APOSTILA DE FUNDAMENTOS DE Operações Unitárias ROGÉRIO - parte 2 - 2009

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CURSO TÉCNICO EM PROCESSOS DE 
GERAÇÃO DE ENERGIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FUNDAMENTOS DE OPERAÇÕES UNITÁRIAS 
2 
 
 
 
 
 
Federação das Indústrias do Estado de Santa Catarina 
Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial 
Departamento Regional de Santa Catarina 
 
 
 
 
 
 
 
FUNDAMENTOS DE OPERAÇÕES 
UNITÁRIAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tubarão - 2009 
3 
 
 
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sistema desde que a fonte seja 
citada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professor responsável: 
 
Rogério Suematsu 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial 
Departamento Regional de Santa Catarina 
SENAI – Centro de Educação e Tecnologia de Tubarão 
www.senaidetubarao.com.br 
 
Avenida Marcolino Martins Cabral, 184 – Centro 
CEP 88701-000 – Tubarão – SC 
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4 
 
INTRODUÇÃO AO ESTUDO DE OPERAÇÕES UNITÁRIAS 
 
 
As operações unitárias são os blocos individuais que compõem um 
processamento, que vai dar origem a um produto final a partir de certa matéria-prima. 
Cada operação possui técnicas comuns e está baseada nos mesmos princípios 
científicos, independente da matéria-prima ou do produto. 
 
As operações unitárias são aquelas que normalmente não envolvem reações 
químicas, mas apenas processos físicos, como aquecimento, resfriamento, 
transferência de massa, condensação de vapores, etc. 
 
 
 
CLASSIFICAÇÃO DAS OPERAÇÕES UNITÁRIAS 
 
 
 
1 – OPERAÇÕES COM TRANSFERÊNCIA DE CALOR 
1.1 – Aquecimento e resfriamento de fluidos 
1.2 – Evaporação e Cristalização (T.C. e T.M) 
1.3 – Secagem (T.C. e T.M) 
 
 
2 – OPERAÇÕES COM TRANSFERÊNCIA DE MASSA 
2.1 – Destilação (T.C. e T.M) 
2.2 – Extração líquido-líquido 
2.3 – Absorção de Gases 
Para cada uma destas operações existem conceitos e princípios que precisam 
ser conhecidos para um melhor entendimento da operação em questão. 
 
 
3 – OPERAÇÕES MECÂNICAS 
 
 
3.1 – Operações envolvendo sólidos granulares 
A – Fragmentação de sólidos; 
B – Transporte de sólidos; 
C – Mistura de sólidos. 
 
3.2 - Operações com sistemas sólido-fluido 
 
A – Sólidos de sólido 
-Peneiramento 
-Separação hidráulica. 
 
B – Sólido de líquidos 
-Decantação 
-Flotação (borbulhamento de ar) 
-Floculação (sulfato de alumínio – aglutinação – flocos) 
-Separação centrífuga 
-Filtração 
 
 
 
C – Sólidos de gases 
-Centrifugação (para gases - ciclones) 
-Filtração (para gases - filtros manga) 
5 
D – Líquidos de líquidos 
-Decantação 
-Centrifugação 
 
3.3 – Operações envolvendo sistemas fluidos 
A – Bombeamento de líquidos; 
B – Mistura e agitação de líquidos; 
 
 
 
 
1 – OPERAÇÕES COM TRANSFERÊNCIA DE CALOR E DE MASSA 
 
As operações envolvendo a transferência de calor, a transferência de massa ou 
a transferência de calor e massa simultaneamente são descritas pelos fundamentos 
de Fenômenos de Transporte. 
 
1.1 – Aquecimento e resfriamento de fluidos 
 
Os equipamentos industriais utilizados para troca térmica tanto no aquecimento 
quanto no resfriamento são normalmente chamados de trocadores de calor, que é um 
dispositivo que efetua a transferência de calor de um fluido para outro. 
 
A transferência de calor pode se efetuar de quatro maneiras principais: 
• pela mistura dos fluidos; 
• pelo contato entre os fluidos; 
• com armazenagem intermediária; e 
• através de uma parede que separa os fluidos quente e frio. 
 
Aplicações de Trocadores de Calor 
• Torres de Refrigeração; 
• Condensadores; 
• Evaporadores; 
• Leito Fluidizado; 
• Condicionadores de ar; 
• Aquecedores; 
• Alambique; 
• Radiador Automotivo. 
 
 
 
Evaporação: 
 
É usada quando há interesse somente na fase sólida, sendo a liquida então 
desprezada. Para produzir cloreto de sódio (Sal) a partir da água do mar, utiliza-se a 
técnica da evaporação. 
 
 
 
Cristalização 
 
Cristalização é usada quando se deseja remover de uma solução líquida o 
componente dissolvido (soluto) em forma de cristais. Por muitos anos, a prática 
comum na produção de cristais era aquecer uma solução até uma condição próxima 
da saturação e colocá-la em tanques retangulares abertos, onde a solução era 
resfriada e os cristais depositados. 
Na indústria química moderna se têm produzido cristais mediante métodos que 
vão desde os mais simples, como o de se deixarem arrefecer tabuleiros contendo 
6 
soluções concentradas quentes, até os mais complexos, como os processos de 
cristalização contínuos, cuidadosamente controlados em várias etapas e que visam à 
obtenção de um produto com partículas de dimensões, de formas, de teor de umidade 
e de pureza muito uniformes. 
 
 
 
Secagem 
 
A desidratação ou secagem de um sólido ou líquido, é a operação de remoção 
de água, ou de qualquer outro líquido na forma de vapor, para uma fase gasosa 
insaturada através de um mecanismo de vaporização térmica, numa temperatura 
inferior à de ebulição. 
Esta desidratação é realizada através de calor produzido artificialmente em 
condições de temperatura, umidade e corrente de ar cuidadosamente controladas. O 
ar é o mais usado meio de secagem, ele conduz calor, provocando evaporação da 
água, sendo também o veículo no transporte do vapor úmido do alimento, ocorrendo 
então a transferência simultânea de calor e massa. 
O tipo mais simples de secador é o secador de bandejas que opera em 
batelada (descontínuo) e é, normalmente, usado para operações em pequenas escala. 
Por ser uma das operações unitárias mais antigas de que se tem conhecimento 
existe uma infinidade de equipamentos (leitos fixos, fluidizados, de jorro, secadores 
convectivos, de estufas, fornos, microondas, etc.) e de técnicas de secagem (secagem 
solar, por microondas, por radiação, etc). 
 
 
 
 
2 – OPERAÇÕES COM TRANSFERÊNCIA DE MASSA 
 
 
Quando se colocam em contato duas fases de composições diferentes, pode 
ocorrer a transferência de componentes de uma fase a outra e vice-versa. Este 
transferência entre as fases ocorre até que o estado de equilíbrio seja atingido. Dentre 
as principais operações de transferência de massa destacam-se: 
 
2.1- Destilação: 
 
É o processo de separação mais amplamente utilizado nas indústrias químicas. 
A separação dos constituintes está baseada nas diferenças de volatilidades entre 
diferentes componentes químicos. Na destilação ocorre o contato de uma fase vapor 
com a fase líquida, e há a transferência de massa da fase líquida para o vapor e deste 
para aquele. O líquido e o vapor contêm, em geral, os mesmos componentes, mas em 
quantidades relativas diferentes. O efeito final é a concentração maior do constituinte 
mais volátil no vapor e o menos, no líquido. 
 
 
 
2.2- Extração 
 
2.2.1- Líquido-líquido: 
 
A extração líquido- 
líquido é um processo de 
separação que se utiliza da 
propriedade de miscibilidade 
de líquidos. Por exemplo, em 
uma situação onde temos 
dois líquidos, A e B, miscíveis 
7 
entre si, e queremos separar A de B, podemos usar um terceiro líquido, C, que seja 
mais miscível com A do que com B (veja figura). A separação entre o extrato, A e C, e 
o rafinado, A e B, é feita com uma ampola de decantação ou um funil separador. A 
recuperação de A a partir do extrato é geralmente feita por destilação. 
 
 
 
2.2.2- Extração Sólido-Líquido 
 
Quando preparamos um chá, um café, ou mesmo um chimarrão, estamos 
fazendo uma extração sólido-líquido. Nestes casos, os componentes que estavam na 
fase sólida (no pó de café ou nas ervas) passam para a fase líquida (água). A extração 
poder ser descontínua, como nos exemplos citados e, será contínua nos casos onde 
a solubilidade do soluto é pequena, ou quando quisermos maximizar a extração do 
soluto, utiliza-se a técnica da extração contínua. 
 
2.3- Adsorção e Absorção 
 
A adsorção é a adesão de moléculas de um fluido (o adsorvido) a uma 
superfície sólida (o adsorvente); o grau de adsorção dependeda temperatura, da 
pressão e da área da superfície - os sólidos porosos como o carvão são ótimos 
adsorventes. Um exemplo desta operação é a eliminação do odor de geladeira com o 
uso de carvão ativado (o odor se fixa nas superfícies livres nos poros do carvão). 
A Absorção é a fixação de um gás por um sólido ou um líquido, ou a fixação 
de um líquido por um sólido. A substância absorvida se infiltra na substância que 
absorve. Esta operação é utilizada para purificação de gases e para recuperação de 
solutos. 
 
 
 
 
 
3 – OPERAÇÕES MECÂNICAS 
 
3.1 – Operações envolvendo sólidos granulares 
 
Para as operações envolvendo sistemas sólidos granulares é necessário 
caracterizar as partículas sólidas, com relação à forma, ao tamanho, densidade, etc. 
Em operações envolvendo fragmentação de sólidos como a moagem, a 
análise granulométrica é essencial para determinar o sucesso da operação. 
 
 
 
3.2 - Operações com sistemas sólido-fluido: 
Muitas vezes o material sólido constitui uma parcela importante do material que 
está sendo processado. Por exemplo, na secagem de um líquido que resulta como 
produto pó + ar. Para separar o sólido do ar, é feito à operação em um ciclone ou um 
filtro manga. 
10 
 
 
 
 
 
 
 
 
A tabela a seguir resume algumas destas operações: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A centrifugação é um processo de separação em que a força centrífuga 
relativa gerada pela rotação da amostra, usado para sedimentar sólido em líquido, ou 
líquidos imiscíveis de diferentes densidades, separando-os. 
 
O peneiramento é um método utilizado para separar misturas heterogêneas 
de sólido, onde o tamanho da partícula é o responsável pela separação, ou seja, 
utiliza-se uma peneira que permite que alguns sólidos pequenos passem, e uma 
pequena quantidade de partículas grandes fica retidas na peneira, que separa 
através do seu tamanho, ou melhor, do tamanho da malha da peneira. 
 
 
 
3.3 – Operações envolvendo sistemas fluidos 
Nesta classe de operação unitária podemos destacar os sistemas motrizes 
para o deslocamento de fluidos (bombas, ventiladores e compressores, por exemplo) e 
o meio físico normalmente utilizado para transportar estes fluidos, o qual é 
denominado de tubulação. 
Em um sistema com escoamento de um fluido é normalmente necessário 
adicionar energia ao fluido para mantê-lo em escoamento. A energia é fornecida por 
um equipamento motriz como uma bomba (escoamento de líquidos) ou compressores, 
ventiladores e sopradores (escoamento de gases). Esta energia adicionada ao fluido 
pode compensar as perdas por atrito ou contribuir para um aumento de velocidade, 
pressão ou altura do fluido. 
Bombas são máquinas geratrizes cuja finalidade é efetuar o deslocamento de 
um fluido por escoamento. Sendo uma máquina geratriz ela transforma o trabalho 
mecânico do rotor da bomba em energia que é comunicada ao líquido sob a forma de 
energia hidráulica, permitindo um aumento da pressão e/ou da velocidade do líquido. 
11 
ALGUNS CONCEITOS BÁSICOS 
 
 
 
a) Operação contínua e operação descontínua: 
 
Na maior parte das operações de processamento é economicamente vantajoso 
manter o equipamento em operação contínua e permanente, com um mínimo de 
perturbações ou de paradas, principalmente nos processos de grande escala. Isto se 
dá em virtude da maior produtividade do equipamento que opera continuamente e do 
conseqüente menor preço unitário do produto. Neste tipo de operação, o tempo não é 
uma variável na análise do processo, exceto durante o período de partida do processo, 
desde o momento da introdução da carga (matéria prima) ate a completa 
estabilização do processo, ou no período de parada, que é a situação inversa. 
Nos processos de operação contínua ou “Processo Contínuo” se espera que o 
desempenho do processo seja o mesmo em qualquer momento, seja hoje, amanhã ou 
no próximo ano, se as condições operacionais permanecerem as mesmas. 
As condições operacionais não são constantes ao longo do processo, em 
nenhum momento, mas as condições em um dado ponto do processo deverão ser 
constantes com o tempo. É claro que para isto ocorrer é necessário que não ocorram 
perturbações no processo, mas, no entanto, elas existem. Para contorná-las é 
necessário que se instalem adequados sistemas de controle de processos que, apesar 
das perturbações, conduzirão o processo à estabilidade das condições operacionais, 
mantendo a qualidade do(s) produto(s). 
Em operações de pequena escala, ou onde o processo corrosivo é muito 
acentuado, ou por alguma outra razão particular, nem sempre é conveniente manter 
operações contínuas. Nestes casos, o equipamento é carregado com toda a carga 
(matéria-prima) necessária, é efetuado o processamento e são removidos os produtos. 
Esta é uma operação descontínua ou "Processo em batelada", como é mais 
conhecida. 
 
b) Vazão: 
 
Pode-se definir vazão como a razão entre a quantidade que escoa de uma 
corrente de fluido (líquido ou gás) e o tempo gasto. 
Nos processos contínuos, as vazões dos fluidos em escoamento, sejam da 
carga 
(matéria-prima) do processo ou dos produtos, são continuamente medidas. 
Normalmente, pela facilidade da medição, a vazão medida é a vazão em volume 
(vazão volumétrica). 
 
c) Escoamento paralelo e contracorrente: 
 
Em muitas operações de transferência de massa ou de energia é necessário 
colocar em contato duas correntes de fluidos seja diretamente – no caso de 
transferência de massa – ou indiretamente, através de uma superfície de contato – no 
caso de transferência de energia – para que possa ocorrer a modificação desejada A 
transferência pode ser realizada com as duas correntes escoando na mesma direção 
ou em direções contrárias. Quando o escoamento ocorre com os fluidos na mesma 
direção diz-se que o escoamento é em paralelo, e quando em direções contrárias diz- 
se que é em contracorrente. 
O escoamento em contracorrente é o mais usual na indústria química, pois 
com ele se consegue uma transferência de massa ou energia muito maior do que com 
o escoamento em paralelo. 
12 
d) Poder calorífico do combustível (PC): É a quantidade de caloria liberada na 
combustão completa de uma unidade de massa do combustível,considerando 
condições de temperatura e pressão de referencia. 
 
Poder calorífico Inferior (PCI): É aquele calculado a partir do PCS 
considerando o teor de umidade a que se encontra o combustível. O PCI retrata 
melhor a qualidade do combustível. 
Poder calorífico Superior (PCS): é aquele obtido na bomba calorimétrica a 
partir do combustível seco. 
O calor de vaporização da água é de 580 kcal/kg. A diferença entre PCI e PCS 
está na quantidade de água presente no carvão, ou seja, no calor necessário para 
vaporizar esta água. 
 
 
 
 
 
 
 
SEPARAÇÃO DAS MISTURAS 
 
 
As operações unitárias são pertinentes aos processos separativos que 
dependem apenas das diferenças das propriedades físicas e não do comportamento 
químico. Estes processos, ou se fundamentam sobre uma diferença na composição 
das fases em equilíbrio ou sobre uma diferença na taxa de transferência de massa 
dos constituintes da mistura. 
 
 
1.1. EVAPORAÇÃO: 
 
 
É um processo pelo qual a água quente, retornando dos trocadores de calor ou 
outros equipamentos, libera seu calor para a atmosfera sendo resfriada e ficando 
pronta para retornar de volta para o processo. As condições são: 
- A torre quebra a água em várias gotas, fornecendo assim maior área para que ocorra 
a evaporação; 
- O rápido fluxo de ar remove a água evaporada, permitindo que outras evaporem 
também. 
No processo de evaporação, o calor é removido quando a água passa de 
estado líquido para o gasoso. 
 
Resfriamento evaporativo: ocorre quando algum meio ou 
produto cede calor para que a água evapore. A evaporação 
de um produto qualquer é um processo endotérmico, isto é, 
demanda calor para se realizar. Esta transferência de calor 
pode ser forçada (quando fornecemos o calor) ou induzida 
(quandocriamos condições para que o produto retire calor do 
meio). 
13 
Trocadores de calor: 
 
 
 
que separam os dois fluidos. 
 
 
O nome diz tudo. São dispositivos que permitem a 
troca de calor entre dois meios, em geral dois 
fluidos. A Figura ao lado dá o esquema de um 
trocador simples. Os fluidos são fisicamente 
separados e a troca ocorre pela condução de calor 
através das paredes das tubulações. 
 
A quantidade de calor trocada aumenta com o 
aumento da área de troca, isto é, a área de dutos 
 
 
 
Sistemas de resfriamento 
O objetivo de um sistema de resfriamento é transferir calor de uma substância 
para outra. A substância que fornece calor é “resfriada”, enquanto que a substância 
que recebe calor é o resfriador. Em um processo industrial, o resfriamento geralmente 
ocorre em um trocador de calor. O processo quente é resfriado e a água é o resfriador. 
Os três tipos básicos de sistemas de resfriamento comumente utilizados na 
indústria são: 
- Passe único; 
- Fechado; 
- Aberto. 
 
 
 
1. Sistema de Passe Único 
É o sistema mais simples, no qual a água de resfriamento é usada apenas uma 
vez, e então descarregada de volta para a sua fonte. 
 
Vantagens: 
Baixo custo - bombas; 
Baixo custo de operação; 
Mínima variação de temperatura. 
 
Desvantagens: 
Requer um grande volume de água barata; 
Poluição térmica; 
É caro tratar grandes volumes de água. 
 
2. Sistema Fechado 
Recircula um volume fixo de água em um circuito fechado que não é aberto 
para a atmosfera. A água de reposição só é utilizada para repor as perdas devido a 
vazamentos. 
 
Vantagens: 
Mínima reposição é requerida; 
Volume relativamente baixo a ser tratado; 
A reposição pode ser tratada economicamente. 
 
Desvantagens: 
Requer um segundo sistema de resfriamento; 
Limitado a sistemas pequenos e críticos. 
 
 
3. Sistema Aberto 
É o sistema mais comum. A água é reutilizada através da recirculação em uma 
torre de resfriamento. A torre resfria a água para ser reutilizada através da 
evaporação. 
 
Vantagens: 
Reduzida necessidade de reposição; 
Reduzida vazão de descarga; 
Possibilidade de utilizar controle químico. 
 
Desvantagens: 
Custo dos equipamentos; 
Custos de operação; 
Altas temperaturas envolvidas no processo; 
Necessário um bom controle químico sobre o sistema. 
 
 
Torres de Resfriamento: O uso de torres de 
resfriamento representa o maior reuso da água em 
aplicações industriais e comerciais. 
As torres de resfriamento têm como finalidade 
remover calor de sistemas de ar condicionado e de 
uma enorme variedade de processos industriais 
que geram calor excessivo. 
Nas torres, ambos os fluidos - ar e água - estão 
fisicamente em contato. Nessa condição, a troca 
se dá principalmente por evaporação, o que se 
mostra mais eficiente. 
O princípio de funcionamento é bastante 
simples. Conforme Figura 01, um ventilador no topo provoca um fluxo ascendente de ar 
que encontra o fluxo descendente da água. A água aquecida é continuamente 
recirculada de uma fonte quente, como por exemplo um sistema de ar condicionado ou 
de equipamentos de processo, para a torre de resfriamento. 
Na maioria dos sistemas de torre de resfriamento, a água a ser resfriada é 
bombeada para o topo da torre onde é distribuída por tubos ou calhas sob o material 
de enchimento interno, chamado colméia. A colméia permite que água aquecida seja 
espalhada de forma uniforme por toda área da torre. O ventilador da torre puxa o ar 
através da água que está caindo sobre a colméia para provocar a evaporação. O ar 
pode ser puxado, pelo ventilador, através das venezianas em um fluxo contrário, 
transversal ou paralelo ao fluxo da água aquecida que está caindo na torre. Quanto 
maior for a mistura entre o ar e a água, mais eficiente será o resfriamento. 
 
Torre de Resfriamento – UCLA (Lages) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
15 
Condensadores: Usina a gás – Araucária - PR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.2. DESTILAÇÃO 
 
 
A destilação é usada quando se deseja separar uma mistura (liquida, 
parcialmente liquida ou vapor) em duas outras misturas, utilizando calor como um 
agente de separação. A mistura rica no(s) componente(s) mas leve(s) (de menor ponto 
de ebulição) é chamada de destilado, ou produto de topo, e a rica no(s) 
componente(s) mais pesado(s) é chamada de resíduo, ou produto de fundo. 
O destilado é normalmente uma mistura líquida e o resíduo é sempre uma 
mistura líquida. O equipamento onde ocorre a destilação é uma torre (ou coluna), cujo 
interior é dotado de pratos (ou bandejas) ou recheios (como nas torres 
absorvedoras). O líquido que desce por gravidade da parte superior entra em contato 
íntimo com o vapor que sobe da parte inferior da coluna, em cada um dos pratos (ou 
ao longo dos recheios). O vapor que vem do fundo da coluna é gerado por um 
trocador de calor chamado de refervedor, onde um fluido com maior energia (vapor 
d’água), por exemplo fornece calor ao liquido que sai pelo fundo da torre, vaporizando- 
o total ou parcialmente; o liquido residual efluente deste equipamento é o produto de 
fundo, ou resíduo. O liquido que entra no topo da coluna, chamado de refluxo, é 
gerado por um trocador de calor chamado de condensador, que usa um fluido de 
resfriamento (normalmente água ou ar) para a condensação do vapor efluente do topo 
da coluna. O condensado é normalmente acumulado em um equipamento 
denominado de vaso ou tambor de topo, de onde uma parte retorna à torre como 
refluxo e a outra parte é removida como o destilado. 
A destilação combina as operações unitárias de escoamento de fluidos, 
transferência de calor, condensação e ebulição. 
16 
 
 
Tipos de Destilação: 
 
a) Destilação simples: 
A destilação simples consiste no aquecimento num recipiente fechado, o que 
faz com que este se vá evaporando. O vapor formado durante a ebulição é separado e 
condensado de forma a não voltar ao condensador nem contactar com as novas 
porções de vapor. 
 
b) Destilação fracionada: 
 
A destilação fracionada é utilizada quando se pretende separar componentes 
com pontos de ebulição próximos . Neste tipo de destilação utiliza-se uma coluna de 
fracionamento, que no seu interior apresenta “pratos” que têm como função aumentar 
a superfície havendo uma interação entre o vapor e o condensado. 
 
c) Destilação por arraste de vapor: 
A destilação por arraste de vapor é utilizada 
quando se pretende separar substâncias de baixa 
volatilidade e insolúveis em água, de outras ainda 
menos voláteis. Os vapores do componente volátil 
são arrastados por vapor de água sobreaquecido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.3. DESTILAÇÃO FLASH 
É a destilação em único estágio, operando em batelada (Flash em batelada) ou 
continuamente (Flash contínuo). 
 
