AulaEB 602 Psicrometria e Secagem

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<p>EB 602</p><p>Operações Unitárias</p><p>Profa. Marcela Cravo Ferreira</p><p>2° sem/2023</p><p>Aula Psicromemetria e</p><p>Secagem</p><p>Desaguamento de lodos</p><p>Desaguamento → operação unitária para separar material sólido do material</p><p>líquido.</p><p>Finalidade: remover água, estabilização do lodo resultando em material</p><p>granular.</p><p>Para uma separação eficaz: etapa prévia de condicionamento químico.</p><p>Razões para aumento do teor de sólidos em lodo:</p><p>Redução de custo associado à transporte para local de disposição;</p><p>Lodos desaguados são mais facilmente manipulados;</p><p>Desaguamento é necessário antes de processos de incineração e</p><p>compostagem</p><p>O desaguamento é necessário antes da secagem térmica do lodo,</p><p>uma vez que a remoção mecânica da água é mais barata do que a</p><p>remoção térmica durante a secagem.</p><p>Dentre outras.....</p><p>Desaguamento de lodos</p><p>Princípios básicos:</p><p>diferentes formas da água associada aos biossólidos</p><p>Água livre: A água que</p><p>não está diretamente</p><p>ligada às partículas, a</p><p>qual pode ser removida</p><p>por força gravitacional,</p><p>filtração e centrifugação</p><p>Água intersticial: água que se</p><p>encontra aprisionada na</p><p>matriz do lodo</p><p>Água adsorvida na superfície do lodo</p><p>Água de hidratação, ou ligada: água intermolecular e quimicamente ligada</p><p>Desaguamento de lodos</p><p>Tecnologias de desaguamento</p><p>Desaguamento de lodos</p><p>Tecnologias de desaguamento</p><p>Os processos de desaguamento comumente utilizados incluem a utilização de</p><p>centrífugas; de prensas desaguadoras; de prensas rotativas; de extrusoras; de</p><p>filtros prensa; do eletrodesaguamento, de leitos de secagem; e de lagoas.</p><p>Desaguamento de lodos</p><p>Em um leito de secagem típico, uma</p><p>camada entre 200 e 300 mm de lodo é</p><p>depositada sobre o leito de areia para</p><p>que possa secar. A lodo é desaguado</p><p>pela drenagem da água através do</p><p>lodo e do leito de areia por gravidade</p><p>e pela evaporação de uma parcela</p><p>da água pela superfície exposta ao ar</p><p>Leito de secagem convencional com areia</p><p>O desempenho das lagoas, como no</p><p>caso dos leitos de secagem, é afetado</p><p>por condições climáticas locais,</p><p>precipitação pluviométrica e</p><p>temperatura. As lagoas são mais</p><p>aplicadas em áreas com elevadas</p><p>taxas de evaporação. O lodo</p><p>desaguado é removido</p><p>mecanicamente</p><p>Lagoa de secagem</p><p>Desaguamento x Secagem x Psicrometria</p><p>A secagem térmica envolve a aplicação de calor para evaporar a</p><p>água e reduzir o teor de umidade dos biossólidos abaixo dos valores</p><p>obtidos pelos métodos convencionais de desaguamento.</p><p>PsicrometriaDesaguamento</p><p>– superfície</p><p>exposta ao ar</p><p>Secagem</p><p>térmica</p><p>Psicrometria</p><p>Psicrometria é a ciência que estuda o envolvimento das propriedades do ar</p><p>úmido (uma mistura de ar seco e vapor d’água) e do processo (secagem,</p><p>umidificação, resfriamento, aquecimento) na mudança da temperatura ou</p><p>do conteúdo de vapor d’água da mistura.</p><p>Psicrometria</p><p>Ar seco e úmido: o ar seco é a mistura dos vários gases que</p><p>compõem o ar atmosférico, como nitrogênio, oxigênio, gás</p><p>carbônico e outros, que formam mistura homogênea</p><p>(composição constante). O ar seco existe quando se remove todo</p><p>o vapor d’água. O ar é úmido quando, além da mistura de gases,</p><p>tem vapor d'água.