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DISCIPLINA
OPERAÇÕES UNITÁRIAS II
(AULA 2)
Professor Pedro Prates Valério
Curso: Engenharia Química
Centro Universitário UNA
Belo Horizonte
2017/2
SECAGEM
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FOUST: 
CAPÍTULO 18
PÁGINA 401
LEGENDA: SECADOR ROTATÓRIO: VISTAS EXTERNA E INTERNA
SECAGEM
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FOUST: 
CAPÍTULO 18
PÁGINA 401
LEGENDA: SECADOR DE LEITO FLUIDIZADO E ATOMIZADOR
MOTIVAÇÃO
FINALIDADES
➢ ACABAMENTO DE PRODUTOS FINAIS
➢ EQUILIBRIO COM O AR AMBIENTE
➢ COURO, CELULOSE, MADEIRAS, PLÁSTICOS
➢ CONSERVAÇÃO
➢ PRESERVAÇÃO
➢ PRODUTOS AGRÍCOLAS (HIGROSCÓPICOS)
➢ PRODUTOS FARMACÊUTICOS (GRANULADOS)
➢ DESENVOLVIMENTO BACTERIANO
➢ ALTERAÇÃO DE VOLUME
➢ DESENPENHO
➢ TRANSFERÊNCIA SIMULTÂNEA: CALOR E MASSA
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CONCEITO
➢ OP. UNITÁRIA QUE ENVOLVE TRANSFERÊNCIA
DE MASSA E CALOR, ENVOLVENDO UM
SOLVENTE / LÍQUIDO QUE SE ENCONTRA,
INICIALMENTE, EM UM SÓLIDO, PARA UMA
FASE GASOSA NÃO SATURADA
➢ CONDIÇÕES CONTROLADAS
➢ EMBORA TAL OP.UNIT. POSSA SE REFERIR À
REMOÇÃO DE QUALQUER SOLVENTE, NOS
REFERIREMOS À ÁGUA
➢ MATERIAIS BIOLÓGICOS
➢ ANCESTRAIS: CONSERVAÇÃO
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O TERMO 
SECAGEM
➢ O TERMO SECAGEM
SE REFERE À REMOÇÃO MECÂNICA DE
UMIDADE, ENVOLVENDO UMA CORRENTE
DE GÁS
➢ O OBJETIVO DA SECAGEM
REMOVER O TEOR DE SOLVENTE ATÉ VALOR
MENOR DO QUE O INICIAL
EVAPORAÇÃO
NÃO DISPONDO DO AUXÍLIO DE CORRENTE PARA 
REMOÇÃO DA UMIDADE, DEIXA DE SER 
CONSIDERADA SECAGEM 6
INÍCIO
➢ DIFICILMENTE: PLANTA INDUSTRIAL OU SETOR
DE P&D NÃO DISPÕE DE EQUIP. DE SECAGEM
➢ INVESTIGAÇÃO DA SECAGEM E O CÁLCULO
DAS DIMENSÕES DOS EQUIPAMENTOS LEVAM
EM CONSIDERAÇÃO: MEC. FLUIDOS, QUÍMICA
DAS SUPERFÍCIES E DA ESTRUTURA DOS
SÓLIDOS, PROBLEMAS DE VELOCIDADE DE
TRANSFERÊNCIA.