1.4. ABSORÇÃO GASOSA 
Objetivo 
A absorção gasosa é comumente utilizada, nas indústrias de processos, para 
recuperar e/ou obter compostos com alto valor agregado, bem como para a 
minimização de poluentes em ambientes aéreos contaminados. 
A absorção pode ser feita por Torres de 
Recheio ou Colunas Empacotadas onde 
são usadas com maior freqüência, para 
remover os contaminantes de um fluxo de 
gás. Porém, as torres de recheio, também 
são aplicadas na remoção de componentes 
voláteis de um fluxo líquido, por contato com 
um gás inerte que escoa em contra-corrente 
(por desorção, ou seja, a operação inversa 
da absorção, onde a transferência de matéria 
é da fase líquida para a gasosa). 
A absorção pode ser um processo 
puramente físico ou seguido por reações 
químicas, dependendo do grau de 
solubilidade do soluto no solvente. 
17 
( 1 ) Evaporação ( 
 
( 2 ) Destilação 
 
( 
 
( 3 ) Destilação flash 
 
( 
 
( 4 ) Extração líquido – líquido 
 
( 
 
( 5 ) Extração sólido – líquido 
 
( 
 
 
( 6 ) Absorção gasosa 
 
 
( 
A absorção com reação química, tem vasta aplicação industrial, principalmente 
para a remoção de gases ácidos, misturas inertes e hidrocarbonetos em correntes de 
ar. Quando utilizada, a reação química aumenta a taxade absorção e a eficiência de 
transferência de massa, devido ao incremento da solubilidade decorrente da presença 
dos reagentes. Na indústria química, a produção de ácidos clorídrico e sulfúrico 
envolve a absorção de gases em sua fase final e muitos outros processos incluem a 
absorção em etapas intermediárias. 
A absorção é utilizada também, para a recuperação dos produtos gasosos de 
misturas diluídas, como é o caso da lavagem do gás de coque para absorção de 
amônia (NH3), nele contida, e o de absorção de dióxido de enxofre (SO2) em 
solventes. Na indústria de petróleo a absorção de componentes mais pesados, do que 
o metano é feito em óleos leves na produção do gás natural. (Gomide, 1988). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXERCÍCIOS 
 
 
1. Enumere a 2ª coluna de acordo com a primeira: 
) destilação em um único estágio, operando em 
batelada. 
) operação de transferência de massa na qual 
uma solução líquida, entra em contato com um 
líquido imiscível ou pouco miscível. 
) separam os componentes que estavam na fase 
sólida passando-os para a fase líquida (água). 
) utilizado para minimização de poluentes em 
ambientes aéreos contaminados. 
) método utilizado para separar uma mistura 
(liquida, parcialmente liquida ou vapor) em 
duas outras misturas, utilizando calor como um 
agente de separação. 
) operação unitária onde um líquido é convertido 
no vapor. 
 
2. Escreva (V) para evaporação e (B) para ebulição: 
 
( ) Vaporização turbulenta, com formação de bolhas em todo o interior do líquido. 
( ) Processo é lento e se faz na superfície do líquido. 
( ) Panela com água fervendo. 
( ) Roupa secando no varal. 
 
3. O que você entende por resfriamento evaporativo? Dê exemplo de resfriamento 
evaporativo dentro da usina. 
 
4. As torres de resfriamento têm como finalidade remover calor. Nas torres, ambos os 
fluidos - ar e água - estão fisicamente em contato. 
Explique o funcionamento básico de uma torre de resfriamento. 
18 
 
 
 
5. Diga se a operação é contínua (C) ou descontínua (D) : 
 
( ) Extração do carvão vegetal. 
( ) Pré – lavagem do carvão na boca das minas. 
( ) Coleta de cinzas pelo precipitador eletrostático. 
( ) Tratamento da água na ETA 
( ) Aquecimento da água nas caldeiras. 
( ) Abastecimento de carvão na Usina. 
6 Analise as proposições abaixo e aponte aquela(s) que você considerar correta(s): 
( ) Sempre é mais vantajoso manter o equipamento em operação contínua e 
permanente. 
( ) Nos processos de operação contínua se espera que o desempenho do processo 
seja o mesmo em qualquer momento. 
( ) Em operações de pequena escala ou onde o processo corrosivo é muito 
acentuado, nem sempre é conveniente manter operações contínuas. 
( ) A destilação fracionada é utilizada quando se pretende separar 
componentes com pontos de ebulição próximos . 
( ) A secagem é usada é usada para reduzir o teor de liquido (nunca a água) de um 
sólido úmido. 
 
 
 
7. Por que o escoamento em contracorrente é mais utilizado nas indústrias químicas? 
 
 
 
 
 
 
8. Qual a diferença entre reação endotérmica e exotérmica? 
19 
 
 
 
CARVÃO 
 
 
 
HISTÓRICO 
Carvão é o nome dado genericamente ao produto que se assemelha a uma 
rocha marrom ou preta resultante de resíduos florestais acumulados sob a forma de 
turfa (estágio inicial). 
Gradualmente, estes materiais ao sofrerem soterramento e compactação em 
bacias de deposição, apresentam enriquecimento no teor de carbono (fossilização). 
Durante o período que ficou soterrado ele perdeu oxigênio e água, associado ao 
enriquecimento do carbono. 
Os depósitos sedimentares e movimentos tectônicos sepultam o material em 
profundidades maiores, onde a temperatura é mais elevada. O aumento da 
temperatura modifica sua composição química, aumentando o conteúdo de carbono e 
diminuindo o de oxigênio e matérias voláteis. O aumento da pressão afeta as 
propriedades físicas do carvão. 
 
 
CARVÃO MINERAL 
 
 
O carvão mineral pode ser definido como uma substância rica em carbono, 
contendo ainda, menores quantidades de oxigênio, enxofre e nitrogênio. É a segunda 
fonte de energia primaria mais utilizada no mundo, logo depois do petróleo. 
A combustão direta do carvão, para produção de vapor, foi a principal alavanca 
para o progresso da humanidade em direção à industrialização. 
 
 
CLASSIFICAÇÃO DO CARVÃO 
- turfa – É a primeira fase. Refere-se à deposição e putrefação dos restos vegetais em 
ambientes de várzeas ou de pântanos. Apresenta baixo teor calorífico. Com 
aproximadamente 60% de Carbono. 
-Linhito – nome que quer dizer “aparência de lenha”. É o segundo estágio. Trata-se de 
material escuro e que ainda apresenta elevado percentual de água. Aproximadamente 
70% de carbono. 
- Hulha : composta de carbono, restos de vegetais parcialmente conservados, 
elementos voláteis, detritos de minerais e água. Apresenta 80 a 85% de carbono. 
No Brasil, a hulha ocorre nos estados do Paraná, Santa Catarina e Rio Grande 
do Sul, e sua produção é de cerca de 10 milhões de toneladas por ano (a produção 
não é o maior devido ao alto teor de cinzas e de enxofre que possui). É usada como 
combustível de usinas termelétricas e nos altos-fornos siderúrgicos, após aquecimento 
prévio para eliminar material orgânico (gases e alcatrão). 
- Antracito: dificuldade em queimar por apresentar alto teor de carbono fixo e baixo 
teor de compostos voláteis. Usado como redutor na metalurgia, na fabricação de 
eletrodos e de grafita artificial. Proporciona chama limpa, sem fuligem. Muito utilizado 
para aquecimento doméstico. Apresenta aproximadamente 90% de carbono. 
20 
 
 
 
CARVÃO BRASILEIRO 
 
 
 
As características dos carvões brasileiros, de baixo poder calorífico, muita 
cinza e alto teor de enxofre, exigem processos de beneficiamento que oneram seus 
custos e os tornam pouco competitivos vis-à-vis outros energéticos. Estas limitações 
perdem importância na medida em que são introduzidas novas tecnologias, mais 
apropriadas à queima direta, dispensando as etapas de beneficiamento, que foram 
utilizadas no passado quando o carvão utilizado na geração térmica era subsidiário da 
produção do carvão metalúrgico. 
Durante a I Guerra Mundial (1914 a 1918), face ao impedimento da importação 
do carvão europeu para atender às empresas nacionais de iluminação, gás e ferrovias, 
a exploração do carvão brasileiro foi incentivada. Naquela época, era usado para 
produzir gás nas usinas do Rio de Janeiro, São Paulo e Porto Alegre. Servia, ainda, 
para queima nas fornalhas dos navios e locomotivas. 
Em 1904, o Governo brasileiro criou a Comissão do Carvão, tendo como 
objetivo, avaliar a potencialidade das ocorrências de carvão do sul do Brasil. 
Durante a Primeira Guerra Mundial o carvão nacional assistiu seu primeiro surto de 
exploração: foram ampliados os ramais ferroviários e inauguradas novas empresas de 
mineração - Companhia Brasileira Carbonífera Araranguá - CBCA, Companhia 
Carbonífera Urussanga - CCU, Companhia Carbonífera Próspera, Companhia 
Carbonífera Ítalo-Brasileira e a Companhia Nacional Barro Branco. 
O segundo surto veio no Governo Getúlio Vargas, com a construção da 
Companhia Siderúrgica Nacional - CSN em 1946, e com o decreto determinando a 
utilização de 20% de carvão nacional em sua operação, na composição do coque. 
Seguiu-se a construção das termelétricas de Candiota – RS e Jorge Lacerda - SC, que 
impulsionaram o consumo do carvão. 
Com a crise do Petróleo na década de 70, novo impulso foi dado para o 
consumo do carvão nacional, tendo sido criado pelo Governo Federal, o Programa de 
Mobilização Energética - PME, visando conhecer mais detalhadamente as reservas de 
carvão nacional e incentivar seu uso. 
Até 1975, o carvão não passou de 3,2% de participação na matriz energética 
nacional, tendo como principal destino o uso na siderurgia (cerca de 80% do total). A 
partir de 1975, o seu uso nas indústrias passou a ser crescente em função das 
vantagens comparativas com o preço do óleo combustível e em função dos subsídiosao seu transporte, diminuindo a partir de 1986, quando da baixa dos preços do 
petróleo. Segundo TOLMASQUIM (2005), atualmente, a participação do carvão 
mineral na matriz energética do País é de 5% dos quais 0,8% de carvão nacional e 
4,2% de carvão metalúrgico e coque importado. 
O carvão nacional caracteriza-se por um elevado teor de cinzas e enxofre. A 
presença destes componentes não é desejada por implicarem em uma serie de 
inconvenientes de ordem ecológica ou material. Em termos gerais, a combustão do 
carvão implica na emissão de fuligem, óxidos sulfurosos, metais tóxicos e compostos 
orgânicos carcinogênicos, necessitando-se, portanto, de métodos de controle 
ambiental para a sua utilização. A quantidade de enxofre do carvão tal e qual como é 
extraída, ROM (minério bruto), varia de 0,5 a 8%. Estes carvões são laváveis o que 
possibilita a redução de cinzas e enxofre. 
A classificação brasileira é baseada na designação comercial do carvão usado 
em cada Estado, havendo entre os mesmos uma diferenciação quanto as 
características, como a sua origem, teor de cinzas, granulometria, poder calorífico, 
estágio de beneficiamento ou destinação final do produto. Estas especificações são 
estabelecidas pelo Ministério de Minas e Energia, através da portaria CNP-DIPLAN n º 
21 
100, de 01/04/1987, e que orienta a comercialização do carvão nacional. De acordo 
com a portaria define-se: 
 
 
 
● Carvão pré-lavado (CPL): é o carvão que após sua extração sofre o primeiro 
beneficiamento, nas "bocas das minas" ficando com menor quantidade de impurezas. 
● Carvão metalúrgico: é um carvão coqueificável resultante da lavagem do 
carvão mineral bruto ou pré-lavado, com 16% de cinzas. 
● Carvão energético: é o carvão não coqueificável, com 42% de cinzas. 
● Lavra: é o processo de extração do carvão. Pode ser lavra a céu aberto ou 
lavra subterrânea. 
- A lavra a céu aberto é possível quando a camada de carvão está aflorando à 
superfície. 
- A lavra subterrânea é feita através de galerias. Esta extração pode ser 
manual, semi-mecanizada ou mecanizada. 
 
A tabela baixo apresenta valores da composição química de alguns carvões 
minerais nacionais. (CNP, 1978). 
 
 
 
 
 
Propriedade Candiota 
 
(RS) 
Charqueada
s 
 
as (RS) 
Leão 
 
(RS) 
Vapor 
 
(SC) 
Paraná 
 
(PR) 
PCS (Kcal/Kg) 2600 - 3200 3100 4300 3800 - 4500 7100 – 
 
7280 
Umidade (%) 12 - 17 6,4 – 6,8 5,5 5 - 7 5,8 – 13,6 
Voláteis(%) 19,3 - 23 19 – 22,7 25,6 20 – 23,7 26,4 - 36 
Carb. Fixo(%) 27,5 – 28,4 27,5 – 30,8 34,8 37,7 – 42,1 49,8 – 60,4 
Cinzas (%) 50,1 – 52,6 46,5 – 53,3 39,6 35,4 - 44 9,1 – 13,8 
Enxofre (%) 0,7 – 2,9 0,7 – 0,8 2,6 2,9 – 3,6 3,3 - 6 
 
 
Durante ensaios com os carvões nacionais, concluiu-se o seguinte: 
● Os carvões das minas do Rio Grande do Sul apresentam teores de cinzas na 
faixa de 50%, semelhantes aos de Santa Catarina. 
● A lavabilidade dos carvões do RS mostra diferenças notáveis: enquanto que 
os de Candiota e Charqueadas apresentam dificuldades em separar a matéria 
carbonosa e a matéria inerte (cinzas). 
● A moabilidade dos carvões, que revela a facilidade de moagem dos mesmos, 
foi considerada excelente sendo eles inclusive, aptos à pulverização. 
22 
 
 
CARVÃO CATARINENSE 
 
 
O carvão catarinense foi descoberto em 1822 por tropeiros que desciam a 
serra do "12", em direção a Laguna. Até 1884 predominavam as pequenas produções, 
com extração totalmente manual. O transporte do carvão vendável era feito por "carros 
de bois" até as margens do rio Tubarão, seguindo em canoas até Laguna. Neste ano, 
entrou em operação um trecho viário ligando Lauro Müller até Imbituba, pertencente à 
Estrada de Ferro Dona Teresa Cristina. A lavra do carvão, entretanto, continuava 
manual e o beneficiamento, quando muito, utilizava as chamadas "escolhedeiras", 
mulheres que faziam a escolha entre o carvão e a pedra. 
Como o carvão catarinense era considerado de baixa qualidade, sua 
exploração deixou de despertar interesse para os ingleses, obrigando o Governo 
Federal a repassar a concessão para indústrias cariocas. 
Os empresários Henrique Lage, Álvaro Catão e Sebastião Neto Campos foram os que 
se destacaram. 
Em Santa Catarina encontram-se as jazidas, de onde se extrai o único carvão 
brasileiro coqueificável, ou seja, que pode ser transformado em coque.(carvão hulha 
do tipo sub-betuminoso). 
 
 
 
 
Complexo Carbonífero da CSN em Capivari de Baixo – degradação do meio 
ambiente e os efeitos sobre a comunidade a partir de 1945. 
 
A construção dos equipamentos industriais da CSN, as instalações urbanas 
para abrigar os funcionários do complexo, a preparação das áreas de terra para 
receber milhares de toneladas de carvão mineral bruto, os resíduos resultantes da 
separação em carvão metalúrgico e vapor, os resíduos da usina termelétrica de 
Capivari de Baixo, produziram imediata interferência no meio ambiente local, 
sinalizando a profundidade dessas ações danosas ao meio ambiente, à medida que o 
complexo industrial ampliava o volume de produção e atraíam novas indústrias e 
moradores. 
Os depósitos de carvão a céu aberto, tanto bruto, como de carvão vapor, com 
altos teores de cinza e as bacias de resíduos, tanto do lavador, como da termelétrica, 
avolumavam-se com os previsíveis efeitos sobre o meio ambiente e população. 
Inicialmente, as bacias de cinzas úmidas, resultantes da queima do carvão na 
UTLA, transbordavam causando problemas ambientais, pois a água utilizada para o 
resfriamento da usina era lançada na mesma bacia. 
As cinzas secas lançadas na atmosfera, pela chaminé da UTLA, que era muito 
baixa, atingia a comunidade do entorno, cada vez com mais intensidade, à medida que 
se ampliava a capacidade de geração de energia da usina. 
Os funcionários do Complexo Carbonífero da Companhia Siderúrgica também 
sofreram os efeitos da manipulação do carvão, sem equipamentos de segurança. 
Muitos contraíram doenças pulmonares, algumas cancerígenas. 
No início da década de 90 o setor foi desregulamentado por decreto federal, 
mergulhando todo o setor sul-catarinense em uma profunda crise. 
Restou ao setor, em 1991, a promessa de conclusão da usina termelétrica Jorge 
Lacerda IV, que só foi concluída em 1997. Portanto, nos últimos anos o setor 
carbonífero catarinense que chegou a produzir 4,8 milhões de toneladas de carvão, 
estagnou, produzindo 2,0 milhões de ton./ano e empregando cerca de 4 mil 
mineiros. Hoje a sua produção é praticamente cativa para o Complexo Termelétrico 
Jorge Lacerda (95 % do mercado) demonstrando uma total dependência do setor 
elétrico 
23 
O Complexo Termelétrico Jorge Lacerda e suas relações com o meio 
ambiente e recursos naturais de Capivari de Baixo, de 1965 até 2004. 
 
O complexo Termelétrico Jorge Lacerda surgiu da necessidade de geração de 
energia elétrica, tendo como matéria prima o carvão catarinense, tanto os estoques de 
carvão vapor resultantes da atividade do “Lavador de Capivari”, como dos extraídos 
nas minas, sob encomenda direta da Jorge Lacerda. 
Um dos objetivos era utilizar as enormes reservas de carvão vapor depositadas 
principalmente na comunidade da “Estiva dos Pregos”, que vinha se constituindo um 
risco para a comunidade e meio ambiente. 
A cada tonelada de carvão consumido, pelas unidades 1,2,3 e 4 até 1979, 580 
quilos se transformavam em energia elétrica, ou seja, 58% do total; os demais 42%, 
virava resíduo, conhecido como cinza úmida e cinza seca. 
A cinza úmida representava 20% das cinzas produzidas, em torno de 84 quilos 
por tonelada, era recolhida nas bacias de resíduos líquidos. 
A cinza seca, conhecida como fuligem do carvão, era lançada na atmosfera, 
através das chaminés, correspondendo 80% da cinza produzida. 
Por desconhecer a importância da altura da chaminé no processo de dispersão 
das partículas sólidas lançadas na atmosfera, as chaminés das unidades 1,2,3 e 4 
eram baixas, com 60 m de altura. Isso contribuía para que os resíduos sólidos 
lançados na atmosfera por essas unidades termelétricascaíssem nas comunidades 
mais próximas. 
 
A preocupação com os efeitos das cinzas secas, envolvendo os municípios de 
Capivari de Baixo, Tubarão, Gravatal, Laguna e outros, levou a empresa a investir 
milhões de reais em novas tecnologias. Em 1979 com a instalação da tecnologia dos 
precipitadores eletrostáticos, em todas as unidades do Complexo, reduzindo a 
quantidade de cinzas lançadas na atmosfera para menos de 2%, ou seja, diminuindo o 
volume de cinzas lançadas de 336kg para 6,7kg por tonelada. 
Quanto às bacias de cinzas úmidas e resíduos de pirita, ainda existentes na 
comunidade, mereceram igualmente investimentos de milhares de reais, aplicados na 
recuperação de áreas degradadas, em estações de controle da poluição das águas e 
em política de reflorestamento, conscientização e equipamentos de segurança, 
voltados ao controle de qualidade ambiental. 
 
 
 
 
 
APLICAÇÕES DO CARVÃO 
Os depósitos brasileiros são do tipo carvão sub-betuminoso = hulha (conteúdo 
calorífico 4650 – 6400 kcal/kg), considerado de baixa qualidade, porém podem ser 
usados como carvão-vapor. 
- 85% do carvão utilizado no Brasil é consumido na produção de termeletricidade; 
- 6% na indústria cimenteira; 
- 4% na indústria de papel celulose e, 
- 5% nas indústrias de cerâmica, de alimentos e secagem de grãos. 
 
Matérias orgânicas presentes no carvão 
C (carbono) 
H (hidrogênio) 
O (oxigênio) 
N (nitrogênio) 
S(enxofre presente na matéria carbonosa). 
24 
Materiais minerais (inorgânicos) presentes no carvão 
- Argilas. 
- Piritas. 
- Calcários . 
- Óxidos: silício, alumínio... 
 
Sistema de Abastecimento de Carvão 
O abastecimento de carvão no COMPLEXO JORGE LACERDA é terceirizado 
e a empresa responsável é Transferro. 
Cinzas Provenientes 
do Carvão 
A combustão do 
carvão pulverizado, 
geralmente para a 
produção de energia 
elétrica, se dá em altas 
temperaturas, entre 
1200 e 1600 ºC, num 
ambiente gasoso 
oxidante, sendo o 
tempo de permanência 
das partículas em 
chama oxidante, em 
média de 2 segundos, 
condição suficiente 
para a fusão total ou 
parcial da matéria 
mineral. 
 
 
 
Destino das Cinzas do Complexo Termelétrico Jorge Lacerda 
Desde 10/05/1999 toda a cinza retida no precipitador eletrostático no complexo 
termoelétrico Jorge Lacerda, são comprados pela Votorantin para ser usado na 
produção de carvão. Uma media de 60.000 toneladas/mês são retiradas dos 
precipitadores. A Votorantin utiliza 30 a 40% de cinza em seus cimentos. 
 
