PROCESSOS QUIMICOS INDUSTRIAIS

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PRINCÍPIOS DOS PROCESSOS 
QUÍMICOS INDUSTRIAIS 
AULA 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Marcos Baroncini Proença 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
Anteriormente, fizemos uma introdução aos Processos Químicos 
Industrias, abordando primeiro a conceituação dos processos químicos 
industriais, os tipos de fluxos de produção em batelada e contínuo, noções sobre 
planejamento, programação e controle da produção, bem como os laboratórios 
de controle da qualidade. 
Assim, temos uma visão dos conhecimentos, que será aprofundada 
durante o curso, para o desenvolvimento de competências e habilidades 
profissionais de gestão da produção. 
Nesta aula, vamos apresentar os equipamentos e instalações industriais, 
abordando válvulas, bombas, ventiladores, transportadores e trocadores de 
calor. 
Assim, ao final desta aula você terá visto conceitos introdutórios a tais 
componentes de instalações industriais, que permitirão, com o futuro 
aprofundamento, desenvolver competências e habilidades necessárias para a 
gestão de plantas de indústria química. 
TEMA 1 – VÁLVULAS 
1.1 Definição e tipos 
Válvula é todo dispositivo destinado a controlar o fluxo de um fluido, 
normalmente localizado em tubulações, vasos e reatores. Sobre o mecanismo 
de operação, temos válvulas de operação manual, de operação motorizada 
(pneumática, hidráulica e elétrica) e de operação automática (sistema de molas 
ou por diferença de pressão). Temos diversos tipos de válvulas, divididas em 
quatro categorias: válvulas de bloqueio, válvulas de regulagem, válvulas de fluxo 
em um só sentido e válvulas de controle de pressão, sobre as quais 
discorreremos agora (Telles, 2001). 
1.2 Válvulas de bloqueio 
São válvulas que apenas liberam ou interrompem o fluxo, trabalhando 
completamente abertas ou completamente fechadas. São do mesmo diâmetro 
das tubulações. As válvulas de bloqueio industrial podem ser válvulas de gaveta, 
válvulas de macho e válvulas de esfera. 
 
 
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As válvulas gaveta são utilizadas em tubulações de fluidos líquidos em 
geral, desde que não sejam corrosivos. Também devem ser isentas de resíduos 
que possam deixar sedimentos. Apresentam fechamento lento, o que evita 
golpes de aríete. Não garantem estanqueidade. 
Figura 1 – Válvula gaveta 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
Válvulas de macho permitem diferentes estágios de escoamento, sendo 
usadas de bloqueio de gases a qualquer pressão, e líquidos a pressão baixa, em 
tubulações para líquidos contendo sólidos em suspensão. Um dos tipos mais 
usados é a válvula esfera, tanto que ganhou uma identidade própria. Esse tipo 
vem substituindo as válvulas gaveta, principalmente pela sua melhor vedação e 
pela menor perda de carga, na linha de fluxo do fluido. 
Figura 2 – Válvula esfera 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
1.3 Válvulas de regulagem 
São válvulas que permitem estabelecer o fluxo de escoamento de fluidos, 
com operação, em sua grande maioria, motorizada. Neste tipo de válvula, se 
destacam a válvula de globo e a válvula de agulha. 
 
 
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Válvulas de globo também permitem vários estágios de escoamento, 
sendo recomendadas para controle do escoamento de vapores e outros fluidos 
a elevada temperatura. Também é usada para linhas de ar e gases, podendo 
também ser angulares ou em “Y”. 
Figura 3 – Válvula globo, globo angular e globo em Y 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
As válvulas de agulha apresentam como diferencial o tampão, que é a 
região de bloqueio do fluxo de fluidos, na forma cônica (agulha), o que permite 
um controle bastante apurado do fluxo. São válvulas de precisão usadas para 
regulagens finas de vazão de líquidos e gases. 
Figura 4 – Válvula agulha 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
1.4. Válvulas de fluxo em um só sentido 
Também conhecidas como válvulas de retenção, as válvulas de fluxo em 
um só sentido são válvulas de operação automática que estabelecem o fluxo dos 
 
