Sistema de Secagem é um processo adotado para eliminar o líquido do produto por evaporação, com a ajuda do calor.

  Secagem significa a transferência de líquido de um solido úmido para uma fase gasosa insaturada, ou ainda, o processo adotado para eliminar o líquido do produto, por evaporação com a ajuda do calor. De maneira mais ampla, podem considerar-se como métodos de secagem aqueles em que a água, sem mudar de estado, é eliminada por meios mecânicos: pressão, filtração ou centrifugação. Sem restrição, costumava-se reservar a noção de secagem aos procedimentos técnicos indicados em primeiro lugar, os outros métodos se designam pelo nome de “desidratação mecânica”, pois a maioria dos casos consiste na eliminação de água.

  As possibilidades da secagem mecânica são limitadas pela umidade residual que sempre fica no produto.

  O estudo da secagem e o cálculo de secadores estão ligados a grande número de problemas nas áreas de mecânica dos fluídos, de química, da superfície, de estrutura de sólidos, bem como de problemas de transferência de calor e transferência de massa.

  Na secagem de um sólido com um gás de umidade e temperatura fixada, tem-se sempre o mesmo tipo de comportamento geral, inicialmente a temperatura do sólido varia ate atingir o valor constante.

  Nesse período, a temperatura do sólido e a velocidade de secagem podem aumentar ou diminuir ate atingir um estado de equilíbrio. Verifica-se que a temperatura da superfície úmida do sólido é igual á temperatura do bulbo do meio. A temperatura dentro do sólido tende para o mesmo valor, com certo valor, com certo atraso, devido à temperatura do bulbo úmido do gás serem contestantes, com a velocidade de secagem. Este é o chamado “período de secagem constante”.

  Durante o período de secagem constante há sempre a mesma unidade e se produz uma contração em toda a peça. Depois disto, a superfície começa aparecer seca e a evaporação começa no interior da peça, produzindo-se pouca ou nenhuma contração.

  Neste ponto, a argila se encontra parcialmente seca. Uma posterior redução no conteúdo de umidade dá lugar á passagem com pouca ou nenhuma troca de volume. A explicação geralmente aceita é que, quando evapora, a água realmente separa as partículas, produzindo a contração, até que estas estejam em contato. Depois disto se perde a água dos poros e já não se produz contração.

  O período de secagem constante termina quando o sólido atinge o “conteúdo crítico de umidade”. Além desse ponto a temperatura da superfície aumenta. A velocidade de secagem cai rapidamente.

 Abaixo vemos uma placa de argila plástica e os três estados em que a água se encontra no corpo cerâmico:

  O período de queda da velocidade pode levar muito mais tempo do que o período de velocidade constante, embora a remoção de umidade seja muito menor.

  A velocidade de secagem tende a zero quando atinge a “umidade de equilíbrio”, que é a maior umidade possível atingida nas condições em que o sólido está secando.

  As curvas de secagem típicas estão relacionadas com o mecanismo do processo de secagem. O período de secagem é inicial, durante o qual a temperatura do sólido varia até atingir valor constante. Embora o andamento desse trecho da curva seja típico, qualquer outro tipo ainda é possível. Durante o período e velocidade constante, toda superfície exposta está saturada de líquido. A secagem se processa como superfície líquida, com o sólido não exercendo influência direta sobre a velocidade de secagem.

  É possível que a rugosidade da superfície sobre a qual se estende o fluído líquido possa aumentar os coeficientes de transferência, da massa e do calor. A temperatura da superfície atinge a temperatura do bulbo úmido como se deveria esperar.