 
 
 
 
 
COMPOSIÇÃO DA CINZA 
 
 
 
Complexo Termelétrico Jorge Lacerda 
 
Dois tipos de cinzas são formadas: cinza pesada e cinza volante ou leve. 
- Cinzas volantes ou leves são as cinzas de textura mais fina arrastadas pelos gases 
de combustão das fornalhas da caldeira e abatidas por precipitadores eletrostáticos. 
- Cinzas pesadas são as cinzas de textura mais grosseira que caem no fundo da 
fornalha em tanques de resfriamento e removidas, hidraulicamente, por fluxos de 
água. Representam cerca de 15 a 20% das cinzas produzidas. 
As cinzas de carvão compõem-se basicamente por compostos de silício e 
alumínio, baixos teores em ferro e menores quantidades por Mg, Ca, Ti, P, S, Na e K. 
O silício e o alumínio são oriundos dos argilominerais (caulinita, montmorilonita, ulita), 
25 
dos óxidos (quartzo, etc.) e dos silicatos (cloritas, etc.). O ferro é derivado 
principalmente dos sulfatos como pirita e outros. O cálcio e o magnésio dos seus 
correspondentes carbonatos e sulfatos, etc. 
Os componentes principais, os quais vão definir as características tecnológicas das 
cinzas, como argilominerais, quartzo e sulfatos, estão sempre presentes de uma forma 
uniforme numa mesma jazida. Outros, como carbonatos, outros óxidos e silicatos são 
raros ou aparecem em pequenas proporções. 
 
 
 
 
 
COMPLEXO TERMELÉTRICO JORGE LACERDA 
 
 
O Complexo Termelétrico Jorge Lacerda, possui sete unidades geradoras: 
UTLA com duas unidades de 50 MW e duas unidades de 66 MW. 
UTLB com duas unidades de 131 MW . 
UTLC com uma unidade de 363 MW, perfazendo um total de 857 MW 
instalados, utilizando carvão mineral como fonte de energia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXERCÍCIOS 
 
1. Assinale (V ) ou ( F ) : 
 
( ) Os resíduos florestais acumulados sob a forma de turfa, sofrem soterramento e 
compactação em bacias de deposição, apresentando enriquecimento no teor de 
carbono, formando o carvão. 
( ) O aumento da pressão dos vegetais soterrados, nada influi nas propriedades 
físicas do carvão. 
( ) Oxigênio, enxofre e nitrogênio são os principais constituintes do carvão. 
( ) O carvão brasileiro está concentrado na Região Nordeste 
( ) O primeiro surto da exploração do carvão mineral em SC deve-se à segunda 
guerra mundial. 
( ) Foi durante a primeira guerra mundial que o carvão nacional mereceu destaque e 
novas ferrovias foram implantadas. 
2. Enumere a segunda coluna de acordo com a primeira, de acordo com o texto: 
( 1 ) Turfa ( ) Apresenta 80 a 85% de carbono 
( 2 ) Linhito ( ) Apresenta cerca de 90% de carbono 
( 3 ) Hulha ( ) Recebe este nome porque tem aparência de lenha. 
( 4 ) Antracito ( ) Apresenta aproximadamente 60% de Carbono. 
 
3. Quanto à Hulha podemos afirmar que: 
 
a) Sua maior ocorrência é na região central do Brasil. 
b) Baixíssimo teor de cinzas. 
c) Usada como combustível de usinas termelétricas e nos altos-fornos siderúrgicos. 
d) Proporciona chama limpa, sem fuligem. 
26 
4. Comente a frase: “Estas limitações perdem importância na medida em que são 
introduzidas novas tecnologias, mais apropriadas à queima direta, dispensando as 
etapas de beneficiamento, que foram utilizadas no passado quando o carvão utilizado 
na geração térmica era subsidiário da produção do carvão metalúrgico”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Faça o somatório e diga quais foram as medidas adotadas pelo governo de Getúlio 
Vargas relacionadas com o incentivo do carvão: 
 
01) Construção da Companhia Siderúrgica Nacional – CSN. 
02) Criação do Programa de Mobilização Energética – PME. 
04) Construção das termelétricas de Candiota – RS e Jorge Lacerda – SC 
08) Utilização de 20% de carvão nacional nas Siderúrgicas. 
16) Criação das empresas de mineração em SC, como: CBCA, CCU, Companhia 
Carbonífera Próspera, Companhia Carbonífera Ítalo-Brasileira e a Companhia 
Nacional Barro Branco. 
 
 
 
 
 
6. O carvão nacional caracteriza-se por um elevado teor de cinzas e enxofre. Ao ser 
queimado, o carvão libera para o meio ambiente fuligem, óxidos sulfurosos, metais 
tóxicos e compostos orgânicos carcinogênicos. Qual o tipo de carvão em que o índice 
de cinzas é maior? 
 
a) Carvão pré-lavado. 
b) Carvão ROM (minério bruto). 
c) Carvão energético. 
d) Carvão metalúrgico. 
 
7. Observe a Tabela da CNP da Apostila do texto “CARVÃO” e indique qual o tipo de 
carvão apresenta menor teor de cinzas e enxofre e, maior porcentagem de carbono 
fixo. 
 
 
 
 
 
8. Explique o que significa: lavabilidade e moabilidade. 
 
 
 
 
 
9. Por que o carvão é lavado ao sair da mina? 
 
 
 
 
 
 
10. Em qual estado brasileiro encontramos o carvão hulha do tipo sub-betuminoso, 
único carvão brasileiro coqueificável? 
27 
a) RS b) PR c) SC d) SP 
 
11. Assinale quais as principais causas dos problemas ambientais após a implantação 
do Complexo Carbonífero da CSN em Capivari de Baixo: 
 
 
 
 
 
 
12. Cite os principais objetivos da criação do complexo Termelétrico Jorge Lacerda em 
Capivari de Baixo – SC. 
 
 
 
 
 
 
 
 
13. Onde eram descartadas as cinzas do complexo, no período 1965 até 2004: 
 
a) Cinza úmida: 
 
b) cinza seca: 
 
14. Dos 42% de resíduos de cinza, qual a porcentagem de cinza seca e de cinza 
úmida? 
 
 
 
 
 
 
 
 
15. Baseado na resposta anterior faça o cálculo de cinza úmida e cinza seca lançados 
como resíduos, para 1 tonelada de carvão. 
 
 
 
 
 
 
16. Qual destino das cinzas secas do Complexo? 
 
 
 
 
 
 
 
 
17. Qual destino das cinzas úmidas? 
 
 
 
 
 
18. Mecanismo instalado no complexo Termelétrico Jorge Lacerda em 1979, para 
reduzir aemissão de cinzas secas na atmosfera: 
 
a) filtro manga b) ciclone c) precipitador eletrostático 
28 
19. Qual a principal aplicação do carvão mineral, no Brasil? 
 
a) na indústria cimenteira b) na produção de termeletricidade 
c) na indústria de papel celulose d) nenhuma delas. 
 
20. Enumere a segunda coluna de acordo com a primeira, de acordo com o texto: 
 
a) UTLA ( ) produz 363 MW 
b) UTLB ( ) produz 50 MW 
c) UTLC ( ) 857 MW 
d) USINA ( ) 131 MW 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
 
 
 
A) Através de calor: 
 
A.1) Usinas Termelétricas ou Termelétricas: 
 
O processo de funcionamento das centrais termoelétricas é baseado na 
conversão de energia térmica em energia mecânica, e desta em energia elétrica. O 
processo é iniciado com o aquecimento de um fluido que assim, se expande 
realizando trabalho juntamente a turbinas térmicas. Logo após, ocorre o acionamento 
mecânico de um gerador elétrico acoplado ao eixo da turbina, obtendo-se assim a 
energia elétrica. 
A produção de energia térmica pode se dar pela transformação da energia 
química dos combustíveis fosseis ou pela energia radioativa dos combustíveis 
radioativos, neste segundo caso o processo é baseado na fissão nuclear sendo 
denominadas usinas nucleares. 
As usinas termelétricas não nucleares podem utilizar dois tipos de métodos de 
combustão: 
● Combustão Externa: O combustível não entra em contato com o fluido de trabalho, 
geralmente utiliza-se para isso água desmineralizada, que após a troca térmica com a 
queima do combustível, se expande na forma de vapor em uma turbina produzindo 
calor. 
● Combustão Interna: Neste caso a combustão se efetua sobre uma mistura de ar e 
combustível, assim o fluido de trabalho será o conjunto de gases provenientes dessa 
combustão que se expandirão no interior das turbinas a gás. 
29 
 
 
 
TERMELÉTRICAS A VAPOR 
 
 
As usinas termelétricas a vapor são aquelas que se utilizam exclusivamente da 
combustão externa para gerar energia elétrica. Assim pode utilizar diversos tipos de 
combustíveis como: 
● Óleo combustível; 
● Óleo diesel; 
● carvão; 
● Gás natural; 
● Biomassa (lenha, bagaço de cana, lixo....). 
 
O funcionamento das centrais termelétricas é semelhante, independentemente 
do combustível utilizado. O combustível é armazenado em parques ou depósitos 
adjacentes, de onde é enviado para a usina, onde será queimado na caldeira. Esta 
gera vapor a partir da água que circula por uma extensa rede de tubos que revestem 
suas paredes. A função do vapor é movimentar as pás de uma turbina, cujo rotor gira 
juntamente com o eixo de um gerador que produz a energia elétrica. 
O vapor é resfriado em um condensador e convertido outra vez em água, que 
volta aos tubos da caldeira, dando início a um novo ciclo. 
A água em circulação que esfria o condensador expulsa o calor extraído da 
atmosfera pelas torres de refrigeração. Parte do calor extraído passa para um rio 
próximo ou para o mar. 
Essa energia é transportada por linhas de alta tensão aos centros de consumo. 
 
 
 
B) Através da água: 
 
 
 
 
HIDRELÉTRICAS 
 
 
É a forma de energia elétrica gerada através da água. A energia potencial 
gravitacional da água é convertida em energia cinética. 
No Brasil, devido a grande quantidade de rios, a utilização das hidrelétricas 
como forma de geração de energia é responsável pela maior parte da energia 
consumida no Brasil. 
 
 
 
C) Através do vento: 
 
 
EÓLICAS 
 
 
A energia eólica é aquela que vem da força dos ventos. Essa transformação de 
ventos em eletricidade, no entanto, não é tão simples assim. É preciso que os ventos 
sejam constantes (sem grandes períodos de calmarias), ocorram em uma intensidade 
mínima (de 28 Km/h) e tenham uma direção predominante (sem mudanças abruptas). 
30 
 
 
ATIVIDADES 
 
 
 
1. Trabalho em equipe Produção de energia elétrica através de 
a) hidrelétrica – Recursos hidrelétricos e o potencial hidrelétrico brasileiro. 
b) termelétrica a gás natural. 
c) termelétrica a biomassa. 
d) termelétrica a carvão mineral. 
e) Usina eólica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CARVÃO COQUE 
 
 
 
É um resíduo sólido da destilação do 
carvão (carbono praticamente puro), mais 
adequado para produzir calor nos altos-fornos. 
Produzido pelo aquecimento do carvão 
mineral (1100°C) e depois de 16 h é resfriado 
rapidamente em água fria. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pirólise da hulha 
 
A pirólise (destilação) da hulha é feita sob aquecimento de, aproximadamente, 
1000º C e na presença de corrente de ar. Obtêm-se quatro frações, sendo uma 
gasosa, duas líquidas e uma sólida. 
 
1. Fração Gasosa: gás de rua ou gás de iluminação (já serviu para iluminar as ruas e 
hoje é utilizada na indústria e como combustível doméstico). 
 
Composição química: 
 
- H2 (gás hidrogênio) 50% 
- CH4 (gás metano) 30% 
- outros gases: CO (monóxido de carbono),N2 (nitrogênio), etc . 
 
2. Fração líquida clara ou águas amoniacais: predomina NH3 (amônia ou gás 
amoníaco). É empregada na preparação de fertilizantes (adubos), ácido nítrico, etc. 
31 
3. Fração líquida escura ou alcatrão da hulha: mais densa que a fração líquida 
clara. 
Composição química do alcatrão da hulha, depois de sofrer um novo processo 
de destilação: hidrocarbonetos aromáticos (benzeno, tolueno, naftaleno,antraceno, 
fenantreno, etc ...) 
 
4. Fração sólida: coque (tipo de carvão poroso) que atua como agente redutor na 
produção do ferro na indústria siderúrgica. 
 
Propriedades do Coque 
 
A forma e a cor do coque dão indicação de sua qualidade. Quando os pedaços 
são muito compridos, isto é, a seção transversal é muito pequena em relação ao 
comprimento, pode-se concluir que a mistura de carvão era rica em matérias voláteis e 
foi aquecida muito rapidamente. 
Enquanto as extremidades que estavam em contato com as paredes aquecidas 
da câmara de coqueificação têm aspecto de "couve-flor", possuem poros menores e 
sua cor é prateada, a parte perto do centro do forno é quase preta, com poros grandes 
e irregulares e, às vezes, com aspecto esponjoso devido à curta exposição à 
temperatura elevada e que não permitiu o escape dos gases. 
Para as operações de redução de minérios de ferro (alto-forno) o coque que 
deve ter resistência mecânica e granulometria convenientes para o processo. 
 
Quanto à análise química, valores típicos são: 
Carbono fixo = 88% 
Voláteis = 0,8% 
Cinzas = 10% 
Enxofre = 0,7% 
Umidade = 2,0% 
 
Dos elementos presentes no coque, o enxofre é o que mais merece atenção, 
na medida em que é altamente prejudicial às qualidades do aço. Deste modo, é 
preocupação constante da coqueria manter níveis de enxofre sob rígido controle, o 
que é feito principalmente através de verificação do teor deste elemento nos carvões 
comprados. 
 
 
ALCATRÃO DA HULHA 
 
 
Alcatrão de hulha é um líquido escuro, viscoso, constituído essencialmente de 
hidrocarbonetos aromáticos, tais como fenóis, anilina, piridina, benzeno, naftaleno. 
Trata-se da mais importante fonte natural de compostos aromáticos de grande 
importância para a indústria (mais de duzentos compostos podem ser obtidos). De uma 
tonelada de hulha pode ser obtido em torno de 50 kg de alcatrão. 
O alcatrão de hulha representa a fonte natural mais importante para a obtenção 
de compostos aromáticos. Por destilação fracionada do alcatrão de hulha, obtêm-se 
várias frações, das quais são extraídos inúmeros compostos de que a indústria 
necessita, como benzeno, naftaleno, fenóis, anilina, etc. 
Na destilação fracionada do alcatrão de hulha, obtêm-se 60% de piche. 
32 
 
 
EXERCÍCIOS 
 
 
1. O que você entende por carvão coque? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Na pirólise da hulha, obtém-se quatro frações: uma gasosa, duas líquidas e uma 
sólida. Escreva ( G ) para gasosa, ( L ) para líquida e ( S ) para sólida: 
 
( ) predomina NH3 (amônia ou gás amoníaco). 
( ) coque 
( ) gás de rua ou gás de iluminação 
 
 
 
3. Qual elemento químico presente no coque que é prejudicial às qualidades do aço?4. Fale sobre a importância do alcatrão da hulha para a indústria. 
33 
 
 
 
 
BRIQUETAGEM 
 
 
 
seguintes vantagens: 
 
 
 
Briquete é uma lenha ou 
carvão ecológico de alta 
qualidade, feita a partir da 
compactação de resíduos ligno- 
celulósicos, sob pressão e 
temperatura elevadas, tais como: 
galhos e cascas de árvores, 
aparas de madeira, serragem, pó 
de lixa, bagaço de cana-de- 
açúcar, casca de arroz, palha e 
sabugo de milho, carvão etc. 
 
Trata-se de um produto 
ambientalmente saudável, com as 
 
• é um combustível renovável; 
• permite o aproveitamento do lixo das indústrias de base florestal, agro-agrícolas, 
agro-alimentares, entre outros de origem vegetal; 
• reduz o impacto negativo sobre as florestas nativas para a retirada de lenha; 
• possui poder calorífico mais homogêneo que a lenha; 
• apresenta temperatura de queima superior à lenha. 
 
É utilizado na produção de energia, na forma de calor, em caldeiras, fornos, 
churrasqueiras, lareiras... Para se ter uma idéia, cerca de 30 Kg de briquetes geram 
energia equivalente a 100 kWh/mês de energia elétrica convencional. 
 
 
BRIQUETAGEM DE CARVÃO 
 
 
O processo de briquetagem de carvão consiste primeiro em secar o carvão, em 
seguida triturá-lo e peneirá-lo; misturar o carvão seco com aproximadamente 6% de 
aglutinante asfáltico derretido, briquetar essa mistura em máquinas de briquetes do 
tipo rolos e finalmente resfriar os briquetes. 
Briquetes feitos com aglomerantes são geralmente prensados em baixa 
pressão. Quando os briquetes são feitos sem aglomerantes, no entanto, o sucesso do 
processo depende da trituração ou deformação plástica das partículas para aproximá- 
las ao máximo. 
34 
CARVÃO MAROMBADO 
 
 
BRITAGEM 
 
 
 
 
 
ARMAZENAMENTO 
 
 
 
- Composição do marombado: 
Cinza 35 a 50 % 
Enxofre 1.5% (pode chegar a 3%) 
- Início exploração comercial: 2001 
- Utilização Usinas UTLB e UTLC 
Dosagem 2 a 3% 
Manual (trator) 
- Restrições 
Aglutinação, obstrução silos, 
Formação de tatus (Teor de Fe). 
35 
 
ATIVIDADES 
 
 
Visita ao pátio do carvão marombado em Capivari de Baixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
OPERAÇÃO DE CONCENTRAÇÃO 
 
 
 
Flotação: diferença de densidade. 
Separação magnética: separação utilizando diferenças nas propriedades magnéticas; 
Separação eletrostática: separação utilizando diferenças na condutividade elétricas; 
Limpeza gasosa: separação utilizando a capacidade de formar suspensão no ar. 
 
 
 
a) Flotação: 
 
Inverso da 
sedimentação, onde as 
partículas ficam 
aderidas a bolhas de ar 
que as arrastam até a 
superfície do meio 
líquido, sendo coletada 
na forma de espuma. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tanque de flotação de uma estação de tratamento de água mostrando 
espuma esbranquiçada na parte de superior do sistema de fases e água límpida na 
fase inferior após a flotação. A água purificada é coletada abaixo da espuma. 
A principal aplicação do processo de flotação consiste na separação de 
minérios. Porém, outras substâncias além dos minérios também podem ser separadas 
por flotação , como é o caso da separação de plásticos e de biocolóides como 
bactérias, fungos e leveduras. 
 
A flotação pode ser utilizada nos seguintes processos industriais: 
 
a) mineração (flotação seletiva), 
b) usinas de cana-de-açúcar, 
c) reciclagem de papel, 
d) tratamento de águas de esgotos. 
e) fermentação da cerveja. 
36 
Um exemplo da importância da flotação é que através dela consegue-se 
separar o plástico PET do plástico PVC. O Cloreto de Polivinila (PVC), que compõe 
outros tipos de garrafas, não pode misturar-se com a sucata de PET, pois o PVC 
reage com o PET, transformando-o em outra substância. 
 
b) Separação Magnética: 
 
Magnetismo é o ramo da Física que estuda os materiais magnéticos, ou seja, 
que estuda materiais capazes de atrair ou repelir outros. 
A palavra "magnético" está em nosso cotidiano e geralmente associada a 
diversas formas de atração, até entre pessoas (o tal magnetismo pessoal). 
A palavra em si - magnetismo - tem como origem mais provável o nome de 
uma localidade grega, Magnésia , na qual encontra-se o mineral magnetita. Este 
mineral, um óxido de ferro, Fe3O4, é encontrado na natureza como um ímã natural. 
Alguns minérios, como a magnetita ( Fe3O4) e a pirrotita (FeS), são materiais 
ferromagnéticos e, portanto, fortemente atraídos por imã magnético. Outros minérios, 
como a hematita (Fe2O3) são materiais paramagnéticos e, portanto, fracamente 
atraídos por imã magnético. Finalmente, certos minérios, como o quartzo (SiO2) e a 
calcita (CuS), são materiais não magnéticos, ou mesmo diamagnéticos, sendo 
fracamente repelidos por um imã. 
 
Separadores Magnéticos de refugo de ferro: 
São usados para proteger o equipamento dos processos de operações, como os 
britadores, pulverizadores e os transportadores. Usualmente aplicam-se a material 
seco ou material que contém apenas umidade superficial. 
 
c) Separação Eletrostática: 
 
Eletrostática ou eletricidade estática: 
É a parte da física que estuda o comportamento das cargas elétricas em repouso. 
 
 
 
CARGAS ELÉTRICAS 
 
A carga elétrica é uma propriedade da matéria. Num átomo qualquer, existe um 
núcleo constituído de prótons (que possuem carga elétrica positiva) e nêutrons (que 
não possuem carga elétrica) e em seu redor gira uma nuvem de elétrons (que tem 
carga elétrica negativa). Observando que as cargas de mesmo sinal se repelem e as 
de sinais diferentes se atraem. 
Todos os corpos possuem cargas, mas se um determinado material possui a 
mesma quantidade de positivas e negativas, consideramos este sem carga. Quando o 
número de cargas elétricas positivas é diferente do número de cargas elétricas 
negativas, dizemos que o material está eletrizado. 
A eletricidade estática é um fenômeno físico que você não vê, mas sente, 
porque ela causa perda de produção, de tempo, de matéria – prima, podendo ainda 
criar incêndios, choque em operadores, contaminações com fuligem ou pó e causar 
graves danos aos componentes eletrônicos sensíveis, requerendo altos custos de 
manutenção e/ou reparos em serviços de campo. 
Podemos notar que estas cargas podem ser geradas casualmente ou seja, elas 
"acontecem" naturalmente, como também podemos produzi-las atritando materiais ou 
através de geradores próprios para este fim . 
37 
Tipos de eletrização 
Por atrito: quando materiais não condutores são atritados uns contra outros. Nesse 
processo, um dos materiais perde elétrons e outro ganha, de modo que um tipo de 
material fica positivo e outro fica negativo. 
 
