H2O

/ Kg

sólid

o s

eco)

Tempo t (min)

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

0,04

0,045

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2

Velo

cida

de (K

g H2

O/m

in.m

2)

X

AB

Gráfico 2: Relação entre a velocidade de secagem e a umidade livre.

A partir do gráfico 2 podemos perceber que a partir do ponto 0 até o ponto A

percebemos um aumento da velocidade de secagem que ocorre devido ao aumento da

variação da umidade em função do tempo, do ponto A ao B percebe-se que a velocidade

(Rc=0,037) permanece constante pois a variação da umidade livre também permaneceu

constante, já os pontos a cima de B apresentam uma velocidade de secagem menor que a

do equilíbrio enquanto que o comportamento esperado seria uma maior velocidade que a

do equilíbrio, isto ocorre inicialmente por que o sistema ainda não estava com a

temperatura em equilíbrio (set point) estável.

Podemos então encontrar o tempo que seria para a velocidade constante.

푡 = 퐿퐴푅

(푋 − 푋 )

푡 = 0,0077 푘푔

0,00916 m² ∗ 0,037 퐾푔/푚푖푛 ∗ m² (1 − 0,45)퐾푔/퐾푔

푡 = 12,5 푚푖푛

4. CONCLUSÃO

Pode-se concluir que a velocidade média de secagem foi de cerca de 0,037

Kg/min.m2 e que o tempo de secagem quando considerado a velocidade em estágio

estacionário foi de 12,5 minutos.

Além disto foi observado que o início a perda de massa de água foi muito rápida

e com o passar do tempo foi se tornando mais lenta, devido à redução da umidade,

ocasionando uma perda total de água.

5. REFERÊNCIAS

MENON, A. S., MUJUMDAR, A. S. Drying of solids: principles, classification, and selection of dryers. In: MUJUMDAR, A. S. Handbook of Industrial Drying. New York: Marcel Dekker Inc., 1987. cap. 9, p. 295-326.

GEANKOPLIS, C. J., Transport Processes and Unit Operations, 3rd edition, Prentice-Hall International Editions, New Jersey, 1993.