Aula 5_compressores bombas a vacuo e ejetores(1)

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Operações Unitárias - Compressores
Trabalho A2
(eficiência de compressores):
Resumo e análise crítica da tese de 
mestrado (máximo 12 a 15 páginas)
Trabalho individual ou das equipes da APS
“ANÁLISE DA PERFORMANCE DE 
COMPRESSORES PELO MODELO DE 
REDLICH/KWONG”
Enviar por e-mail (Unifacs) até 
28/11/2021 (imperativo)
Operações Unitárias
Operações Unitárias
Compressores, turbinas, 
bombas a vácuo, ejetores e 
tópicos especiais.
Operações Unitárias - Compressores
Compressores: São utilizados para proporcionar a elevação da pressão 
de um gás ou escoamento gasoso. Nos processos industriais, a elevação 
de pressão requerida pode variar desde cerca de 1,0 atm até centenas ou 
milhares de atmosferas
“Compressores são máquinas destinadas a elevar a pressão de gás ou de 
uma mistura de gases”. 
Operações Unitárias - Compressores
Compressores são máquinas que transformam trabalho mecânico em 
energia comunicada a um gás, predominantemente sob forma de 
pressão. 
Um gás pressurizado pode: 
◦ Deslocar-se longas distâncias em tubulações; 
◦ Ser armazenado em reservatórios para ser usado quando necessário; 
◦ Realizar trabalho mecânico, atuando sob dispositivos, equipamentos e 
máquinas motrizes (motores de ar comprimido).
O compressor está para os gases assim como a bomba está para os 
líquidos. Bombas e compressores são construídos utilizando-se os 
princípios de funcionamento muito similares. As diferenças nas 
dimensões, sistemas de vedação e velocidade de operação são devido à 
menor densidade, compressibilidade, expansibilidade e difusão 
dos gases.
Operações Unitárias - Compressores
Aplicações industriais na Eng. Química:
Um fluido compressível pode ser evacuado de um sistema ou 
injetado nele para, por exemplo, auxiliar na obtenção de uma 
condição de pressão, volume e temperatura necessária para que haja 
uma determinada reação, ou para que uma operação unitária como, 
adsorção, condensação, destilação ou evaporação aconteça em uma 
taxa ótima, ou para efetuar uma mudança de fase de um fluido.
A compressão é usada também para permitir a armazenagem de 
grandes massas de gases em vasos, por liquefação ou, pelo 
menos, por redução de volume de gás.
Alguns compressores são caríssimos, chegando às vezes a representar 
cerca de 30 a 40% do investimento total da planta, daí a razão pela 
qual devem ser tratados com cuidados especiais, a fim de se evitarem 
danos.
Operações Unitárias - Compressores
COMPRESSORES – CLASSIFICAÇÃO QUANTO ÀS APLICAÇÕES 
As características físicas dos compressores podem variar 
profundamente em função dos tipos de aplicações a que se destinam. 
Dessa forma, convém distinguir pelo menos as seguintes categorias 
de serviços: 
• Compressores de ar para serviços ordinários (jateamento, pintura 
etc.); 
• Compressores de ar para serviços industriais (ar de serviço e de 
instrumento); 
• Compressores de gás ou de processo*; 
• Compressores de refrigeração*; 
• Compressores para serviços de vácuo. 
*Aplicações na indústria petroquímica (slides específicos para tratar do tema)
Operações Unitárias - Compressores
Operações Unitárias - Compressores
•Compressores de ar para serviços ordinários são fabricados em 
série, visando baixo custo inicial. Destinam-se normalmente a serviços 
de jateamento, limpeza, pintura, acionamento de pequenas máquinas 
pneumáticas, etc.
•Compressores de ar para sistemas industriais destinam-se às 
centrais encarregadas do suprimento de ar em unidades industriais. 
Embora possam chegar a ser máquinas de grande porte e custo 
aquisitivo e operacional elevados, são oferecidos em padrões básicos 
pelos fabricantes. Condições de operação dessas máquinas costumam 
variar pouco de um sistema para outro.
•Compressores de gás ou de processo: podem ser requeridos para 
as mais variadas condições de operação. Toda a sua sistemática de 
especificação, projeto, operação, manutenção, etc.... depende 
fundamentalmente da aplicação. 
Como exemplo, citamos o soprador de ar do forno de craqueamento 
catalítico das refinarias de petróleo ("blower do F.C.C.") e grandes 
compressores (grandes máquinas) utilizados na petroquímica, 
etc. Tratam-se de máquinas de enormes vazões e potências, com 
consumo intensivo de energia.
Operações Unitárias - Compressores
•Compressores de refrigeração são máquinas desenvolvidas por 
certos fabricantes com vistas a essa aplicação. Operam com fluidos 
bastante específicos e em condições de sucção e descarga pouco 
variáveis, geralmente com fluidos com pureza elevada. Algumas 
aplicações típicas: sistemas de refrigeração a propano, comuns em 
refinarias, compressores de etileno e propileno em 
petroquímicas. 
•Compressores para serviços de vácuo (ou bombas de vácuo) são 
máquinas que trabalham em condições bem peculiares. A pressão de 
sucção é subatmosférica, a pressão de descarga é quase sempre 
atmosférica e o fluido de trabalho normalmente e o ar. Face às 
particularidades dessas condições de serviço, foi desenvolvida uma 
tecnologia toda própria, fazendo com que as máquinas pertencentes a 
essa categoria apresentem características bastante próprias. 
Operações Unitárias - Compressores
Quanto aos compressores de processo, na indústria do petróleo e 
processamento petroquímico esses compressores são usados por 
exemplo: 
• No estabelecimento de pressões necessárias a certas reações 
químicas. 
• No transporte de gases em pressões elevadas. 
• No armazenamento sob pressão. 
• No controle do ponto de vaporização (processos de separação, 
refrigeração, etc.). 
• Na conversão de energia mecânica em energia de escoamento 
(sistemas pneumáticos, fluidização, elevação artificial de óleo em 
campos de exploração, etc.). 
Operações Unitárias - Compressores
Exemplo de aplicação industrial (compressor de processo de 
grande porte):
Planta Olefinas
olefinas.exe
Operações Unitárias - Compressores
CLASSIFICACAO QUANTO AO PRINCIPIO DE CONCEPÇÃO: 
As dimensões e as características de um compressor são determinadas 
pelas características dos gases e condições operacionais
A
B
Operações Unitárias - Compressores
Cada tipo de compressor tem suas características e limitações.
Operações Unitárias - Compressores
Cada tipo de compressor tem suas características e limitações.
Operações Unitárias - Compressores
CLASSIFICACAO QUANTO AO PRINCIPIO DE CONCEPÇÃO: 
Dois são os princípios conceptivos no qual se fundamentam todas as 
espécies de compressores de uso industrial: volumétrico e dinâmico.