 
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fluidos em apenas um sentido. Funcionam em sua grande maioria por diferença 
de pressão provocada pelo próprio escoamento do fluido. Os dois principais tipos 
são as válvulas em portinhola e as válvulas pistão. 
As válvulas de portinhola são o tipo de válvula de retenção mais usado, 
sendo caracterizada por apresentar, no tampão, uma portinhola articulada por 
um pino, que fecha por gravidade, impedindo assim que o fluido que passou por 
ela retorne. 
Figura 5 – Válvula de portinhola 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
As válvulas de retenção de pistão apresentam fechamento por um tampão 
semelhante a um pistão automotivo, ligado a um pino. Este tampão é mantido 
aberto em função da pressão positiva que o fluido exerce em sua base, pelo seu 
sentido de escoamento. Assim, se o fluido mudar de sentido, haverá uma 
pressão negativa que levará ao seu fechamento. 
Figura 6 – Válvula de pistão 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
 
 
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TEMA 2 – BOMBAS 
2.1 Definição 
Máquinas de fluxo são equipamentos que realizam trabalhos sobre um 
fluido, transferindo energia a ele, ou extraindo trabalho de um fluido, recebendo 
energia. Tais máquinas podem ser de deslocamento positivo, ou seja, quando a 
transferência de energia é feita por compressão e expansão de volume, devido 
ao movimento de dispositivos internos como pistão e sanfona; ou dinâmicas, 
quando a transferência de energia é feita por efeitos dinâmicos de um dispositivo 
rotor, chamado impulsor, sobre o fluido (Fox; Mcdonald; Pritchard, 2016). 
Bombas são máquinas de fluxo de deslocamento positivo ou dinâmicas, 
voltadas a escoamento líquido ou pastoso. 
2.2 Características e tipos 
Bombas apresentam como caraterística um elemento rotativo ou de 
compressão, acionado por uma fonte de energia externa, como um motor, que 
aumenta o fluxo de escoamento de um fluido pelo aumento da sua energia 
cinética. Em seguida, há uma diminuição do fluxo, com consequente aumento 
da pressão, completando um estágio da bomba. As bombas normalmente 
apresentam vários estágios, em função do escoamento pretendido. Podemos 
classificar as bombas em dois principais tipos: bombas de deslocamento positivo 
e bombas centrífugas. 
As principais bombas de deslocamento positivo são as bombas pistão e 
as bombas diafragma. Nas bombas pistão, o processo de bombeamento ocorre 
em duas etapas: na primeira, o pistão se desloca no sentido da parede anterior, 
gerando uma pressão negativa que faz com que a válvula de admissão do fluido 
se abra e o fluido inunde a parte interna da carcaça da bomba. Posteriormente, 
o pistão se desloca para a parede posterior da carcaça, elevando a pressão e 
fazendo com que a válvula de descarga se abra. O fluido pressurizado sai e é 
escoado na tubulação. 
 
 
 
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Figura 7 – Bomba pistão 
 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
A bomba diafragma tem o mesmo princípio de funcionamento da bomba 
pistão, sendo que agora o movimento é feito por um par de diafragmas, que são 
elementos flexíveis, normalmente de borracha ou de plástico flexível. 
Figura 8 – Bomba diafragma 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
As bombas centrífugas não trabalham em estágios, mas sim em fluxo 
contínuo, sendo que o líquido é admitido para o interior da bomba por ação de 
uma pressão negativa gerada no centro da bomba, pela ação de um elemento 
rotativo, que gira rapidamente dentro da carcaça. O mesmo elemento rotativo irá 
gerar uma região de alta pressão nas paredes da bomba, fazendo com que o 
fluido escoe pressurizado na tubulação. Assim, a energia cinética gerada pelo 
rotor se converte em pressão na saída do fluido da carcaça. Este tipo de bomba 
 
 
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opera para grandes vazões e a pressões moderadas. Os dois tipos principais de 
bombas são as radiais e as Francis. Nas bombas radiais, a energia cinética é 
originada devido à velocidade de giro do rotor, conferindo então energia cinética 
ao fluido. A energia se transforma em pressão e o fluido segue seu fluxo pela 
tubulação. 
Figura9 – Bomba centrífuga radial 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
As bombas Francis funcionam com o mesmo princípio das bombas 
radiais. Porém, os rotores apresentam palhetas e curvaturas em dois planos, o 
que aumenta a energia transferida. Devido à energia cinética gerada, também é 
considerada como uma turbina. Como máquina de fluxo, é usada em Usinas 
Hidrelétricas e PCHs, recebendo energia da queda de água e transformando-a 
em energia cinética, que será convertida em energia elétrica. 
Figura 10 – Bomba Francis 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
 