</p><p>Ar saturado (ou mistura saturada): o ar está com a quantidade</p><p>máxima de vapor d’água que pode suportar em determinada</p><p>condição de temperatura</p><p>Psicrometria</p><p>Umidade Absoluta (UA): Representa a massa (kg) de vapor de água</p><p>presente em 1 kg de ar seco.</p><p>Umidade Relativa (UR): O vapor de água presente no ar úmido não saturado</p><p>exerce determinada pressão (pressão parcial de vapor). Quando o ar está</p><p>saturado de umidade a pressão de vapor de água é denominada de</p><p>pressão de saturação. A umidade relativa do ar é definida como a razão</p><p>entre a pressão parcial de vapor de água no ar em uma determinada</p><p>temperatura e a pressão de vapor d’água quando o ar se encontra</p><p>saturado de umidade (pressão de saturação) à mesma temperatura. Na</p><p>carta psicrométrica, indica a proporção do afastamento vertical entre o</p><p>ponto e a curva de saturação. Resumidamente, é razão entre a quantidade</p><p>de umidade do ar e a quantidade máxima que ele pode conter na mesma</p><p>temperatura. Expresso em %.</p><p>Psicrometria</p><p>Temperatura de bulbo seco (TBS): temperatura do ar medida com um termômetro</p><p>comum e indica a quantidade de energia na forma de calor contido no ar. Expresso em</p><p>ºC</p><p>Temperatura de bulbo úmido (TBU): temperatura do ar</p><p>medida com um termômetro comum, cujo bulbo de</p><p>vidro foi coberto com uma gaze úmida por onde</p><p>passa uma corrente de ar forçada a uma velocidade</p><p>superior a 3 m/s. A redução da temperatura de bulbo</p><p>úmido depende do teor de umidade do ar; quanto</p><p>menor a umidade, maior o abaixamento da</p><p>temperatura no termômetro.</p><p>Quando o ar úmido não saturado escoa através da</p><p>mecha de pano embebido em água, a água que</p><p>envolve o bulbo irá evaporar. E para que ocorra esta</p><p>evaporação, há a necessidade de calor latente da</p><p>vaporização de água, cedido pela própria água,</p><p>causando redução da temperatura indicada no</p><p>termômetro. Esta necessidade de calor é fornecida</p><p>pelo ar insaturado na forma de calor sensível sendo</p><p>que o sistema alcança o estado estacionário levando</p><p>a um valor constante de temperatura de bulbo úmido</p><p>que é inferior à temperatura do bulbo seco.</p><p>Psicrometria</p><p>A temperatura de bulbo úmido cai,</p><p>devido ao calor retirado para evaporar a</p><p>água. O seu resfriamento é proporcional à</p><p>secura do ar. Quanto mais seco o ar,</p><p>maior o resfriamento. Portanto, quanto</p><p>maior a diferença entre as temperaturas</p><p>de bulbo úmido e de bulbo seco, menor a</p><p>umidade relativa; quanto menor a</p><p>diferença, maior a umidade relativa. Se o</p><p>ar está saturado, nenhuma evaporação</p><p>ocorrerá e os dois termômetros terão</p><p>leituras idênticas</p><p>A diferença entre a TBS e a TBU fornece a</p><p>umidade relativa, através da Carta</p><p>Psicrométrica. Expressa em ºC</p><p>Psicrometria</p><p>Ponto de orvalho (DP): expressa a condição mínima de temperatura de bulbo seco em que</p><p>uma mistura ar-vapor consegue manter água no estado gasoso (vapor), abaixo da qual ocorre a</p><p>condensação da umidade (ou a formação de névoa), ou seja, é a menor temperatura a que o ar</p><p>pode ser resfriado, sem que ocorra alguma condensação de vapor de água. Expresso em ºC.