A) Compressores volumétricos ou de deslocamento positivo:
A elevação de pressão é conseguida através da redução do volume 
ocupado pelo gás. 
Na operação dessas máquinas podem ser identificadas diversas fases, 
que constituem o ciclo de funcionamento: inicialmente, uma certa 
quantidade de gás é admitida no interior de uma câmara de 
compressão, que então é cerrada e sofre redução de volume. 
Finalmente, a câmara é aberta e o gás liberado para consumo. 
Trata-se, pois, de um processo intermitente, no qual a compressão 
propriamente dita é efetuada em sistema fechado, isto é, sem qualquer 
contato com a sucção e a descarga. 
Podem haver algumas diferenças entre os ciclos de funcionamento das 
máquinas dessa espécie, em função das características específicas de 
cada uma. 
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores dinâmicos são aqueles em que o gás é comprimido pela 
ação dinâmica de pás giratórias ou rotores que conferem energia de 
velocidade e de pressão ao fluido. Nestes compressores, o fluxo de gás 
recebe inicialmente um trabalho mecânico, adquirindo energia cinética. 
Em seguida, essa energia cinética é transformada em energia de 
pressão pela passagem do gás por canais cuja área transversal 
aumenta progressivamente no sentido do fluxo. Isto faz com que o gás 
vá perdendo velocidade e ganhando pressão.
Os compressores dinâmicos efetuam o processo de compressão de 
maneira contínua, o que lhes dá uma vantagem de utilização emrelação aos volumétricos 
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
(volumétricos)
Seu funcionamento consiste na admissão de uma quantidade de gás, 
passando pela válvula de sucção e indo até o cilindro. Este cilindro 
tem seu volume variado pela ação de peças móveis, reduzindo seu 
espaço interno e elevando a pressão do gás. Os tipos de compressores 
de deslocamento positivo são divididos entre ALTERNATIVOS E 
ROTATIVOS
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Os alternativos utilizam uma câmara de volume variável em que um pistão 
ligado a uma biela-manivela comprime o gás recebido pela válvula de 
admissão até determinada pressão que faz com que a válvula de descarga se 
abra e libere o gás (vamos detalhar dois principais: Diafragma e pistão).
Nos rotativos o rotor é montado dentro de uma carcaça de excentricidade 
onde as palhetas ou lóbulos móveis montados no rotor movem-se para dentro 
e para fora dessas ranhuras. O gás é comprimido à medida que o volume 
diminui devido a essa excentricidade do compressor
Operações Unitárias - Compressores
CLASSIFICACAO QUANTO AO PRINCIPIO DE CONCEPÇÃO: 
As dimensões e as características de um compressor são determinadas 
pelas características dos gases e condições operacionais
A
B
Operações Unitárias - Compressores
Compressor alternativo de diafragma
Equipamento pequeno usado para fornecimento de ar comprimido 
para sistemas de instrumentação. A variação do volume é 
causada através do movimento alternativo do diafragma empurrado 
por uma pequena biela ligada a um eixo manivela. Tem a vantagem 
de manter o gás completamente isolado do ambiente. 
O diafragma é acionado mecanicamente ou hidraulicamente. Os 
compressores de diafragma mecânicos são usados com um pequeno 
fluxo e baixa pressão ou como bombas de vácuo. Os compressores de 
diafragma hidráulicos são usados para aplicações de alta pressão
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressor alternativo de diafragma 
O funcionamento é simples: ao subir o pistão comprime o óleo, e este 
por sua vez empurra a membrana, causando a compressão do gás. No 
retorno do pistão, o óleo é descomprimido, a membrana volta, 
permitindo a entrada do gás.
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressor alternativo de diafragma 
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressor alternativo de pistão
Neste compressor o gás é admitido em uma câmara e então comprimido por efeito 
de um pistão. O gás comprimido é então direcionado para a descarga.
Um aspecto importante a ser lembrado é que os compressores a pistão são 
utilizados quando se requer altas pressões e que eles trabalham com vazões 
menores que os outros tipos. Razões de pressão de 10:1 ou 11:1 podem ser 
atingidas num único estágio, desejando pressões maiores, devem ser utilizados 
vários estágios de compressão (compressores ou cilindros/compressores 
trabalhando em série)
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressor alternativo de pistão
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressor alternativo de pistão
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressor alternativo de pistão
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressor alternativo de pistão
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressor alternativo de pistão
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressor alternativo de pistão
Os processos de expansão e compressão são idealmente isentrópicos, se 
não houver geração de irreversibilidade nem perda de calor. Na prática 
isto não acontece, sendo ambos politrópicos
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressor alternativo de pistão
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressor alternativo de pistão
Tipos de processos na compressão
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressor alternativo de pistão
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressor alternativo de pistão
Como se observa no slide anterior, é possível arbitrar diferentes 
definições de eficiência para um compressor. 
Nas definições propostas, no denominador sempre aparece o trabalho 
de eixo real fornecido ao compressor, que pode ser determinado 
por exemplo medindo a potência elétrica consumida, ou se for 
possível, a potência mecânica consumida. 
No numerador da eficiência isentrópica é calculado o trabalho que 
seria entregue a uma processo que se inicie nas mesmas condições do 
estudado e que seja isentrópico, com a mesma pressão na saída que o 
processo real (a temperatura será diferente). 
No processo isotérmico é comparado o trabalho real com o trabalho 
requerido por um processo isotérmico com as mesmas condições 
iniciais que o estudado e a mesma pressão final (a temperatura final 
deste processo ideal será igual à inicial). 
No processo politrópico o cálculo é feito a partir da determinação de 
“n” para o processo real, porém, outras perdas possíveis não são 
consideradas, daí a eficiência é sempre menor que 1.
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressor alternativo de pistão
A eficiência volumétrica é influenciada por diversos fatores: razão de 
compressão, fatores de compressibilidade dos gases na entrada e na saída 
(coeficiente z da equação dos gases reais), espaço morto no cilindro, perdas 
nas válvulas, fugas nos anéis do pistão, expoente politrópico ou 
adiabático na equação de compressão, e até vapor de água presente nos 
gases.
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressor alternativo de pistão
VANTAGENS:
- Tamanho e peso pequenos;
- Pode ser instalado próximo a ponto de utilização;
- Não requer sistemas refrigeração separados;
- Manutenção simples;
- Facilmente controlados de acordo com a demanda de ar
comprimido;
- Operação econômica;
- 70 a 80 % da energia fornecida ao eixo do compressor, e
dissipada sob forma de calor, podem ser aproveitados para
aquecimentos de equipamentos industriais.