 
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2.3 Seleção de bombas 
Podemos considerar as bombas como corações que bombeiam os fluidos 
vitais para de um processo químico industrial. Assim, uma adequada seleção de 
bombas é fundamental para a saúde de qualquer processo químico industrial. 
O processo de seleção de uma bomba segue as seguintes premissas 
(Ceron, 2014; Fox; Mcdonald; Pritchard, 2016). Primeiro, devemos ter 
informações corretas sobre as características dos sistemas de tubulação, como 
os diâmetros das tubulações e acessórios, a perda de carga durante o fluxo do 
fluído na tubulação, além de alturas estáticas, tanto da sucção quanto da 
descarga. Depois, deve conhecer as caraterísticas do processo, como a vazão 
a ser usada, e se ela sofrerá alterações, a pressão do ponto inicial de sucção e 
a pressão no ponto final de descarga. Deve-se conhecer as propriedades físicas 
e químicas do fluido na temperatura do processo, principalmente viscosidade, 
pressão de vapor, se é corrosivo e se tem partículas sólidas em suspensão. 
Com essas características, primeiramente define-se o tipo de bomba. 
Depois, entra-se em contato com fornecedores do tipo de bomba escolhida e, 
por gráficos de vazão (Q), por altura equivalente em função da perda de carga 
da linha (H), analisando os catálogos dos produtos, seleciona-se a bomba mais 
adequada. 
Figura 11 – Exemplo de gráfico de seleção de bomba 
 
 
 
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TEMA 3 – VENTILADORES 
3.1 Definição 
Ventiladores também são máquinas de fluxo, ou seja, são máquinas de 
fluxo motoras que realizam trabalho em um fluido, transferindo energia a este 
por meio da ação de um rotor. Os fluidos que realizam o trabalho são ar ou gases 
(Fox; Mcdonald; Pritchard, 2016). Seu funcionamento é bastante semelhante ao 
das bombas centrífugas. 
3.2 Características e classificação 
Ventiladores apresentam como caraterística um elemento rotativo, 
acionado por uma fonte de energia externa, como motor, que aumenta o fluxo 
de escoamento de um fluido, pelo aumento de sua energia cinética. Assim como 
as bombas centrífugas, podem ser classificados em função do rotor. Com 
relação ao rotor, classificam-se em ventiladores radiais e axiais. Os ventiladores 
axiais têm rotores compostos de um disco central, no qual são presas as pás. 
Os ventiladores centrífugos têm os rotores compostos de um cubo central no 
qual é preso um disco, em que são presas as pás. Assim, seu comportamento 
dinâmico é função do próprio disco e dos elementos de fixação das pás. 
Nos ventiladores centrífugos, o rotor com pás gira em alta velocidade em 
uma carcaça que apresenta geometria espiral. O ar é admitido para o interior do 
ventilador na direção axial ao eixo de rotação. Por ação da força centrífuga, flui 
do centro para a saída periférica do ventilador, tendo sua descarga na direção 
perpendicular ao eixo de rotação. 
O ventilador centrífugo de pás radiais retas apresenta baixa eficiência, 
sendo bastante ruidoso e funcionando a elevada pressão. É usado para 
exaustão de gases, de pó, de fumaça, de vapor, de odor e de particulados. O 
ventilador centrífugo Sirocco apresenta pás curvadas para frente, sendo usado 
para ventilação e exaustão de ar em grandes volumes e baixa pressão, em 
câmaras frigoríficas e torres de resfriamento, por exemplo. O ventilador 
centrífugo com pás viradas para trás, no sentido contrário ao da rotação do rotor, 
apresenta baixo ruído, movimentando de médio a elevado volume de ar, com 
média a elevada pressão, sendo usado para sistemas de ventilação e exaustão 
 
 
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comercial e industrial, estufas e secadores. Tem o diferencial de trabalhar com 
grandes variações do fluxo de ar e apresentar elevada eficiência energética. 
Figura 12 – Ventilador centrífugo de pás radiais retas 
 
