Processo de refrigeração e umidificação

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Processo de refrigeração e 
umidificação
Apresentação
Os processos de umidificação e refrigeração são de suma importância para a qualidade de vida dos 
seres humanos. Processos de refrigeração vêm sendo estudados e desenvolvidos há muitos anos, 
uma vez que podem aumentar a preservação dos alimentos, facilitando o seu transporte e elevando 
o tempo de consumo. Já os processos de umidificação auxiliam em muitas etapas nas indústrias 
farmacêutica e têxtil, conferindo maior qualidade na confecção de medicamentos e tecidos.
O desenvolvimento de diferentes processos de refrigeração e umidificação/desumidificação 
mostrou-se crucial para a extensão das aplicações desses sistemas em diferentes ambientes como 
nas casas, na indústria e até mesmo em navios. Portanto, é possível observar que essas operações 
unitárias estão presentes no cotidiano e impactam diretamente nas necessidades humanas, sendo 
essencial buscar o conhecimento sobre esses processos.
Nesta Unidade de Aprendizagem, você verá o conceito de refrigeração, bem como os diferentes 
tipos de mecanismos utilizados para promover a refrigeração em diferentes áreas. Além disso, 
conhecerá diferentes tipos de umidificação e o seu processo na indústria. Por fim, essas operações 
unitárias serão estudadas conforme suas aplicações industriais, fornecendo uma visão mais ampla 
sobre a utilidade desses processos. 
Bons estudos.
Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
Definir o processo de refrigeração e os tipos de refrigeradores.•
Listar os tipos de umidificadores e o seu processo na indústria.•
Explicar os processos de refrigeração e umidificação industrial.•
Desafio
Os processos de umidificação e desumidificação têm um importante papel no sistema de 
funcionamento de diversas linhas de produção. Para isso, saber projetar as características 
psicrométricas dos equipamentos e obter os valores dessas variáveis é fundamental para 
compreender se o processo está sendo eficiente conforme a necessidade de cada situação.
Imagine que você atua no desenvolvimento de desumidificadores de ar.
A partir desses dados, e considerando a pressão do sistema em 1atm (ou 101325Pa), calcule os 
valores das variáveis psicrométricas:
a) Umidade absoluta do ar.
b) Umidade absoluta de saturação.
c) Umidade relativa.
Infográfico
A refrigeração está presente no cotidiano de todas as pessoas, onde quer que elas estejam. Está 
nos sistemas de climatização e, mais que isso, auxilia na velocidade de produção industrial, 
contribuindo para a preservação da qualidade dos produtos. Entre as diferentes classificações, cabe 
destacar aquelas quanto ao tipo de expansão.
Neste Infográfico, você verá como os sistemas de refrigeração são classificados a partir de sua 
expansão, podendo ela ser direta ou indireta de acordo com sua classificação e, ainda, saberá as 
situações nas quais devem ser utilizados.
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Conteúdo do livro
Diferentes processos são amplamente aplicados em indústrias e no dia a dia, garantindo maior 
qualidade de vida à população. Entre eles, cabe destacar a refrigeração e a umidificação. Estes têm 
diferentes aplicações, como nas áreas de alimentos, química, farmacêutica e têxtil.
No capítulo Processo de refrigeração e umidificação, do livro Operações unitárias de transferência de 
calor e massa, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, você verá conceitos relacionados a 
operações de umidificação e refrigeração, os tipos de refrigeradores e umidificadores e, ainda, 
diferentes aplicações desses sistemas nas indústrias.
Boa leitura.
OPERAÇÕES 
UNITÁRIAS DE 
TRANSFERÊNCIA 
DE CALOR E 
MASSA 
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
 > Definir o processo de refrigeração e os tipos de refrigeradores.
 > Listar os tipos de umidificadores e o seu processo na indústria.
 > Explicar os processos de refrigeração e umidificação industrial.
Introdução
Compreender como ocorrem os processos de refrigeração e de umidificação é de 
suma importância. Isso porque essas operações estão presentes na maior parte 
das indústrias e são responsáveis por aumentar a velocidade de produção, o que 
diminui o tempo dos ciclos de diferentes processos e auxilia na preservação da 
qualidade dos produtos.
Neste capítulo, serão apresentadas as definições de refrigeração e umidifica-
ção, bem como os tipos de refrigeração e os equipamentos mais utilizados para 
cada uma dessas operações. Além disso, você conhecerá exemplos de diferentes 
aplicações desses processos na indústria, tendo a oportunidade de se tornar 
capaz de avaliar qual operação deve ser utilizada em determinadas situações.