</p><p>Volume específico (v): expressa a relação entre o volume da mistura (ar seco + vapor d’água) e</p><p>a massa ar seco da mistura. Expresso em m³/kg de ar seco.</p><p>Entalpia (H): expressa o conteúdo energético do ar (calor total) por unidade de massa de ar</p><p>seco de um estado psicrométrico em relação a um estado de referência (normalmente para TBS</p><p>= 0). A entalpia de uma mistura de ar seco e vapor de água é a soma das entalpias dos</p><p>componentes, pois essa mistura terá comportamento de gases ideais à baixa pressão. Expresso</p><p>em kJ/kg de ar seco.</p><p>CARTA PSICROMETRICA</p><p>As propriedades termodinâmicas da mistura ar-seco vapor de água que</p><p>constituem o ar atmosférico podem ser convenientemente representadas em</p><p>formas de gráfico, denominado gráfico/carta psicrométrico</p><p>Pela construção da carta, podemos notar que necessitamos de duas propriedades quaisquer</p><p>do ar para determinar o estado da mistura ar-vapor de água, em certa pressão.</p><p>CARTA PSICROMETRICA</p><p>Temperatura</p><p>de bulbo seco</p><p>É a temperatura do ar, medida</p><p>com termômetro comum. °𝑪</p><p>Temperatura</p><p>de bulbo úmido</p><p>É a temperatura indicada por</p><p>um termômetro cujo bulbo é</p><p>coberto com água, por onde</p><p>se escoa o ar com velocidade</p><p>superior a 3 m/s.</p><p>°𝑪</p><p>Volume</p><p>específico</p><p>Volume específico ou volume</p><p>úmido é a relação entre o</p><p>volume da mistura ar seco-vapor</p><p>e a massa de ar seco.</p><p>𝒎³ 𝒅𝒂𝒎𝒊𝒔𝒕𝒖𝒓𝒂</p><p>𝒌𝒈 𝒂𝒓 𝒔𝒆𝒄𝒐</p><p>19Prof. Tábata T. Garmus Diniz 1/2014</p><p>U</p><p>m</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>ab</p><p>so</p><p>lu</p><p>ta</p><p>É a concentração de vapor de</p><p>água na mistura gasosa em</p><p>base seca, expressa em massa</p><p>de vapor d’água por massa de</p><p>ar seco.</p><p>𝒌𝒈 𝒅𝒆 á𝒈𝒖𝒂</p><p>𝒌𝒈 𝒂𝒓 𝒔𝒆𝒄𝒐</p><p>20Prof. Tábata T. Garmus Diniz 1/2014</p><p>Umidade Relativa</p><p>É a razão entre a pressão</p><p>parcial do vapor de água no ar</p><p>e a pressão de saturação de</p><p>água na temperatura em</p><p>questão.</p><p>𝑼𝑹 = 𝟏𝟎𝟎.</p><p>ഥ𝑷𝒗</p><p>𝑷𝒔𝒂𝒕</p><p>%</p><p>Pressão</p><p>parcial</p><p>Pressão de saturação</p><p>21Prof. Tábata T. Garmus Diniz 1/2014</p><p>EntalpiaSendo uma mistura de gases ideais,</p><p>a entalpia da mistura será a soma</p><p>das entalpias do gás (ar) e do vapor</p><p>d´água, expressa em base seca.</p><p>𝒌𝑱</p><p>𝒌𝒈 𝒂𝒓 𝒔𝒆𝒄𝒐</p><p>CARTA PSICROMETRICA</p><p>As propriedades termodinâmicas da mistura ar-seco vapor de água que</p><p>constituem o ar atmosférico podem ser convenientemente representadas em</p><p>formas de gráfico, denominado gráfico/carta psicrométrico</p><p>Pela construção da carta, podemos notar que necessitamos de duas propriedades quaisquer</p><p>do ar para determinar o estado da mistura ar-vapor de água, em certa pressão.</p><p>Exemplo 1</p><p>Mediu-se a temperatura de bulbo úmido e de bulbo seco de ar</p><p>ambiente a 760 mmHg, obtendo-se:</p><p>TBU = 12° C</p><p>TBS = 18° C</p><p>Encontrar as características deste ar quanto a:</p><p>• Umidade absoluta = ?</p><p>• Umidade relativa = ?</p><p>• Entalpia = ?</p><p>• Volume específico = ?</p><p>• Temperatura de orvalho = ?</p><p>Exemplo 1</p><p>Exemplo 1</p><p>12°C</p><p>18°C</p><p>Exemplo 1</p><p>Umidade absoluta = 6,4 . 10-3 kg/kg</p><p>Exemplo 1</p><p>Umidade relativa = 50 %</p><p>Entalpia = 34 kJ/kg</p><p>Exemplo 1</p><p>Volume específico = 0,83 m³/kg</p><p>Exemplo 1</p><p>Exemplo 2a</p><p>Encontre no diagrama psicrométrico a umidade absoluta e temperatura de bulbo úmido do</p><p>ar:</p><p>Dados:</p><p>Temperatura de bulbo seco de 40 ºC</p><p>Umidade relativa de 50 %.