Operações Unitárias - Compressores
CLASSIFICACAO QUANTO AO PRINCIPIO DE CONCEPÇÃO: 
As dimensões e as características de um compressor são determinadas pelas 
características dos gases e condições operacionais
A
B
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressores rotativos
Nos rotativos, o rotor é montado dentro de uma carcaça de 
excentricidade onde as palhetas ou lóbulos móveis montados no 
rotor movem-se para dentro e para fora dessas ranhuras. 
O gás é comprimido à medida que o volume diminui devido a essa 
excentricidade do compressor.
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressores rotativos
Compressores rotativos de 
parafusos (lóbulos): 
◦ Contêm dois rotores helicoidais, um 
com lóbulos convexos e outro com 
lóbulos côncavos ou sulcos. 
Geralmente o rotor macho é acionado 
pelo motor e os rotores são 
sincronizados por meio de 
engrenagens para não atritarem um 
contra o outro. O gás é admitido na 
abertura de entrada e comprimido à 
medida que as porções engrenadas 
de cada parte dos lóbulos se movem 
no sentido da extremidade de 
descarga.
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressores rotativos de parafusos (lóbulos): 
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressores rotativosde parafusos (lóbulos): 
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressores rotativos de parafusos (lóbulos): 
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressores rotativos de palhetas
Apresenta um rotor girando 
excentricamente no interior de uma 
carcaça. As palhetas movem-se 
radialmente nas ranhuras do 
rotor e são forçadas por efeito 
da força centrípeta contra as 
paredes internas da carcaça. 
Quando o rotor gira, as palhetas 
acompanham a parede interna da 
carcaça, desta forma, o espaço 
entre as palhetas variam 
comprimindo o gás aspirado.
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressores rotativos de palhetas
Operações Unitárias - Compressores
A) COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO 
Compressores rotativos de palhetas
Vantagens:
• Conjugado motor regular;
• Fluxo contínuo;
• Menor peso e volume;
• Ausência de vibrações;
• Fundações menores
• Forças inerciais pequenas;
• Rotações maiores, permitindo acoplamento direto do 
motor;
• Partida sem carga, pois as palhetas só encostam-se ao
cilindro, ou seja, só há compressão, a partir de uma certa
rotação;
Operações Unitárias - Compressores
CLASSIFICACAO QUANTO AO PRINCIPIO DE CONCEPÇÃO: 
As dimensões e as características de um compressor são determinadas pelas características dos 
gases e condições operacionais
A
B
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Os compressores dinâmicos são máquinas de fluxo contínuo em que o 
elemento rotativo ou ejetor (*aula específica) acelera o gás. O 
impelidor (rotor) do compressor transfere energia mecânica rotacional, 
recebida do acionador, para o gás, acelerando suas partículas
A velocidade é então convertida em pressão, parcialmente no 
elemento rotativo e parcialmente pelos difusores (onde tem a energia 
cinética convertida em energia de pressão através do aumento da 
passagem da área) e pás do compressor. 
Os compressores centrífugos são máquinas dinâmicas onde um ou 
mais impelidores aceleram o gás. O fluxo principal do gás é radial. 
Compressores axiais são compressores onde o fluxo principal do gás 
é paralelo ao eixo. 
Compressores mistos são máquinas dinâmicas que contém 
impelidores que combinam algumas características dos compressores 
axiais e centrífugos.
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Turbocompressor: o trabalho de compressão é realizado por um ou mais 
rotores providos de palhetas. Estes compressores transferem energia ao fluido 
por meio da aceleração do gás (rotor), para posterior transformação da 
energia cinética em energia de pressão (carcaça). 
Estes compressores são utilizados quando necessita-se de elevadas vazões e 
normalmente não estão ligados a reservatórios de armazenamento.
A trajetória do gás em relação ao rotor é um critério que divide os 
turbocompressores em dois tipos: 
Compressores centrífugos (trajetória radial) e
Compressores axiais (trajetória axial).
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Sob o efeito da rotação, forma-se uma corrente de gás, aspirado pela parte 
central do rotor e projetado pela ação da força centrífuga, alcançando os 
difusores. 
Os difusores são um conjunto de condutos estacionários que envolvem o rotor, 
conduzindo o gás em uma trajetória radial e espiral para a periferia. Dessa 
maneira, a área de passagem é aumentada gradativamente, pois o escoamento 
é de dentro para fora. Isso faz com que o gás, ao atravessá-lo, sofra uma 
desaceleração que resulta em um aumento de pressão.
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Modo de Operação: 
Consta de dois discos separados por lâminas. As lâminas do impelidor (rotor) 
forçam as moléculas do ar ou do gás a se afastar do centro por falta da força 
centrípeta, ganhando por isso velocidade, porquanto elas se opõem ao 
movimento das lâminas.
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Partes Mecânicas:
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Partes Mecânicas:
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Partes Mecânicas:
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Partes Mecânicas:
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Partes Mecânicas:
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
De fato, a operação desse tipo de compressor se assemelha com o 
de uma bomba centrífuga. A diferença é que o fluido em questão é 
compressível. O trabalho necessário para fazer a mudança em 
volume do gás resulta em um aumento da quantidade de calor 
sendo transferida para o gás, causando aumento de temperatura. 
O projeto do compressor deve levar em conta esse aumento de 
temperatura a fim de evitar o excesso desta e acabar por iniciar 
uma transformação indesejada no gás ou uma temperatura acima 
do qual o compressor é capaz de suportar.
Um compressor centrifugo necessita de uma fonte 
externa para movimentar seu rotor gera e com isso 
conseguir comprimir o gás. Essa fonte externa 
geralmente é um motor ou uma turbina ligada a uma 
caixa redutora formando o trem de compressão.
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Curvas de desempenho
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Curvas de desempenho
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Curvas de desempenho
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Limites de Operação
Além dos limites mecânicos e de projeto, há um limite superior e 
inferior de operação de um compressor. São o limite de surge ou 
stall e stonewall ou choque.
Alguns fatores que influenciam os limites de operação são: 
✓ Sistema de selagem do eixo. 
✓ Velocidade máxima do gás deve ser menor que a do som. 
✓ Estrutura mecânica do impelidor. 
✓ Limite de rotação crítica. 
✓ Limite de vazão crítica.
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Curva de Operação de um turbo compressor
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Surge é um fenômeno que ocorre em compressores dinâmicos, caracterizado por 
uma oscilação da vazão total do compressor, frequentemente incluindo uma 
inversão momentânea do fluxo de gás, este fluxo reverso pode acontecer em menos 
de 50 milissegundos. vibração excessiva do rotor do compressor, mudanças 
bruscas no deslocamento axial, mudanças bruscas de carga e se o surge for severo, 
produzirá sons audíveis
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
OperaçõesUnitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: Exemplo de controle anti surge 
O controle antisurge em compressores centrífugos consiste na 
instalação de uma válvula de controle antisurge em uma linha 
de recirculação entre a descarga e a sucção. O controlador 
antisurge deve ser programado para comandar a abertura da 
válvula, à medida que o ponto de operação do compressor se 
aproxime da linha de surge vista nos slides anteriores (ciclo 
de surge), aliviando a pressão de descarga e aumentando a 
vazão ou fluxo de forma que a vazão do compressor fique 
acima da vazão mínima. 