  O regime constante se mantém enquanto a massa que é retirada da superfície é continuamente substituída por meio do movimento do líquido no interior do sólido. O mecanismo desse movimento e, em consequência a velocidade do movimento, variam muito com a estrutura do sólido propriamente dito. Em sólidos que possuem espaços vazios reativamente grandes, é provável que o movimento seja controlado por forças de tensão superficial e gravidade dentro do sólido. Em sólidos de estrutura fibrosa ou amorfa, o movimento do líquido se faz por difusão através do solido. Como as velocidades de difusão são muito menores do que as velocidades de escoamento por gravidade e capilaridade, os sólidos nos quais a difusão controla o movimento de líquido terão períodos de velocidade constantes muito curtos, até mesmo difíceis de serem medidos. A umidade do sólido é insuficiente para suprir toda a superfície. Este ponto onde começa o decrescimento da velocidade de secagem é chamado ponto de inflexão.

  Durante o período de secagem, chamado “primeiro período de queda de velocidade” a superfície se torna cada vez mais pobre em líquidos, porque o movimento de líquidos para a superfície é cada vez mais lento do que a transferência de massa da superfície, até atingir o ponto onde não há mais nenhuma área, por menor que seja, de superfície saturada de líquidos. A parte da superfície que está saturada sairá por meio da convecção de calor e da corrente de gás.

  O vapor das partes mais internas do copo se difunde para a parte da superfície não saturada e continua se difundindo até a corrente gasosa. Este mecanismo é muito lento em comparação á transferência por convecção da superfície saturada.

  Um material cerâmico não pode ser aquecido bruscamente ate a temperatura de secagem e ser resfriado rapidamente sem ocorrer o risco de partir-se (rachaduras), devido á rápida evaporação da água higroscópica e das formas lamelares (interfoliar).

Generalidades

Umidade dos gases e de substâncias sólidas (grandezas higrométricas).

  A água num estado liquida ou vapor, contida num material, possui mecanismos mais ou menos complexos capazes de modificar as propriedades físicas dos corpos seguindo de  umidade adquirida.

  A mesma coisa vale para os gases, o conteúdo de vapor de água na atmosfera de um local pode variar segundo certas circunstâncias. Os gases são caracterizados por um estado higrométrico capaz de alterar fundamentalmente as operações de secagem dos sólidos.

  É conhecido que a secagem é uma operação que consiste na retirada da umidade de um corpo, ou seja, fornecer certa energia que permita eliminar as moléculas de agua fixadas neste corpo. Esta energia depende necessariamente da temperatura e do teor de umidade da atmosfera circundante a substancia a secar, atingindo certo valor não suficiente para retirar toda a agua fixada na massa solida. Neste caso estabelece-se um estado de equilíbrio dentro da substancia sólida e atmosfera do secador enquanto sub existe dentro do corpo uma massa residual (umidade) que será eliminada só quando for fornecida condição de secagem com maior energia. Com o fim de melhor precisar as condições precedentes é útil recordar algumas definições, ligadas às grandezas higrométricas da atmosfera e os parâmetros físicos concernentes ao material úmido:

• Umidade absoluta de um gás: é a massa de agua no estado de vapor que contem uma unidade de volume de gás. É expressa em gramas por metro cúbico (g/m³)
• Umidade de um corpo sólido: é a quantidade de água existente na unidade de massa do sólido, tratado a 105°C, exprime-se em percentual.
• Umidade relativa ou grau higrométrico de um gás: é a medida da relação entre a pressão parcial do vapor de agua e a máxima pressão na mesma temperatura.
• Ponto de orvalho: é a temperatura na qual o vapor de agua presente satura o gás. Nestas condições o vapor começa a condensar-se sob a forma de visíveis gotículas em suspensão.
• Umidade residual de um corpo sólido seco: um material sólido seco dentro de uma atmosfera que possui certo grau higrométrico não pode perder totalmente a agua que possui sempre uma umidade residual em equilíbrio com aquela atmosfera.
• Energia de secagem: quando um corpo úmido é secado, aplica-se uma quantidade de energia necessária para fazer passar a água do estado liquido ao estado de vapor. Esta energia pode ser referida á umidade de massa ou a um MOL. Pode-se admitir que a energia seja o trabalho do vapor, suposto gás perfeito, á máxima pressão e a pressão parcial da atmosfera de secagem.