</p><p>Exemplo 2a</p><p>Encontre no diagrama psicrométrico a umidade absoluta e temperatura de bulbo úmido do</p><p>ar:</p><p>Dados:</p><p>Temperatura de bulbo seco de 40 ºC</p><p>Umidade relativa de 50 %.</p><p>Passo a Passo:</p><p>Localize 40 ºC no eixo da horizontal (temperatura de bulbo seco em ºC). A partir desse</p><p>ponto, suba em linha reta até a curva de umidade relativa de 50%. Leia a umidade absoluta</p><p>no eixo vertical á direita.</p><p>Resposta:</p><p>Umidade absoluta: 0,0235 kg de vapor de água/kg de ar seco.</p><p>Temperatura de bulbo úmido: 30,1 °C</p><p>Exemplo 2b</p><p>Encontre a umidade relativa e a umidade absoluta do ar:</p><p>Dados:</p><p>Temperatura de bulbo úmido de 30 ºC</p><p>Temperatura de bulbo seco de 45 ºC.</p><p>Exemplo 2b</p><p>Encontre a umidade relativa e a umidade absoluta do ar:</p><p>Dados:</p><p>Temperatura de bulbo úmido de 30 ºC</p><p>Temperatura de bulbo seco de 45 ºC.</p><p>Passo a Passo:</p><p>Localize 45 ºC no eixo horizontal (Temperatura de bulbo seco em ºC). A partir desse ponto,</p><p>suba em linha reta na diagonal correspondente á temperatura de bulbo úmido de 30 ºC. O ponto</p><p>de encontro dos valores encontra-se na curva situada entre as umidades relativas 30 % e 40 %.</p><p>Exemplo 2c</p><p>Encontre a umidade relativa e a umidade absoluta do ar e o ponto de orvalho:</p><p>Dados:</p><p>Temperatura de bulbo úmido de 26 ºC</p><p>Temperatura de bulbo seco de 32 ºC.</p><p>Exemplo 2c</p><p>Encontre a umidade relativa e a umidade absoluta do ar e o ponto de orvalho:</p><p>Dados:</p><p>Temperatura de bulbo úmido de 26 ºC</p><p>Temperatura de bulbo seco de 32 ºC.</p><p>Passo a Passo:</p><p>O ponto de orvalho é obtido percorrendo a linha da umidade absoluta constante até atingir a</p><p>condição de saturação, nesse ponto faz a leitura da temperatura de bulbo seco.</p><p>Aquecimento do ar a umidade</p><p>absoluta constante</p><p>Ar 25 °C</p><p>50 %</p><p>Y</p><p>Tbs</p><p>Vapor de água Condensado</p><p>Ar 35°C</p><p>Aquecimento do ar a umidade</p><p>absoluta constante</p><p>Porque a umidade relativa</p><p>mudou sendo que a</p><p>umidade absoluta manteve</p><p>o mesmo valor?</p><p>Resfriamento do ar sem condensação</p><p>Ar 35 °C</p><p>30 %</p><p>Ar 25 °C</p><p>Y</p><p>Tbs</p><p>Refrigerante</p><p>Líquido</p><p>Vapor</p><p>Refrigerante</p><p>Resfriamento do ar sem condensação</p><p>O que é ponto de orvalho?</p><p>Torv</p><p>O ponto de orvalho de uma mistura de gás</p><p>e vapor é a temperatura na qual o vapor</p><p>condensa quando é resfriado a pressão</p><p>constante.</p><p>a pressão parcial do</p><p>vapor permanece</p><p>constante</p><p>Pressão de vapor</p><p>• Equilíbrio dinâmico → concentração</p><p>de moléculas na fase vapor não</p><p>varia com o tempo</p><p>– A pressão que o vapor exerce</p><p>sobre a superfície do líquido</p><p>também permanece constante:</p><p>PRESSÃO DE VAPOR</p><p>• Essa grandeza é característica de</p><p>cada líquido e varia apenas com a</p><p>temperatura (independe do</p><p>volume)</p><p>Relações Psicrométricas do Sistema</p><p>AR-ÁGUA a baixas pressões</p><p>UR =</p><p>തPv</p><p>Psat</p><p>100 ഥY = 0,622</p><p>തPv</p><p>Pt − തPv</p><p>Exemplo 3</p><p>A temperatura do bulbo seco é de 25°C e a temperatura do orvalho é de 15°C,</p><p>a) A umidade relativa (UR);</p><p>b) A umidade absoluta (Y).