Figura 13 – Ventilador Sirocco 
 
Fonte: Ecoflui, 2019. 
Figura 14 – Ventilador centrífugo de pás curvadas para trás 
 
 
 
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Nos ventiladores axiais, o ar entra e sai na direção paralela ao eixo do 
rotor. O ventilador axial propulsor é o mais popular dos tipos de ventiladores, por 
ser também de uso doméstico, na circulação de ar ambiente, ainda que também 
seja usado em radiadores. O ventilador tubo-axial é aquele no qual o rotor do 
ventilador é colocado no interior de um tubo, em dutos de aeração, 
movimentando médio volume de ar com baixa pressão hidrostática. 
Figura 15 – Ventilador axial propulsor 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
Figura 16 – Ventilador tubo axial 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
 
 
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3.3 Seleção de ventiladores 
A seleção de ventiladores segue passos bastante semelhantes à seleção 
de bombas, com algumas diferenças pontuais. 
Assim, primeiramente deve-se ter informações corretas sobre as 
características dos sistemas de tubulação, como os diâmetros das tubulações e 
acessórios; ao invés da perda de carga, é preciso levantar a pressão total da 
instalação. Deve-se então levantar a viscosidade do gás de trabalho, que na 
grande maioria das aplicações é o ar. 
Com essas características, primeiro define-se o tipo de ventilador a ser 
usado. Depois, entra-se em contato com fornecedores do tipo de ventilador 
escolhido e, por gráficos de vazão (Q), por pressão total da linha, normalmente 
em milímetros de coluna de água (mmca), com base nos catálogos dos produtos, 
seleciona-se o ventilador mais adequado. 
Figura 17 – Ventilador tubo axial 
 
 
 
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TEMA 4 – TRANSPORTADORES 
 4.1 Definição 
Transportadores são máquinas e equipamentos usados para 
deslocamento de materiais dentro das linhas de produção, visando garantir o 
fluxo produtivo. Podem ser intermitentes ou contínuos, de acordo com as 
necessidades de produção. É muito importante a correta seleção do tipo de 
transportador que será usado, para evitar tempos de espera de produção, por 
falta de materiais e perdas na movimentação. Em seguida, apresentaremos os 
principais tipos com suas caraterísticas (Procel, 2009; Imam, 2016). 
4.2 Transportadores contínuos – não motorizados e motorizados 
Transportadores contínuos está presente na movimentação de materiais 
desde a revolução industrial. Existem em uma grande variedade de estilos e são 
os mais usados ainda hoje. Podem ou não ser motorizados. 
O transportador contínuo não motorizado é o tipo mais antigo, tendo como 
princípio de funcionamento o uso da inércia ou de gravidade para movimentar 
os materiais. Seu uso mais comum é em linhas de montagem, quando um 
funcionário realiza a sua tarefa e em seguida empurra o material para a próxima 
estação de trabalho. O transportador pode ser de rodízio ou de rolete. No 
transportador contínuo de rodízio, é necessária pouca energia para girar os 
pequenos rodízios, que giram de forma independente, o que o qualifica para as 
seções curvas de uma linha de transportadores contínuos. 
Figura 18 – Transportador contínuo de rodízios 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
 
 
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O transportador contínuo de roletes vem sendo usado para as mesmas 
funções do transportador de rodízio, pois tem uma superfície de trabalho e 
apresenta melhor redução da inércia que o de rodízio. 
Figura 19 – Transportador contínuo de roletes 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
O transportador contínuo motorizado apresenta em princípio motor e polia 
ligados ao elemento transportador para movimentar os materiais. Os três tipos 
de transportadores contínuos que dominam o mercadosão o de correia, as 
esteiras e os de roletes motorizados. No transportador contínuo de correia, um 
motor aciona uma polia ligado à correia, que irá se movimentar e transportar o 
material. Para dar suporte ao material que será transportado, na parte inferior do 
transportador, há uma base deslizante de roletes não-motorizados, ou uma 
chapa de metal. 
Figura 20 – Transportador contínuo de correia 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
 