Processo de 
refrigeração e 
umidificação
Lucas Loss Baldassari
Refrigeração: definição e tipos
A busca por sistemas de refrigeração atrai a atenção humana desde os pri-
mórdios, uma vez que ela permitiria uma maior conservação dos alimentos e, 
com isso, uma melhor qualidade de vida. No entanto, foi apenas em 1834 que 
surgiu a primeira máquina capaz de produzir gelo: um protótipo que operava 
por compressão, desenvolvido pelo inventor inglês Jacob Perkins. De acordo 
com Silva (2010), o processo de refrigeração pode ser definido como qualquer 
evento no qual ocorra remoção de calor, de modo que a temperatura se torne 
inferior se comparada à temperatura ambiente. Os exemplos mais comuns 
de refrigeradores presentes no nosso cotidiano são geladeiras, freezers e 
aparelhos de ar condicionado.
Para compreendermos o funcionamento de uma máquina de refrigeração, 
devemos, de início, considerar a segunda lei da termodinâmica, conforme a 
qual o calor flui naturalmente de uma fonte mais quente para uma fonte mais 
fria. Um processo inverso ao do fluxo natural necessita de fornecimento de 
energia para se tornar viável, sendo esse um processo forçado. A refrigeração, 
portanto, está baseada na utilização de energia para transferir calor de uma 
fonte fria para uma fonte quente (GAUTO, 2011).
Não devemos confundir refrigeração com resfriamento. Neste, 
ocorre remoção de calor até que a temperatura fique igual à do 
meio ambiente. Como exemplo de processo de resfriamento, pensemos em uma 
xícara de café quente sobre a mesa: aos poucos, a bebida perde calor e chega 
à temperatura ambiente.
A seguir, descreveremos a refrigeração pelo sistema de compressão, a 
refrigeração por evaporação natural, a refrigeração por gelo e a refrigeração 
por absorção de vapor.
Refrigeração pelo sistema de compressão
A grande maioria dos aparelhos domésticos opera por meio do sistema de 
compressão mecânica de vapor. Nessa refrigeração, destaca-se a presença 
de um fluido refrigerante, que fica localizado na tubulação do equipamento 
e sofre sucessivos processos termodinâmicos ao transitar pela tubulação. 
Os equipamentos responsáveis por promover esse tipo de refrigeração apre-
sentam um compressor, um condensador, um dispositivo de expansão e um 
evaporador (SILVA, 2010).
Processo de refrigeração e umidificação2
A função do fluido é remover calor de um meio enquanto se torna va-
por a baixa pressão. Inicialmente, esse fluido retira calor do meio interno 
refrigerado (como o interior de uma geladeira) enquanto é vaporizado. Na 
sequência, o vapor entra no compressor, local onde ele é comprimido e 
bombeado, tornando-se, assim, um vapor superaquecido e deslocando-se 
para o condensador, que libera para o meio externo o calor absorvido dos 
alimentos pelo fluido. Após isso, o fluido muda seu estado físico para líquido, 
mediante condensação, e é conduzido para um sistema de expansão, no qual 
tem a sua pressão reduzida para se tornar um gás novamente e repetir o 
processo de remoção de calor (SILVA, 2010). A Figura 1 apresenta um diagrama 
que ilustra esse processo.
Figura 1. Sistema de um refrigerador por compressão mecânica.
Fonte:Adaptada de Silva (2010).
Vaporização do
fluido refrigerante
Dispositivo
de expansão Condensação do
fluido refrigerante
Condensador
Ca
lo
r p
ar
a
m
ei
o 
ex
te
rn
o
Compressor
Evaporador
M
ei
o 
re
fr
ig
er
ad
o
Refrigeração por evaporação natural
Extensamente utilizada em frigoríficos, a refrigeração por evaporação natural 
se dá por meio do uso de vento seco no objeto que se deseja resfriar ou 
da diminuição da pressão. Para entendermos como esse método funciona, 
pensemos na sensação de diminuição da temperatura da nossa pele que 
costumamos sentir quando saímos do mar e ficamos expostos ao vento. 
Isso ocorre devido à refrigeração por evaporação natural: a água começa a 
evaporar quando nossa pele molhada entra em contato com uma corrente 
de ar, necessitando de energia para que ela mude do estado físico líquido 
Processo de refrigeração e umidificação 3
para o gasoso. Dessa forma, o calor é retirado da nossa pele, o que, como 
consequência, reduz a temperatura do nosso corpo (GAUTO, 2011).
Refrigeração por gelo
A refrigeração por gelo é um dos métodos mais antigos empregados para 
promover a refrigeração de substâncias. Ele se baseia na utilização de gelo 
para remover o calor, sendo que 1 kg de gelo necessita de 80 calorias para 
mudar de estado físico. O grande problema associado ao uso desse tipo de 
refrigerador é que não são alcançadas temperaturas muito baixas nesse 
processo, embora o efeito de resfriamento possa ser aumentando mediante 
a utilização de sais (NaCl, KCl, entre outros). Além disso, o transporte e o 
armazenamento de gelo, bem como a sua utilização em grandes quanti-
dades tornaram esse processo inviável para a refrigeração de compostos 
em inúmeras situações. Uma alternativa interessante é o uso de gelo seco, 
composto por gás carbônico (CO₂) no estado sólido, que tem um potencial de 
refrigeração muito maior quando comparado ao gelo (CO₂ no estado sólido 
apresenta uma temperatura de ebulição inferior a −60°C). Além disso, o gelo 
seco, quando absorve calor, muda do estado sólido diretamente para o estado 
gasoso (processo de sublimação), o que deixa o ambiente que está sendo 
refrigerado seco após a sua mudança de estado físico (SESSA; MENDES, 2016).