</p><p>c) Encontre a umidade relativa (UR) e a umidade absoluta (Y) na carta psicrométrica e</p><p>compare com os valores calculados</p><p>Dados: Pt = 101325 Pa</p><p>Propriedades Termodinâmicas da</p><p>água</p><p>Propriedades Termodinâmicas da</p><p>água</p><p>Exemplo 4</p><p>Considere 100 m3 de uma mistura ar-vapor d’água a 100 kPa, 35 °C e com</p><p>umidade relativa igual a 70%. Calcule a umidade absoluta, o ponto de orvalho, a</p><p>massa de ar e a massa de vapor na mistura.</p><p>Relações Psicrométricas do Sistema</p><p>AR-ÁGUA a baixas pressões</p><p>Umidade em base seca: é a relação entre a massa de água</p><p>contida no produto e a massa de matéria seca. Geralmente</p><p>expressa em decimal ou %</p><p>.</p><p>Umidade em base úmida: é a relação entre a massa de água</p><p>contida no produto e a massa total do produto. Expressa em</p><p>decimal ou %.</p><p>SECAGEM</p><p>Secagem é uma operação unitária na qual um componente volátil</p><p>presente em um material (sólido ou líquido) não volátil é retirado por</p><p>vaporização. É um processo que explora a grande diferença de</p><p>volatilidade entre os componentes.</p><p>SECAGEM</p><p> Operação unitária mais antiga, mais comum e a mais diversificada</p><p>da indústria</p><p> Agroindústria, resíduos, cerâmicas, alimentícia, farmacêutica,</p><p>papel e celulose e polímeros</p><p> Tamanho do produto – micrometros a dezenas de centímetros</p><p> Tempo de secagem – ¼ segundo (secagem de papel), dias</p><p>(Lodo) até meses (madeiras)</p><p> Capacidade de produção – 0,1 kg/h até 100 toneladas/h</p><p> Ampla faixa de temperaturas e pressões</p><p> Transferência de calor por condução, convecção, radiação, ou</p><p>micro-ondas</p><p>SECAGEM</p><p>20% a 25% - consumo nacional de energia de países desenvolvidos</p><p>Alto gasto energético – elevado calor de vaporização e ineficiência na</p><p>transferência de calor por convecção com ar quente (mais comum)</p><p>Importância da otimização do processo para</p><p>redução de gasto energético</p><p>Secagem de Lodo</p><p>✓ Redução de peso</p><p>✓ Redução de volume (fácil transporte e</p><p>manuseio)</p><p>✓ Aumento do poder calorífico</p><p>✓ Estabilidade biológica</p><p>Secagem de Lodo</p><p>Peneiras</p><p>Telas</p><p>Filtro de areia</p><p>Filtro prensa</p><p>Centrífugas</p><p>decanter, solar</p><p>Secadores:</p><p>esteira, tambor,</p><p>leito fluidizado</p><p>Incineradores</p><p>Lodo úmido</p><p>4% sólidos</p><p>Lodo</p><p>desidratado</p><p>25% sólidos</p><p>Lodo seco</p><p>> 90% sólidos</p><p>Cinzas</p><p>> 99% sólidos</p><p>(0 – 3%</p><p>orgânicos)</p><p>Os biossólidos</p><p>secospor secagem</p><p>térmica são utilizados</p><p>de maneira similar aos</p><p>fertilizantes comerciais,</p><p>dependendo da</p><p>concentração de</p><p>nutrientes presente no</p><p>material.</p><p>Podem ser utilizados</p><p>como fonte de energia</p><p>em substituição ao</p><p>carvão.</p><p>Secagem</p><p> Projeto e análise de secadores</p><p> Propriedades da matéria prima</p><p> umidade, teor de sólidos, viscosidade, risco biológico</p><p> Propriedades do produto final</p><p> Propriedades físico-químicas</p><p> Propriedades biológicas</p><p> Destinação</p><p>Métodos de secagem</p><p> Secagem por convecção</p><p>• Mais comum</p><p>• Calor sensível é transferido para o material por convecção</p><p>• Agente de secagem (ar pré-aquecido) sobre ou através do</p><p>sólido</p><p>• Evaporação e remoção da umidade para fora do secador</p><p>• Recirculação total ou parcial do ar de secagem</p><p>• Condições de secagem – controladas pela temperatura e</p><p>umidade do ar</p><p> Secagem