Por contato: Quando colocamos dois corpos condutores em contato, um eletrizado e o 
outro neutro, pode ocorrer a passagem de elétrons de um para o outro, fazendo com 
que o corpo neutro se eletrize 
 
Por indução: A eletrização de um condutor neutro pode ocorrer por simples 
aproximação de um corpo eletrizado, sem que haja contato entre eles. 
Os compostos minerais apresentam grande variação quanto à sua 
condutividade elétrica. Se diversas partículas sólidas de diferentes compostos forem 
carregadas eletricamente e colocados em contato com um condutor aterrado, a carga 
elétrica deixará, mais rapidamente, as partículas de maior condutividade. Enquanto a 
carga permanecer na partícula, ela se manterá atraída pelo condutor aterrado. Assim, 
os compostos de menor condutividade permanecerão mais tempo atraídos e 
agregados pelo condutor. Esse comportamento é utilizado na separação eletrostática 
de minérios com diferentes condutividades elétricas. 
 
d) Limpeza gasosa: 
Em diversos processos de metalurgia extrativa, obtemos resíduos sólidos e líquidos 
que se mantém em suspensão no ar. Tais resíduos podem ser impurezas poluentes 
do ar ou mesmo produtos de valor que devem ser separados e concentrados. Essa 
separação de partículas em suspensão é normalmente feita por um dos três tipos de 
limpeza gasosa, tais como: 
- sedimentação em câmara; 
- separação em ciclones; 
- filtro de manga; 
- separação em precipitadores eletrostáticos.A sedimentação em 
câmara consiste na 
decantação das partículas 
em uma câmara de retenção 
no circuito de tiragem do ar. 
Este processo tem como 
princípio básico velocidade 
terminal de uma partícula e 
de seu diâmetro, pois 
segundo a lei da física a 
velocidade terminal de uma 
partícula depende de seu 
diâmetro. Neste caso as partículas grossas vão se depositar primeiramente (maior 
diâmetro) e as finas a seguir. 
 
É importante observar que a alimentação durante o processo deve ser lenta e 
uniforme, para que a deposição ocorra tranqüilamente da maneira adequada. 
38 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Princípio de funcionamento: 
Utilizam a deposição gravitacional das partículas carregadas pelo fluxo gasoso. 
 
Uso: 
• Pré-coletor de partículas grandes (> 40 micrômetros); 
• Reduzir a carga para um coletor final. 
 
Vantagens: 
• Baixa perda de carga (abaixo de 12,5 mm CA); 
• Projeto, Construção e Instalação simples; 
• Baixo custo de instalação, operação e manutenção; 
• Pouco desgaste; 
• Limitação de temperatura depende apenas dos materiais de construção; 
• Coleta a seco (permite recuperação fácil). 
 
Desvantagens: 
• Baixa eficiência para partículas pequenas (abaixo de 10 micrômetros); 
• Requer grande espaço para instalação; 
• Requer cuidados especiais para substâncias inflamáveis ou explosivas. 
 
 
 
 
 
O ciclone é um dispositivo cilíndrico no qual 
injetamos o ar tangencialmente, provocando sua 
centrifugação contra as paredes internas do mesmo. 
Com isso, provocamos uma sedimentação forçada 
no sentido radial da ordem de 100 vezes a 
aceleração da gravidade. 
 
Uso: 
• Em geral é utilizado como pré-coletor para 
partículas de tamanho médio e grande 
(acima de 10 micrômetros); 
• Coletor final em alguns casos. 
 
Vantagens: 
• Baixo custo de construção; 
• Perda de carga baixa a média (50 a 150mm CA); 
• Projeto relativamente simples; 
• Equipamento simples de operar, com poucos problemas de manutenção; 
39 
• Limitação de temperatura e pressão influenciada apenas pelo material de construção; 
• Espaço para instalação relativamente pequeno. 
 
Desvantagens: 
• Baixa eficiência para partículas pequenas (abaixo de 10 micrômetros); 
• Possibilidade de entupimento por material adesivo ou higroscópico; 
• Podem apresentar problemas de abrasão para determinados tipos de partículas e 
determinadas velocidades de uso; 
• Não pode ser utilizado para partículas com características adesivas. 
 
O filtro de manga é quase tão eficiente quanto os precipitadores e, como os 
precipitadores, são encontrados através do mundo em uma ampla variedade de 
aplicações. 
 
Uso: 
São largamente utilizados para filtragem industrial de gases a altas e baixas 
temperaturas, na recuperação de particulados (finos e grossos) e no controle da 
poluição atmosférica na fonte (sistemas de coleta de pó). 
 
Vantagens: 
• Alta eficiência (até 99.9%) 
• Perda de carga não excessiva; 
• Resistência a corrosão. 
 
Desvantagens: 
• Grande espaço requerido para tratar grandes vazões. 
• Alto custo 
• Baixa resistência a altas temperaturas 
• Empastamento devido a poluentes condensáveis e pegajosos; 
• Possibilidade de entupimento 
 
 
 
Princípios de Operação: 
1. Ao entrar no filtro, o ar com material particulado sofre uma queda brusca de 
velocidade. Dessa forma, as partículas de maiores dimensões depositam-se na 
tremonha; 
2. O ar com material particulado de menor granulometria vai em direção às 
mangas; 
3. O material particulado é retido na superfície externa das mangas à 
medida que o ar passa através das mesmas; 
4. Livre de material particulado, o ar vai em direção ao compartimento de ar 
filtrado, de onde pode ser exaurido para a atmosfera ou retornado ao 
processo. 
40 
 
 
 
 
 
 
Precipitador eletrostático consiste em ionizar o ar que passa em seu interior, 
ficando as partículas em suspensão carregadas negativamente. Em conseqüência, as 
partículas são atraídas e ficam aderidas às paredes internas do cilindro, de onde são 
retiradas periodicamente. 
 
 
 
 
 
EXERCÍCIOS 
 
 
1. Tente imaginar uma explicação para o poder dos ímãs de atrair determinados 
materiais. 
 
 
 
 
2. O que o ferro, o cobalto e o níquel têm de especial para serem atraídos por ímãs? 
 
 
 
3. Por que, dependendo da orientação, um ímã repele outro, mas sempre atrai uma 
barra de ferro? 
 
 
 
4. Lembrando que a terra é condutor, o que aconteceria se um condutor carregado 
fosse ligado à terra? 
a) Nada. 
b) Toda a sua carga em excesso seria transferida para a terra. 
c) Não haveria movimento de cargas. 
41 
5. Que partícula é transferida de um corpo para o outro no processo de eletrização por 
atrito? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ADSORÇÃO 
 
 
 
HISTÓRICO 
 
 
Nas últimas décadas, a adsorção passou a ser utilizada como uma operação 
unitária importante dentro da área de química. Atualmente alguns adsorventes são 
usados em larga escala em processos de secagem, na separação e purificação de 
gases e líquidos, bem como no controle da poluição quer em fase líquida quer em fase 
gasosa. 
A adsorção é um dos fenômenos de transporte e, a transferência de massa, se 
dá quando existe uma superfície de contato entre um sólido e um gás ou um líquido e 
a concentração de determinado componente deste gás ou deste líquido é maior nesta 
superfície do que no interior do gás ou do líquido. 
 
 
TIPOS DE ADSORÇÃO: 
 
 
Adsorção química - características: - envolve a formação de uma ligação química 
com o sólido ; 
- irreversibilidade e 
- liberação de uma quantidade de energia considerável. 
 
Adsorção física - constitui o princípio da maioria dos processos de purificação e 
separação: 
- É um fenômeno reversível; 
- As forças atuantes na adsorção física são as forças de Van der Walls, que operam 
em estados líquido, sólido e gasoso; 
- As energias liberadas são relativamente baixas e atinge rapidamente o equilíbrio. 
Em poluição do ar a adsorção física é a que apresenta maior importância. 
42 
ZEÓLITOS 
 
 
 
Os zeólitos são materiais tecnologicamente importantes e que encontram 
aplicações em uma série de processos químicos. Sua vasta utilização em 
petroquímica, na adsorção e na indústria de detergentes. 
São cristais de alumino-silicatos com elementos da primeira e da segunda família 
de metais da tabela periódica como sódio, potássio, magnésio ou cálcio. 
Apresentam poros que permitem a retenção, no interior de sua rede cristalina, de 
moléculas de dimensões inferiores às dimensões de seus poros e cavidades, criando 
assim um fenômeno de adsorção seletiva. 
Devido à grande diversificação de composições disponíveis, convencionou-se 
chamar essa grande família de materiais micro e mesoporosos de peneiras 
moleculares. 
 
 
PRINCIPAIS ADSORVENTES INDUSTRIAIS 
 
 
a.1) Carvão Ativado: 
 
O carvão ativo assumiu, pela primeira vez, posição de proeminência como 
adsorvente nas máscaras contra gases, durante a Primeira Grande Guerra. 
Entretanto, desde o século XV, sabe-se que o carvão obtido pela destilação da 
madeira pode remover material corante de soluções. 
Os carvões ativos podem ser divididos em duas classes principais – a dos 
usados para a adsorção de gases e de vapores, geralmente empregado na forma 
granular, e a dos adotados para a purificação de líquidos. 
 
Aplicação: 
Como descorante, o carvão ativo – com área superficial muito grande e 
elevado volume de poros – é centena de vezes mais eficiente que o carvão vegetal e 
pelo menos 40 vezes mais eficiente que o carvão animal (carvão de ossos). 
O emprego principal do carvão ativo é na purificação de soluções, como, na 
desodorização, decloração e defenolização de águas potáveis e tratamento de águas 
residuais dos afluentes das indústrias. 
O tipo de carvão ativo adsorvente de vapor foi usado inicialmente em máscaras 
contra gases em virtude da capacidade de adsorção de certos gases venenosos. Na 
atualidade, é usado não só em mascaras contra gases para fins militares, mas 
também em máscarasindustriais. 
O carvão ativo é usado em sistemas de condicionamento de ar, para controlar 
os odores de grandes restaurantes, de auditórios e de salas de espera de aeroportos. 
O carvão ativo é capaz de adsorver qualquer solvente orgânico a cerca de 
100F (37,8 °C) e dessorvê-lo quando aquecido a 250 °F (121,1°C) ou mais, para 
certos compostos. 
 
 
Fabricação: Muitos materiais carbonáceos podem ser usados na fabricação do 
carvão ativo – coque de petróleo, serragem, linhito, piche, madeira, carvão vegetal, 
cascas de cocos, caroços de frutas. As propriedades do produto acabado dependem 
não apenas da matéria prima, mas também do método ativado utilizado. 
A ativação do carvão é uma modificação física em que a superfície das 
partículas é enormemente aumentada pela remoção de hidrocarbonetos. Existem 
vários métodos para a ativação. O método mais utilizado é o tratamento do material 
carbonoso com gases oxidantes, como ar, vapor de água ou dióxido de carbono, e o 
43 
da carbonização da matéria prima em presença de agentes químicos, como o cloreto 
de zinco e o acido fosfórico. 
A ativação por oxidação da fase gasosa emprega material que foi carbonizado 
a uma temperatura elevada para remover a maior parte dos constituintes voláteis, mas 
não bastante alta para craquear os gases desprendidos. O material carbonizado fica 
sujeito à ação do gás oxidante, usualmente o vapor de água ou dióxido de carbono, 
numa retorta ou forno a 1475 a 1800°F (802 a 982°C). Controlam-se as condições 
para permitir a remoção de praticamente todos os hidrocarbonetos adsorvidos e de 
parte do carvão, de modo a aumentar a área superficial. 
Reativação: Depois de o carvão ativo ficar saturado com um vapor ou com um 
corante adsorvido, o vapor pode ser expelido, condensado e recuperado, ou o corante 
pode ser destruído e o carvão reutilizado. 
 
 
 
 
Como utilizar o carvão ativado? 
 
Usar carvão ativado em local de grande circulação de água não é a maneira 
ideal de utilizar o material. O tempo de contato é fundamental. Se for muito curto, a 
transferência de massa pode até mesmo nem ocorrer. 
O correto é colocar o carvão ativado dentro de um recipiente em que a água 
seja forçada a passar em baixa velocidade. 
 
 
a.2) Terra fuller 
 
É uma terra natural constituída por partículas de pequenas dimensões, com 
alta capacidade de adsorção, constituída de: sílica (SiO2), alumínio, 
magnésio, ferro, cálcio e outras substâncias de menor quantidade. 
 
Utilização da Terra fuller 
 
No seu estado natural seco, esta argila é utilizada no descoramento de óleo. 
Deve ser misturado ao óleo, de preferência pré-aquecido. A mistura deve ser 
aquecida e mantida sob agitação contínua para uma perfeita homogeneização. 
O tempo de contato varia de acordo com o óleo e equipamento, sendo a média 
de 15 a 30 minutos. Não é recomendado prolongar o tempo de contato além do 
necessário, sob o risco de reversão do descoramento. 
 
 
 
a.3) Bentonita 
 
HISTÓRICO 
As argilas bentoníticas são conhecidas há centenas de anos e receberam esta 
denominação graças à localização do primeiro depósito comercial em Fort Benton, 
Estado de Wyoming, Estados Unidos 
A bentonita é uma argila formada por cinza vulcânica alterada e depositada em 
ambiente marinho pré-histórico, constituída por camadas compostas de duas folhas de 
silicato. 
No espaço entre as camadas encontram-se moléculas de água adsorvidas e os 
cátions trocáveis, que podem ser Ca2+ (bentonita cálcica), Na+ (bentonita sódica) e/ou 
Mg2+ ( bentonita magnesiana). 
Não são comuns as argilas magnesianas, mas há ainda um terceiro tipo 
denominado de bentonitas policatiônicas, nas quais estão presentes os três cátions 
supracitados. Argilas desse tipo são as encontradas no Brasil. 
44 
As argilas que possuem o Na+ como cátion predominante, apresentam a 
propriedade de inchar na presença de água, aumentando aproximadamente quinze 
vezes o seu volume inicial, isto porque o Na+ permite que várias moléculas de água 
sejam adsorvidas, aumentando a distância entre as camadas e, conseqüentemente, 
separando as partículas de argila umas das outras. 
Devido a absorção de água e a conseqüente expansão, há um acentuado 
decréscimo da condutividade hidráulica, a qual fica bem abaixo dos valores típicos 
para as argilas. A expansão da bentonita faz com que haja uma regeneração da 
mesma quando submetida a perfurações. 
No caso das argilas cálcicas ou policatiônicas, a quantidade de água adsorvida 
é limitada e as partículas continuam unidas umas às outras por interações elétricas e 
de massa. Esta diferença pode ser observada quando as argilas sódicas, cálcica e 
policatiônica estão em meio aquoso. 
Após agitação e repouso, as sódicas apresentam-se em um sistema 
homogêneo, com todas as partículas dispersas no meio líquido, enquanto que as 
cálcicas apresentam-se floculadas, com uma camada de água límpida sobre a camada 
de argila depositada no fundo do recipiente. 
 
 
 
Os principais segmentos consumidores de argila bentonítica no mercado 
nacional são: 
a) Indústria petrolífera - nas perfurações dos poços de petróleo; 
b) Indústria siderúrgica; 
c) Indústria de fundição; 
d) Indústria de tintas e vernizes - espessante; 
e) Indústria vinícola - elemento filtrante e clarificante de vinhos e sucos; 
f) Indústria da construção civil-impermeabilizante de barragens, metrôs, aterros 
sanitários; 
g) Perfuração de poços artesianos - estabilizador de solos; 
h) Indústria alimentícia animal-componente inerte para rações; 
i) Indústria farmacêutica e de cosméticos. 
 
 
 
 
a.d) Sílica gel 
 
A Sílica Gel , normalmente em forma de pequenas pérolas brancas ou azuis, é um 
poderoso agente desumidificante e desidratante mundialmente recomendado para a 
proteção de produtos, objetos e materiais diversos, contra a umidade e a oxidação 
aérea. 
É um produto sintético, produzido pela reação de silicato de sódio e ácido 
sulfúrico. 
Sua utilização assegura a integridade dos produtos e materiais, preservando 
características e propriedades originais até a utilização ou consumo, pois os mantêm 
protegidos da ação nociva da umidade residual, oxidação e proliferação de fungos. 
Por volta de 1914, durante a 1a. Grande Guerra Mundial, uma arma estava 
dizimando centenas de soldados mortal gás mostarda. 
A sílica foi colocada dentro das máscaras contra gases e, quando o soldado 
respirava o ar contaminado com o gás mostarda, este passava através da sílica, que 
lhe retirava as impurezas, fazendo com que chegasse ao combatente um ar purificado. 
Em 1945, durante a 2a. Guerra Mundial, usou-se a sílica nas caixas de armas e 
munições para mantê-las desumidificadas, já que a pólvora adsorve rapidamente a 
umidade, e nesse estado, perde seu poder explosivo. 
45 
As sílicas estão presentes em outras tantas aplicações, como nas refinações 
de óleos, produtos de silicone, adesivos, papéis etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXERCÍCIOS 
 
 
 
1. Assinale (V) para verdadeiro e (F) para falso: 
 
( ) A adsorção se dá quando existe uma superfície de contato entre um sólido 
e um gás ou um líquido. 
( ) A adsorção jamais poderá ser utilizada para controle da poluição. 
( ) A adsorção ocorre quando a concentração de determinado componente de 
um gás ou líquido é maior na superfície do que no interior do gás ou do líquido. 
( ) Adsorção química envolve a formação de uma ligação química com o 
sólido e pode ser reversível. 
( ) Adsorção física é um fenômeno irreversível. 
( ) Os zeólitos são amplamente aplicados na adsorção. 
( ) Os elementos químicos sódio, potássio, magnésio ou cálcio fazem parte 
da estrutura de um zeólito. 
 
2. Enumere a 2ª coluna de acordo com a primeira: 
 
( 1 ) Carvão Ativado ( ) entre outras aplicações temos: indústria petrolífera,nas 
perfurações dos poços de petróleo e indústria de tintas e 
vernizes como espessante. 
( 2 ) Terra fuller ( ) agente desumidificante utilizado na proteção de 
produtos, objetos e materiais diversos, contraa umidade 
e a oxidação aérea. 
 
( 3 ) Bentonita ( ) é utilizada no descoramento de óleo. 
( 4 ) Sílica gel ( ) usado na adsorção de gases e de vapores e para a 
purificação de líquidos. 
 
3. Marque ( v ) ou ( f ): 
 
( ) Zeólitos não possuem a capacidade de troca de cátions. 
( ) Zeólitos têm como uma das propriedades a habilidade na adsorsão. 
( ) As cinzas , resíduos das termelétricas, podem gerar zeólitos. 
( ) Uma finalidade no aproveitamento das cinzas provenientes da queima do carvão 
é a sua utilização em um adsorvedor de baixo custo capaz de remover substâncias 
tóxicas de águas contaminadas. 
( ) As cinzas servem apenas para produzir cimento. 
 
4. Desorção é: 
46 
a) o mesmo que absorção. 
b) operação contrária à absorção. 
c) o mesmo que adsorção. 
 
5. Absorção é: 
 
a) transferência de massa da fase líquida para a gasosa. 
b) transferência de massa da fase gasosa para a fase líquida. 
 
 
 
 
 
 
6. O condicionamento de água para caldeiras industriais pode utilizar, dentre outras 
técnicas, zeólitos. Essas resinas trocadoras de íons são utilizadas para: 
 
a) aumentar a produção de vapor pela diminuição do ponto de ebulição da água. 
b) abrandar a água, removendo sais de Ca2+ e de Mg2+, e impedindo 
incrustações. 
c) retirar o cloro existente na água fornecida pelas empresas de tratamento de 
água, reduzindo processos corrosivos. 
d) permitir que a caldeira possa operar sob pressões mais elevadas, sem risco de 
ocorrer a abertura das válvulas de alívio de pressão. 
 
7.Qual a utilidade do carvão ativado no tratamento da água da Usina? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8. Cite pelo menos 4 aplicações da sílica gel. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9. Você já ouviu falar do gás mostarda? O que ele provocava nos combatentes? 
47 
DISPERSÕES 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
 
A cor de uma amostra de água está associada ao grau de redução de 
intensidade que a luz sofre ao atravessá-la, devido à presença de sólidos dissolvidos, 
principalmente material em estado coloidal orgânico e inorgânico. 
Dentre os colóides orgânicos podem-se mencionar os ácidos húmico e fúlvico, 
substâncias naturais resultantes da decomposição parcial de compostos orgânicos 
presentes em folhas, dentre outros substratos. Também os esgotos sanitários se 
caracterizam por apresentarem predominantemente matéria em estado coloidal. 
Há também compostos inorgânicos capazes de possuir as propriedades e 
provocar os efeitos de matéria em estado coloidal. Os principais são os óxidos de ferro 
e manganês, que são abundantes em diversos tipos de solo. 
Dispersões são sistemas em que ocorre disseminação de uma substância em 
outra, na forma de pequenas partículas. 
Numa dispersão a espécie química disseminada é chamada de disperso e a 
outra espécie química (geralmente em maior quantidade) é chamada de dispersante 
ou dispergente. 
De acordo com o tamanho das partículas do disperso, a dispersão é 
classificada de: 
- solução, 
- dispersão coloidal, 
- mistura heterogênea grosseira. 
 
Solução 
(De 0 a 1 mµ) 
Dispersão coloidal 
(De 1 a 100 mµ) 
Mistura heterogênea (acima de 
100mµ ) 
As partículas dispersas 
não são visíveis com 
nenhum aparelho 
óptico. 
As partículas dispersas 
são visíveis ao 
ultramicroscópio. 
As partículas dispersas são 
visíveis a olho nu. 
Água e açúcar Gelatina Água e areia 
 
 
 
 
 
DISPERSÃO COLOIDAL 
 
 
São agregados de moléculas ou de íons comuns, ou macromoléculas, ou 
macro íons isolados. Não se sedimentam sob a ação da gravidade, nem sob a ação 
dos centrifugadores comuns, mas sim sob a ação de ultra-centrifugadores . Não são 
retidas por filtros comuns, mas o são por ultrafiltros Não são detectadas ao 
microscópio comum, mas o são com o auxílio do microscópio eletrônico e do 
ultramicroscópio. 
 
 
 
Classificação dos colóides: 
 
Natureza das partículas do disperso: 
Colóide micelar – partículas coloidais com carga elétrica. Ex: enxofre na água. 
Colóide molecular – sem carga elétrica. Ex: amido em água 
Colóide iônico – formado por micro íons . Ex. proteína (aminoácido) em água. 
48 
Afinidade entre o disperso e o dispersante: 
Liófilo (amigo do liquido) – são reversíveis, são espontâneos. Formam camada de 
solvatação. Ex. leite em pó 
Liófobo (inimigo do liquido) – são irreversíveis, não espontâneo.. Ex: hidróxido de 
alumínio. 
 
Propriedades dos colóides 
Carga elétrica: os colóides possuem uma mesma carga, por isso sofrem repulsão 
contínua. A carga elétrica depende da quantidade de cátions e de anions presentes no 
sistema. 
Movimento browniano: as partículas do disperso estão em constante movimento, se 
chocando, por que apresentam mesma carga . 
Efeito tyndall: efeito óptico de dispersão da luz, provocado pelas partículas de um 
sistema coloidal. 
 