Refrigeração por absorção de vapor
Este sistema teve origem quando em 1860 o engenheiro Ferdinand Carré 
utilizou amônia gasosa dissolvida na água para a fabricação de gelo. Essa 
invenção foi crucial, pois apresenta como grande vantagem a possibilidade 
de utilização de energia térmica, que substitui a energia elétrica em lugares 
nas quais esta é de difícil acesso. A maior parte da aplicação desse sistema 
de refrigeração ocorreu na montagem de navios frigoríficos, possibilitando 
o transporte de diversos alimentos da América do Sul para a Europa. O fun-
cionamento desse sistema de refrigeração está relacionado ao fato de que a 
amônia (NH₃) é facilmente absorvida pela água. Silva (2010, p. 59) descreveu 
esse processo da seguinte maneira:
O vapor de amônia é absorvido pela água no absorvedor. A seguir, a solução aquosa 
(H₂O + NH₃) é bombeada para um gerador, onde recebe calor com o objetivo de 
separar o vapor de amônia da água. O vapor de amônia transforma-se em líquido 
ao atravessar o condensador. No estado líquido a amônia facilmente vaporiza e 
retira o calor do ambiente interno refrigerado transformando-se em vapor de 
amônia que será absorvido novamente pela solução aquosa.
Processo de refrigeração e umidificação4
Na Figura 2, pode-se observar tal processo.
Figura 2. Refrigeração por absorção de vapor.
Fonte: Adaptada de Silva (2010).
Solução
Calor
Gerador
Vapor NH3
alta pressão
Vapor NH3
baixa pressão
Calor rejeitado
Condensador
NH3 líquida
Evaporador
Ambiente refrigerado
Expansão
Calor
Absorvedor
Bomba
Solução H2O + NH3
Tipos de umidificadores e o seu processo na 
indústria
Umidificação é um processo em que ocorre uma transferência simultânea de 
calor e massa. Nessa operação unitária, estão envolvidos dois componentes 
e duas fases: a fase líquida (é comum que seja água) e a fase gasosa (normal-
mente, é ar), que contém uma fração de vapor da fase líquida. Dessa forma, 
a umidificação pode ser definida como o aumento de umidade absoluta de 
um gás, sendo que nela ocorre a transferência de massa e calor do líquido 
para o gás. De maneira oposta, na desumidificação a transferência de massa 
e calor ocorre no sentido do gás para o líquido (MATOS, 2015).
Os objetivos da umidificação e da desumidificação na indústria são di-
ferentes. Na umidificação, normalmente se tem como objetivo controlar a 
umidade de um ambiente ou recuperar e arrefecer a água de um sistema 
mediante o seu contato com ar de pouca umidade. Já a desumidificação visa 
ao condicionamento de ar ou à recuperação de solventes orgânicos, como o 
clorofórmio (MATOS, 2015).
Processo de refrigeração e umidificação 5
Entre os umidificadores, existem três amplamente utilizados na indústria, 
os quais serão vistos com detalhes na sequência.
Câmara de nebulização
A câmara de nebulização é o umidificador mais simples, utilizado, no geral, 
para operações de pequena escala. Na maioria das vezes, ela é usada com 
a finalidade de controlar a umidade de determinados locais. Na câmara 
de nebulização, o líquido é dispensado na forma de uma névoa grossa na 
corrente de gás, que é mantida a uma velocidade baixa, garantindo-se um 
tempo mínimo de contato com o líquido (Figura 3) (MATOS, 2015).
Figura 3. Esquematização do funcionamento da câmara de nebulização.
Fonte: Adaptada de Matos (2015).
Depurador de fumos
O depurador de fumos é uma variação da câmara de nebulização. Os bocais 
de estrangulamento dispersam a água, e, no mesmo sentido, ocorre o esco-
amento do gás, possibilitando, assim, o contato entre a água e o gás (Figura 
4). Uma de suas aplicações, na área ambiental, é a remoção de poeiras (ou 
poluentes atmosféricos) de uma corrente de gás.
Processo de refrigeração e umidificação6
Figura 4. Esquematização do funcionamento do depurador de fumos.
Fonte: Adaptada de Foust e Maus (1982).