O controle antisurge padrão possui entradas: pressão de 
sucção, pressão de descarga, temperatura de sucção, 
temperatura de descarga, vazão de sucção e velocidade do 
compressor) e uma saída: (digital ou analógica, dependendo 
da complexidade do controlador) que representa o sinal para 
atuação da válvula de recirculação. 
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: Exemplo de controle anti surge 
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: Exemplo de controle anti surge 
O algoritmo de controle utilizado por um determinado 
fabricante de um controlador para atuação da válvula de 
controle antisurge consiste em traçar um gráfico com cinco 
linhas. A linha Surge Limit é calculada através dos parâmetros 
do compressor fornecidos pelo fabricante, porém esta linha 
Surge Limit difere-se da linha de limite de surge que já 
conhecemos acima, pois as coordenadas do gráfico que o 
controlador utiliza são diferentes das coordenadas 
disponibilizadas pelo fabricante
As demais linhas são traçadas a partir da Surge Limit Line 
(figura slide seguinte). Cada vez que o ponto de operação do 
compressor cruzar uma linha à direita ou a esquerda gerará 
uma resposta de controle diferente. 
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
B) Compressores
Datasheet ou
Folha de dados
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Trabalho N2
(eficiência de 
compressores)
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Trabalho A2
(eficiência de compressores):
Resumo e análise crítica da tese de 
mestrado (máximo 12 a 15 páginas)
Trabalho individual ou das equipes da APS
“ANÁLISE DA PERFORMANCE DE 
COMPRESSORES PELO MODELO DE 
REDLICH/KWONG”
Enviar por e-mail (Unifacs) até 
28/11/2021 (imperativo)
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Na Tabela abaixo são apresentadas as eficiências típicas de compressores 
centrífugos em função da vazão volumétrica de sucção.
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Centrífugos: 
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Axiais: 
Os compressores axiais são formados por componentes 
estacionários – anéis com aletas estatoras – e por 
componentes rotativos – anéis com palhetas rotoras. ◦
Cada estágio de compressão é formado por um rotor 
com palhetas e um anel com aletas estatoras. O rotor 
com palhetas é responsável pela aceleração do ar, como 
um ventilador. Nessa etapa, o ar recebe trabalho para 
aumentar a energia de pressão, velocidade e temperatura. 
O anel de aletas estatoras tem a finalidade de direcionar o 
ar para incidir com um ângulo favorável sobre as palhetas 
do próximo estágio rotor e promover a desaceleração do 
fluxo de ar para ocorrer a conversão da energia de 
velocidade em pressão.
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Cada estágio de compressão é constituído por um rotor com palhetas e 
um anel com aletas estatoras. O rotor com palhetas é responsável pela 
aceleração do ar, funcionando como um ventilador. É nesta etapa que o ar 
recebe trabalho para aumentar a energia de pressão,
velocidade e temperatura.
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Axiais: 
Operações Unitárias - Compressores
B) Compressores dinâmicos ou turbocompressores:
Compressores Axiais: 
Monitoramento pela Engenharia de Produção / Engenharia de 
Processo
.....Campanha, indicado principalmente pelas temperaturas de 
projeto, pressão de sucção do compressor, delta P (formação de 
sujeira / polímeros / coque), através de gráficos de tendência, 
vazões (capacidade), consumo energético, razões de 
compressão, malhas e sistemas anti surge, sistemas de 
proteção (deslocamento, vibração e temperaturas de óleo de 
selagem e óleo de lubrificação), eficiência, etc 
Um estudo importante é a avaliação do impacto do aumento de 
temperatura entre os estágios do compressor, mostrando o 
custo energético de comprimir um gás a uma temperatura 
mais elevada, por meio da simulação da área da compressão; 
Operações Unitárias - Compressores
Operações Unitárias - Compressores
Compressores: Aplicação industrial na 
petroquímica
Exemplo da área da compressão de uma unidade de 
produção de olefinas por craqueamento a vapor da nafta, 
buscando compreender as limitações e identificar 
oportunidades de melhoria.
O trabalho da engenharia tem objetivo geral de avaliar as 
principais variáveis de processo da área, identificando as 
causas e efeitos da variação destas, buscando a operação no 
ponto de maior lucro. 
A minimização do custo, que é a meta final, é alcançada por 
meio da análise das variáveis de e processo do compressor
Operações Unitárias - Compressores
Compressores: Aplicação industrial na petroquímica
Contexto do processo: A corrente efluente dos fornos de pirólise 
(após processamento de separação de componentes pesados –
fracionamento) é enviada para elevação da pressão da corrente 
gasosa (hidrocarbonetos C5-). 
A pressurização é feita em cinco estágios, com resfriamento entre 
eles, por um compressor centrífugo conhecido como compressor 
de gás de carga. 
A seção de compressão consiste em uma sequência de estágios de 
um compressor com uma bateria de trocadores e um vaso de “knock 
out” (vaso de abatimento de líquido) entre eles. Entre o terceiro e o 
quarto estágios é realizada uma lavagem com soda cáustica para 
abatimento de gases ácidos, como CO2 e H2S, que são venenos para 
os catalisadores da área seguinte, além de contaminantes do produto 
final. 
O gás do último estágio de compressão passa então por um vaso 
secador, no qual é adsorvida a umidade remanescente na peneira 
molecular, para posterior envio à “área fria”, onde o principal produto 
da unidade é produzido (Eteno). 
Operações Unitárias - Compressores
Operações Unitárias - Compressores
Compressores: Aplicação industrial na petroquímica
O compressor de gás de carga é uma “grande máquina”, 
acionada por uma turbina a vapor, que para elevar a pressão 
do gás a níveis suficientes para separação dos diversos 
componentes como eteno, metano e propeno, consome 
elevada quantidade de energia. A compressão é realizada 
em cinco estágios, apresentando baterias de trocadores 
com água de resfriamento na descarga de cada um dos 
estágios, seguidos de vasos de separação, nos quais é 
separada a fase líquida, para queesta não seja enviada ao 
estágio de compressão seguinte, podendo levar a danos no 
compressor
A realização do trabalho de compressão se dá a partir da 
conversão da energia do vapor de 120kgf/cm² na turbina, 
expandido até a pressão de 15kgf/cm², em energia cinética 
da rotação do conjunto eixo-impelidor. O eixo é comum aos 
cinco estágios, de forma que o trabalho da turbina é 
transmitido a todos eles.