por condução</p><p>• Calor sensível é transferido para o material úmido por</p><p>condução</p><p>• Contato com superfícies aquecidas que suportam ou confinam</p><p>o material – bandejas, placas, cilindros de superfície raspada</p><p>Métodos de secagem</p><p> Secagem por radiação</p><p>• Energia térmica fornecida por diferentes fontes</p><p>eletromagnéticas</p><p>– Baixa penetração da radiação infravermelha – filmes e</p><p>coberturas, micro-ondas, resistências elétricas</p><p> Secagem por liofilização</p><p>• Sublimação da água congelada do material sólido –</p><p>condições de temperatura e pressão abaixo do ponto</p><p>triplo da água</p><p>• Água sublimada é condensada em placas refrigeradas</p><p>localizadas em uma câmara do secador à distância do</p><p>material sólido</p><p>Liofilização</p><p>Etapas:</p><p>Congelamento (líquido → sólido)</p><p>Temperaturas ≤ - 35 °C → formação de finos cristais de gelo</p><p>Água pode ser retirada sem danificar as células, fibras, proteínas, etc.</p><p>Emprego de vácuo → sublimação (sólido → vapor)</p><p>Pressões extremamente baixas: 0,5 a 0,08 mmHg (Patm = 760 mmHg)</p><p>Equilíbrio de fases</p><p>Exemplo: um granulo de lodo em equilíbrio com o ar que o circunda.</p><p>Deixando lodo em contato com uma pequena quantidade de ar à</p><p>temperatura constante, atinge-se um estado de equilíbrio entre as duas</p><p>fases contatadas. O componente água distribui-se em ambas as fases</p><p>(umidade de equilíbrio).</p><p>AR + água</p><p>sólidos + água</p><p>T constante e Tempo de exposição</p><p>prolongado: a água contida no lodo</p><p>entra em equilíbrio com o vapor d´água</p><p>presente no ar.</p><p>AP</p><p>Distribuição da água em ambas as fases</p><p>(sólido e gás):</p><p>Sólido</p><p>kg de água/ kg de</p><p>sólido seco (base</p><p>seca)</p><p>ar</p><p>com certa</p><p>umidade relativa</p><p>(%)</p><p>em equilíbrio</p><p>com</p><p>Equilíbrio de fases</p><p>UMIDADE DE EQUILÍBRIO: (Umidade do material em equilíbrio com a</p><p>do gás)</p><p>Umidade relativa do em função da umidade do produto no estado de equilíbrio. Existe uma</p><p>umidade relativa que está em equilíbrio com a umidade do produto.</p><p>umidade de equilíbrio: mínima umidade possível de ser obtida com o ar de</p><p>secagem utilizado.</p><p>UR</p><p>(%)</p><p>Equilíbrio de fases</p><p>• Se o material sólido possuir um teor de umidade maior que a umidade</p><p>de equilíbrio com ar (a uma certa temperatura e umidade relativa) –</p><p>secagem do material sólido até atingir a umidade de equilíbrio</p><p>• Se o material sólido possuir um teor de umidade menor que a umidade</p><p>de equilíbrio com ar (a uma certa temperatura e umidade relativa) –</p><p>material sólido adsorve umidade do ar até atingir a umidade de</p><p>equilíbrio</p><p>• Em geral, a umidade de equilíbrio do material sólido diminui com o</p><p>aumento da temperatura</p><p>Isotermas de equilíbrio</p><p>(determinadas experimentalmente)</p><p>Curva de secagem</p><p>Além da isoterma de equilíbrio do produto, é necessário determinar a sua curva de</p><p>secagem do produto sob diferentes condições de velocidade, umidade, temperatura</p><p>e direção do ar:</p><p>O conhecimento da cinética de secagem é fundamental para a modelagem deste processo. As</p><p>decisões referentes aos processos de secagem, armazenamento e manuseio dependem, entre</p><p>outros fatores, das curvas e do teor de umidade de equilíbrio.