IMPORTÂNCIA
MANEJO, PREPARO, CUSTO, CAPACIDADE EQUIP., 
PRESERVAÇÃO, APROVEITAMENTO, VALOR
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O PROJETO DO SECADOR
➢ COTAÇÃO PERFEITA (U$)
> Secagem da Madeira
Líquido no interior das fibras
Difusão Lenta, Superfície seca
> Secagem de Detergente
Nebulização
Formação de camada
Esferas ocas, aglomerados
Comportamento 
geral na Secagem LEGENDA:
Torre de Secagem Spray Dryer: Leite e Soro
PROCESSOS FUNDAMENTAIS
TRANSFERÊNCIA DE CALOR
O CALOR FLUI DO AMBIENTE PARA A SUPERFÍCIE 
EXTERNA DO SÓLIDO E, EM SEGUIDA, PARA O 
LÍQUIDO NO INTERIOR DE TAL SÓLIDO
TRANSFERÊNCIA DE MASSA
INTERIOR DO SÓLIDO: NAS FORMAS LÍQ E VAPOR
NA SUPERFÍCIE: NA FORMA DE VAPOR P/ AMBIENTE
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MECANISMOS E 
CONCEITOS 
FUNDAMENTAIS
SECAGEM DE 
SÓLIDOS
SÓLIDO ÚMIDO
A SECAGEM DE UM SÓLIDO ÚMIDO
MEDIANTE UM GÁS COM ESCOAMENTO 
CONSTANTE, TEMPERATURA e UMIDADE FIXAS 
MANIFESTA-SE SOB COMPORTAMENTO PADRÃO
TEMPERATURA DO SÓLIDO E.
VELOCIDADE DE EVAPORAÇÃO
PODEM AUMENTAR OU DIMINUIR
P/ ATINGIR REGIME PERMANENTE
Curva de secagem típica em condições constantes:
TEOR DE UMIDADE X TEMPO
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MECANISMOS E 
CONCEITOS 
FUNDAMENTAIS
SECAGEM DE 
SÓLIDOS
SÓLIDO ÚMIDO
A SECAGEM DE UM SÓLIDO ÚMIDO
MEDIANTE UM GÁS COM ESCOAMENTO 
CONSTANTE, TEMPERATURA e UMIDADE FIXAS 
MANIFESTA-SE SOB COMPORTAMENTO PADRÃO
TEMPERATURA DO SÓLIDO E.
VELOCIDADE DE EVAPORAÇÃO
PODEM AUMENTAR OU DIMINUIR
P/ ATINGIR REGIME PERMANENTE
Curva de secagem típica em condições constantes:
TAXA DE SECAGEM versus TEOR DE UMIDADE
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MECANISMOS E 
CONCEITOS 
FUNDAMENTAIS
SECAGEM DE 
SÓLIDOS
Curva de secagem típica em condições constantes
Após contato AMOSTRA/MEIO SECANTE:
Trecho AB – PERÍODO DE TAXA CRESCENTE
✓ A temperatura do sólido é MENOR do que a T.ambiente
✓ O calor transferido do Ar para Sólido é maior do que calor 
transferido do sólido para evaporar o solvente.
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MECANISMOS E 
CONCEITOS 
FUNDAMENTAIS
SECAGEM DE 
SÓLIDOS
Curva de secagem típica em condições constantes
Trecho BC – PERÍODO DE TAXA CONSTANTE
✓ A temperatura do sólido é IGUAL à T.ambiente.
✓ V de secagem permanece inalterada com diminuição do teor 
umidade
✓ O calor é transferido para a SUPERFÍCIE de secagem do sólido, 
basicamente, por CONVECÇÃO
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MECANISMOS E 
CONCEITOS 
FUNDAMENTAIS
SECAGEM DE 
SÓLIDOS
Curva de secagem típica em condições constantes
Trecho CDE – PERÍODO DE TAXA DECRESCENTE
✓ Se inicia quando a umidade do sólido atinge um valor 
determinado denominado UMIDADE CRÍTICA
✓ O PERÍODO SE DIVIDE EM DUAS ZONAS
1) CD = ZONA DE SUPERFÍCIE DE SECAGEM NÃO SATURADA
2) DE = ZONA EM QUE O FLUXO INTERNO DE SOLVENTE 
CONTROLA O PROCESSO
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MECANISMOS E 
CONCEITOS 
FUNDAMENTAIS
SECAGEM DE 
SÓLIDOS
Curva de secagem típica em condições constantes
Trecho CD – zona de superfície de secagem NÃO SATURADA
✓ Se inicia após atingir-se a umidade crítica
✓ A superfície do sólido apresenta áreas secas que se ampliam. 