Preparação de um colóide 
Colóide liofilo : sem técnica especial uma vez que as partículas do disperso se 
espalham espontaneamente pelo dispergente. 
Colóide liofobo: Pode ser: 
 
a) Por fragmentação: 
- Usando-se o moinho coloidal: colocam-se os grânulos de matéria do disperso entre 
dois discos rígidos que giram em uma distancia muito pequena um do outro. Ex. 
Preparo de pós (cosméticos). 
- Usando-se um arco voltaico: também denominado de arco de Bredig, restringe-se 
normalmente à preparação de colóides metálicos, pois é necessário que o material 
seja condutor de corrente elétrica. 
O processo é o seguinte: coloca-se em um recipiente apropriado o liquido que 
constituirá o dispergente e, mergulhados nesse liquido, dois fios do material que 
constituirá o disperso. 
Aplica-se uma diferença de potencial nesses fios, o que provoca uma centelha entre 
eles: com isso partículas do disperso de dimensões coloidais vão sendo liberadas e se 
distribuindo através do liquido. 
 
b) Por aglomeração: 
É um processo inverso da fragmentação. Consiste em aglomerar partículas de 
dimensões inferiores. Pode ser feita de diversas maneiras: 
- Através de uma reação química: é possível obter uma dispersão coloidal quando, 
numa reação de formação de um composto pouco solúvel, as soluções reagentes 
apresentarem concentrações extremas, isto é, muito diluídas ou muito concentradas. 
Exemplo: formação do hidróxido de alumínio coloidal. 
1 Al2 (SO4)3(diluído) + 6 NaOH(diluído) 3 Na2SO4 + 2 Al(OH)3 
 
 
Estabilidade e destruição: 
 
A estabilidade de um sistema coloidal, assim como sua destruição, depende 
basicamente de dois fatores: cargas elétricas e camada de solvatação. 
 
• Cargas elétricas: As partículas do disperso possuem a mesma carga elétrica 
e, portanto, sofrem repulsão. Isso evita que elas formem aglomerados e 
sofram precipitação. As cargas elétricas iguais mantêm o colóide estável. 
Se, de algum modo, neutralizamos a carga elétrica das partículas do colóide, o 
que pode ser feito facilmente pela adição de um eletrólito, pela eletroforese ou 
49 
pela adição de um colóide de carga oposta,as partículas do disperso irão 
precipitar e o colóide será destruído. 
 
• Camada de solvatação A adsorção de moléculas do dispergente pelas 
partículas do disperso, formando a denominada camada de solvatação, evita o 
contato direto entre as partículas do disperso e, portanto, sua aglomeração e 
precipitação. Se essa camada de solvatação for eliminada, o colóide será 
destruído. 
A camada de solvatação pode ser eliminada pela adição de um dessolvatante. 
Por exemplo, se o dispergente for a água, adiciona-se um desidratante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXERCÍCIOS 
 
 
1. Qual das misturas abaixo exemplifica uma dispersão coloidal? 
 
a) soro fisiológico b) leite pasteurizado c) álcool hidratado 
 
2. A diminuição da eficácia dos faróis de um automóvel na neblina está intimamente 
relacionada com: 
 
a) o movimento browniano b) a diálise c) o efeito Tyndall d) a 
eletroforese 
 
3. O efeito Tyndall é observado quando: 
 
a) um eletrólito á adicionado a uma solução coloidal. 
b) uma corrente elétrica atravessa uma solução ou dispersão coloidal. 
c) um feixe luminoso atravessa uma solução coloidal4. Vidros coloridos, tintas, gelatinas e nuvens são exemplos de sistemas coloidais. 
Uma das características de um sistema coloidal é que: 
 
a) não apresenta o efeito browniano 
b) apresenta o efeito Tyndall 
c) pode ter suas partículas separadas por filtração comum 
d) apresenta partículas visíveis a olho nu 
e) é formado por mistura de substância simples. 
 
5. Numa dispersão coloidal podemos afirmar que: 
 
a) colóide liófilo é o inimigo do líquido, não se mistura na água, exemplo: leite em pó.. 
50 
b) colóide liófobo não possui camada de solvatação, muito importante no processo de 
coagulação na ETA. 
c) O leite em pó é um exemplo de colóide liófobo. 
d) Hidróxido de alumínio é um exemplo de colóide liófilo 
 
6. São propriedades dos colóides: 
a) Carga elétrica, efeito tyndall, movimento browniano, eletroforese. 
b) Carga elétrica, cataforese, movimento browniano e efeito elétrico. 
c) Insolúveis em água. 
d) Solúveis em solventes orgânicos apenas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SEDIMENTAÇÃO 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
 
A sedimentação é um processo de separação de misturas heterogêneas.. Ela 
consiste em deixar a gravidade atrair para o fundo do recipiente a substância mais 
pesada, e as mais leve vão ficando na parte de cima. 
A separação dos sólidos suspensos num líquido por sedimentação 
gravitacional, remonta aos primeiros tempos da civilização. Naquela época já se 
usavam jarros ou tanques, principalmente para a clarificação de líquidos extraídos de 
produtos agrícolas, como vinho ou azeite de oliva, por separação da matéria insolúvel 
contaminante. Estes processos, descontínuos, compreendiam quatro etapas 
separadas: 
 
- Encher o recipiente com a suspensão. 
- Deixar a suspensão em repouso por um tempo predeterminado, até a matéria sólida 
sedimentar no fundo do vaso. 
- Decantar o clarificado sobrenadante da parte superior do vaso. 
- Remover o sedimento acumulado no fundo do recipiente. 
 
 
OBJETIVOS 
 
 
- Clarificação do líquido. 
- Espessamento da suspensão. 
- Lavagem dos sólidos. 
51 
 
Tipos de Sedimentadores: 
 
Descontínuos: tanques cilíndricos com a solução em repouso por um certo tempo. 
Contínuos: tanques rasos de grande diâmetro, em que operam grades com função de 
remover a lama. 
 
Os decantadores podem ser: 
Retangulares, quadrados ou circulares; podendo apresentar o fundo chato, 
inclinado ou com poços de lodo. 
A remoção do lodo pode ser mecanizada ou simples. 
 
A sedimentação pode ser: natural (livre) ou forçada (quando se utiliza floculantes - 
substâncias com propriedades de aglomeração de partículas). 
 
Sedimentação Impedida 
- Se as partículas forem bastante pequenas ocorre movimento Browniano, que é um 
movimento aleatório que gera colisões entre as moléculas do fluido que rodeia as 
partículas e entre elas mesmas. 
- Este movimento em direções aleatórias tende a reduzir o efeito da gravidade 
- Nesse caso a sedimentação ocorre mais lentamente ou pode, na prática, não 
ocorrer. É o caso das emulsões. 
 
 
 
 
 
 
Mecanismo da Sedimentação: 
- No início todas as partículas estão em suspensão 
na zona B. 
- Na zona C ⇒ Região de concentração 
variável. 
- Na zona D ⇒ Região de compactação. 
- A zona A ⇒ Líquido limpo 
52 
 
 
EXERCÍCIOS 
 
 
1. Assinale a opção correta: 
a) ( ) Não existem sedimentadores descontínuos. 
b) ( ) Nas emulsões pode não ocorrer sedimentação devido ao tamanho médio das 
moléculas. 
c) ( ) Se as partículas a serem sedimentadas forem bastante pequenas ocorre 
movimento Browniano. 
d) ( ) O movimento Browniano resulta da repulsão das partículas por conta de que 
elas possuem a mesma carga elétrica. 
 
2. Quais os objetivos da sedimentação? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TROCA IÔNICA 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
 
A operação unitária de troca iônica é tão semelhante à adsorção que, para todos 
os fins práticos, poderá ser vista como um caso particular desta operação. Envolve a 
transferência de massa pelo contato entre uma fase líquida e uma fase sólida, com o 
objetivo de realizar o intercâmbio de íons entre a solução e o sólido. 
Na troca iônica a fase líquida é uma solução aquosa eletrolítica e o sólido é um 
eletrólito insolúvel no líquido, geralmente denominado resina trocadora de íons, porque 
os tipos mais utilizados atualmente são resinas. O resultado da operação é uma 
reação de dupla troca entre o eletrólito em solução e a resina. 
A troca iônica, um fenômeno muito difundido na natureza, é conhecida de longa 
data. O antigo testamento menciona a depuração de águas salobras por um processo 
que apresenta alguma semelhança com a troca iônica. Em 1850 os agroquímicos 
Thomson e Way foram capazes de evidenciar trocas de cálcio por amônio em terras 
de lavoura devido à ação dos sílico-aluminatos do solo, processo ao qual 
denominaram troca de bases. 
Em 1876 Lemberg identificou os trocadores de íons e demonstrou que a troca 
iônica podia ser invertida estequiometricamente, aumentado assim enormemente a 
potencialidade prática desta operação. Os progressos continuaram ao longo dos anos, 
porém somente após os anos trinta a troca iônica tornou-se uma operação unitária 
importante. 
53 
A ÁGUA E SUA NECESSIDADE 
 
 
 
A água na natureza, mesmo depois de submetida a processos de tratamento 
por clarificação e filtração apresentando-se praticamente isenta de sólidos em 
suspensão, não é ainda um composto quimicamente puro, apresentando ainda, 
substâncias dissolvidas como sais e ácidos. 
 
 
 
IMPUREZAS DA ÁGUA 
- Partículas em suspensão, incluindo colóides. 
- Sais inorgânicos dissolvidos. 
- Compostos orgânicos dissolvidos. 
- Microorganismos. 
- Gases dissolvidos 
 
Tratamento da água nas ETAS 
 
As impurezas contidas na água podem encontrar-se em: 
- Suspensão 
- Dissolvidas 
 
As suspensões podem ser: 
- Grosseiras: facilmente capazes de flutuar ou decantar, quando a água estiver em 
repouso (ex: folhas, sílica, restos vegetais, etc.). 
- Finais: turbidez, bactérias, plankton, etc. 
- Coloidais: emulsões (CO2), ferro e manganês oxidado, etc. 
As impurezas dissolvidas são: a dureza (sais de cálcio e magnésio), ferro e 
manganês não oxidados. 
A coagulação tem por objetivo aglomerar as impurezas que se encontram em 
suspensões finais (ou em estado coloidal) e algumas que se encontram dissolvidas, 
em partículas maiores que possam ser removidas por decantação ou filtração. 
Este fenômeno de aglomeração ocorre devido à duas ações distintas: 
 
1) Uma desestabilidade onde, por adição de produtos químicos se neutralizam as 
forcas elétricas superficiais e se anulam as forcas repulsivas (coagulação). 
 
2) Uma aglomeração dos colóides “descarregados” até a formação de flocos que 
sedimentam a uma velocidade adequada. Esta aglomeração é facilitada pela agitação 
suave, porém completa para facilitar o contato dos flocos uns com os outros. Esta é 
chamada de floculação sem, contudo quebrá-los. 
 
O processo de coagulação/floculação/sedimentação se inicia na câmara de 
mistura rápida. A finalidade desta câmara é criar condições para que em poucos 
segundos, o coagulante seja uniformemente distribuído por toda a massa d’água. 
Nesta câmara tem-se uma agitação muito intensa, promovida por agitadores. 
Ao sair da câmara de mistura, a água segue para a câmara de floculação. 
Nesta, os flocos (sementes de flocos gerados na coagulação) irão agregando, por 
adsorção, as partículas dissolvidas ou em estado coloidal. Há casos em que são 
utilizadas duas camadas de floculação, uma com velocidade mais baixa, onde os 
flocos começam a crescer e entra com velocidade um pouco maior (para evitar a 
decantação dos flocos maiores), pois os mesmos continuam a aumentar de tamanho. 
Ao sair da câmara de floculação, a água segue para os decantadores, onde a 
velocidade é bem pequena, fazendo com que os flocos sedimentem. Durante este 
54 
caminho eles vão arrastando (e ativando) ainda partículas que vão encontrando ate 
atingir o fundo do decantador, para constituírem assim o chamado lodo químico.Reagentes Utilizados: 
 
Os reagentes utilizados no processo de coagulação são agrupados em três 
categorias: 
• Coagulantes: compostos, geralmente de ferro ou alumínio. Capazes de produzir 
hidróxidos gelatinosos insolúveis e englobar as impurezas. 
• Alcalinizantes: capazes de conferir a alcalinidade necessária à coagulação 
(cal viva - óxido de cálcio; hidróxido de cálcio; hidróxido de sódio – soda caustica; 
carbonato de sódio – barrilha). 
• Coadjuvantes: capazes de formar partículas mais densas e tornar os flocos mais 
lastrados (argila, sílica ativa, polieletrólitos, etc.) 
 
Propriedades dos Coagulantes 
• Reagem com álcalis produzindo hidróxidos gelatinosos que envolvem e adsorvem 
impurezas (remoção de turbidez). 
• Produzem íons trivalentes de cargas elétricas positivas, que atraem e neutralizam as 
cargas elétricas dos colóides que, em geral são negativas (remoção de cor). 
 
Processo de Coagulação dispersão do coagulante e sua reação com a 
alcalinidade para a formação do gel e ainda a aglomeração dessa gelatina para 
a formação do floco (floculação). 
 
 
 
Coagulação: mistura rápida e continua ainda na lenta 
Floculação: mistura lenta. 
 
 
 
Fatores que influenciam na boa floculação: 
 
- pH (concentração hidrogeniônica da água). 
- Tempo de mistura. 
- Temperatura. 
- Agitação. 
 
Os floculantes químicos mais empregados no tratamento de água são sais de 
ferro, Fe2(SO4)3 e FeCl3, ou alumínio, Al2(SO4)3 (alumen) e o mais amplamente 
utilizado é o PAC (policloreto básico de alumínio). 
 
- Sulfato ferroso (FeSO47H2O) – 
FeSO47H2O + 2 Ca(OH)2 + 1/2 O2 Fe(OH)3 + CaSO4 +13 H2 O 
 
Reação de pH alcalino (9 a 11) / clarificação de águas turvas com 
abastecimento com cal. 
 
- Sulfato de Alumínio Al2 (SO4)3 - é o mais utilizado entre os coagulantes. 
A12 ( SO4)3 + 18H2 O + 3Ca( HCO3)2 3CaSO4 + 2A1 (OH)3 + 6CO2 
 
O Al(OH)3 irá formar os flocos e o CO2 é o responsável pelo aumento da acidez 
da água. Quando a alcalinidade natural é reduzida, geralmente adiciona-se cal 
((Ca(OH))2 ou carbonato de sódio Na2CO3. 
55 
Policloreto de Alumínio: (Aln(OH)m.CL3n-m) 4 Pó cristalizado branco 
O Policloreto de Alumínio é um composto inorgânico completamente solúvel 
em água, e devido ao grande volume e da estrutura polimérica dos flóculos 
produzidos, o produto tem uma propriedade eficiente de floculação numa grande faixa 
de pH, inclusive a baixas temperaturas. 
 
 
 
Alcalinizantes: 
Dentre os alcalinizantes, o mais utilizado pelo seu baixo custo é a Cal . Podem 
também ser utilizados o hidróxido de cálcio [CaOH)2] e hidróxido de magnésio 
[Mg(OH)2]. 
 
Auxiliares de Coagulação: 
Dificuldades com a coagulação, freqüentemente, ocorrem devido aos precipitados de 
baixa decantação, ou flocos frágeis que são facilmente fragmentados sob forças 
hidráulicas, nos decantadores e filtros de areia. Os auxiliares de coagulação 
beneficiam a floculação, aumentando a decantação e o enrijecimento dos flocos. 
Os materiais mais utilizados são os polieletrólitos, a sílica ativada, agentes 
adsorventes e oxidantes. 
 
Polímeros Catiônlcos tem sido usados com sucesso, em alguns casos, como 
coagulantes prlmárlos. Embora o custo unitário destes polímeros seja cerca de 15 
vezes maior que o de sulfato, as dosagens requeridas são reduzidas, podendo igualar 
o custo final para os dois casos. 
Adicionalmente, ao contrario do lodo gelatinoso e volumoso oriundo do sulfato 
de alumínio, o lodo formado pelo uso de polímeros é relativamente mais denso e fácil 
de ser desidratado, facilitando o manuseio e disposição. 
Carvão Atlvado: Aplicam na forma de pó, tem grande poder de adsorção. É 
bastante empregado no tratamento da água com gosto e odor provocador por material 
orgânico. 
 
 
 
ÁGUA DURA 
 
 
Dá-se o nome de "água dura" às águas que levam dissolvidas grandes 
quantidades de sais de cálcio e de magnésio e outros elementos como Fe, Mn, Cu, 
Ba etc. 
É chamada de dureza temporárla quando desaparece com o calor, e dureza 
permanente, quando não desaparece sob aquecimentos. 
Domesticamente reconhece-se que uma água é mais dura ou menos dura, pela maior 
ou a menor facilidade que se tem de obter, com ela, espuma de sabão. A água dura 
tem uma série de inconvenientes: 
- é desagradável ao paladar; 
- gasta muito sabão para formar espuma e dificulta atividades de higiene; 
- dá lugar a depósitos perigosos nas caldeiras e aquecedores; 
- deposita sais em equipamentos e vasilhames empregados no cozimento de alimentos ou 
no aquecimento de água; 
56 
 
 
 
 
ÁGUA PARA PRODUÇÃO DE VAPOR 
 
 
A qualidade de água de caldeiras e os problemas dela decorrentes, como, por 
exemplo, corrosão, incrustações, depósitos nas superfícies internas dos tubos, 
contaminação produzido, dependerão, em grande parte, da qualidade das águas que 
as alimentam ou que estão envolvidas no processo de geração de vapor. 
Águas de alimentação de caldeiras de media e alta pressão devem ser 
preferencialmente desmineralizadas. Elas devem ser desaeradas , exigem ajuste do 
seu pH, combate ao O2 dissolvido remanescente. 
Qualquer anormalidade que possa ocorrer com caldeiras em operação, devido 
à qualidade de suas águas, poderá implicar na paralisação de todo processo industrial. 
 
 
 
DISSOCIAÇÕES ELETROLÍTICAS 
 
 
 
Os sais e ácidos que não se dissolvem na água sob forma de moléculas, 
formam partículas bem menores, carregadas eletricamente . 
Exemplo: HCl 4 H+ + Cl- 
NaCl 4 Na+ + Cl- 
 
 
 
 
 
DISMINERALIZAÇÃO 
 
 
Consegue-se a desmineralização de uma água ao passá-los por colunas de 
resinas catiônicas na forma H+ e aniônicas na forma OH-, separadamente, ou então 
em uma só coluna que contenha estes dois tipos de resinas (leito misto). 
 
OBJETIVO DA DISMEINRALIZAÇÃO 
 
Eliminar grande parte dos sais presentes na água, tornando-a equivalente à água 
destilada, evitando-se os problemas freqüentes de incrustações, cristalizações e 
corrosões. 
 
RESINAS TROCADORAS DE ÍONS 
 
Catiônicas: substituem hidrogênios (H+) por cátions, 
que podem ser potássio, sódio, cálcio ou magnésio. 
Aniônicas: trocam hidroxilas (OH-) por ânions, como 
fluoretos, cloretos, sulfatos, bicarbonatos. 
Leito misto: Um único vaso trabalha com resinas 
catiônica e aniônica adequadamente misturadas. O 
princípio de operação é o mesmo, mas, com as duas 
resinas misturadas. 
57 
2-
MECANISMO DE TROCA IÔNICA 
 
 
 
Somente pode ser efetuada com íons de mesma carga elétrica, isto é, permuta de 
cátions/cátions e ânions/ânions. 
As substâncias que efetuam essas permutas de íons, são resinas obtidas 
sinteticamente, em forma de pequenos grânulos (~0,5mm) denominadas resinas 
permutadoras de íons ou mais comumente resinas trocadoras catiônicas e aniônicas. 
Na desmineralização de água há uma remoção total dos cátions presentes na 
água bruta. Estes cátions serão removidos numa coluna contendo resina catiônica 
fortemente ácida em ciclo hidrogênio, onde os cátions existentes na água bruta serão 
substituídos pelo cátion H+. 
Em seguida esta água contendo agora apenas o cátion H+, portanto uma água 
decationizada (ácida), deverá passar por uma outra coluna contendo resina aniônica 
fortemente básica que trabalhando no ciclo hidróxido (OH-) irá remover todos os 
ânions existentes, sílica e gás carbônico dissolvido, substituindo-os pelo ânion 
hidroxila que, em combinação com o cátion H+, formará uma molécula de água H2O. 
As resinas possuem capacidades de troca definidas pelos fabricantes, bem 
como taxas operacionais que deverão ser obedecidas, de modo a se obter os 
resultados esperados. Após cada ciclo operacional a resina catiônica deverá ser 
regenerada com uma solução ácida (ácido sulfúrico ou ácido clorídrico), e a resina 
aniônica por uma solução de hidróxido de sódio (soda). 
Caso a água a ser desmineralizada contenha cloro, a unidade deve ser 
precedida de um filtro de carvão-ativo para evitar contaminação das resinas de troca 
iônica. 
 
 
 
 
 
TROCADOR CATIÔNICO 
CaCl2 + RH2 4RCa + 2HCl 
CaSO4 + RH2 4 RCa + H2SO4 
NaCl + RH2 4 RCa + 2HCl 
 
TROCADOR ANIÔNICO 
H2CO3 + R(OH)2 4 RCO3 + 2 H2O 
H2SO4 + R(OH)2 4 RSO4 + 2 H2O 
2HCl + R(OH)2 4 RCl2 + 2 H2O 
 
 
FILA DE REATIVIDADE: 
 
a) CÁTIONS: 
K > Na > Li > Ca > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Pb > H > Cu > Hg > Ag > Pt > Au 
 
b) ÂNIONS: 
F > O > Cl > Br > I > S > C 
 
Os que têm maior poder de fixação são os que não possuem oxigênio nas suas 
moléculas. Exemplo: Cl- terá maior poder de fixação que SO4 
58 
PROPRIEDADES DOS TROCADORES DE ÍONS 
 
- grande capacidade de troca iônica; 
- estabilidade química e estrutural; 
- boa resistência mecânica; 
- baixa resistência ao escoamento do líquido; 
- baixo custo 
 
REGENERAÇÃO DA RESINA 
 
Resina catiônica é efetuada através de aplicação de ácido clorídrico. 
Resina aniônica é efetuada através de aplicação de soda cáustica. 
Leito misto: O sistema de troca iônica por leito misto requer cuidados especiais para 
sua regeneração, como a separação física das resinas, introdução de ácido e soda 
simultâneos e diferentes lavagens. Com duas resinas dentro do mesmo vaso, três 
visores de observação são necessários para um bom acompanhamento do processo 
de regeneração. Com um regenerante (ácido) entrando por baixo do vaso e outro por 
cima (soda), um coletor especial deve ser instalado exatamente na altura da linha de 
separação das resinas. 
 