Entrada de água
Entrada
de gás
Bocal aspersor Bocal estrangulado
Chaminé
Solução
efluente
Torres de resfriamento
Conforme descrito por Matos (2015), este processo é aplicado com grande 
frequência, especialmente para o resfriamento de água utilizada em processos 
industriais. A água aquecida é gotejada na parte superior da torre e desce 
lentamente através de “enchimentos” de diferentes tipos, ao passo que o gás 
refrigerante é injetado pela base da torre — ou seja, trata-se de um processo 
contracorrente (Figura 5).
Figura 5. Esquematização do funcionamento de uma torre de resfriamento.
Fonte: Adaptada de Matos (2015).
Processo de refrigeração e umidificação 7
Nesse contexto de processos de umidificação e desumidificação, alguns 
conceitos devem ser destacados, pois nos auxiliam a caracterizar um gás 
úmido. Tais conceitos são fundamentais para o planejamento adequado dos 
equipamentos que serão utilizados nas plantas industriais, a fim de se obter 
uma melhor relação custo/benefício do equipamento utilizado. O nome dessas 
variáveis e as suas definições matemáticas estão presentes no Quadro 1.
Quadro 1. Variáveis e suas definições matemáticas
Variável Definição matemática
Umidade absoluta: massa de vapor que acompanha 
a unidade de massa de ar sem vapor
Umidade relativa: Razão entre a pressão parcial do 
vapor e a do líquido puro
Volume específico do ar seco (Vs): é o volume 
ocupado por unidade de massa de ar livre de 
umidade
Volume específico do ar úmido (Vm): é o volume da 
mistura ar + vapor d’água por unidade de massa de 
ar seco
Capacidade calorífica do ar úmido (s): calor 
necessário para elevar em um grau a unidade de 
massa de ar e do vapor saturado que o acompanha
Entalpia do ar seco (Hs): entalpia de massa de ar 
livre de umidade
Entalpia do ar saturado (Hsat): entalpia da unidade 
de massa de ar + entalpia do vapor saturado
Temperatura de saturação adiabática (Tsat): 
temperaturaem que uma mistura de ar e vapor se 
torna saturada em um processo adiabático
Lei de Dalton: refere-se à pressão parcial de vários 
gases componentes em uma mistura gasosa. Para 
uma mistura com três componentes gasosos (a, b e 
c), a pressão total é a soma das pressões parciais. 
Além disso, essa também estabelece uma relação 
entre a fração molar (X) e as pressões parciais e 
total do sistema.
Ptotal = Pa + Pb + Pc
Xa = Pa/Ptotal
Xb = Pb/Ptotal
Xc = Pc/Ptotal
Fonte: Adaptado de Silva (2010).
Processo de refrigeração e umidificação8
Também são muito importantes as definições teóricas apresentadas a 
seguir.
 � Temperatura de bulbo seco (Tbs): é a temperatura obtida quando o 
bulbo do termômetro entra em contato com o ar (medida realizada 
após o estabelecimento do equilíbrio).
 � Temperatura do ponto de orvalho (To): é a temperatura em que se 
inicia a condensação do vapor quando o gás é resfriado sob pressão 
constante.
 � Temperatura de bulbo úmido (TbU): é a temperatura de equilíbrio dinâ-
mico que a superfície do líquido alcança quando a taxa de transferência 
de calor para a superfície se iguala ao consumo por transferência de 
massa da superfície para o ambiente.
Psicrometria é a área da termodinâmica que estuda as propriedades 
das misturas ar + vapor d’água. Esse ramo é fundamental para plane-
jar o dimensionamento de diversos equipamentos e processos industriais, bem 
como sistemas ambientais para a proteção de plantas, animais e seres vivos. 
Conheça um pouco mais essa área assistindo ao vídeo “Entendendo a carta 
psicrométrica”, do canal Operações Unitárias FURG-SAP, no YouTube.
Processos de refrigeração e umidificação 
aplicados à indústria
A refrigeração industrial é caracterizada pela faixa de temperatura de opera-
ção, a qual pode atingir valores de −70°C até, no máximo, 15°C. Outra maneira 
de caracterizá-la é por meio das suas aplicações. Presente em dois terços 
das indústrias manufatureiras e laboratoriais, ela pode ser descrita como o 
processo que realiza o rebaixamento de temperatura de fluidos utilizados 
para o resfriamento de outros produtos. Cabe destacar que os sistemas de 
refrigeração entram em ação como agentes de redução de tempo de ciclo 
em grande parte dos processos e, consequentemente, levam ao aumento 
da produtividade e ao controle de qualidade do produto. Entre os refrige-
rantes utilizados, os mais empregados são a água, o ar e a NH₃. No entanto, 
preocupações com segurança podem limitar o sucesso da NH₃, devido à sua 
toxicidade (JABARDO; STOECKER, 2002).
Processo de refrigeração e umidificação 9
Para reduzir os tamanhos das cargas de refrigerante a fim de prevenir 
acidentes, uma maneira de efetuar essa redução ao mesmo tempo 
em que se aumenta a eficiência é combinar NH₃ com CO₂. Dessa maneira, o 
CO₂ assume o papel de transportador térmico e é circulado no interior das 
instalações maiores.