✓ A taxa de secagem reduz, sendo relativa à toda a área do sólido 
em contato com o ar
✓ Evaporação ocorre na superfície do sólido, com baixa resistência 
interna à difusão em comparação com a resistência para remver
vapor da superfície
✓ T do sólido aumenta: Recebe calor tal qual na fase de Taxa const., 
sem que ocorra igual evaporação
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MECANISMOS E 
CONCEITOS 
FUNDAMENTAIS
SECAGEM DE 
SÓLIDOS
Curva de secagem típica em condições constantes
Trecho DE – fluxo interno de água controla taxa de secagem
✓ Os fatores que influenciam a taxa de secagem são os mesmos que 
afetam a difusão da água através de sólidos
✓ A umidade do ar não exerce efeito sobre a taxa de secagem
✓ Assim, tal taxa depende da resistência à difusão da água
✓ À medida que a umidade diminui, decresce a velocidade de 
difusão interna da umidade
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MECANISMOS E 
CONCEITOS 
FUNDAMENTAIS
SECAGEM DE 
SÓLIDOS
Curva de secagem típica em condições constantes
PONTO E – TAXA DE SECAGEM: PRÓXIMA DE “ZERO”
✓ Certo teor de UMIDADE DE EQUILÍBRIO
✓ MENOR TEOR DE UMIDADE ATINGÍVEL, dadas as condições 
de processo
Classes de Materiais 
em função do 
comportamento na 
secagem
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Classes de Materiais 
em função do 
comportamento na 
secagem
COM BASE NO COMPORTAMENTO DURANTE A SECAGEM É 
POSSÍVEL DIVIDIR OS MATERIAIS EM DUAS CLASSES 
PRINCIPAIS
1) SÓLIDOS GRANULARES OU CRISTALINOS 
• RETÊM A UMIDADE NOS INTERSTÍCIOS ENTRE AS PARTÍCULAS E OS 
POROS SUPERFÍCIAIS
• UMIDADE MOVIMENTA-SE DE FORMA RELATIVAMENTE LIVRE E 
OCORRE EM CONSEQUÊNCIA DA INTERAÇÃO ENTRE FOORÇAS 
GRAVITACIONAIS E FORÇAS DE TENSÃO SUPERFICIAL
• O PERÍODO DE TAXA CONSTANTE (BC) SE ALONGA ATÉ TEORES 
BAIXOS DE UMIDADE
• PERÍODO DE TAXA DECRESCENTE (CDE) PODE ASSUMIR FORMA 
APROXIMADA DE UMA RETA
• CONDIÇÕES DE SECAGEM PODEM SER ASSUMIDAS DEPENDENDO 
DA CONVENIÊNCIA, COMODIDADE E VANTAGEM ECONÔMICA
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Classes de Materiais 
em função do 
comportamento na 
secagem
2) SÓLIDOS ORGÂNICOS (AMORFOS, FIBROSOS OU GÉIS)
• RETEM UMIDADE COMO PARTE INTEGRAL DA ESTRUTURA OU NO 
INTERIOR DAS FIBRAS / PEQUENOS POROS INTERNOS
• MOVIMENTO DA UMIDADE É LENTO (POR DIIFUSÃO DO LÍQUIDO 
ATRAVÉS DA ESTRUTURA DO SÓLIDO)
• PERÍODOS CURTOS DE TAXAS CRESCENTE (AB)e CONSTANTE (BC)
• VALORES ELEVADOS DO TEOR CRÍTICO (C)
• MAIOR PARTE DO PROCESSO CONTROLADA POR DIFUSÃO (DE)
• ELEVADO TEOR DE UMIDADE NO EQ (E)
• ELEVADA QUANTIDADE DE ÁGUA NA INTIMAMENTE RETIDA 
ESTRUTURA / POROS DELGADOS (Pv reduzida)
• CAMADAS EXTERNAS TENDEM A SECAR MAIS RAPIDAMENTE
• TAXA DE SECAGEM ELEVADA: DIFERENÇAS INTERNAS E EXTERNAS
CONDIÇÕES DE SECAGEM > CRÍTICAS (EFEITOS, ECONÔMICOS, COMODIDADE)
DETERGENTES, ALIMENTOS, COLAS, ENTRE OUTROS
Movimento
da
Umidade
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Movimento da 
Umidade DADO O INÍCIO DA EVAPORAÇÃO NA SUPERFÍCIE DE UM SÓLIDO, A 
UMIDADE SE DESLOCA DAS CAMADAS INTERNAS P/ A SUPERFÍCIE.