 
CONDUTIVIDADE ELÉTRICA 
 
 
A condutividade de uma solução eletrolítica é a expressão numérica quantitativa da 
sua capacidade de transportar a corrente elétrica. 
Qual o mecanismo responsável pela condutividade? 
Ao contrário do que ocorre nos condutores metálicos, nos quais a corrente elétrica é 
transportada por elétrons livres, o transporte de cargas nas soluções eletrolíticas é 
realizado por íons. Todos os íons presentes na solução participam dessa condução e, 
por essa razão, pode-se dizer que a condutividade fornece uma informação global, por 
natureza não específica. A maioria dos ácidos, bases e sais inorgânicos são bons 
condutores da corrente elétrica ao passo que substâncias orgânicas, que não se 
dissociam em solução (benzina, gasolina, açúcares por exemplo), não são condutoras. 
 
FATORES QUE INFLUENCIAM A CONDUTIVIDADE ELÉTRICA 
 
* DA CONCENTRAÇÃO GLOBAL EM ESPÉCIES IONIZADAS. 
Quanto maior a quantidade de íons numa solução, maior será sua condutividade. 
* DO TIPO DE ÍONS. 
Quanto menor o íon, maior será sua mobilidade e, portanto, maior sua condutividade. 
* DA NAUTUREZA DO SOLVENTE. 
Solventes polares (água, amônia, álcool metílico, etc...) exaltam a ionização das 
substâncias dissolvidas e, portanto, favorecem a condutividade. 
* DA TEMPERATURA. 
A condutividade eletrolítica aumenta com a temperatura. De modo geral esse efeito é 
devido ao fato de que a mobilidade individual dos íons aumenta com a temperatura e 
que a viscosidade do solvente diminui. 
 
CONDUTIVÍMETRO 
É instalado na saída do trocador aniônico, indica a qualidade da água tratada. A 
subida da condutividade acima dos padrões requeridos indicam a necessidade de se 
colocar os trocadores em regeneração. 
59 
 
 
TRATAMENTO DE ÁGUA NA CTJL 
 
 
Os métodos mais comuns de tratamento são: pré - decantação, coagulação, 
sedimentação, filtração, neutralização, desinfecção e aeração. 
O tratamento inicial da água bruta é realizado na estação de pré - tratamento 
de água que faz parte dos serviços auxiliares e tem caráter essencial porque repõe as 
perdas de água industrial em vários sistemas operacionais e efetua a distribuição de 
água potável para todo complexo. 
No CTJL, temos três estações de pré - tratamento de água bruta: ETA/A/B/C. 
Em cada uma das estações de tratamento de água há interligação com os sistemas 
operacionais das usinas. 
O tanque de água industrial e a cisterna de água potável da ETA/B suprem 
diariamente os tanques de água da ETA/A. O tanque de água industrial da ETA/B 
também é provido de equipamentos que permitem transferir água industrial, para os 
tanques de ETA/C, quando há necessidade. 
A água armazenada no tanque de água industrial, na cisterna de água potável 
e no tanque de água pré - tratada (potável) é transferida para os sistemas de água 
potável, sistema de água de proteção contra incêndios, sistema de água para a 
desmineralização, sistema de resfriamento de mancais e sistema de água de serviço, 
nas usinas. 
Os equipamentos utilizados na ETA´s são bombas dosadoras e tanques de 
produtos químicos, um vaso clarificador, filtros de areia, filtro de carvão ativado, 
bombas centrifugas de transferência de água para tanques de armazenamento e rede 
de distribuição. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXERCÍCIOS 
 
 
1. Qual a função das resinas catiônicas e aniônicas na desmineralização da água? 
 
 
 
 
 
2. Justifique: Quanto mais baixo o pH, a água será mais "mole" ou "macia". 
 
 
 
 
 
3. Monte uma equação química onde aparece o composto responsável pela dureza e 
o composto que vai amolecer a água. 
 
 
 
 
 
4. Eliminando os sais da água (desmineralização) , o que evitamos? 
60 
 
 
 
5. Justifique a ocorrência de uma maior fixação do íon Ca+2 em relação ao íon Mg+2. E, 
nos ânions, quem tem maior poder de fixação? 
 
 
 
 
 
 
 
6. O que são trocadores de íons? Qual sua utilidade? 
 
 
 
 
 
 
 
7. Explique o que você entendeu por permutação iônica. 
 
 
 
 
 
 
 
8. Quais as propriedades de um bom trocador de íons? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
61 
TRATAMENTO INTERNO DA CALDEIRA OU TRATAMENTO 
QUÍMICO 
 
 
Nos sistemas geradores de vapor existem três inimigos: incrustações, 
corrosão e o arraste. 
As incrustações são originadas pelo aumento de concentração de sais e 
outras substâncias dissolvidas e/ou suspensas na água, uma vez que estes materiais 
não saem junto com o vapor em condições normais de operação. Ao atingirem o ponto 
de saturação, estas substâncias se precipitam, formando um agregado muito duro e 
aderente nas superfícies de troca térmica das caldeiras. Como conseqüência, temos a 
diminuição da transferência de calor, aumento no consumo de combustível e queda na 
produção de vapor, podendo até mesmo causar o rompimento de tubulações devido 
ao superaquecimento. 
Para eliminar este sério inconveniente, deve-se proceder com um correto 
tratamento químico interno da água do equipamento, através da adição de agentes 
dispersantes/ seqüestrantes, fosfatos (se for o caso) e um adequado regime de 
descargas. 
A corrosão em caldeiras é geralmente causada pela presença de gases 
dissolvidos (principalmente o oxigênio) e sua reação com o ferro presente. 
Como medida preventiva, é feita a desaeração na água de alimentação da 
caldeira, através de métodos mecânicos (desaeradores) complementados 
quimicamente pela adição de seqüestrantes de oxigênio, tais como o sulfito de sódio 
ou hidrazina. 
O arraste como o próprio nome diz, trata-se de um fenômeno caracterizado 
pelo arraste de água da caldeira para a linha de vapor, causando os mais diversos 
inconvenientes, a saber: formação de depósitos em superaquecedores, turbinas, 
válvulas e acessórios da seção pós-caldeira, queda acentuada no rendimento de 
equipamentos que utilizam vapor para aquecimento, entre outros. 
Pode ser combatido através de alguns procedimentos simples, destacando-se: 
manutenção dos limites de sólidos dissolvidos e suspensos na água da caldeira; 
evitando-se a contaminação por materiais orgânicos e dosagem excessiva de soda 
cáustica; equilibrando produção e demanda de vapor, evitando as elevações bruscas 
de consumo. 
Por fim, devido às temperaturas relativamente amenas que encontramos na 
água de resfriamento, temos um inconveniente bastante indesejável: o crescimento 
microbiológico, sobretudo de certas classes de organismos tais como algas, bactérias 
e fungos. Para se controlar o desenvolvimento microbiológico, é comum o uso de 
agentes denominados biocidas. 
Só para ilustrar: algumas espécies particulares de bactérias são causadoras 
diretasde corrosão (elas praticamente “comem” o ferro), tais como as bactérias 
anaeróbias redutoras de sulfato. 
Em muitos sistemas de resfriamento recomenda-se a instalação de um filtro 
em paralelo, cujo objetivo é reter o material em suspensão, removendo-o da água de 
resfriamento. Com a instalação desses filtros, observa-se uma significativa redução na 
dosagem de insumos químicos, além da diminuição das taxas de corrosão e formação 
de depósitos indesejáveis. Um tipo particular de filtro bem sucedido empregado nestes 
sistemas é o chamado filtro Bernoulli, que é auto-operado e realiza automaticamente 
as operações de limpeza do meio filtrante e descarte do material retido, sem a 
necessidade da interrupção da operação. 
62 
 
 
 
EXERCÍCIOS 
 
 
1. São inimigos nos sistemas geradores de vapor: 
 
a) incrustações, corrosão e o arraste. 
b) incrustações, desmineralização da água e o arraste. 
c) filtração, corrosão e o arraste. 
 
2. Enumere a 2ª coluna de acordo com a 1ª: 
 
( 1 ) incrustação ( ) causada pela presença de gases dissolvidos (principalmente o 
oxigênio) e sua reação com o ferro presente 
( 2 ) corrosão ( ) causado pelo arraste de água da caldeira para a linha de vapor. 
( 3 ) arraste ( ) causado pelo aumento de concentração de sais e outras 
substâncias dissolvidas e/ou suspensas na água. 
 
 
 
3. Marque ( V ) ou ( F ): 
 
( ) As incrustações provocam além de outros fatores: a diminuição da transferência 
de calor, aumento no consumo de combustível e queda na produção de vapor. 
( ) Para evitar a corrosão deve-se fazer a desaeração na água de alimentação da 
caldeira, pela adição de seqüestrantes de oxigênio, tais como o sulfito de sódio ou 
hidrazina. 
( ) Jamais deve-se instalar filtro em paralelo, pois ele pode reter o material em 
suspensão, aumentando assim os danos causados à caldeira. 
( ) Por causa das temperaturas relativamente amenas que encontramos na água de 
resfriamento, temos um inconveniente bastante indesejável: o crescimento 
microbiológico, sobretudo de certas classes de organismos tais como algas, bactérias 
e fungos. 
( ) Para se controlar o desenvolvimento microbiológico, nunca deve-se usar agentes 
biocidas. 
63 
 
 
PRECIPITADORES ELETROSTÁTICOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O controle de emissões de particulados de processos industriais ganhou 
importância crescente desde a parte final do século XIX. A tecnologia do precipitador 
eletrostático foi desenvolvida por Frederick Cottrell, e tem sido usada desde o início 
deste século. A primeira instalação bem sucedida coletava névoa de ácido sulfúrico. 
Os primeiros precipitadores a usarem o processo arame / placa coletavam pé de 
cimento. Quando as caldeiras de carvão pulverizado se tornaram mais comuns, os 
precipitadores continuaram a se desenvolver e tiveram um papel importante na coleta 
de cinza em suspensão graças à sua elevada eficiência de coleta. No final dos ano 20, 
o projeto básico dos precipitadores como conhecemos hoje já estava estabelecido. 
Durante os anos 60, a nova ênfase na proteção ambiental catalisou melhorias nos 
dispositivos de controle de particulados, permitindo que os precipitadores atingissem 
eficiência de coleta ainda mais alta. 
As limitações mundiais sobre emissões, cada vez mais exigentes, prescreveram 
eficiência de remoção de particulados da ordem de 99,5 a 99,9 %, sendo esta uma 
das vantagens em relação aos outros dispositivos, como ciclone. 
64 
 
 
EQUIPAMENTO 
 
O processo de precipitação eletrostática consiste em três passos fundamentais: 
carga do particulado, coleta do particulado e remoção do material coletado. 
A figura abaixo ilustra o princípio básico. Em poucas palavras, é um aparelho que 
limpa gases de processo usando forças elétricas para remover partículas sólidas 
carregadas pelo fluxo de gás. Os gases sujos são passados através de um campo 
elétrico intenso formado entre eletrodos de polaridade oposta. Os eletrodos de 
descarga - assim chamados devido à descarga de efeito corona que resulta da 
aplicação de uma alta tensão – atribuem uma polaridade negativa às partículas. Essas 
partículas são então atraídas aos eletrodos coletores, que são positivos em relação 
aos eletrodos de descarga, e na realidade são ligados à terra através da estrutura ou 
através de cabos de aterramento. 
As partículas se acumulam em uma camada no eletrodo coletor aterrado até que 
uma batida seja aplicada aos coletores para desalojar e desmembrar a camada em 
folhas aglomeradas que são suficientemente pesadas para caírem na tremonha sem 
serem arrastadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O processo de precipitação 
 
O processo completo de precipitação eletrostática consiste em cinco passos 
básicos que operam em base contínua: 
 
Distribuição de gás para a zona de tratamento; 
Carga da partícula / descarga corona (condução do gás); 
Deposição do pó sobre as placas coletoras; 
Acumulação (aglomeração) do pó; 
Remoção do material coletado. 
 
Uma vez que as partículas estejam carregadas, elas rumarão para uma 
superfície de carga oposta devido á atração eletrostática (cargas opostas se atraem). 
65 
O particulado coletado será removido por batimento. Esta seqüência de carga, coleta e 
remoção e comumente chamada de precipitação. 
Secionalização elétrica 
 
O desempenho de um precipitador depende em parte do número de seções ou 
campos instalados. A tensão máxima que um dado campo mantém é afetada pela 
concentração das partículas e distribuição de seu tamanho. Esses parâmetros podem 
variar de um ponto para outro dentro de uma unidade. Para manter cada seção do 
precipitador trabalhando com alta eficiência, o uso de seções pequenas e 
independentes é recomendado. 
A necessidade de campos separados vem principalmente do fato que requisitos de 
potência de entrada diferem para os vários pontos dentro do precipitador. Por 
exemplo, o campo de entrada de um precipitador é sujeito a concentrações muito mais 
altas de pó do que o campo de saída, e o campo de entrada coletará até 80 % do pó, 
como valor típico. 
Nos campos posteriores, a carga de pó é menos concentrada. Conseqüentemente 
a corrente de corona é maior em campos subseqüentes. É mais provável que a carga 
da partícula seja limitada por centelhamento excessivo nos campos de entrada do que 
nos campos de saída. A potência de corona para as seções de saída deve ser muito 
alta para carregar as partículas menores. 
Se o precipitador tivesse apenas um conjunto transformador / retificador, o 
centelhamento excessivo limitaria a potência de entrada para todo o precipitador. Isso 
resultaria numa redução na eficiência total de coleta. 
O precipitador é dividido em uma série de seções ou campos de barramento, 
energizados independente, na direção do fluxo de gás. Cada campo age como um 
precipitador independente, precedido ou seguido de outro precipitador independente. 
Outra razão importante para se ter múltiplos campos é a possibilidade de se ter 
falha elétrica em uma ou mais campos. 
 
 
 
Carregando partículas em um precipitador 
 
Devido ao fato que a maioria dos precipitadores tem placas como eletrodos de 
coleta, esse arranjo será utilizado para descrever como as partículas são removidas 
de um gás em um precipitador eletrostático típico. 
As partículas suspensas no gás são carregadas quando passam pelo precipitador 
pela corrente direta pulsante de alta tensão, aplicada ao sistema dos eletrodos de 
descarga. Os eletrodos de descarga são carregados negativamente, e as placas 
coletoras são aterradas. A tensão aplicada é aumentada até que produza uma 
descarga por efeito corona. Se você pudesse olhar dentro de um precipitador, você 
veria a corona como um brilho intenso em torno do eletrodo de descarga. 
A corona faz com que as moléculas do gás se ionizem. Os íons negativos do gás 
bombardeiam as partículas suspensas do fluxo de gás, impondo uma carga negativa a 
elas. As partículas carregadas negativamente então migram ao eletrodo coletor e sãocoletadas. 
66 
 
 
 
 
Geração da corona 
 
A corona é um fenômeno de descarga pelo qual moléculas gasosas são ionizadas 
por colisão de elétrons na região de um forte campo elétrico. O campo elétrico intenso 
próximo ao eletrodo de descarga acelera os elétrons livres presentes no gás. Esses 
elétrons adquirem velocidade suficiente para ionizar moléculas do gás por colisão, 
produzindo um íon positivo e um elétron livre adicional. 
Os eletros livres adicionais criam mais elétrons livres conforme vão colidindo com 
moléculas adicionais de gás. Esse processo é chamado multiplicação em avalanche e 
ocorre na região de luminescência da corona. A multiplicação em avalanche 
continuará até que a intensidade do campo elétrico local diminua e não haja energia 
suficiente para perpetuar a ionização. Nesse ponto os elétrons não estarão movendo- 
se com velocidade suficiente para ionizar as moléculas do gás por colisão, 
Os íons positivos, mais lentos, migram de volta ao eletrodo de descarga negativo e 
forma novos elétrons livres por emissão secundária, impactando o fio de descarga ou 
o gás no espaço em volta dele. Os elétrons extremamente móveis produzidos durante 
a multiplicação por avalancha seguem as linhas de campo em direção ao eletrodo de 
coleta. 
Os elétrons deixam a região intereletródica. A magnitude do campo elétrico 
diminui, e a velocidade dos elétrons livres diminui. Quando os elétrons impactam 
com as moléculas de gás na região intereletródica, eles são capturados e íons 
negativos de gás são criados. Esses íons negativos servem como principal mecanismo 
para carregar eletricamente o pó. 
Os íons negativos do gás migram em direção ao eletrodo de coleta aterrado. Uma 
carga espacial, que é uma concentração estável de íons negativos de gás, é formada 
na região intereletródica. Um aumento na tensão aplicada aumentará a intensidade do 
campo e a formação de íons, até que ocorra uma centelhamento. Este é um surto 
repentino de corrente elétrica localizada através da camada de gás entre os eletrodos 
67 
de descarga e coleta e refere-se ao centelhamento interno entre estes. Causa um 
colapso imediato do campo elétrico. 
O efeito corona é um fenômeno relativamente comum em linhas de transmissão 
com sobrecarga. Devido ao campo elétrico muito intenso nas vizinhanças dos 
condutores, as partículas de ar que os envolvem tornam-se ionizadas e, como 
conseqüência, emitem luz quando da recombinação dos íons e dos elétrons. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ATIVIDADES 
 
 
Trabalho sobre precipitador eletrostático, sua historia, mecanismo e importância na 
Usina. 
68 
AGITAÇÃO E MISTURA 
 
 
As Operações de agitação e mistura: são operações normais em plantas químicas 
para homogeneizar a mistura formada por diferentes componentes (reagentes e 
produtos). São operações importantes em reatores, partes essenciais em qualquer 
processo. 
 
A agitação manual, pouco eficiente, consiste, por exemplo, em sacudir o balão 
de vidro ou um tubo de ensaio que contém a solução ou a suspensão a homogeneizar. 
A agitação elétrica pode ser feita por um agitador que roda em torno de seu 
eixo movido por um motor de velocidade variável, sendo a ligação entre os dois, em 
geral, feita por um pequeno tubo de borracha espessa, deste modo dando certa 
flexibilidade ao sistema. A pá agitadora pode ser em vidro, metal ou teflon. 
A Agitação magnética de soluções com viscosidade não excessivamente alta é 
também freqüentemente usada, por exemplo, em agitadores com um imã permanente 
rotatório colocado sob a solução a agitar; esse imã arrasta, no seu movimento, uma 
barra contida no interior daquela solução; alguns modelos incorporam uma placa 
elétrica de aquecimento. 
 
Agitadores magnéticos 
 
 
 
 
OBJETIVOS DA AGITAÇÃO E MISTURA 
 
- Misturar líquidos miscíveis. 
- Dispersão de líquidos imiscíveis. 
- Dispersar um gás num líquido - aeração. 
- Promoção de transferência de calor. 
- Promoção de transferência de massa. 
- Redução de aglomerado de partículas. 
- Acelerar reações químicas. 
- Obter materiais com propriedades diferentes daquelas do material originário. 
- Aquecimento e resfriamento de soluções. 
69 
 
PROPRIEDADES QUE INFLUENCIAM NA MISTURA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TIPOS DE FLUIDOS 
 
Newtoniano: É o fluido que possui a viscosidade constante. Todos os gases e 
líquidos, de massa molecular baixa, são newtonianos, assim como as misturas de 
líquidos de pequena massa molecular. Ex. óleo 
Não newtoniano: É uma substância que se comporta como sólida e líquida ao mesmo 
tempo. Ex: amido de milho em água, argila em água. 
 
Fluidos Plásticos e Pseudoplásticos: 
 
Plásticos: São os líquidos ou materiais deformáveis que requerem a aplicação de 
uma determinada força antes de escorrer. 
Ex. pasta de dentes, cremes cosméticos, gorduras. 
Pseudoplásticos: viscosidade diminui com velocidade. São fluidos que apresentam 
um comportamento não-newtoniano. 
Ex. ketchup. 
 
 
VISCOSIDADE 
 
A viscosidade mede a resistência de um líquido em escoar e não está 
diretamente relacionada com a densidade do líquido. 
Por exemplo, o óleo de soja utilizado para cozinhar é mais viscoso que a água, 
embora seja menos denso. Apesar da nítida diferença entre viscosidade e densidade, 
é comum ouvir a frase “este líquido é muito denso” para se referir a um líquido que tem 
dificuldade em escoar. A frase correta deveria ser “este líquido é muito viscoso”. 
A viscosidade também depende da temperatura. O óleo de um motor, por 
exemplo, é muito menos viscoso a temperaturas mais altas do que quando o motor 
está frio. 
 
 
Rugosidade do sólido: Para deslocar um sólido que repousa sobre outro 
sólido, é necessário aplicar algum esforço que será tanto maior quanto mais rugosas 
forem as superfícies em contato. Quando as superfícies são polidas, o esforço pode 
ser bem pequeno para realizar o deslocamento. 
 
Cisalhamento: O cisalhamento é a capacidade de cortar de um impelidor. 
 
 
 
 
EQUIPAMENTOS PARA MISTURA 
 
Os sistemas de mistura apresentam em comum: 
- Líquido a ser misturado (agitado); 
- Vaso que contém o líquido; 
- Equipamento mecânico que gera a turbulência. 
 
 
 
AGITADOR 
Agitador é uma máquina 
rotativa destinada a promover a 
mistura de produtos em fase líquida. 
É composto por um eixo com um 
elemento de mistura, denominado 
impelidor, por um motor, sistema de 
redução de rotação, sistema de 
selagem, flange ou placa base de 
apoio, e eventualmente o mancal de 
fundo. 
A escolha do tipo de agitador 
está relacionada, principalmente, 
com a viscosidade e estado físico de 
reagentes e produtos. 
 
O AGITADOR E SEUS COMPONENTES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
70 
71 
 
 
TIPOS DE IMPELIDORES OU IMPULSORES: 
 
 
 
FLUXO RADIAL 
 
São aqueles cuja maioria das 
linhas de fluxo tendem a ser de forma 
perpendicular ao eixo do agitador, ou 
seja tendem a impulsionar a massa 
líquida contra as paredes do tanque. 
São impelidores geralmente de alto 
consumo de potência, com maior 
capacidade dispersiva, e mais 
agressiva aos produtos. Normalmente 
são aplicados em processos em que 
se requeiram ações dispersivas, tais 
como dispersão gasosa, transferência 
de massa, dissolução de materiais sólidos agregados e friáveis, bem como opção de 
impelidor para instalação em tanques com baixo nível de líquido. 
 