Operações Unitárias - Compressores
Compressores: Aplicação industrial na petroquímica
O controle do compressor é feito por meio do ajuste da rotação do 
conjunto, conferindo mais ou menos potência ao eixo, de modo a 
alcançar a pressão de sucção definida como “set point”. 
A presença de olefinas, como o butadieno, no gás de carga é um fator 
precursor da formação de polimerização ao longo da campanha (6 
anos), principalmente pelo aumento da temperatura e da pressão, 
potencializando este efeito, tanto no próprio compressor quanto nos 
trocadores de calor. Devido à formação destes sólidos é injetado no 
compressor um óleo solvente, conhecido por “wash oil”, ou água 
(depende do projeto do compressor), minimizando a adesão das 
partículas às palhetas do compressor, o que poderia levar a maior 
vibração e perda de eficiência da máquina. 
O foco da engenharia de produção sempre será o acompanhamento 
das variáveis passíveis de manipulação durante a campanha da 
planta, uma vez que a dependência de intervenção com a planta 
parada só poderia ser realizada a cada seis anos (confiabilidade)
Operações Unitárias - Compressores
Compressores: Aplicação industrial na petroquímica
Próximos slides: Dois exemplos de “acompanhamento de 
processo” por parte de engenheiros químicos (casos práticos)
Operações Unitárias - Compressores
Compressores: Aplicação industrial na petroquímica
Tópicos especiais ( Ex1: eficiência e injeção e wash oil)
Hiperlink na auto forma
../Compressores/Material eficiencia grandes maquinas triunfo.pdf
Operações Unitárias - Compressores
Compressores: Aplicação industrial na petroquímica
Tópicos especiais ( Ex2: Estudo compressor de gás de carga)
Hiperlink na auto forma
../Compressores/compressor de gas de carga Simara.pdf
Final de compressores
Turbinas a vapor
USO DO VAPOR NA INDÚSTRIA QUÍMICA E 
PETROQUÍMICA
Na indústria química e petroquímica, o uso do vapor nos diversos 
processos se dá para muitos propósitos, incluindo: 
✓ Aquecimento de correntes de processo, 
✓ Força motriz para geração de trabalho mecânico em 
turbinas e acionamento de geradores elétricos
✓ Bombas e compressores
✓ Fracionamento de misturas de componentes com diferentes 
pontos de ebulição
✓ Remoção de componentes voláteis indesejáveis de correntes 
do processo
✓ Controle da temperatura de reações químicas pela injeção 
direta em sistemas reacionais,
✓ etc
UNIDADE TERMELÉTRICA
Uma unidade termelétrica pode ser definida como uma instalação cuja 
finalidade é a geração de energia elétrica a partir de vapor gerado em 
caldeiras.
Em unidades que aplicam o ciclo básico de Rankine, o processo pode 
ser dividido em quatro etapas. 
♦ Geração de vapor numa caldeira a partir do calor gerado pela 
queima de um combustível. 
♦ Utilização deste vapor de alta pressão numa turbina para acionar 
um gerador elétrico, transformando potência mecânica em potência 
elétrica. 
♦ Condensação do vapor de exausto da turbina, transferindo o 
calor latente residual para um circuito independente de 
refrigeração. 
♦ Bombeamento deste condensado de volta para a caldeira, 
completando o ciclo
Turbinas a vapor
Ciclo de Rankine com superaquecimento do vapor 
Turbinas a vapor
Ciclo de Rankine com superaquecimento do vapor 
Turbinas a vapor
Ciclo de Rankine com superaquecimento do vapor 
Turbinas a vapor
O superaquecimento do vapor traz dois benefícios: aumento do rendimento global 
do ciclo de Rankine e diminuição da umidade do vapor no exausto da turbina, 
melhorando sua condição operacional
Ciclo de Rankine com superaquecimento do vapor 
Turbinas a vapor
Turbinas a vapor
Turbinas a vapor
Turbinas a vapor
Ciclos de vapor com co-geração: 
produção simultânea de energia elétrica e energia térmica a partir 
do mesmo combustível 
Representação esquemática de uma planta com ciclo de co-geração de energia elétrica e vapor. 
Operações Unitárias - Turbinas a vapor
Operações Unitárias - Turbinas a vapor
Em turbinas de grande potência a admissão será sempre de 
vapor de alta energia, e a exaustão poderá ser de média 
energia ou condensação total. 
Em turbinas de pequena potência a admissão será sempre 
de vapor de média ou alta energia, e a exaustão será de 
baixa energia.
Operações Unitárias - Turbinas a vapor
Operações Unitárias - Turbinas a vapor
Operações Unitárias - Turbinas a vapor
Operações Unitárias - Turbinas a vapor
Operações Unitárias - Turbinas a vapor
Operações Unitárias - Turbinas a vapor
Operações Unitárias - Turbinas a vapor
Operações Unitárias - Turbinas a vapor
Operações Unitárias - Turbinas a vapor
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM TURBINAS A VAPOR: Normas
Operações Unitárias - Turbinas a vapor
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM TURBINAS A VAPOR
Operações Unitárias - Turbinas a vapor
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM TURBINAS A VAPOR
Operações Unitárias - Turbinas a vapor
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM TURBINAS A VAPOR
Operações Unitárias - Turbinas a vapor
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM TURBINAS A VAPOR
Operações Unitárias - Turbinas a vapor
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM TURBINAS A VAPOR
Operações Unitárias - Turbinas a vapor
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM TURBINAS A VAPOR
Operações Unitárias - Turbinas a vapor
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM TURBINAS A VAPOR
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Bombas a vácuo e ejetores
Bombas a vácuo
A tecnologia do vácuo é utilizada em etapas de fabricação e 
transformação de diversos produtos. Ela também tem muita aplicação 
junto à pesquisa, tanto básica como aplicada. Os sistemas de vácuo 
têm inúmeras formas e dimensões devido às diferentes tarefas e 
quantidades de gases a serem bombeados.
Existem diferentes aplicações em processos industriais tais como: 
degaseificação, desodorização, desaeração, concentração, exaustão de 
condensadores, destilação de produtos pesados, recuperação de 
solventes, extrusão de plásticos, filtração a vácuo, escorvamento de 
bombas centrífugas, etc,
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Bombas a vácuo
A tecnologia do vácuo tem como principal tarefa a produção eficiente 
de baixas pressões em recipientes (câmaras de vácuo). Para que este 
objetivo seja alcançado, deveremos considerar as seguintes pontos 
para o projeto do sistema de vácuo: 
• Pressão final a ser atingida e pressão de trabalho. 
• Remoção de gases corrosivos ou explosivos. 
• Identificação do regime de escoamento dos gases e vapores. 