TAL CIRCUNSTÂNCIA SE FAZ DETERMINANTE NA SECAGEM DURANTE O 
PERÍODO DE TAXA DECRESCENTE (CDE)
PODE OCORRER POR 2 MECANISMOS (DEPENDENDODO MATERIAL)
➢DIFUSÃO INTERNA:
MOVIMENTO POR DIFERENÇA DE CONCENTRAÇÃO
➢ESCOAMENTO CAPILAR:
ESCOAMENTO DE UM LÍQUIDO PELOS INTERSTÍCIOS DE UM SÓLIDO, OU 
SOBRE UMA SUPERFÍCIE, POR ATRAÇÃO MOLECULAR ENTRE AS FASES
LEGENDA: DISTRIBUIÇÃO DA UMIDADE EM UM LEITO SÓLIDO PARTICULADO DURANTE OS 
PERÍODOS DE UM PROCESSO DE SECAGEM
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Movimento da 
Umidade MECANISMO DA DIFUSÃO: MOVIMENTO DA UMIDADE
➢ EM SÓLIDOS RELATIVAMENTE HOMOGÊNEO (POR EXEMPLO, OS 
ORGÂNICOS) A UMIDADE MOVIMENTA-SE (PROVAVELMENTE) EM 
VIRTUDE DE DIFUSÃO MOLECULAR
➢ A VELOCIDADE DO MOVIMENTO É EXPRESSA PELA LEI DE FICK
➢ Lei quantitativa na forma de equação diferencial
que descreve diversos casos de difusão de matéria
ou energia em um meio no qual inicialmente não
existe equilíbrio químico ou térmico 
Adolf Eugen Fick
a derivou em 1855.
DL = COEFICIENTE DE DIFUSÃO DE UM LÍQUIDO APLICÁVEL AO 
MOVIMENTO ATRAVÉS DE UM SÓLIDO (m²/ s OU ft² / h)
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Movimento da 
Umidade
A INTEGRAÇÃO DESSA EQUAÇÃO REQUER QUE AS CONDIÇÕES DE 
CONTORNO SEJAM CONHECIDAS
NOS CASOS MAIS SIMPLES, ASSUME-RE:
* D = constante
* SECAGEM OCORRE EM APENAS EM UMA FACE DE UMA PLACA
* FACES LATERAIS E FACE DO FUNDO = ISOLADAS 
* UMIDADE UNIFORMEMENTE DISTRIBUÍDA NO ESTADO INICIAL
Sherwood e Newman
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Movimento da 
Umidade
MECANISMO DA CAPILARIDADE: MOVIMENTO DA UMIDADE
➢ EM SÓLIDOS GRANULADOS OU ESTRUTURAS QUE APRESENTAM 
POROS ABERTOS O MOVIMENTO É CONSEQUÊNCIA DAS FORÇAS 
RESULTANTES DAS DIFERENÇAS ENTRE PRESSÃO HIDROSTÁTICA 
(depende da profundidade, da densidade do líquido e da gravidade local) E 
OS EFEITOS DA TENSÃO SUPERFICIAL (faz com que a camada superficial 
de um líquido venha a se comportar como uma membrana elástica)
➢ A TENSÃO SUPERFICIAL PROVOCA UA PRESSÃO SOBRE A 
SUPERFÍCIE ENCURVADA, QUE É DIFERENTE DA PRESSÃO SOBRE 
UMA SUPERFÍCIE PLANA. P/ uma ESFERA DE RAIO r DEMONSTRA-SE:
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Movimento da 
Umidade ➢ O RAIO NA FÓRMULA APRESENTADA É POSITIVO, NO CASO DE UMA 
BOLHA DE GÁS IMERSA EM UM LÍQUIDO E NEGATIVO NO CASO DE 
UMA GOTÍCULA DE LÍQUIDO EM UM GÁS.