Sistemas de refrigeração
Nas indústrias, os dois sistemas de refrigeração mais utilizados são a torre 
de resfriamento e o chiller, os quais serão vistos com cuidado a seguir.
Torre de refrigeração
A torre de refrigeração é um equipamento usado para realizar a remoção de 
calor e a transferência de calor residual de processos para a atmosfera. Esse 
equipamento também pode utilizar a evaporação da água para que o calor de 
processo seja removido. As torres de refrigeração podem ser de diferentes 
tamanhos, variando de acordo com a necessidade da indústria.
Na torre de refrigeração, o resfriamento ocorre devido à aspersão de água 
em uma corrente de ar ambiente. É comum o uso dessa configuração do ar e 
da água em contracorrentes, a qual pode ser vista na Figura 6. Outra maneira 
de promover a refrigeração é mediante a circulação de ar transversalmente 
à corrente de água, configuração denominada “correntes cruzadas”. Dessa 
maneira, deve ser adicionada uma linha de água de reposição para compensar 
as perdas por evaporação (Figura 6).
Processo de refrigeração e umidificação10
Figura 6. Representação esquemática do circuito de água em uma torre de refrigeração.
Fonte: Jabardo e Stoecker (2002, p. 196).
Uma das aplicações mais comuns de uma torre de refrigeração é o res-
friamento da água que circula em refinarias de petróleo, assim como em 
indústrias químicas e estações de energia. Na Figura 7, pode-se ver um conjunto 
de torres de refrigeração em funcionamento.
Figura 7. Torres de refrigeração presentes na indústria.
Fonte: Chatchawal Kittirojana/Shutterstock.com.
Processo de refrigeração e umidificação 11
Chiller
O chiller de resfriamento é uma unidade completa, podendo também ser 
chamada “conjunto industrial frigorífico”. Trata-se de um equipamento maior, 
montado a partir de uma base comum, com o objetivo de resfriar diversos 
produtos (JABARDO; STOECKER, 2002).
No caso do chiller de água, a sua função é refrigerar a água que é circulada 
pelo sistema. A água gelada produzida por ele, na maioria das aplicações, 
circula por uma rede de evaporadores. Composto por compressor, conden-
sador, válvula de expansão e evaporador, o chiller de água pode apresentar 
características bastante variadas a depender da sua aplicação na indústria, 
sobretudo no que diz respeito ao seu tamanho e à sua capacidade frigorífica 
(JABARDO; STOECKER, 2002).
Exemplos de aplicação desse equipamento podem ser encontrados na 
climatização para o mercado de mineração e, principalmente, em indústrias 
que lidam com polímeros, uma vez que ele pode ser empregado no processo 
de arrefecimento da água ou do ar utilizado para sopro, extrusão, injeção, etc. 
Na Figura 8, observa-se um chiller de água presente em uma planta industrial 
(JABARDO; STOECKER, 2002).
Figura 8. Chiller de água em funcionamento na indústria.
Fonte: Arkady Zakharov/Shutterstock.com.
Processo de refrigeração e umidificação12
Aplicações da refrigeração industrial
Como vimos, a refrigeração está presente em diferentes áreas na indústria. 
A seguir, apresentaremos duas aplicações da refrigeração industrial: na 
indústria química e de processos e na indústria alimentícia.
Refrigeração na indústria química e de processos
As indústrias que mais comumente utilizam sistemas de refrigeração de grande 
porte são químicas, petroquímicas, de refino de petróleo e farmacêuticas. 
As principais operações que exigem refrigeração, de acordo com Jabardo e 
Stoecker (2002), são:
 � separação de gases;
 � condensação de gases;
 � solidificação de uma espécie química de uma mistura, para separá-la 
de outros componentes;
 � manutenção de um líquido a baixa temperatura, para controlar a 
pressão no interior da base de armazenamento; e
 � remoção do calor de reação.
Esses projetos requerem um elevado nível, uma vez que as instalações 
são de grande porte e exigem altos custos.
Refrigeração na área de alimentos
O objetivo base da refrigeração de alimentos é a preservação das caracte-
rísticas desses. Por outro lado, essa técnica também pode ser utilizada em 
processos que visam à mudança das características ou da estrutura química 
dos alimentos. A importância da refrigeração na área alimentícia é vista na 
produção de diferentes produtos, como vinho, queijo e cerveja.