• Cálculo da velocidade efetiva de bombeamento. 
• Escolha das bombas de vácuo, dos sensores de pressão e dos 
componentes auxiliares. 
• Processos de limpeza e condicionamento do sistema de vácuo. 
• Roteiro para acompanhamento do desempenho do sistema de vácuo. 
• Cronograma de manutenção preventiva. 
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Bombas a vácuo
Existem vários níveis de vácuo classificados de certa forma 
arbitrariamente, dentro da tecnologia de vácuo, mas orientativa 
para se localizar dentro dos vários níveis atingidos pela tecnologia 
atual, Tabela 1. 
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Bombas a vácuo
De forma esquemática, os sistemas de vácuo podem ser representados 
como o mostrado na Figura abaixo. Neste desenho vemos as partes 
essenciais apresentadas pela maioria dos sistemas de vácuo que são; a 
câmara de vácuo, o sistema de bombeamento dos gases e 
vapores e a linha de bombeamento dos gases e vapores. 
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Bombas a vácuo
Bomba de vácuo é um conjunto de equipamentos e ou 
componentes responsáveis em baixar a pressão deum 
recipiente, dentro da tecnologia de vácuo, chamado de 
câmara de vácuo, obedecendo as particularidades do processo. 
Entre a câmara de vácuo e a bomba de vácuo há geralmente 
uma tubulação e que muitas vezes é acompanhada de válvulas, 
trocadores de calor e filtros que influenciam diretamente a 
capacidade da bomba de vácuo.
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Bombas a vácuo
Os sistemas de vácuo, utilizados nas indústrias e nos processos 
produtivos em geral, são fabricados por empresas especializadas em 
tecnologia do vácuo e são projetados com um nível de detalhamento em 
que são considerados os aspectos como: 
✓ Velocidade de bombeamento das bombas de vácuo em função da 
pressão, 
✓ Variação da taxa de degaseificação específica em função do tempo e 
da temperatura
A tarefa principal da tecnologia do 
vácuo é apresentar soluções – sempre 
buscando um baixo custo – para a 
remoção parcial dos gases e vapores 
presentes em um determinado vaso, 
forno, torre, tanque, etc
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Bombas a vácuo
Sistema de vácuo
A análise comparativa para a escolha entre os diversos sistemas de vácuo 
disponíveis para uma determinada aplicação deve levar em consideração todos os 
fatores técnicos da aplicação que a requer, bem como os fatores econômicos.
Os dois principais fatores que afetam a seleção final de um sistema de vácuo são 
(i) a pressão de sucção que deve ser mantida ou atingida no processo e (ii) a 
vazão a ser aspirada.
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Bombas a vácuo
Sistema de vácuo
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Bombas a vácuo
Sistema de vácuo
Exemplo de três arranjos de sistemas de vácuo mais usuais:
Bombas de vácuo de anel líquido, utilizados em trocadores de calor, separadores para 
líquidos de selagem de bombas centrífugas.
Sistema de vácuo para remoção de ar do condensador de turbina na partida do 
equipamento.
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Bombas a vácuo
Sistema de vácuo
Exemplo de três arranjos de sistemas de vácuo mais usuais:
Bombas de vácuo para ejetores a vapor ou atmosféricos, condensadores, trocadores de 
calor, bombas centrífugas, reatores e instrumentação
Sistema de vácuo para manutenção da pressão absoluta da ordem de 10 mm Hg abs 
em um reator químico.
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Bombas a vácuo
Sistema de vácuo
Exemplo de três arranjos de sistemas de vácuo mais usuais:
Bombas de vácuo tipo roots, utilizados 
para separadores para recirculação, 
trocadores de calor, bombas 
centrífugas e instrumentação.
Sistema de vácuo para manutenção 
da pressão absoluta em processo 
químico sem utilização de vapor e 
com recompressão dos gases 
aspirados a uma pressão acima da 
atmosférica.
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Bombas a vácuo
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Bombas a vácuo
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Bombas a vácuo
Os sistemas de vácuo, utilizados nas indústrias e nos processos produtivos em 
geral, são fabricados por empresas especializadas em tecnologia do vácuo e são 
projetados com um nível de detalhamento em que são considerados os aspectos 
como: 
✓ Velocidade de bombeamento das bombas de vácuo em função da pressão, 
✓ Variação da taxa de degaseificação específica em função do tempo e da 
temperatura
A tarefa principal da tecnologia do vácuo é 
apresentar soluções – sempre buscando um 
baixo custo – para a remoção parcial dos 
gases e vapores presentes em um 
determinado vaso, forno, torre, tanque, etc
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Bombas a vácuo
Com o propósito de exemplificar, na Figura abaixo mostra a curva de 
velocidade de bombeamento para a bomba mecânica de palhetas de 2 
estágios, modelo E2M18, da marca BOC-Edwards (formação e 
estabilização do vácuo)
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Bombas a vácuo
Outro exemplo: 
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Bombas a vácuo
Continuação
Configuração esquemática de um sistema de vácuo:
O processo de bombeamento em tecnologia do vácuo considera três 
partes principais: o vermelho representa a variação de pressão na 
câmara de vácuo, a seta em verde representa a quantidade 
gasosa sendo removida da câmara de vácuo pelas bombas de 
vácuo e a seta em azul representa as fontes gasosas que 
alimentam a câmara de vácuo. 
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Exemplo:
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Bombas a vácuo
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
REFERÊNCIAS 
1. A. Roth, Vacuum Technology, (Elsevier, 1990). 
2. R.R. LaPelle, Practical Vacuum Systems, (McGraw-Hill, 1972). 
3. P.A. Redhead, J.P. Hobson, E.V. Kornelsen, The Physical Basis of 
Vacuum Technology, (Chapman and Hall, 1968). 
4. N.T. Dennis, T.A. Heppell, Vacuum Systems Design, (Chapman and 
Hall, 1968). 
5. W.S. Spinks, Vacuum Technology, (Chapman and Hall, 1966).
6. J. Yarwood, Vacuum Technique, (Chapman and Hall, 1967). 
7. C.M. van Atta, Vacuum Science and engineering, (McGraw-Hill, 
1965). 
8. A. E. Barrington, High Vacuum Engineering, (Prentice-Hall, 1964).
Ejetores
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Ejetores
São usados para manter e criar vácuo em um sistema. Os dois tipos de 
ejetores mais comuns são operados pelo fluido de processo, vapor ou gás 
(ar) comprimido. Os ejetores de líquidos são usados para criar um vácuo 
leve ou para misturas de líquidos, e normalmente são denominados de 
redutores (comuns na utilização em colunas de destilação de produtos 
pesados). 
Os ejetores não têm partes móveis e operam pela ação de uma corrente de 
gás que entra a alta pressão e outra de vapor (ou líquido) à pressão mais 
baixa que entra na corrente móvel e, que assim é removida do sistema a 
uma pressão intermediária. 