FLUXO AXIAL 
 
São aqueles cuja maioria das linhas de fluxo tendem a ser paralelas ao eixo do 
agitador, ou seja, tendem a impulsionar a massa líquida para o fundo do tanque. São 
impelidores de menor consumo de potência, baixa agressividade, e grande 
abrangência na distribuição geométrica do fluxo dentro do tanque. São os impelidores 
aplicados na maioria dos processos agitados, tais como mistura de produtos líquidos, 
sólidos em suspensão, transferência de calor, etc. 
De uma forma geral podemos afirmar que impelidores de fluxo radial são mais 
agressivos e cisalhantes que os de fluxo axial. 
O outro fatorque define o grau de cisalhamento de um sistema de agitação é a 
velocidade periférica de seus impelidores, quanto maior for esta velocidade maior será 
o poder de corte do impelidor. 
 
 
 
72 
Tipos de Operações: 
 
a) Batelada 
- Usados para materiais viscosos, plásticos e sólidos. São pontos importantes. 
- Tempo para obtenção do resultado desejado. 
- Facilidade e rapidez de descarga e limpeza. 
- Consumo de energia. 
 
b) Contínuos 
- Para gases, líquidos de baixa viscosidade e suspensões. 
 
 
 
ESCOAMENTO DO FLUIDO 
 
O tipo de escoamento depende: 
- do tipo de lâmina utilizada; 
- do tamanho do tanque; 
- das características do fluido; 
- dos dificultores; 
- do impulsor utilizado. 
 
 
 
 
FORMAÇÃO DO VÓRTICE 
 
- Produzido pela ação da força centrífuga que age no líquido em rotação, devido à 
componente tangencial da velocidade do fluido. 
- Geralmente ocorre para líquidos de baixa viscosidade (com agitação central). 
 
Maneiras de evitar o vórtice: 
- descentralizar o agitador; 
- inclinar o agitador de 15 em relação ao centro do tanque; 
- colocar o agitador na horizontal; 
- usar dificultores. 
73 
FRAGMENTAÇÃO DOS SÓLIDOS 
Operação unitária pela qual se diminui o tamanho médio das partículas de um 
produto mediante forças mecânicas. 
Minério bruto 4 blocos amorfos com grandes dimensões 4 inconvenientes ao 
seu processamento. Assim sendo, a primeira operação de beneficiamento consiste na 
fragmentação desses blocos, reduzindo-os a partículas menores com dimensões 
adequadas ao seu manuseio. 
 
 
OBJETIVOS DA REDUÇÃO DE TAMANHOS 
 
 
a) Aumentar as superfícies: Aumentar o número de partículas, reduzindo a perda de 
materiais durante sua utilização: 
- Reações químicas 
- Extração 
- Secagem 
 
b) Diminuir o tamanho para separar dois ou mais constituintes: 
Alguns materiais são encontrados na natureza misturados com outros, sendo 
necessário quebrá-lo para liberar os materiais, como, por exemplo, o granito que após 
a redução de tamanho é possível separar quartzo, feldspato e areia. 
 
c) Mistura mais íntima entre dois sólidos: 
É o caso de muitos produtos farmacêuticos em pó. 
 
d) Modificar propriedades de um material: 
- Reatividade química 
- Cor (intensidade) 
- Poder de revestimento de pigmentos 
- Especificação de produtos comerciais (diversas granulometrias). 
 
- Reatlvldade química: 
 
Ao utilizarmos partículas menores, existe maior interação entre os produtos 
utilizados, aumentando a reatividade química entre os componentes da reação, 
redução de perdas com materiais que não tenham reagido e redução do tempo de 
reação. 
 
- Cor: 
O poder de tingimento de pigmentos é maior quando o tamanho das partículas for 
menor. 
 
- Secagem: 
Também a secagem é influenciada pelo tamanho do grão, pois se utiliza muito mais 
energia para secar um bloco de qualquer material do que secar fragmentos de menor 
tamanho do mesmo material. 
 
- Especlflcação de Produtos comerclals: 
Podemos citar o pó utilizado para lixas onde, numa lixa mais fina as partículas são 
reduzidas a tamanhos pequenos e, para lixas grossas podemos utilizar partículas 
maiores. 
74 
MECANISMOS UTILIZADOS PARA FRAGMENTAR PARTICULAS. 
 
 
A fragmentação é uma operação complexa e para que os sólidos sejam 
fragmentados, são necessários diferentes tipos de solicitações, sendo que cada 
equipamento pode utilizar mais de um tipo, que será empregado para um ou mais 
tipos de materiais a serem processados. 
Tipos de solicitações utilizadas industrialmente: 
 
- Compressão - mais importante na trituração de materiais espessos. 
- Impacto; 
- Atrito ou Abrasão; 
- Corte e/ou cisalhamento - forças associadas à moagem ou à redução de tamanho 
para obter produtos de tamanho muito menor em pó. 
 
Equipamentos 
 
- Britadores: grande para médio. 
- Trituradores: para graus médios de divisão. 
- Moinhos: reduzir médios a pó. 
 
 
TIPOS DE BRITADORES: 
 
 
•Mandíbulas 
•Giratório 
•Cônicos 
•Impacto e Martelos 
•Rolo Simples 
•Rotativo 
•Tipo Gyradisc 
•Rolo Duplo 
 
Britadores de mandíbulas: equipamento adequado à quebra inicial de rochas e ou 
minérios (sólidos em geral) com a finalidade de aumentar a superfície de contato, 
diminuindo dessa forma os tamanhos das partículas. 
O britador de mandíbulas atende várias necessidades - desde rochas duras e 
abrasivas até vários materiais de reciclagem. A trituração real ocorre entre uma 
mandíbula estacionária e outra articulada. É praticamente o único tipo empregado 
como britador primário. A mandíbula móvel é dotada de movimento de vaivém. O 
bloco de pedra é comprimido contra a mandíbula fixa, fragmentando-se. 
 
 
 
Britador Giratório: Britagem Primária 
 
Britador de Impacto 
Pequenas e médias capacidades. Aceita material argiloso. Material pouco abrasivo 
75 
 
 
 
 
TRITURADORES 
A trituração pode ser considerada muito ineficaz do ponto de vista energético. 
Somente uma pequena parte da energia é empregada realmente para a ruptura 
ou fragmentação do sólido. A maior parte se dirige para a deformação desse sólido 
e a criação de novas linhas de sensibilidade que pode produzir a ruptura sucessiva 
dos fragmentos. O resto da energia se dissipa em forma de calor. 
 
TIPOS DE TRITURADORES: 
De pinos 
De martelos 
De rolos ou cilindros 
 
MOINHOS 
 
 
Finalidade dos Moinhos em Termoelétricas: 
Os moinhos de carvão são máquinas feitas para reduzir o carvão bruto em 
partículas de uma finura compatível com o requisito para uma queima eficiente. 
Normalmente a finura desejada é tal que 70-75% do carvão pulverizado passara 
através de uma malha de 200 mesh. 
Além da sua função de triturar o carvão, os moinhos para o sistema de 
queima, adicionalmente tem que efetuar a secagem e classificação por tamanho do 
carvão durante a permanência do mesmo no interior do moinho. 
 
Controle de temperatura do moinho: 
A temperatura da mistura ar e carvão também é controlada porque uma 
temperatura muito baixa impede uma pulverização eficiente e uma temperatura muito 
alta pode causar a queima do carvão antes dos queimadores. 
O controle de temperatura é normalmente efetuado misturando ar frio com o ar 
quente na entrada do moinho. 
O carvão armazenado nos silos chega aos respectivos moinhos através dos 
alimentadores. 
Nos moinhos, o carvão bruto recebido é moído, seco e classificado. 
 
 
TIPOS DE MOINHOS: 
MOINHOS DE MARTELO; 
MOINHOS DE ESFERA; 
MOINHOS DE ROLOS; 
MOINHOS DE PEQUENA ESCALA 
76 
 
 Alimentação Produto 
Britadores 
 
Primários ou grosseiros 
 
Secundários ou 
intermediários 
 
 
 
10 cm a 1,50 m 
 
0,5 a 5 cm 
 
 
 
0,5 a 5 cm 
 
0,1 a 0,5 cm 
Moinhos 
 
Finos 
 
Coloidais 
 
 
 
0,2 a 0,5 cm 
 
80 mesh 
 
 
 
200 mesh 
 
Até 0,01 µ 
 
 
 
 
Relação de Fragmentação. 
 
A relação entre o diâmetro de alimentação (D1) e o diâmetro do produto ( D2) é 
denominada relação de fragmentação (m): 
 
m = D1 
D2 
 
 
 
 
 
Desintegração: 
Aplicação do esforço ocasionando fissuras. 
Concentração de esforço até valor crítico 4 crescimento e ramificação das 
fissuras 4 ruptura. 
Se aumentarmos a força de um impacto súbito num sólido, aumenta o número 
de partículas finas, mas não diminui o tamanho delas. Portanto: 
- Tamanho das partículas finas: está relacionado com a estrutura do material. 
- Tamanho das partículas maiores: tem relação com o processo utilizado nesta 
redução de tamanho. 
77 
 
 
EXERCÍCIOS 
 
 
1. Enumere a 2ª coluna de acordo com a 1ª: 
 
( 1 ) Britagem ( ) Reduzir sólidos médios a pó. 
( 2 ) Trituração ( ) Reduzir os blocos com grandes dimensões em blocos menores. 
( 3 ) Moagem ( ) Aceita material argiloso. 
 
2. Marque ( V ) ou ( F ) : 
 
( ) A fragmentação do sólido tem como principal objetivo aumentar o número de 
partículas para facilitar seu manuseio. 
( ) O quartzo, feldspato e mica (areia) são componentes do granito após a sua 
redução de tamanho. 
( ) Partículas menores dificultam a interação entre produtos utilizados, aumentando a 
reatividade química entre os componentesda reação. 
( ) Na secagem dos sólidos o tamanho dos grãos de nada influenciará. 
( ) Na secagem o tamanho do grão a diminuição do tamanho dos grãos influencia 
muito, pois se utiliza muito mais energia para secar um bloco de qualquer material do 
que secar fragmentos de menor tamanho do mesmo material. 
 
 
 
3. São tipos de solicitações utilizadas industrialmente na fragmentação dos sólidos: 
 
a) Compressão b) Impacto c) filtração d) destilação 
 
 
 
4. Deve-se fazer o controle da temperatura nos moinhos por que: 
 
a) Uma temperatura muito alta impede a pulverização eficiente 
b) uma temperatura muito alta pode causar a queima do carvão antes dos 
queimadores. 
c) O controle da temperatura se faz dentro do moinho misturando-se o ar quente com 
o ar frio. 
d) Os alimentadores levam o carvão dos silos até ao moinho. 
 
 
 
TRABALHO 
 
Este trabalho deverá ser desenvolvido em equipes nas unidades A, B ou C da 
Tractebel Energia 
 
Sistema de ar e gases de combustão. 
Sistema de abastecimento de carvão. 
Moinhos de carvão 
Ventiladores forçado, induzido e primário. 
78 
SEPARAÇÃO DOS SÓLIDOS LÍQUIDOS E GASES 
 
 
 
 
OBJETIVOS 
 
 
- Limpeza de gases; 
- Evitar a poluição; 
- Segurança; 
- Recuperar material arrastado. 
 
EQUIPAMENTOS 
 
 
Depende: 
- Do tamanho das partículas; 
- Concentração; 
- Vazão do gás; 
- Temperatura do gás e características físico-químicas. 
 
A) Câmara Gravitacional 
A câmara diminui a velocidade do efluente gasoso, ajudando a ação da 
gravidade, sedimentando as partículas na superfície de coleta do equipamento. 
Normalmente estes equipamentos são “pré-coletores”, retendo as partículas 
maiores e deixando as menores para equipamentos seqüenciais mais eficientes. 
A câmara de sedimentação é um equipamento de controle para a coleta de 
material particulado de dimensões grandes. Para partículas abaixo de 50µm a 
eficiência de remoção cai. 
 
B) Ciclone 
O ciclone baseia-se na ação da força centrifuga que age sobre as partículas 
carregadas pelo fluxo de gás, empurrando-as na direção das paredes, e retirando-as 
do fluxo gasoso. 
 
C) Filtro de Manga 
Um dos muitos processos que podem ser usados para eliminar 
partículas grandes e intermediárias (maiores que 20 micra de diâmetro) por meio de 
filtros de tecido. 
Este aparelho opera de modo similar à bolsa de um aspirador de pó, 
deixando passar o ar e as partículas menores e retendo as partículas maiores. 
 
COLETORES DE PROCESSO ÚMIDO 
 
 Lavadores de Gases 
Os lavadores de gases são 
empregados em determinados casos 
para separação de particulados 
existentes nos fluxos dos gases. 
É uma coluna de enchimento 
(com materiais especiais), onde o 
efluente gasoso sobe percorrendo os 
caminhos preferenciais e o efluente 
líquido desce, favorecendo o contato 
entre as duas fases (gasosa e líquida). 
79 
Aplicado em ambientes geralmente agressivos e, em atividades de processos 
geradores de poluentes como: 
- Indústrias químicas, farmacêuticas, de plásticos e elastômeros; 
- Mineração e siderúrgicas; 
- Indústrias de fertilizantes; 
- Fundição de metais ferrosos e não ferrosos, e outras... 
- Em cozinhas profissionais de indústrias, restaurantes, fast-foods, e mesmo de hotéis 
e hospitais. 
 
Absorção Gasosa 
É uma operação na qual uma mistura gasosa entra em contato com um líquido 
tendo como objetivo a dissolução preferencial na fase líquida de um ou mais 
componentes da mistura gasosa. 
Desta forma existirá transferência de massa de pelo menos um componente do 
gás (soluto), da fase gasosa para a fase líquida. O soluto assim transferido diz-se 
absorvido pelo líquido. 
As operações de absorção são de emprego generalizado nas indústrias 
químicas, petroquímicas e de alimentos bem como nos equipamentos do controle de 
poluição. 
A absorção pode ser um processo puramente físico ou seguido por reações 
químicas, dependendo do grau de solubilidade do soluto no solvente . 
Quando a água e hldrocarbonetos são usados como absorventes, geralmente 
não ocorrem reações entre o absorvente e o soluto, e o processo é vulgarmente 
designado como absorção física. 
Quando hidróxido de sódio aquoso (uma base forte) é usado como absorvente 
para dissolver um gás ácido, a absorção é acompanhada por uma rápida e irreversível 
reação de neutralização na fase líquida e o processo é referenciado como absorção 
química. 
A absorção com reação química, tem vasta aplicação industrial, principalmente 
para a remoção de gases ácidos, misturas inertes e hidrocarbonetos em correntes de 
ar. 
As reações químicas podem aumentar a taxa de absorção, a capacidade de 
absorção dos solventes e a seletividade (dissolvendo preferencialmente certos 
componentes do gás, eventualmente convertendo substâncias nocivas em compostos 
inofensivos). 
A absorção é utilizada também, para a recuperação dos produtos gasosos de 
misturas diluídas, como é o caso da lavagem do gás de coque para absorção de 
amônia (NH3). 
Os processos de absorção de NOx são relevantes para a produção de HNO3 
utilizado na fabricação de fertilizantes inorgânicos, como o nitrato de amônia. 
 
 
 
 
ABSORÇÃO POR CARVÃO ATIVADO 
 
Neste método os odores são removidos do fluxo de ar pelo Carvão Ativado. 
É um processo seletivo e bastante apropriado para a remoção de gases e 
vapores em baixas concentrações. 
 
Principais aplicações 
 
Gases e Vapores não solúveis em água tais como: 
- Vapores de Solventes: Tolueno, Toluol, Xilol, Gasolina, Tinner, Querosene, 
Acetona, etc... 
80 
- Remoção de Odores de: Cosméticos, Desinfetantes, Fumaça de Cigarro, Odores 
Corporais e Hospitalares 
- Ozônio,Cloro, Gás Sulfídrico,Amônia, Monóxido de carbono, etc. 
 
 
 
 
 
 
MATERIAL PARTICULADO 
 
 
Material particulado é o termo utilizado para uma mistura de partículas sólidas 
e gotas de líquidos encontrados na atmosfera. 
As atividades humanas introduzem na atmosfera partículas sólidas/líquidas, 
cujo diâmetro pode variar de 0,01 micrometro 
( 10-6 metros ) a 100 micrometros. 
Destas, as de diâmetro entre 0,1 micrometro e 3 micrometro são altamente 
nocivas ao sistema respiratório. Além deste inconveniente, o material particulado 
causa perturbações na atmosfera, uma vez que pode proporcionar diminuição da 
visibilidade, tornando o céu cinzento. 
O material particulado pode ser constituído de pó de cimento, poeira, partículas 
de carvão (produzidas pela queima incompleta de combustíveis), óxidos metálicos 
(originados de operações industriais), amianto e vários outros. 
 
 
 
CLASSIFICAÇÃO: 
 
POEIRAS: de cimento, amianto, etc.; 
FUMAÇA: partículas da combustão; 
NÉVOAS: são as partículas líquidas. 
 
 
 
 
EXERCÍCIOS 
 
 
 
1. Se fossem colocados em um fila para recolher o material particulado qual seria a 
ordem de coleta: filtro de manga, ciclone, câmara gravitacional, precipitador 
eletrostático. 
 
 
 
 
 
 
2. Através da limpeza gasosa os resíduos sólidos e líquidos que se mantém em 
suspensão no ar podem ser separados e concentrados através de: 
 
a) evaporação b) sedimentação em câmara c) destilação 
d) precipitador eletrostático 
 
3. São objetivos da separação de sólidos e líquidos e gases, exceto: 
 
a) Limpeza de gases b) Evitar a poluição 
c) Dificultar as trocas de calor d) Recuperar material arrastado. 
81 
4. A câmara gravitacional: 
 
a) Consiste de uma câmara cilíndrica ou cônica na qual a corrente gasosa adentra 
tangencialmente e sai axialmente. 
b) Diminui a velocidade do efluente gasoso, ajudando a ação da gravidade, 
sedimentando as partículas na superfície de coleta do equipamento. 
c) Possui um filtro de tecido. 
 
5. São características do ciclone: 
 
a) Aparelho destinado à remoção de partículas sólidas de uma corrente gasosa por 
ação de força centrífuga. 
b) Geralmente usados para remover partículas maiores que 5 µ m. 
c) Sua operação é semelhante à bolsa de um aspirador de pó. 
d) Utilizado para remover sólidos e/ou líquidos de gases. 
 
 
 
5. Enumere a 2ª coluna de acordo com a 1ª: 
 
( 1) Câmaragravitacional ( ) Empregados para separação de particulados 
existentes nos fluxos dos gases e é aplicado em 
ambientes geralmente agressivos. 
( 2 ) Ciclone ( ) equipamentos “pré-coletores”, retendo as 
partículas maiores e deixando as menores para 
equipamentos seqüenciais mais eficientes. 
( 3 ) Filtro de manga ( ) Aparelho destinado à remoção de partículas 
sólidas de uma corrente gasosa por ação de 
força centrífuga. 
( 4 ) Lavadores de gases ( ) A filtragem é realizada pela passagem do ar 
carregado de partículas através de mangas 
onde partículas ficam retidas na superfície e nos 
poros dos fios. 
82 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PENEIRAMENTO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Separação mecânica dos fragmentos de acordo com seu tamanho, por meio de 
peneiras reticulares feitas com fios metálicos. Em geral, o peneiramento é feito por 
meio de movimentos de vibração ou rotação aplicados em conjuntos superpostos de 
peneiras. 
A medida de peneiramento utilizada usualmente pelos laboratórios é dada em 
MESH ou malhas, segundo especificações da ABNT. 
Na bibliografia internacional é comum a utilização de milímetro (mm) como 
medida de malha de peneiramento. 
 
O padrão Tyler de reticulas está sintetizado na tabela abaixo: 
 
OBS: MESH = malhas por polegada quadrada. 
N° de mesh Abertura da reticula 
(mm) 
N° de mesh Abertura da reticula 
(mm) 
3 6,680 28 0,589 
4 4,699 35 0,417 
6 3,327 48 0,295 
8 2,362 65 0,208 
10 1,651 100 0,147 
14 1,168 150 0,104 
20 0,833 200 0,074 
 
Operacionalmente, o peneiramento pode ser realizado com telas reticuladas, formando 
bandejas planas e superpostas submetidas a movimentos vibratórios, ou ainda sob a 
forma de cilindros concêntricos e giratórios. 
83 
Os equipamentos capazes de fazer esta operação são muito variados, 
podendo ser divididos genericamente em peneiras fixas, rotativas, agitadas e 
vibratórias. 
 
 
 
 
Objetivo do peneiramento: 
 
Separar a alimentação em finos e grossos. 
 
 
 
MECANIMO DA OPERAÇÃO: 
 
- Partículas em movimento paralelo à abertura das malhas; 
- Incidência dos sólidos na malha é sempre favorável; 
- Passagem dos grossos: Irregularidade das malhas 
 
 
etc. 
Material das peneiras: ferro, latão, aço inox, cobre, seda, grelhas perfuradas, 
 
 
 
A área das peneiras depende: 
 
- Vazão de sólidos; 
- Tipo de operação; 
- Tipos de peneiras. 
 
 
 
 
PENERIRAS ESTACIONÁRIAS OU FIXAS 
 
São as mais simples, mais robustas e econômicas. Uso restrito para material 
grosseiro e sua operação é descontínua. 
Este tipo de peneira é muito empregado nas indústrias de celulose e papel, 
têxtil, nos frigoríficos, curtumes, fábricas de sucos, fecularias, como também na 
remoção de sólidos suspensos de esgotos sanitários 
 
Ex. Telas inclinadas. 
 
 
 
PENEIRAS ROTATIVAS 
 
Os principais tipos de peneiras móveis são constituídos de cilindros giratórios 
formados pelas barras de aço inoxidável, através das quais o efluente passa, retendo 
o material que se pretende remover. 
As vantagens deste sistema são a operação de forma contínua com pequena 
ou nenhuma obstrução dos crivos e com capacidade de remover partículas grosseiras 
e também as finas. 
84 
 
 
 
 
 
PENEIRAS AGITADAS 
 
A agitação provoca a movimentação das partículas sobre a superfície de 
peneiramento. Esta agitação é provocada por um motor, que é ligado por meio de uma 
correia a uma polia excêntrica situada na parte inferior do equipamento. 
 
Desvantagens : 
- Alto custo de manutenção e de estrutura. 
- Problemas de geração de pó. 
 