Peguemos como exemplo o caso da cerveja, cujo processo de fabricação 
envolve duas reações principais. A primeira delas é a conversão do amido 
do grão em açúcar, e a segunda é a etapa de fermentação, na qual o açúcar 
é convertido em álcool. Visto que a fermentação é um processo exotérmico, 
o produto deve ser resfriado, pois, se houver um aumento de temperatura, 
o processo de transformação do açúcar poderá ser reduzido ou, até mesmo, 
interrompido. Assim, a mistura em fermentação deve ser mantida em tem-
peratura de 7 a 13°C. Além disso, após a sua fabricação, a cerveja deve per-
Processo de refrigeração e umidificação 13
manecer no processo de maturação, que consiste em ficar de 2 a 3 meses 
sob refrigeração.
Umidificação aplicada à indústria
Outra operação bastante importante para as indústrias é a umidificação. 
Nesseprocesso industrial, estão envolvidos dois componentes e duas fases: 
a fase líquida, que é, na maioria das vezes, água; e a fase gasosa, sendo essa, 
usualmente, ar, que contém uma fração de vapor (condensável) da fase líquida.
A umidificação não é necessariamente o aumento ou a diminuição 
de água em uma corrente gasosa.
Os principais objetivos da umidificação são controlar a umidade de um 
ambiente e, na maioria dos casos, resfriar e recuperar água de um processo 
mediante o contato com ar de baixa umidade. Os equipamentos de umidifi-
cação mais comuns na indústria são a câmara de nebulização, o depurador 
de fumos e a torre de resfriamento.
Umidificação na indústria têxtil
Uma aplicação muito importante da umidificação industrial é no setor têxtil, 
para o qual ela oferece diferentes benefícios. Entre eles, está a redução de 
custos de produção, já que ocorre menos paradas devido à não ocorrência 
da quebra dos fios nos teares, gerando aumento da produtividade e uma 
melhora na qualidade dos produtos.
A umidificação se tornou necessária porque o algodão, sendo um material 
hidrófilo (isto é, tem a característica de absorver e liberar água com extrema 
facilidade), consegue mudar seus atributos conforme a quantidade de água 
de que dispõe. Nesse processo, o controle sobre a umidade e a temperatura 
se torna necessária para uma produção efetiva. Caso o ambiente esteja seco 
demais, os fios se rompem mais facilmente; já no ambiente muito úmido, o 
algodão, que tem facilidade para absorver água, começa a perder a contextura 
mínima. Além disso, por meio da umidificação, é possível remover do ambiente 
a poeira proveniente do processamento do algodão.
Processo de refrigeração e umidificação14
Umidificação na indústria farmacêutica
Na indústria farmacêutica, a umidade em excesso pode acarretar danos aos 
fármacos e, consequentemente, às pessoas que consumirem os produtos. 
Sendo assim, é importante que, nesse contexto, a umidade seja muito bem 
controlada, pois muitas vezes os materiais processados são sensíveis à umi-
dade, e qualquer alteração no teor desta pode alterar a composição daqueles.
Os umidificadores, então, podem ser usados para eliminar a estática e 
suprimir as partículas de poeira do ambiente. A umidificação também é usada 
como agente ativador. Por exemplo, se um agente etileno for utilizado como 
agente esterilizante, ele poderá ser usado somente em uma umidade relativa 
de 70% ou superior. Além disso, durante a produção, na etapa de formulação 
(podem ser líquidos, semissólidos ou sólidos), quando em contato com o 
vapor da água, a matéria-prima pode ficar difícil de moer ou misturar — e, 
desse modo, a umidade deve ser, na maioria das formulações, de no máximo 
65%. Já na compressão, o comprimido pode ficar danificado, apresentando 
quebras, lascas e rachaduras. Nesses casos, o ideal é utilizar um desumidi-
ficador (RIBEIRO, c2016).
Referências
FOUST, A. S. et al. Princípios de Operações Unitárias. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC Editora, 
1982.
GAUTO, M. Processos e operações unitárias da indústria química. 1. ed. Rio de Janeiro: 
Ciência Moderna, 2011.
JABARDO, W. F.; STOECKER, J. M. Refrigeração industrial. 2. ed. São Paulo: Edgard Blücher 
Editora, 2002.
MATOS, S. P. Operações unitárias: fundamentos, transformações e aplicações dos 
fenômenos. 1. ed. São Paulo: Érica, 2015.
MENDES, F. F.; SESSA, G. D. Projeto Básico de Um Sistema de Refrigeração Com CO2 
(R-744) Aplicado a Supermercado. 2016. 96 f. Projeto de Graduação (Bacharelado em 
Engenharia Mecânica) - Centro Tecnológico, Universidade Federal do Espírito Santo, 
Vitória, 2017. Disponível em: https://mecanica.ufes.br/sites/engenhariamecanica.ufes.
br/files/field/anexo/2016-1_felipe_francisco_mendes_e_getulio_dominato_sessa.
pdf. Acesso em: 9 dez. 2020.
RIBEIRO, W. Indústria farmacêutica: conheça os prejuízos da alta umidade. ICTQ, c2016. 
Disponível em: https://www.ictq.com.br/industria-farmaceutica/1719-industria-farma-
ceutica-conheca-os-prejuizos-da-alta-umidade. Acesso em: 12 nov. 2020.