➢ QUANDO SE INSERE UM PEQUENO TUBO NO LÍQUIDO, A ASCENÇÃO 
DO LÍQUIDO NO TUBO PODE SER DETERMINADA MEDIANTE UM 
BALANÇO DE FORÇAS NO PONTO A.
➢ A SUPERFÍCIE DO LÍQUIDO NO TUBO TEM RAIO DE CURVATURA 
IGUAL AO RAIO DO TUBO SOMENTE QUANDO O LÍQUIDO MOLHA 
COMPLETAMENTE O TUBO E O ÂNGULO DE CONTATO NA PAREDE DO 
TOBO É IGUAL A “ZERO”
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Movimento da 
Umidade O QUANDO ISSO OCORRE
• A SUPERFÍCIE DO LÍQUIDO NO TUBO TEM RAIO DE CURVATURA 
IGUAL AO RAIO DO TUBO
• O LÍQUIDO MOLHA COMPLETAMENTE O TUBO
• O ÂNGULO DE CONTATO NA PAREDE DO TOBO É IGUAL A “ZERO
• r PODE SER IGUALADO 
O BALANÇO DE FORÇAS É IGUAL A
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Movimento da 
Umidade EM TEORES DE UMIDADE MAIS BAIXOS (CD) A INTERFACE DO LÍQUIDOPRINCIPIA-SE A AFASTAR-SE DA SUPERFÍCIE. ESTA RETRAÇÃO NÃO É
UNIFORME. O LÍQUIDO NOS POROS MAIORES É ATRAÍDO PARA O
INTERIOR DO SÓLIDO POR AÇÃO DE FORÇAS DE TENSÃO SUPERFICIAL E
SUPRE POROS MENORES. À MEDIDA QUE A SECAGEM AVANÇA, O
LIQUIDO NOS POROS MAIORES SEGUE A RECUAR ATÉ O PONTO EM QUE
O DESEQUILÍBRIO DAS FORÇAS CAPILARES SEJA ANULADO PELAS
FORÇAS GRAVITACIONAIS (FIGURA)
A TAXA GLOBAL DE SECAGEM É REDUZIDA
SITUAÇÃO FÍSICA PARA SÓLIDOS GRANULARES (2)
PERÍODOS MAIS AVANÇADOS: T.MEIO SECANTE = T. SUPERFÍCIE
NO FINAL DA SECAGEM, A UMIDADE SE ENCONTRA EM PEQUENAS
BOLSAS
MECANISMO: DIFUSÃO DE CALOR E DE MASSA, ATRAVÉS DO SOL.
POROSO
Equipamentos industriais
VÍDEOS
DE
EQUIPAMENTOS
SECADORES
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Equipamentos 
industriais Os primeiros secadores foram os de bandeja, túnel, rolos. Ar quente fluindosobre uma extensa área do produto, removendo agua superficial. Tornaram-se
muito uteis para remoção de umidade em grãos, tanto em processos contínuos
quanto em batelada.
Segunda geração: Atomizadores, desenvolvidos para a secagem de líquidos
Terceira geração: Liofilizadores, superando perdas de voláteis.
Mais recentes: Alto vácuo, ultra-temperatura, extrusão, leito fluidizado,
radiofrequência.
A escolha se baseia no método de manufatura, matéria-prima, produtos 
intermediários, especificações dos produtos finais,.
CONTINUAREMOS NA PRÓXIMA AULA...

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