 
 
PENEIRA VIBRATÓRIA 
 
A peneira vibratória é basicamente um sistema que vibra ao redor de seu 
centro de massa. 
85 
 
 
 
 
 
 
ESCOAMENTO EM SÓLIDOS PARTICULADOS 
 
 
Aplicação da Mecânica do Escoamento de Fluidos Através de Sólidos 
Particulados 
 
 
 
Em muitas operações industriais a fase fluida escoa através de uma fase sólida 
particulada (fase sólida estacionária). 
1. Fase fluida escoando através de sólidos particulados fixos. 
Ex: coluna de destilação recheada/extração, filtração (Op. de separação sólido- 
líquido). 
2. Leito desloca-se em contracorrente à corrente de fluido 
Ex: reatores catalíticos, secagem em leito deslizante. 
3. Velocidade do fluido 4 transferência da quantidade de movimento \ (D P) 4 
Ocasionando expansão do Leito ocorrendo Fluidização. 
Ex: secador de leito fluidizado, combustão em leito fluidizado 
4. Velocidade do fluido 4 fase fluida carrega a fase sólida 4 Transporte Pneumático 
 
Características: 
Canais não têm diâmetro constante (formas variadas); 
Fase fluida é acelerada e desacelerada 
Perdas Energia Cinética 
Superfícies rugosas 4 perdas arraste e perdas por atrito pelicular 
 
Portanto: 
 
Transição do Escoamento Laminar para o Turbulento ocorrerá numa vazão de fluido 
muito menor que para canais. Os canais geram correntes circulares e turbilhões 
devido às desigualdades de velocidades. 
 
 
 
 
 
TRANSFERÊNCIA DE MOMENTO DO FLUIDO PARA AS 
PARTÍCULAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Velocidade de escoamento baixa: Perdas Energia Cinética < Perdas Arraste 
- Velocidade de escoamento alta: Perdas Energia Cinética > Perdas Arraste 
- A transição não é nítida. 
86 
 
 
FLUIDIZAÇÃO 
 
 
FLUIDIZAR: Tornar fluido (um leito de partículas sólidas) mediante a injeção de 
corrente apropriada de gás. 
A fluidização é um processo pelo qual um fluxo de gás, atravessando um 
conjunto ou camada de partículas sólidas finas, as arrasta de tal modo que a corrente 
resultante se assemelha a corrente líquida. 
 
LEITO FLUIDIZADO (Fluidized Bed) 
Um leito fluidizado resulta quando um fluido, geralmente um gás, flui para cima 
através de um leito de partículas sólidas adequadamente dimensionadas numa 
velocidade suficientemente alta para fazer flutuar as partículas, superar a influência da 
gravidade, e dar a elas uma aparência de grande turbulência. 
 
 
 
 
RESFRIAMENTO EM LEITO FLUIDIZADO 
 
 
 
 
 
 
 
 
A operação de fluidização é caracterizada pela percolação de um fluido, 
líquido ou gasoso, ascendentemente através de um leito de partículas. 
 
 
 
 
PERCOLAÇÃO 
 
O conceito de percolação surge do estudo do fenômeno de transporte de um 
fluido através de um meio poroso. Por exemplo, o petróleo através de uma rocha, ou a 
água em um filtro de areia. 
"Movimento de penetração da água, no solo e subsolo. Este movimento 
geralmente é lento e vai dar origem ao lençol freático” (Guerra, 1978). 
87 
Os leitos fluidizados gás-partícula apresentam importantes aplicações na 
indústria química, em função de proporcionarem um excelente efeito de mistura entre 
as fases oferecendo ao final altas taxas de transferência de calor e massa. 
Os leitos fluidizados são também empregados em processos físicos (não 
reacionais) onde os benefícios relativos às elevadas taxas de transferência de calor e 
massa são explorados como, por exemplo: secagem de partículas, recobrimento e 
granulação de sólidos, reatores catalíticos, etc. 
Mesmo sabendo que na condição de mínima fluidização, as partículas estão 
em contato umas com as outras a maior parte do tempo, com exceção dos sólidos 
coesivos, o atrito ou fricção entre as partículas é tão pequeno que o conjunto 
fluido/sólido comporta-se como um líquido em ebulição, o qual apresenta a densidade 
igual à densidade aparente do sólido. 
 
 
 
 
PÓS 
 
 
Pó: é uma quantidade de pequenas partículas de variadas origens, estruturas e 
composições, que se depositam a partir da suspensão pelo ar. 
 
 
 
 
Classificação dos pós 
 
A Classificação de Geldart de Pós é amplamente usada em todos os campos da 
tecnologia de pó. 
 
Grupo A: 
Pós que quando fluidizados por ar a condições ambientes, dão uma região de 
fluidização não-borbulhante, seguida por fluidização borbulhante conforme aumenta a 
velocidade de fluidização. 
Exemplo: Cracklng catalítlco. 
 
Grupo B: 
Pós que dão somente fluidização borbulhante. 
Exemplo: Areia de construção. 
 
Grupo C: 
Pós muito finos, aderentes,incapazes de fluidizar no sentido estrito. 
Exemplos: Farinha de trigo, cimento. 
 
Grupo D: 
Partículas grandes que se distinguem por sua habilidade para produzir leitos de 
jorro profundos. 
Exemplos: Cascalho, grão de café. 
 
As propriedades de fluidização de um pó em ar podem ser preditas, 
estabelecendo em qual grupo ele está situado. É importante notar que à temperatura 
operacional e pressões acima da ambiente um pó pode aparecer em um grupo 
diferente do que ocupa em condições ambientes. Isto é devido ao efeito das 
propriedades do gás no agrupamento e pode ter implicações sérias até onde a 
operação do leito fluidizado tem interesse. 
88 
A Tabela 1 apresenta um resumo das propriedades típicas das diferentes 
classes de pó. 
 
Grupo A B C D 
Característica 
mais relevante 
Ideal para 
fluidização 
 
Inicia o 
borbulhamento 
a Umf 
Coesivo; de 
fluidização 
difícil. 
Sólidos grossos 
Sólidos típicos Cracking 
catalítico. 
Areia de 
construção 
Farinha de 
trigo, cimento. 
Cascalho, grão 
de café. 
 
 
 
Fluidização não borbulhante 
 
Os sistemas fluidizados a gás, porém, dão tanto a fluidização só 
borbulhante, ou a fluidização não-borbulhante começando a Umf, seguida por 
fluidização borbulhante conforme a velocidade de fluidização aumenta. A fluidização 
não-borbulhante também é conhecida como particulada ou fluidização homogênea. 
Umf = velocidade de mínima fluidização 
 
Fluidização borbulhante 
 
É caracterizada como um sistema de grande instabilidade, com formação 
ascendente regular de bolhas. 
Temos nesse regime de fluidização a presença de duas fases no leito: a fase 
fluida (fração de gás), que compreende os vazios de ar que não contém virtualmente 
nenhuma partícula do leito e a fase particulada (também chamada de fase densa), que 
consiste das partículas sólidas fluidizadas pelo gás. 
O fluxo ascendente das bolhas provoca o movimento e a circulação da fase 
particulada que é a principal causa da mistura dos sólidos nos leitos borbulhantes 
 
 
IMPORTÂNCIA DO LEITO FLUIDIZADO 
 
 
- Um excelente efeito de mistura entre as fases. 
- Oferecem elevadas taxas de transferência de calor e massa. 
 
Aplicações do leito fluidizado 
 
1. Reações Químicas: Catalítica e Não catalíticas 
2. Contato Físico: 
A. Transferência de Calor 
B. Mistura de Sólidos 
C. Mistura de Gases 
D. Acreção 
E. Cominuição 
F. Adsorção - Dessorção 
89 
Acreção: 
- Processo caracterizado pela colisão e ajuntamento de partículas sólidas de forma a 
produzir corpos progressivamente maiores. 
 
Cominuição: 
- Diminuir, partir em pedaços. 
 
Dessorção: 
- Inverso de absorção. 
 
 
VANTAGENS DA FLUIDIZAÇÃO. 
 
 
- Área superficial é grande, porque as partículas podem ser bem menores favorecendo 
a transferência de calor e massa; 
- Grandes velocidades de reação; 
- Aumento dos coeficientes de transferência de calor e massa; 
- Fácil escoamento em dutos, pois os sólidos comportam-se como fluido; 
- Favorecimento de transporte de energia devido a fluidez. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GASEIFICAÇÃO 
 
 
Trata-se da conversão de combustíveis sólidos em gasosos, por meio de 
reações termoquímicas, envolvendo vapor quente e ar, ou oxigênio. Há vários tipos de 
gaseificadores, com grandes diferenças de temperatura e/ou pressão. Os mais 
comuns são os reatores de leito fixo e de leito fluidizado. O gás resultante é uma 
mistura de monóxido de carbono, hidrogênio, metano, dióxido de carbono e nitrogênio, 
cujas proporções variam de acordo com as condições do processo, particularmente se 
é ar ou oxigênio que está sendo usado na oxidação. 
A gaseificação de biomassa, no entanto, não é um processo recente. 
Atualmente, esse renovado interesse deve-se principalmente à limpeza e versatilidade 
do combustível gerado, quando comparado aos combustíveis sólidos. A limpeza se 
refere à remoção de componentes químicos nefastos ao meio ambiente e à saúde 
humana, entre os quais o enxofre. 
A versatilidade se refere à possibilidade de usos alternativos, como em motores 
de combustão interna e turbinas a gás. Um exemplo é a geração de eletricidade em 
comunidades isoladas das redes de energia elétrica, por intermédio da queima direta 
do gás em motores de combustão interna. Outra vantagem da gaseificação é que, sob 
condições adequadas, produz gás sintético, que pode ser usado na síntese de 
qualquer hidrocarboneto. 
90 
 
 
GASEIFICAÇÃO INDUSTRIAL 
 
 
 
A energia química da biomassa pode ser convertida em calor e daí em outras 
formas de energia: 
- Direta - através da combustão na fase sólida, sempre foi a mais utilizada. 
- Indireta - quando através da pirólise, são produzidos gases e/ou líquidos 
combustíveis. 
 
O processo de produção de um gás combustível a partir da biomassa é composta por 
três etapas: 
 
- Secagem - a secagem ou retirada da umidade pode ser feita quando a madeira é 
introduzida no gaseificador, aproveitando-se a temperatura ali existente, contudo a 
operação com madeira seca é mais eficiente. 
- Pirólise ou carbonização - durante a etapa de pirólise formam-se gases, vapor 
d'água, vapor de alcatrão e carvão 
- Gaseificação - é liberada a energia necessária ao processo, pela combustão parcial 
dos produtos da pirólise. 
 
Assim, o processo de gaseificação da biomassa, como da madeira, consiste na 
sua transformação em um gás combustível, contendo proporções variáveis de 
monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrogênio, metano, vapor d'água e 
alcatrões. Esta composição do gás combustível depende de diversos fatores, tais 
como, tipo de gaseificador, introdução ou não de vapor d'água, e principalmente do 
conteúdo de umidade da madeira a ser gaseificada. 
 
 
 
Vantagens da gaseificação da biomassa: 
- As cinzas e o carbono residual permanecem no gaseificador, diminuindo assim a 
emissão de particulados. 
- O combustível resultante é mais limpo e, na maioria dos casos não há necessidade 
de controle de poluição. 
- Associada a catalizadores, como alumínio e zinco, a gaseificação aumenta a 
produção de hidrogênio e de monóxido de carbono e diminui a produção de dióxido de 
carbono. 
 
 
GASEIFICAÇÃO DO CARVÃO 
Converter o carvão mineral em combustível sintético, de aplicação direta na 
produção de energia. 
 
 
 
 
PROCESSO DE GASEIFICAÇÃO DO CARVÃO 
O processo de gaseificação inicia com o preaquecimento e a secagem do 
carvão, a qual é realizada pelo calor sensível do gás bruto; 
A volatização - na temperatura de 600°C a 750ºC - resulta na gaseificação. 
91 
ENFOQUE NACIONAL DA GASEIFICAÇÃO DO CARVÃO 
 
Os aumentos registrados nos preços do petróleo importado contribuíram 
muito para uma rápida mudança na balança de pagamentos do país, a qual 
apresentou “déficit”, a partir de 1974. 
Com o referido aumento, e com o posterior agravamento da disponibilidade 
de divisas, havia no País uma preocupação com outras fontes-alternativas de 
energia, além do grande incremento na exploração do petróleo. Dentre as fontes 
alternativas, a gaseificação dos carvões nacionais, principalmente os do Rio Grande 
do Sul e Santa Catarina foi indicada. 
Embora a exploração do carvão não fosse monopólio, a Petrobrás começou a 
desenvolver estudos, devidamente autorizada pelo Governo Federal, visando a 
propiciar uma maior utilização das jazidas do carvão nacional no balanço energético. 
Com os diversos contatos com os mineradores de Santa Catarina e Rio 
Grande do Sul, tornou-se possível a criação de uma estrutura que permitiria por sua 
vez, tomar decisões sobre a construção ou não de um complexo de gaseificação de 
carvão. 
Assim, em 9 de junho de 1976, foi criado, por ordem de serviço da 
Presidência da Petrobrás, de n°9 P 16/76, um Grupo de Trabalho para centralizar 
todos os estudos em torno da matéria e dar prosseguimento ao trabalho. 
Tal, grupo, instalado na estrutura do Departamento Industrial da Petrobrás, 
contando com a participação de um técnico da FINEP, apresentou, em agosto de 
1976, o "Relatório de Estado n°. 1", com a consecução dos trabalhos eum 
cronograma de atividades até março de 1977. 
Um dos primeiros passos do grupo de trabalho foi analisar o mercado para o 
qual se voltaria a gaseificação de carvão. 
 
 
 
“A busca de novas tecnologias para reduzir custos operacionais e aumentar 
a eficiência dos equipamentos de geração térmica do complexo termelétrico 
Jorge Lacerda foi uma constante, pois ao desligar uma das turbinas, sua 
retomada ao ritmo de produção consumia enorme quantidade de óleo, 
precisando ser queimada para gerar o aquecimento e manutenção da chama de 
sustentação da caldeira. 
Em 1983, estavam em teste os gaseificadores de carvão, conforme dados 
do relatório da Eletrosul. 
No mês de janeiro concluiu-se atividades de montagem e recepção da 
primeira unidade de gaseificação. 
Como os ensaios em plantas piloto e testes de laboratório indicavam 
dificuldades de gaseificação do carvão CET-4500 ( CY-42) devido às 
propriedades aglutinantes e de inchamento de partículas por ação do calor, 
procede-se à adição do carvão CET-4500 em proporções crescentes ao choque 
fundição usado como combustível de partida. 
A construção de gaseificadores de carvão representava um avanço 
técnico, permitindo economia de 40 toneladas de óleo combustível por dia e, 
portanto, redução de custos operacionais. 
As ações operacionais para viabilizar a instalação, operação e 
manutenção dos gaseificadores de carvão foram aceleradas e estavam a todo 
vapor no ano de 1982. 
Como as diferenças físico-químicas dificultaram a condução operacional, 
efetuou-se o carregamento do reator com carvão CET-4500 unicamente. 
A operação indicou descontrole na temperatura do gás de topo e 
alimentação de carvão irregular em virtude do estado plástico do material no 
interior das câmaras de destilação, levando à interrupção do teste. 
92 
 
 
Este experimento tecnológico não trouxe os resultados desejados, sendo 
abandonada sua utilização”. 
 
Farias, Vilson Francisco. 40 Anos do Complexo Termelétrico Jorge Lacerda - pag 
112. Editora do autor, 2004. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXERCÍCIOS 
 
 
1. Marque ( V ) ou ( F ): 
 
( ) A fluidização é um processo pelo qual um fluxo de gás arrasta as partículas 
sólidas através de um conjunto ou camadas de partículas sólidas finas. 
( ) A percolação de um fluido, líquido ou gasoso, ascendentemente através de um 
leito de partículas caracteriza a operação de decantação. 
( ) Não se deve aplicar os leitos fluidizados nos processos em que evolvam 
secagem de partículas, recobrimento e granulação de sólidos. 
( ) O atrito ou fricção entre as partículas que estão em contato no leito fluidizado é 
tão pequeno que o conjunto fluido/sólido comporta-se como um líquido em ebulição. 
( ) O processo de gaseificação da biomassa, como da madeira, consiste na sua 
transformação em um gás combustível, contendo proporções variáveis de monóxido 
de carbono, dióxido de carbono, hidrogênio, metano, vapor d'água e alcatrões. 
 
2. Enumere a 2ª coluna de acordo coma a 1ª de acordo com os grupos dos pós. 
 
( 1 ) Grupo A ( ) Farinha de trigo, cimento 
( 2 ) Grupo B ( ) Cascalho, grão de café 
( 3 ) Grupo C ( ) Cracking catalítico 
( 4 ) Grupo D ( ) Areia de construção 
 
 
3. O processo de fluidização com ar quente é um grande atrativo para a secagem de 
pós e de produtos granulares úmidos. Essa técnica é usada industrialmente desde 
1948, sendo atualmente muito popular na secagem de materiais triturados, areia, 
polímeros, entre outros. 
Cite três vantagens da fluidização. 
93 
4. Os sistemas de cogeração, que permitem produzir simultaneamente energia elétrica 
e calor útil, configuram a tecnologia mais racional para a utilização de combustíveis. 
Cite três vantagens da gaseificação da biomassa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Sobre a gaseificação do carvão ou de outro combustível sólido é correto afirmar: 
 
a) Serve para converter o carvão mineral em combustível sintético, de aplicação direta 
na produção de energia. 
b) O gás resultante da gaseificação é uma mistura de dióxido de carbono, hidrogênio, 
metano, dióxido de carbono e amônia. 
c) A energia química da biomassa pode ser convertida em calor e daí em outras 
formas de energia, através da combustão na fase sólida ou, através da pirólise, onde 
são produzidos apenas gases combustíveis. 
 
6. São etapas na produção de um gás combustível a partir da biomassa, exceto: 
 
a) Secagem b) Gaseificação c) carbonização d) filtração 
94 
 
 
 
FILTRAÇÃO 
 
 
 
A filtração é usada para remover sólidos de um fluido, seja gás ou liquido. O 
fluido permeia através de um leito contendo material filtrante que retém as partículas 
sólidas dispersas no fluido. Exemplo: filtro de areia. (Este assunto será visto mais 
adiante) 
 
APLICAÇÕES : 
- Sólidos em suspensão; 
- Clarificar líquidos; 
- Espessamento. 
 
Fatores Relacionados com a Finalidade do Serviço: 
- Tipo de suspensão; 
- Volume de produção; 
- Condições de processo; 
- Exigências de desempenho e materiais aceitáveis para construção do filtro. 
 
Fatores Importantes Relacionados com o Equipamento: 
- Tipo de ciclo (Batelada ou contínuo); 
- Força Motriz; 
- Taxas de produção das maiores e das menores unidades; 
- Precisão na separação; 
- Possibilidade de lavagem; 
- Confiabilidade; 
- Materiais utilizáveis na construção; 
- Custos : Depreciação, manutenção, custo de operação (mão-de-obra, serviço e meio 
filtrante); 
- Prejuízos por perda de produto. 
 
Exemplos: Clarificar sucos, filtrar óleos vegetais, filtrar bagaço (indústria de açúcar), 
indústria de papel, etc. 
95 
 
PRINCIPIAS TIPOS DE FILTROS DA USINA: 
 
 
 
Filtro de areia: Retira os sólidos em suspensão na água. 
Filtro de carvão ativado: Filtra a água que saiu do filtro de areia. 
Trocadores de íons: são filtros que retiram os anions e os cátions da água trocando 
por H+ e OH-. 
Câmara gravitacional: Usado para retirar partículas mais pesadas de um determinado 
fluxo de gases. 
Ciclone: dispositivo cilíndrico no qual é injetado o ar tangencialmente, provocando sua 
centrifugação contra as paredes internas do mesmo. 
Precipitador eletrostático: retém grande parte dos sólidos que estão em suspensão no 
ar que sai da caldeira. 
Filtro manga: utilizado no silo de cinzas. 
Filtro prensa: Usado para filtrar qualquer tipo de óleo contaminado. 
Filtro Bowser: composto por sacos de pano, papelão e água, onde a parte dos 
materiais sólidos ficam retidos na água. Utilizado para filtrar óleo da turbina. 
Filtro de tela: Localizado dentro da caixa de óleo da turbina. Depois de passar pelo 
Bowser ele vai para este filtro onde retém as possíveis partículas. 
Filtro de ar de selagem dos moinhos: Filtro de feltro usado para não deixar entrar 
partículas nos rolos do moinhos. 
 
 
FILTROS-PRENSA 
 
Formado por uma série de 
placas que são apertadas firmemente 
umas com as outras, formando 
câmaras, no interior das quais a 
suspensão é alimentada. 
 
Vantagens : 
 
- Construção simples, robusta e 
econômica, 
- Grande área filtrante por área de 
implantação, 
- Flexibilidade (pode aumentar ou diminuir 
o número de elementos para variar a 
capacidade), 
- Não tem partes móveis, 
- Trabalha com altas pressões, 
- Manutenção simples – Apenas 
substituição periódica das lonas. 
 
 
 
Desvantagens : 
- Operação intermitente, 
- Alto custo de mão-de-obra, 
- Lavagem da torta é imperfeita e 
demorada. 
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SISTEMA PURIFICADOR BOWSER 
 
 
O condicionador de óleo Bowser 400-2 é um filtro que fornece contínua 
purificação de óleo da seguinte forma: 
- Remoção de águas livres por um sistema de peneiramento no primeiro 
estagio. 
- Remoção de partículas sólidas e quebra de emulsões grosseiras por meio de 
telas verticais abertas com pano tipo elementos de filtro. 
- Finalmente polimento do óleo através da quebra de emulsões finas com 
elementos de filtragem Bowser, o qual também efetua filtrações até 15 mícron. 
É projetado especialmente para filtração de óleo de turbina ou outro 
equipamento que utiliza óleo de baixa viscosidade e altademulsibilidade. 
97 
BIBLIOGRAFIA 
 
 
 
GOMIDE. Reynaldo. Manual de operações unitárias. CENTRO. 
FOUST. Alan. Princípios das operações unitárias. GUANABARA. 
FEESC. Química: operações unitárias. FEESC. 
POMBEIRO. Armando O.. Técnicas de operações unitárias. LISBOA. 
 
BENETT. Carrol Osborne. Fenômenos de transporte quantidade de movimento, 
calor e massa. São Paulo: MAKRON BOOKS. 
CROSBY. E. J.. Experimentos sobre fenômenos de transporte. CRAT. 
 
MASSARIN, Giulio. Problemas em sistemas particular. São Paulo: EDGARD 
BLÜCHER. 
TOLMASQUIM, Mauricio T. Geração de Energia Elétrica no Brasil. Ed. Interciência. 
RJ. 2005.