Eles são os principais equipamentos da bomba de vácuo a vapor, pois 
são os responsáveis pela geração do vácuo. São acionados por um 
fluido, geralmente vapor, possuem grande simplicidade de 
construção, não possuindo partes móveis e uso de eletricidade. São 
ideais para operações com elevada variação de fluxo de massa e 
meios de sucção com elevada quantidade de partículas sólidas 
suspensas. 
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Ejetores – princípio de funcionamento
O fluido motriz entra pela esquerda, através do bocal que lhe confere 
elevada velocidade. Este jato penetra no fluido imóvel, ou em movimento 
lento, de modo que transfere para ele parte do seu momento, arrastando-o e 
acelerando-o. 
O difusor, na saída, converte a energia cinética em pressão, depois da 
mistura das duas correntes estar completada. 
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Ejetores
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Ejetores
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Faixas de aplicação 
de ejetores e 
bombas de vácuo.
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
São dispositivos padronizados em função do serviço e da 
necessidade de engenharia.
São fornecidos por fabricantes consolidados no mercado (catálogos 
de fabricantes)
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Controle da pressão: sistemas a vácuo
Para algumas misturas de líquidos, a temperatura requerida 
para vaporizar a alimentação sob pressão atmosférica pode 
ter dois problemas:
- Atingir temperaturas tão altas que provoque a 
degradação de um ou mais componentes,
- Necessitam de temperaturasmuito altas, de forma que 
não se tem disponível anergia suficiente (em forma de 
vapor, por exemplo) para o reboiler (refervedor) atingir 
tais temperaturas. 
Para evitar um destes dois problemas é necessário operar a 
coluna a uma pressão abaixo da atmosférica.
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Controle da pressão: sistemas a vácuo
A maneira mais comum de “criar” vácuo em destilação é usar 
ejetores a vapor d'água, pois esses equipamentos não tem 
peças móveis e requerem pouca manutenção. 
Os ejetores podem ser empregados em simples ou múltiplos 
estágios permitindo a obtenção de vácuo de diversas 
intensidades. 
A maior parte dos ejetores são projetados para uma 
capacidade fixa e para trabalhar com uma determinada pressão 
do vapor d’água. 
Se a pressão do vapor estiver abaixo de um certo valor crítico 
irá causar uma operação instável no ejetor. 
Portanto, com objetivo de manter a pressão do vapor no ponto 
ótimo, é recomendável instalar um controlador de pressão 
no vapor para o ejetor.
Operações Unitárias - Bombas a vácuo e ejetores
Controle da pressão: sistemas a vácuo
O sistema de controle recomendado para destilação à vácuo é mostrado 
na Figura abaixo. Ar ou gás inerte é adicionado na linha de vácuo para 
ajustar a pressão no tambor de refluxo da coluna de destilação. Isto 
mantém o ejetor trabalhando no ponto de máxima capacidade (ponto 
ótimo), tornando o sistema mais habilitado a absorver qualquer 
perturbação: se a pressão no tambor aumentar a válvula da corrente de 
ar ou gás é fechada, se a pressão diminuir esta válvula é aberta.
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Tópicos especiais:
Filtração e vasos de pressão
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Filtração
Pode-se aplicar filtros em qualquer etapa do processo 
que se queira obter uma melhor performance de 
fluido ou proteção de equipamentos (tema 
importantíssimo quando se trata de proteção de 
bombas e compressores). Podem reter partículas, 
gotículas ou qualquer corpo estranho que se queira 
retirar do processo.
Muito comum em sistemas de deslocamento de fluidos, 
principalmente em função de formação de sujeira, 
polímeros, coque, sólidos em suspensão e carepa de 
ferrugem, muito comuns em processos industriais químicos
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Muito comum em sistemas de deslocamento de fluidos, 
principalmente em função de formação de sujeira, polímeros, coque, 
sólidos em suspensão e carepa de ferrugem, muito comuns em 
processos industriais químicos
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Os elementos filtrantes são os materiais utilizados no interior dos filtros para 
Tratamento do Ar, da Água, e demais fluidos utilizados nos processos 
industriais que necessitam de filtragem.
O papel dos elementos filtrantes nos processos industriais é a retenção de 
impurezas e contaminantes gerados por esses processos, bem como a 
retenção dos particulados que sejam provenientes do próprio ambiente 
(sólidos em suspensão, parafusos, carepa de ferrugem, coque, etc).
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Filtro cesto:
Basicamente são utilizados para a 
proteção de bombas e 
instrumentos, realizando a 
retirada de partículas de produtos 
líquidos e gasosos finos e 
viscosos, como água potável e 
industrial, óleo comestível, tintas, 
lubrificantes, óleos de corte, 
líquidos refrigerantes, solventes, 
fluidos, vapor gás e ar 
comprimido. A filtração é 
realizada pelo cesto filtrante 
metálico que oferece uma 
grande área filtrante e 
capacidade de acumular sólidos.
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Vasos de pressão
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Vasos de pressão
Muito comum em sistemas de deslocamento de fluidos, 
são considerados vasos de pressão todos os reservatórios 
destinados ao armazenamento e processamento de 
fluidos, líquidos ou gases, sob pressão em uma instalação 
industrial. 
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Vasos de pressão
Na definição de vasos de pressão, definição estão incluídos: 
• Vasos de acúmulo intermediário; 
• Vasos de separação de fases líquido-líquido e vapor-
líquido;
• Colunas de fracionamento, lavagem, absorção etc.; 
• Reatores e autoclaves; 
• Casco de trocadores de calor; e 
• Recipientes de armazenamento de líquidos e gases sob 
pressão. 
O dimensionamento e a construção de um vaso de pressão 
estão cercados de uma série de cuidados e análises especiais 
relacionados à sua operação, projeto, fabricação, materiais, 
montagem e testes de inspeção. 
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Vasos de pressão
Fatores principais para um projeto de um vaso de pressão: 
a) No ponto de vista do processo, o vaso de pressão 
desempenha um papel fundamental na continuidade 
operacional do fluxo de processo (confiabilidade); 
b) Elevada periculosidade por operar normalmente a pressões e 
temperaturas elevadas, contendo fluidos explosivos, 
inflamáveis ou tóxicos
As normas NR-13 e ASME (American Society of Mechanical Engineers)
norteiam os cálculos e dimensionamento de um vaso de pressão para, de 
forma a atender as necessidades e exigências para um vaso de pressão para a 
perfeita utilização em ambiente industrial
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Vasos de pressão
NORMA NR-13
As normas regulamentadoras como um todo, tratam de um conjunto de 
requisito e procedimento para a segurança e medicina do trabalho. A 
norma regulamentadora número 13 foi regulamentada pelo ministério 
do trabalho e emprego em 08 de junho de 1978 pela portaria número 
3.214 que tem o título de caldeiras, vasos de pressão e tubulações. 