</p><p>Curva de secagem</p><p>Plota a curva de umidade livre em função do tempo:</p><p>Curva de secagem</p><p>Adaptação</p><p>Tbu</p><p>água</p><p>superficial</p><p>é removida umidade crítica</p><p>resistência interna</p><p>período decrescente</p><p>umidade de equilíbrio</p><p>Pv produto = Pv ar</p><p>Cinética de Secagem: comportamento da umidade do produto durante o</p><p>processo de secagem.</p><p>Ts < Tbu</p><p>↑Ts</p><p>Q</p><p>↓Ts</p><p>ത𝑋 Τ𝑘𝑔á𝑔𝑢𝑎 𝑘𝑔𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜 𝑠𝑒𝑐𝑜 ഥ𝑿𝑪 = Umidade crítica</p><p>→ Taxa de secagem decai</p><p>→ Início da remoção de água ligada</p><p>ത𝑋∗ = Umidade de equilíbrio</p><p>→ Mínima umidade possível</p><p>→ ത𝑋 = 𝑌</p><p>Umidade do produto = umidade do ar</p><p>de secagem</p><p>↑ ∆ ത𝑋</p><p>↓ ∆ ത𝑋</p><p>∆ ത𝑋 = 0</p><p>Curva de secagem</p><p>Classificação secadores</p><p>DIRETOS : Contato direto entre sólido úmido e ar quente (por convecção)</p><p>INDIRETOS : Transferência de calor através de paredes aquecidas (por condução)</p><p>OUTROS: Radiações (infravermelho, micro-ondas), resistência elétrica, etc.</p><p>SECADORES</p><p>DIRETOS</p><p>DESCONTÍNUOS BANDEJAS</p><p>CONTÍNUOS</p><p>TÚNEL/ESTEIRA</p><p>ROTATIVO</p><p>INDIRETOS</p><p>ROLOS</p><p>LIOFILIZADOR</p><p>OUTROS SPRAY DRYER</p><p>Classificação segundo o modo de transferência de calor:</p><p>Classificação secadores</p><p>Secador de bandejas</p><p>Classificação secadores</p><p>BANDEJAS SÓLIDAS</p><p>BANDEJAS PERFURADAS</p><p>Desvantagens: pouco eficiente, mão de obra elevada</p><p>Vantagens: baixo custo, pequena escala, bom para ciclos longos (secagem</p><p>demorada)</p><p>Profundidade de produto na bandeja: 0,02 a 0,10 m.</p><p>Ar escoando paralelamente à</p><p>superfície</p><p>Ar escoando perpendicular à</p><p>superfície</p><p>Secador de bandejas</p><p>Classificação secadores</p><p>Em um secador de túnel, uma série de bandejas montadas sobre estantes</p><p>move-se vagarosamente através de um longo túnel, enquanto uma</p><p>corrente de ar quente move-se em contra corrente ou em co-corrente.</p><p>Tem a vantagem de poder secar grandes quantidades de material em</p><p>tempo relativamente curto.</p><p>secador de túnel</p><p>Classificação secadores</p><p>secador de esteira</p><p>Uma alternativa para este mesmo princípio de funcionamento é o secador</p><p>de esteira.</p><p>Estes equipamentos oferecem um bom controle das condições de secagem</p><p>e altas taxas de produção. São usados para secagem em grande escala</p><p>Classificação secadores</p><p>Secador rotativo</p><p>Para materiais particulados, que correm soltos e que são difíceis de</p><p>serem retidos em uma tela metálica ou em uma esteira</p><p>transportadora com chapas perfuradas, podemos utilizar o secador</p><p>rotativo.</p><p>Seu interior é oco provido</p><p>de defletores reesposáveis</p><p>pela movimentação das</p><p>partículas.</p><p>Diâmetro de 0,75 a 3,5 m</p><p>Até 25 m de comprimento</p><p>Classificação secadores</p><p>O material cai em forma de cascata através de</p><p>uma corrente de ar quente.</p><p>Baixas rotações</p><p>(máximo 24 rpm)</p><p>Secador rotativo</p><p> É o mais antigo utilizado para a secagem de lodo</p><p> Pode operar a vácuo</p><p> Teor de sólidos de até 95%</p><p> Até 12 ton/h de água evaporada</p><p>Classificação secadores</p><p>Esses secadores são constituídos de cilindros horizontais giratórios, aquecidos</p><p>internamente por vapor d´água (120-170°C). A substância a ser seca é</p><p>espalhada pela superfície externa do secador, adere à mesma e a secagem</p><p>se realiza enquanto o tambor efetua suas rotações. Quando a suspensão</p><p>executa cerca de ¾ de uma rotação completa sobre a superfície do tambor,</p><p>a crosta é raspada por uma faca.