Lista de exercicios secagem

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
DISCIPLINA: Operações Unitárias II (DEQ0312) 
Professora: Katherine Carrilho de Oliveira 
 
EXERCÍCIOS SOBRE SECAGEM 
 
1. Em um ambiente com umidade relativa de 60% que se mantém a 25oC há 
nitrocelulose com 20% de umidade (referida ao sólido úmido). Empregando os dados da 
figura abaixo, calcule, por cada 100 kg de nitrocelulose seca: 
 
a) A umidade ligada; b) A umidade desligada; c) A umidade de equilíbrio; d) A umidade 
livre. 
Resposta: a) 18,2 kg de água; b) 6,8 kg de água; c) 10,4 kg de água; d) 14,6 kg de 
água. 
2. Nas experiências de secagem efetuadas em condições constantes de secagem 
sobre um material disposto em bandejas de dimensões 20 cm x 30 cm x 1 cm, obtiveram-
se os seguintes dados: 
 
 
 
Tempo (min) Peso total, g Tempo (min) Peso total, g 
0 532 70 449 
10 514 80 443 
20 496 90 440 
30 483 100 436 
40 470 110 434 
50 462 120 431 
60 454 
 
O peso do sólido seco é de 350 g. 
a) Construir a curva de velocidade de secagem nas condições experimentais, se a secagem 
for efetuada pelas duas faces; 
b) Calcular a umidade crítica e de equilíbrio. 
Resposta: b) XC = 0,44 kg de água/kg de sólido seco; X* = 0,21 kg de água/kg de 
sólido seco. 
3. Em um secador de laboratório se tem efetuado experiências de secagem, 
empregando ar a 60oC, de temperatura úmida 45oC, sobre pranchas de papel de dimensões 
20 cm x 25 cm x 5 cm, obtendo-se os dados indicados nas duas primeiras colunas da 
tabela dada a continuação, quando a secagem se efetua por uma só face. Posteriormente 
se seca totalmente a amostra a temperatura mais elevada e seu peso se reduz a 115 g. 
Calcule: 
a) A velocidade de secagem para o período anticrítico; 
b) A umidade crítica; 
c) A umidade livre no ponto crítico; 
d) A umidade de equilíbrio. 
Tempo (min) Peso total X Xmédia W, kg/h.m
2 
0 394 
5 387 
10 379 
15 371 
20 363 
25 355 
Tempo (min) Peso total X Xmédia W, kg/h.m
2 
30 347 
40 331 
51 316 
58 306 
65 296 
74 284 
83 270 
90 262 
99 251 
108 242 
120 232 
131 222 
146 211 
160 202 
180 195 
200 189 
220 185 
Resposta: a) W = 1,80 kg / h.m2; b) XC = 1,70 kg de água / kg de sólido seco; c) X* = 
0,45 kg de água / kg de sólido seco; d) XC – X* = 1,25 kg de água / kg de sólido seco. 
4. Uma prancha com dimensões 100 cm x 100 cm x 1 cm é submetida a secagem em 
ambos os lados em condições constantes. Quando é levada ao secador seu peso é de 15 
kg, e, durante as duas primeiras horas de secagem, perde 5 kg de água, secando com 
velocidade constante. A partir deste momento, a velocidade de secagem é decrescente e, 
depois de um tempo suficiente, a velocidade de secagem é zerada, reduzindo o peso a 7,5 
kg. Nas condições em que se efetua a secagem a prancha já não perde mais massa, porém, 
na determinação da umidade do sólido na saída no secador observa-se que o mesmo 
contém 1,5 kg de água. 
Calcule: 
a) A umidade crítica; 
b) A velocidade de secagem no período antecrítico; 
c) A umidade de equilíbrio; 
d) A umidade livre no ponto crítico. 
Resposta: a) 0,667 kg de água/kg de sólido seco; b) W = 1,25 kg/h.m²; c) X*= 0,25 kg 
de água/ kg de sólido seco; d) XC = 0,417 kg de água/kg de sólido seco. 
5. Em um secador de bandejas se secam 20 kg de um sólido úmido com umidade de 
50% (base úmida) e durante as duas primeiras horas a secagem ocorre com velocidade 
constante, a uma razão de 2,5 kg/h, diminuindo em seguida a velocidade linearmente com 
a umidade. Calcule a umidade do sólido (em base úmida) depois das três primeiras horas 
do período pós crítico se a umidade de equilíbrio nas condições de operação é 4% (base 
úmida) e se as condições de secagem se mantém constantes. 
Resposta: Xf = 0,1306 kg de água/kg de sólido seco. 
6. Foram obtidos os seguintes dados de secagem de um material em condições 
constantes: 
Tempo, horas Umidade (base seca) 
0 0,63 
1 0,48 
2 0,33 
4,5 0,1125 
Durante as duas primeiras horas a velocidade de secagem é constante. Nas condições de 
operação a umidade de equilíbrio é X* = 0,05 kg de água/kg de sólido seco. Calcule o 
aumento percentual do tempo de secagem se, no lugar de reduzir a umidade a 11,25%, a 
mesma seja reduzida a 8%. 
Resposta: 27,2%. 
7. Um sólido úmido é exposto em um secador de tabuleiros sob condições de estado 
estacionário a partir de um teor de umidade livre de X1 = 0,40 a X2 = 0,02. O peso sólido 
seco é 99,8 kg (b.s.) e área de superfície superior para a secagem é 4,645 m². A curva de 
taxa de secagem pode ser representada pelo gráfico a seguir: 
 
 
a) Calcular o tempo para a secagem utilizando integração numérica no período de taxa 
decrescente. 
b) Calcule o tempo para a secagem no período de taxa decrescente, considerando que o 
trecho CE é uma linha reta que passa pela origem. 
Resposta: a) 9,27 h; b) 9,23 h 
8. Um material granular úmido insolúvel é secado em uma bandeja (0,457m x 0,457m) e 
25,4mm de profundidade. Calor é transferido por convecção a partir de uma corrente de 
ar que flui paralelamente à superfície com velocidade de 3,05 m/s. O ar está a 65,6 °C e 
U = 0,01 kg água/kg ar seco). Considerando que o sistema é isolado, (a) estime a taxa de 
secagem (R) para o período de taxa constante (em S.I.). (b) Qual o efeito se a temperatura 
do ar é aumentada para 76,7 ° C e a umidade (U) permanece a mesma  
Resposta: a) 1,942 kg/h.m²; b) 2,430 kg/h.m²