LISTA DE EXERCÍCIOS - OPERAÇÕES UNITÁRIAS 3 - SECAGEM

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS 
FACULDADE DE TECNOLOGIA 
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
Setor Sul do Campus Universitário - Bloco H, Av. Gal. Rodrigo Octávio Jordão Ramos, 3000 – Coroado 
69077-000 Manaus, AM. Fone/Fax: (092) 3647-4035/4028 
 
 
FTQ013 – OPERAÇÕES UNITÁRIAS III 
 
Lista de Secagem 
 
1. Uma torta de filtração úmida em uma panela de 25,4 x 25,4 mm e 25,4 mm de espessura é seca pela 
superfície de topo com ar a uma temperatura de bulbo úmido de 26,67 C e temperatura de bulbo seco 
de 48,89 C escoando paralelo a superfície com uma velocidade de 0,762 m/s. A massa específica da 
torta é 1922,2 kg/m3 e o conteúdo de umidade livre crítica é 0,09 kg H2O/kg sólido seco. Quanto tempo 
levará para secar o material de um conteúdo de umidade livre de 0,20 kg H2O/kg de material seco para 
o conteúdo de umidade crítica? 
2. Para testar a viabilidade da secagem de um certo alimento, dados de secagem foram obtidos em um 
secador de bandejas com ar escoando sobre o topo da superfície exposta tendo uma área de 0,186 m2. 
O peso da amostra seca foi de 3,765 kg de sólido seco. Em equilíbrio após um longo período, a amostra 
úmida pesada foi 3,955 kg H2O + sólido seco. Os seguintes pesos de amostra versus tempo foram 
obtidos no teste de secagem. 
Tempo (h) Massa (kg) Tempo (h) Massa (kg) Tempo (h) Massa (kg) 
0 4,944 2,2 4,554 7,0 4,019 
0,4 4,885 3,0 4,404 9,0 3,978 
0,8 4,808 4,2 4,241 12,0 3,955 
1,4 4,699 5,0 4,150 
a) Calcule o conteúdo de umidade livre X kg H2O/kg sólido seco para cada dado e plotar X versus 
tempo; 
b) Calcular as taxas de secagem R em kg H2O/h.m2, e plotar R versus X; 
c) Usando a curva da taxa de secagem, predizer o tempo total para secar a amostra de X = 0,20 a 
X = 0,04. Use a integração gráfica para o período de secagem decrescente. 
d) Qual é a taxa de secagem Rc no período de secagem constante e Xc? 
Resposta. c) Rc = 0,996 kg H2O/hm2; Xc = 0,12; t = 4,1 h (total). 
3. Uma grande quantidade de sólido úmido é processada em um secador de bandejas utilizando condições 
de secagem constante e uma espessura de material na bandeja de 25,4 milímetros. Só a superfície superior 
está exposta a secagem. A taxa de secagem durante o período de velocidade constante é de R = 2,05 kg 
de H2O/m
2 (0,42 lbm H2O/h.ft
2). A razão LS/A utilizada é de 4,24 kg de sólido seco por m
2 de superfície 
exposta (5,0 lbm sólido seco/ft
2). A umidade livre inicial é Xt = 0,55 e o teor de umidade crítico 
Xc = 0,22 kg livre/kg de umidade sólido seco. Calcular o tempo para a secagem de um lote deste material 
a partir de Xt = 0,45 até X2 = 0,30, utilizando as mesmas condições de secagem, mas uma espessura de 
50,8 mm, com secagem para as superfícies superior e inferior. (Sugestão:. Computar primeiros ls / A por 
estas novas condições). 
Resposta = 1,785 h
4. Utilizando as condições do exemplo 1 (apresentação) para o período de secagem de velocidade 
constante, proceder da seguinte maneira: 
a) prever o efeito sobre Rc quando a velocidade do ar é de apenas 3,05 m/s. 
 