</p><p>A velocidade de rotação, a temperatura de superfície do tambor e a</p><p>espessura da camada de suspensão são ajustadas de modo a dar o teor de</p><p>umidade desejada no momento da crosta seca ser raspada do tambor. O</p><p>produto é obtido na forma de escamas.</p><p>Secador de rolos (secagem indireta)</p><p>Material seco: raspado ao final de um ciclo</p><p>de secagem</p><p>Classificação secadores</p><p>Secador de parafusos germinados (secagem indireta)</p><p> Secador de parafusos germinados</p><p> Condução de calor pelas superfícies</p><p>das lâminas dos parafusos e da</p><p>camisa (óleo aquecido ou vapor</p><p>saturado 180 – 205°C).</p><p> Batelada ou continuamente</p><p> Não necessita de tratamento de gás</p><p>Secagem solar - Desaguamento</p><p>LAGOAS DE LODOLEITOS DE SECAGEM</p><p>Secagem cálculos</p><p>onde:</p><p>Gi’ = taxa mássica de ar seco (massa ar seco / tempo) – inertes = componente de amarração</p><p>Si’ = taxa mássica de sólidos (massa sólidos secos / tempo) – inertes</p><p>Y1 e Y2 = umidade absoluta do ar em base seca (kg vapor d´água / kg ar seco)</p><p>X1 e X2 = umidade do material, em base seca (kg de água / kg sólidos)</p><p>T, t = Temperatura do ar e material, respectivamente.</p><p>Secagem cálculos</p><p>Exemplo 5</p><p>Em um armazém tem-se 1.000 kg de produto com 20% de umidade</p><p>(base úmida), e deseja-se armazená-lo com 12 % de umidade</p><p>(base úmida). Qual a quantidade de água (kg) a ser retirada na</p><p>secagem?</p><p>Exemplo 6</p><p>Um produto entra em um secador de túnel com 56 % de umidade (base</p><p>úmida) a uma taxa de 10 kg/h. O túnel é suprido com 1500 kg de ar seco/h</p><p>a 50°C e umidade relativa de 10 %, e o ar sai do secador a 25°C em</p><p>equilíbrio com o produto a uma umidade relativa de 50%. Determine o</p><p>teor de umidade (base seca) do produto que sai do secador.</p><p>Dados: Psat (25°C) = 23,756 mmHg, Psat (50°C) = 92,51 mmHg, Pt = 760</p><p>mmHg</p><p>Exemplo 7</p><p>Para obter 100 kg de de um sólido granular com 8% de umidade</p><p>(base úmida), qual a quantidade de matéria-prima deve ser</p><p>desidratada e quanta água deve ser evaporada? A matéria-prima</p><p>apresenta em média, 68% de umidade (base úmida).</p><p>Slide 1</p><p>Slide 2</p><p>Slide 3</p><p>Slide 4</p><p>Slide 5</p><p>Slide 6</p><p>Slide 7</p><p>Slide 8</p><p>Slide 9</p><p>Slide 10</p><p>Slide 11</p><p>Slide 12</p><p>Slide 13</p><p>Slide 14</p><p>Slide 15</p><p>Slide 16</p><p>Slide 17</p><p>Slide 18</p><p>Slide 19</p><p>Slide 20</p><p>Slide 21</p><p>Slide 22</p><p>Slide 23</p><p>Slide 24</p><p>Slide 25</p><p>Slide 26</p><p>Slide 27</p><p>Slide 28</p><p>Slide 29</p><p>Slide 30</p><p>Slide 31</p><p>Slide 32</p><p>Slide 33</p><p>Slide 34</p><p>Slide 35</p><p>Slide 36</p><p>Slide 37</p><p>Slide 38</p><p>Slide 39</p><p>Slide 40</p><p>Slide 41</p><p>Slide 42</p><p>Slide 43</p><p>Slide 44</p><p>Slide 45</p><p>Slide 46</p><p>Slide 47</p><p>Slide 48</p><p>Slide 49</p><p>Slide</p><p>50</p><p>Slide 51</p><p>Slide 52</p><p>Slide 53</p><p>Slide 54</p><p>Slide 55</p><p>Slide 56</p><p>Slide 57</p><p>Slide 58</p><p>Slide 59</p><p>Slide 60</p><p>Slide 61</p><p>Slide 62</p><p>Slide 63</p><p>Slide 64</p><p>Slide 65</p><p>Slide 66</p><p>Slide 67</p><p>Slide 68</p><p>Slide 69</p><p>Slide 70</p><p>Slide 71</p><p>Slide 72</p><p>Slide 73</p><p>Slide 74</p><p>Slide 75</p><p>Slide 76</p>