SILVA, J. G. Introdução a tecnologia da refrigeração e da climatização. 2. ed. São Paulo: 
Artliber Editora, 2010.
Processo de refrigeração e umidificação 15
Leituras recomendadas
ENTENDENDO a carta psicrométrica. Rio Grande, RS: FURG, 2017. 1 vídeo (20 min). 
Publicado pelo canal Operações Unitárias FURG-SAP. Disponível em: https://www.
youtube.com/watch?v=NHJDzYohbNI&ab_channel=Opera%C3%A7%C3%B5esUnit%C
3%A1riasFURG-SAP. Acesso em: 9 dez. 2020.
GOMES, S. R. L. Operações unitárias III: transferência de calor. Betaeq, 31 jul. 2019. 
Disponível em: https://betaeq.com.br/index.php/2019/07/31/operacoes-unitarias-iii-
-transferencia-de-calor/. Acesso em: 12 nov. 2020.
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Processo de refrigeração e umidificação16
Dica do professor
No processo de refrigeração, é essencial compreender como equipamentos refrigerados funcionam. 
Saber os elementos necessários para a formação de um equipamento, bem como a função de cada 
um desses elementos propicia maior entendimento sobre o assunto. Além disso, aliar esses 
conhecimentos com os da segunda lei da termodinâmica fornece uma visão completa sobre o 
assunto.
Nesta Dica do Professor, você verá, com mais detalhes, o princípio de funcionamento de uma 
geladeira (seus elementos e funções), bem como as transformações termodinâmicas envolvidas em 
cada etapa.
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Exercícios
1) A refrigeração é uma operação amplamente utilizada na indústria química e de processos. 
Ela é responsável por aumentar a produtividade e o controle de qualidade do produto, visto 
que reduz o tempo de ciclo em grande parte dos processos. Leia as afirmativas a seguir sobre 
as principais operações que exigem refrigeração na indústria química e de processos:
I - Condensação de gases.
II - Solidificação de uma espécie química de uma mistura para separá-la de outros 
componentes.
III - Manutenção de um líquido à baixa temperatura para controlar a pressão no interior da 
base de armazenamento.
IV - Fornecer energia na forma de calor para uma reação.
Assinale a alternativa correta:
A) Está correta apenas a I.
B) Estão corretas apenas as afirmativas II e III.
C) Estão corretas apenas as afirmativas I, II e IV.
D) Estão corretas apenas as afirmativas I, II e III.
E) Estão corretas todas as afirmativas.
A umidificação é uma operação amplamente utilizada nas indústrias e tem como principais 
objetivos controlar a umidade de um ambiente e também resfriar e recuperar água de um 
processo mediante o contato com ar de baixa umidade. Assim, é de grande importância 
reconhecer os equipamentos de umidificação mais comuns e a maneira como eles operam. 
Analise e relacione os umidificadores com o modo de operação:
Umidificadores:
I - Câmara de nebulização
II - Depurador de fumos
III - Torres de resfriamento
2) 
Modo de operação:
( ) Esse umidificador tem bocais de estrangulamento que dispersam a água e, no mesmo 
sentido, ocorre o escoamento do gás, possibilitando, assim, o contato entre a água e o gás.
( ) Esse equipamento opera por meio de um processo contracorrente, visto que o líquido a 
ser resfriado desce lentamente através de enchimentos, enquanto o gás refrigerante é 
injetado pelo sentido contrário.
( ) É o umidificador mais simples, no qual o líquido é dispensado na forma de uma névoa 
grossa na corrente de gás que é mantida a uma velocidade baixa, garantindo-se um tempo 
mínimode contato com o líquido.
Assinale a alternativa que estabelece a relação correta:
A) I, II e III.
B) II, III e I. 
C) I, III e II.
D) II, I e III.
E) III, I e II.
3) Dentre os tipos de refrigeração, a que mais se destaca é a refrigeração pelo sistema de 
compressão, que está presente em diversos eletrodomésticos como geladeiras e freezers. 
Sobre esse processo de refrigeração, são feitas as seguintes afirmações:
I - Esse método é extensamente utilizado na refrigeração de frigoríficos e pode ser usado em 
navios frigoríficos que transportam alimentos percorrendo longas distâncias.
II - Apresenta como unidades básicas um compressor, um condensador, um dispositivo de 
expansão e um evaporador.
III - Para esse tipo de refrigeração, é necessária a presença de um gás e um líquido, sendo 
comumente utilizadas amônia gasosa (NH3) e água.
Dentre as afirmações, qual(is) está(ão) correta(s)?
A) I, II e III.
B) I e III.
C) I e II.
D) II.
E) III.