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b) prever o efeito sobre Rc ao se elevar a temperatura do gás em 76,7 C, quando w (umidade absoluta) 
mantém-se constante. 
c) prever o efeito sobre o tempo de secagem t entre o conteúdo de umidade Xt e X2, quando a espessura 
do material seco é 38,1 mm em vez de 25,4 mm e a secagem ainda é verificada no período de 
velocidade constante. 
Respostas. a) Rc = 1,947 kg H2O/h.m
2; b) Rc = 4,21 kg H2O/h.m2; c) t aumenta 1,5 vezes. 
5. Um material sólido insolúvel em água e granulado com humidade, está a secar durante o período de 
velocidade constante numa 0,61 m x 0,61 m bandeja, com uma profundidade de leito de 25,4 mm. Os 
lados e o fundo da bandeja está isolado. O ar flui em paralelo através da superfície superior, a uma 
velocidade de 3,05 m/s, e está a uma temperatura de bulbo seco de 60 C e a temperatura de bulbo 
úmido de 29,4 °C (85 F). O tabuleiro contém 11,34 kg de sólido seco contendo 0,35 kg de umidade 
livre H2O/kg de sólidos secos, e secar o material desejado no período de velocidade constante até 
sólido 0,22 kg de H2O/kg a sólido seco. 
a) Prever a taxa de secagem e o tempo em horas. 
b) Prever o tempo em que a profundidade do leito de material é aumentada para 44,5 mm. 
6. Uma torta de filtração é colocada numa bandeja de 1 ft x 1 ft e uma profundidade de 1 é seca pela 
superfície superior com ar a temperatura de bulbo úmido de 80 F e a temperatura de bulbo seco de 
120 F, fluindo paralelo à superfície a uma velocidade de 2,5 ft/s. A densidade da torta seca é de 
120 lbm/ft
3 e teor de humidade livre é crítico 0,09 lbm H2O/lbm sólido seco. Quanto tempo será 
necessário para secar o material a partir de um teor de umidade livre de 0,20 lbm H2O/lbm de material 
seco para o teor de umidade crítico? 
Resposta. t = 13,3 h. 
7. Deseja-se para secar um sólido húmido num secador de tabuleiros sob o estado estacionário, a partir 
de um teor de humidade livre de X1 = 0,40 kg H2O/kg de sólidos secos, para X2 = 0,02 kg de H2O/kg 
de sólido seco. O peso dos sólidos secos é 99,8 kg, e a área da superfície superior exposta a secagem 
é 4,645 m2. A curva da taxa de secagem pode ser representada pela Figura abaixo. 
a) Calcular o tempo de secagem durante o período de velocidade de decrescente pelo método de 
integração gráfica. 
b) Repeta, mas agora use uma linha reta que passa pela origem à taxa de secagem durante o período 
decrescente de velocidade. 
 
 
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Respostas. a) t = 9,27 h; b) t = 9,23 h. 
8. Para determinar a viabilidade de secagem de um produto alimentar, os dados de secagem foram obtidos 
com um secador de bandeja e o fluxo de ar sobre a superfície superior exposta, com 0,186 m2 de área. 
A massa da amostra completamente seca foi 3,765 kg de sólido seco. A amostra úmida pesava 
3,955 kg H2O + sólido no equilíbrio. Por conseguinte, é contendo 3,955-3,765, ou 0,190, kg de 
umidade de equilíbrio. No teste de secagem foram obtidos os seguintes dados de massa ao longo do 
tempo. 
Tempo (h) Massa (kg) Tempo (h) Massa (kg) Tempo (h) Massa (kg) 
0 4,944 2,2 4,554 7,0 4,019 
0,4 4,885 3,0 4,404 9,0 3,978 
0,8 4,808 4,2 4,241 12,0 3,955 
1,4 4,699 5,0 4,150 
a) Calcular o teor de umidade livre X kg de H2O/kg de sólido seco e construa o gráfico (curva de 
secagem) X versus tempo. (Sugestão: Para 0 h, são 4,944 - 0,190 - 3,765 = 0,989 kg de umidade 
livre em 3,765 kg de sólido seco, assim, X = 0,989/3,765); 
b) Medindo as tangentes, calcular as velocidades de secagem em R kg H2O/hm2, e gráfico R em 
relação a X; 
c) Usando esta curva de taxa de secagem, prever o tempo total necessário para secar a amostra a partir 
de X = 0,20 a X = 0,04. Use o método de integração gráfica para o período de taxa decrescente e 
qual é a taxa de secagem Rc no período de velocidade constante e valor de Xc? 
9. Um material é processado em um tipo de secador de bandeja em condições de secagem constante. 
Quando o conteúdo inicial de umidade livre foi de 0,28 kg de H2O livre/kg de sólido seco, se requer 
um tempo de 6,0 h para secar o material para um teor de umidade livre de 0,08 kg umidade livre por 
kg de sólidos secos. O teor de umidade livre crítica é de 0,14. Assumindo uma velocidade de secagem 
na região de taxa decrescente, ondea velocidade é uma linha reta desde o ponto crítico até a origem, 
prever o tempo necessário para secar uma amostra de teor de umidade livre de 0,33 a 0,04 kg de 
umidade livre/kg sólido seco. (Sugestão: Use primeiro equações analíticas para períodos de velocidade 
constante e taxa decrescente linear com o tempo total de 6,0 h, em seguida, empregue as mesmas 
equações às novas condições).