 
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A esteira transportadora é um tipo de transportador por correia. Ao invés 
de apresentar, na parte inferior, roletes não-motorizados ou chapa de metal, o 
suporte ao material transportado é feito por uma lona de borracha, abaixo da 
qual ficam pinos-guia, para dar sustentação. 
Figura 21 – Esteira transportadora 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
Transportadores de rolete motorizados podem ter vários sistemas de 
funcionamento, sendo o mais comum aquele que apresenta um eixo de 
transmissão, que passa por baixo da base dos roletes. Os roletes são ligados ao 
eixo por anéis “o-rings”, de modo que, quando o motor gira o eixo, ele gira os 
roletes. Outro tipo que substitui o anterior é o transportador contínuo de roletes 
acionado por corrente, no qual uma corrente de metal, revestida com um 
amortecimento de borracha ou de plástico, corre por baixo da base dos roletes, 
de forma que, quando o motor movimenta a corrente, ela movimenta os roletes. 
Figura 22 – Transportadora por roletes motorizados 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
 
 
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TEMA 5 – TROCADORES DE CALOR 
Equipamentos cuja finalidade seja promover a transferência de calor de 
um fluido para outro, sem que haja contato direto entre os fluidos, são chamados 
de trocadores de calor. Eles estão presentes nas indústrias, principalmente no 
setor de utilidades e para a cogeração de energia. 
Os principais tipos são os de placas paralelas, os trocadores de calor 
tubulares, e os trocadores de calor do tipo tubo-carcaça. 
5.1 Trocador de calor de placa paralela 
Os trocadores de calor de placas paralelas são formados por placas 
paralelas separadas por gaxetas. Neles, os fluidos escoam por canais estreitos, 
de tal forma que o fluido quente e o fluido frio fluirão pelas duas faces das placas. 
Assim, trocarão calor por meio de finas chapas metálicas. Os trocadores são 
usados na pasteurização de laticínios, sucos e cervejas, e também na 
esterilização de meios de cultura, na indústria farmacêutica. 
Figura 23 – Trocador de calor por placas paralelas 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
5.2 Trocador de calor tubular 
O trocador tubular, também chamado de tubo duplo, é formado por dois 
tubos concêntricos. Um dos fluidos escoa pelo tubo interno e o outro pela região 
entre a parede externa do tubo interno e a parede interna do tubo externo, em 
 
 
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corrente paralela ou em contracorrente. É usado em aplicações de pequenas 
capacidades, pois para maiores trocas térmicas o comprimento teria de ser muito 
extenso. 
Figura 24 – Trocador de calor de tubo duplo 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
5.3 Trocadores de calor tubo-carcaça 
O trocador de calor de tubo-carcaça é formado por um casco (carcaça), 
dentro do qual estarão dispostos ou um feixe de tubos ou uma serpentina. Um 
dos fluidos passa por dentro dos tubos que compõem o feixe ou a serpentina, e 
o outro pelo espaço entre a parede externa dos tubos e a parede interna da 
carcaça. Existe uma variedade de construções desses trocadores, que são os 
mais usados para quaisquer capacidades e condições operacionais. 
Figura 25 – Trocador de calor de feixe de tubos 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
 
 
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Figura 26 – Trocador de calor de serpentinas 
 
Crédito: Jefferson Schnaider. 
FINALIZANDO 
Nesta aula, estudamos válvulas, bombas, ventiladores, transportadores e 
trocadores de calor usados nas indústrias. Agora que você adquiriu tais 
conhecimentos, deverá focar em sua utilização, para desenvolver as 
competências e habilidades profissionais de gestão na área dos processos 
químicos industriais. 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
CERON, L. P. Projeto e especificação de bombas industriais. Revista Meio 
Filtrante, ano XII, n. 66, jan./fev. 2014. 
ECOFLUI. Ventiladores centrífugos. Disponível em: 
<https://ecoflui.com.br/product/ventiladores-centrifugos-2/>. Acesso em: 15 dez. 
2019. 
FOX, R. W.; MCDONALD, A. T.; PRITCHARD, P. J. Introdução à Mecânica 
dos Fluidos. 8. ed. Rio de Janeiro/RJ: LTC editora, 2016. 
IMAM. Fundamentos sobre transportadores industriais. Revista 
IntraLOGÍSTICA, 2016. 
PROCEL. Correias transportadoras: guia básico. Brasília/DF: CNI – 
Confederação Nacional das Indústrias, 2009. 
TELLES, P. C. S. Tubulações Industriais: Materiais, Projeto e Montagem. 10 
ed. Rio de Janeiro/RJ: LTC editora, 2001.