4) O processo de refrigeração é crucial para a conservação dos alimentos e medicamentos. Tal 
processo vem sendo desenvolvido e aprimorado pelo homem com o passar dos anos, 
buscando sistemas mais eficientes e de menor custo. Marque V para verdadeiro e F para 
falso sobre as afirmações acerca do processo de refrigeração:
( ) A utilização do método de refrigeração por gelo apresenta como um dos principais 
problemas o fato de a menor temperatura alcançada ser de 0ºC, mesmo quando gelo seco é 
utilizado, o que inviabiliza a conservação de muitos alimentos.
( ) O processo de refrigeração ocorre com base na remoção de calor de um sistema para que 
ocorra diminuição da temperatura até que ela se iguale à temperatura ambiente. 
( ) Os refrigeradores necessitam de fornecimento de energia para funcionar, pois estão 
baseados em uma ordem inversa do fluxo natural de calor de um sistema: da fonte fria para 
uma fonte quente.
Assinale a alternativa que preenche as lacunas de forma correta: 
A) F, V, V.
B) F, F, V.
C) V, F, F.
D) V V, F.
E) V V, V.
5) Os sistemas de refrigeração mais utilizados em plantas industriais são ___________________. 
Cabe destacar que eles atuam como principais agentes de redução de tempo do processo e, 
assim, conduzem ao aumento da produtividade. Entre as aplicações mais comuns desses 
equipamentos, estão o resfriamento da água que circula em refinarias de petróleo, indústria 
alimentícia, indústrias químicas, de polímeros e estações de energia.
Assinale a alternativa que preenche a lacuna de forma correta:
A) Câmara de nebulização e chiller.
B) Torre de refrigeração e câmara de nebulização.
C) Depurador de fumos e câmara de nebulização.
D) Depurador de fumos e chiller.
E) Chiller e torre de refrigeração.
Na prática
A umidificação industrial é de suma importância para diferentes áreas, mais especificamente para o 
setor têxtil. O controle dela traz inúmeros benefícios, cabendo destacar a diminuição dos custos de 
produção, uma vez que não ocorre a quebra e/ou entrelaçamento dos fios nos teares e mantém-se 
a qualidade do material (cor e textura), gerando, assim, aumento de produtividade.
Neste Na Prática, você vai conhecer a história da engenheira química Luísa e como ela utilizou os 
conhecimentos sobre operações de umidificação e desumidificação para resolver problemas na 
indústria em que trabalha.
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Saiba +
Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do seu 
professor:
Carta psicrométrica - Exemplo 1
Assista a este interessante vídeo sobre a utilização de cartas psicrométricas, as quais apresentam as 
propriedades permanentes de uma mistura de água e ar.
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Carta psicrométrica - Exemplo 2
Neste vídeo, você confere um exemplo de utilização de carta psicrométrica na resolução de um 
exercício.
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Avaliação experimental de um sistema de refrigeração cascata 
subcrítico com HFCs/CO2
Confira, neste interessante trabalho, o desenvolvimento de um sistema de refrigeração focado em 
reduzir o impacto ambiental, utilizando, para isso, como gás refrigerante o conjunto HFCs/CO2.
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https://www.youtube.com/embed/r7CMNnr2w-A?list=PLTrNWCJm05f-BADB9DS1ECMdVVJ8PUSMx
https://www.youtube.com/embed/4tC-VSMMwGw?list=PLTrNWCJm05f-BADB9DS1ECMdVVJ8PUSMx
http://publica.sagah.com.br/publicador/objects/attachment/712611256/Dissertao2017.pdf?v=1697036932
Eficiência energética em edificações residenciais: iluminação e 
refrigeração
Confira este artigo científico sobre a importância do desenvolvimento de novas tecnologias para o 
processo de refrigeração.
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Sistemas evaporativos de resfriamento de coberturas: estudo de 
casos em São Carlos/SP, Brasil
Confira este resumo científico, que relata um estudo de caso no qual são avaliados diferentes 
sistemas de telhados no processo de evaporação da água superficial.
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Refrigeração dos alimentos retarda o processo de 
apodrecimento
Confira esta reportagem sobre a importância da refrigeração dos alimentos para elevar o seu tempo 
de consumo.
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https://www.voltimum.com.br/sites/www.voltimum.com.br/files/pdflibrary/ee_iluminacaorefrigeracao_2015.pdf
https://www.researchgate.net/profile/Victor_Roriz/publication/283291974_SISTEMAS_EVAPORATIVOS_DE_RESFRIAMENTO_DE_COBERTURAS_ESTUDO_DE_CASOS_EM_SAO_CARLOS_SP_BRASIL/links/5630f01d08ae3de9381cd4e1/SISTEMAS-EVAPORATIVOS-DE-RESFRIAMENTO-DE-COBERTURAS-ESTUDO-DE-CASOS-EM-SAO-CARLOS-SP-BRASIL.pdf
http://g1.globo.com/pernambuco/educacao/noticia/2016/09/refrigeracao-dos-alimentos-retarda-o-processo-de-apodrecimento.html