A NR-13 estabelece condições específicas para gestão da integridade 
estrutural de caldeiras a vapor, tubulações e vasos de pressão, em 
aspectos relacionados à instalação, inspeção, operação e manutenção 
tendo em vista a segurança e a saúde dos trabalhadores. 
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Vasos de pressão
Segundo a NR-13 os vasos de pressão são classificados em 
categoria e classes de fluidos e potencial de risco:
Classe A - fluidos inflamáveis com temperaturas igual ou 
superior a 200 graus Celsius e fluidos tóxicos com tolerância 
igual ou inferior em 20 parte por milhão. 
Classe B - fluidos inflamáveis com temperaturas inferior a 
200 graus Celsius e fluidos tóxico com limite de tolerância 
superior a 20 parte por milhão. 
Classe C - vapor de água, gases asfixiantes simples e ar 
comprimido
Classe D - outros tipos de fluidos que não estão presentes nas 
classes A, B e C
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Vasos de pressão
Os componentes principais do vaso de pressão são: 
1) Casco, também chamado de corpo ou costado, é normalmente 
fabricado nas formas cilíndrica, esférica, cônica ou em combinações 
destas formas; e 
2) Tampos são utilizados para o fechamento dos corpos. São 
fabricados em formas padronizadas, sendo os mais comuns: 
elipsoidais, semi-esféricos, cônicos e planos. 
Além destes componentes, existem aqueles que são inerentes ao 
serviço e tipo de equipamento empregado, tais como: 
• Colunas: recheios, pratos perfurados ou valvulados, distribuidores 
de líquidos, “demisters”, “baffles” etc; 
• Reatores: distribuidores, agitadores, leitos de calalisadores,etc; 
• Vasos separadores: chicanas, “demisters”, bota etc. 
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Vasos de pressão
Como itens comuns aparecem: 
• bocais,
• “bocas de visita” e inspeção,
• válvula de alívio e segurança, 
• suportes, drenos e “vents’ 
• demais acessórios (plataformas, escadas, isolamento, 
proteção anti-fogo etc.).
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Vasos de pressão
As dimensões mais importantes de um vaso de pressão são o 
diâmetro interno (DI), diâmetro externo (DE) e o comprimento 
entre tangentes (CET), que é a distância entre as linhas de 
tangências dos dois tampos do vaso. 
Tanto o diâmetro interno (DI) quanto o comprimento entre 
tangentes (CET) são importantes para o processo, para os quais 
estão relacionadas diversas variáveis de operação (volume útil, 
tempo de residência, vazão volumétrica, velocidade de 
sedimentação, níveis operacionais do líquido). 
O diâmetro externo (DE) reflete o nível das pressões e temperatura 
envolvidas, já que indica a espessura necessária para resistência 
aos esforços do projeto do vaso, 
Operações Unitárias - Tópicos especiais
Vasos de pressão
Classificação 
Para fins de caracterização dos parâmetros de cálculos utilizados no 
dimensionamento, os vasos costumam ser classificados de acordo com 
o serviço a que se destinam. Dentro dos serviços encontrados em 
plantas de processo, a classificação mais abrangente é a seguinte: 
1. Vasos de amortecimento ou “Surge-drums”: destinam-se a 
eliminar ou amortecer variações de pressão em linha de gases.
2. Vasos-pulmão: são utilizados para estocagem de produtos. Vasos 
de carga são empregados no armazenamento de matéria-prima ou 
para acúmulo intermediário entre fases de processo. Para 
estocagem de rejeitos ou produtos fora de especificação utilizam-se 
vasos “slope”;
3. Acumuladores ou vasos de refluxo de colunas de destilação: 
quando o produto de entrada (carga) é constituído principalmente 
de fase líquida e, por razões de processo, deve-se manter um 
determinado volume de líquido. 
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Vasos de pressão
4. Separadores líquido-vapor: quando a finalidade é 
promover uma separação de fases de uma mistura líquido-vapor, 
extraindo-se a corrente de vapor pelo topo do vaso. Se a 
quantidade de líquido na carga é muito pequena, retirando-se 
vapor ou gás com o mínimo de gotículas de líquido arrastadas, 
são conhecidos como vasos “Knock-out”; 
5. Separadores líquido-líquido: destinam-se a separar as 
duas fases líquidas de uma mistura imiscível, e são conhecidos 
como decantadores
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Vasos de pressão
Critérios de projeto:
Critérios básicos Para os vasos-pulmão, acumuladores e 
vasos de refluxo, o principal parâmetro para o cálculo é o 
tempo de residência especificado para o produto estocado, e 
a relação entre suas dimensões (L/D) obedece ao critério de 
peso mínimo. 
A determinação das dimensões mais econômicas para um 
vaso de pressão – relação L/D ótima – é função de diversos 
fatores construtivos como: espessura das chapas do casco e 
tampos, dimensões padronizadas para o comprimento e 
diâmetro, dimensões padrões das chapas comerciais, tampos 
padrões
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Vasos de pressão
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Vasos de pressão
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Tanques de armazenamento
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Tanques de armazenamento
Conforme a natureza do teto, os tanques de armazenamento podem 
ser classificados em:
✓ Tanques de teto fixo - Este tipo de tanque o teto é soldado 
ao costado. Dependendo da forma do teto fixo, existem algumas 
variações: o teto com forma aproximada de um cone reto (teto 
cônico), o teto com a forma aproximada de uma calota esférica 
(teto curvo) e o teto de tal forma que qualquer seção horizontal 
será um polígono regular (teto em gomos); ver a Figura 1.
✓ Tanques de teto móvel - No seu interior existe uma câmara 
de vapor cuja pressão é responsável pela movimentação do 
teto. Na posição superior do teto abre-se um respiro, impedindo 
que o teto continue a subir
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Tanques de armazenamento
✓ Tanques de teto com diafragma flexível - O teto é fixo ao 
costado e com possibilidade de deformação em consequência da 
variação da pressão de armazenamento. A variação do espaço 
de vapor é realizada com deformação do teto. O teto funciona 
como um diafragma flexível. 
✓ Tanques de teto flutuante - Nos tanques de teto flutuante, o 
teto flutua sobre a superfície do líquido armazenado, 
acompanhando sua movimentação durante os períodos de 
esvaziamento e enchimento. O diâmetro do teto flutuante, para 
permitir sua movimentação, deverá ser menor do que o 
diâmetro do costado. Para impedir a fuga de vapor, entre o teto 
e o costado, há necessidade de um selo de vedação (ver a 
Figura 2)
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Tanques de armazenamento
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OBS: Gás liquefeito: Uso de esferas