Processos Industriais

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Escola SENAI “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini” 
Campinas – S.P. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2003
 
 
 
 
 
Processos Industriais 
 
Processos Industriais 
 
 SENAI-SP, 2002 
 
Trabalho elaborado pela 
Escola Senai “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini” 
 
 
 
 
 Coordenação Geral Magno Diaz Gomes 
 
 
Equipe responsável 
 
 
 Coordenação Luíz Zambon Neto 
 
 
 Elaboração Luís Rogério Gomes de Almeida 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Versão Preliminar 
 
 
 
 
 
 
 
 
SENAI - Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial 
Escola SENAI “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini” 
Avenida da Saudade, 125, Bairro Ponte Preta 
CEP 13041-670 - Campinas, SP 
senaizer@sp.senai.br 
 
Processos Industriais 
SENAI 
 
 
Sumário 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Caldeiras 
 
Reator 
 
Tratamento de Água 
 
Celulose e Papel 
 
Petróleo 
 
Siderurgia 
 
Alumínio 
 
Açúcar e Álcool 
 
Cimento 
 
Referências Bibliográficas 
 
5 
 
31 
 
37 
 
57 
 
67 
 
75 
 
89 
 
101 
 
125 
 
141 
 
 
 
 
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Caldeiras 
 
 
 
 
 
 
 
Introdução 
 
Uma caldeira é composta de dois sistemas básicos separados. Um é o sistema vapor-
água, também chamado de lado de água da caldeira e o outro é o sistema 
combustível-ar-gás da combustão, também chamado de lado de fogo da caldeira. 
 
A entrada do sistema vapor-água ou lado de água da caldeira é a água. Esta água que 
recebe o calor através de uma barreira de metal sólido é aquecida e convertida em 
vapor. 
 
As entradas do sistema são: combustível e o ar de combustão necessário à queima. 
Neste sistema, o combustível e o ar são misturados, sendo em seguida queimados na 
câmara de combustão. A combustão converte a energia química do combustível em 
energia térmica, ou seja, calor. Este calor é transferido para o sistema vapor-água, 
para geração de vapor. 
 
 
Classificação das Caldeiras 
 
Basicamente existem dois tipos de caldeiras: a fogotubular e a aquatubular. 
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Vista externa típica das caldeiras aguatubular e fogotubular (na ordem descrita ). 
 
Mas podemos classificá-las de acordo com as seguintes características: 
• Tipos de tubos; 
• Forma e posição dos tubos; 
• Aquecimento; 
• Tipo de fornalha. 
A melhor classificação que podemos fazer é a seguinte: 
 
Caldeiras de Tubo de Fogo - Fogotubular 
Foi o primeiro e mais simples tipo de caldeira construído e mesmo com o aparecimento 
de caldeiras modernas, ainda continua em uso. 
 
Neste tipo de caldeira, os gases quentes da combustão passam por dentro e a água da 
caldeira passa por fora dos tubos, ou seja, o lado de fogo fica por dentro e o lado de 
água fica por fora dos tubos. 
 
O vapor gerado pelo calor dos gases quentes da combustão é transferido, através das 
paredes metálicas dos tubos, para a água que fica circulando nestes tubos. 
 
À medida que os gases da combustão fluem através dos tubos, são resfriados pela 
transferência de calor para a água, portanto quanto maior o resfriamento dos gases, 
maior quantidade transferida de calor. O resfriamento dos gases da combustão é 
função da condutividade dos tubos, da diferença de temperatura entre os gases e a 
água da caldeira, da área de transferência de calor, do tempo de contato entre os 
gases e a superfície dos tubos da caldeira. 
 
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Esquema básico de funcionamento de uma caldeira fogotubular (três passes) 
 
 
Caldeira fogotubular típica 
 
As caldeiras fogotubulares são simples e muito utilizadas, mas por problemas 
construtivos e de competividade econômica, suas aplicações são restritas às pequenas 
ou médias vazões de vapor (até 10 t/h), pressões de trabalho não superiores a 10 
kgf/cm2 (150 psi) e somente vapor saturado. 
 
Caldeiras de Tubo de Fogo Horizontal 
É uma caldeira com tubos de fogo e de retorno no qual os gases desprendidos 
durante a combustão circulam por tubos que aquecem a água e saem pela chaminé. 
 
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Uma caldeira na qual os tubos de fogo e de retorno são conjugados sendo que os 
gases quentes circulam pelos tubos diretos e voltam pelos tubos de retorno fazendo 
assim com que o vapor seja produzido. 
 
 
 
Caldeiras Tubo de Fogo Vertical 
Nesse tipo de caldeira os tubos são colocados verticalmente dentro do cilindro e a 
fornalha interna fica no corpo do cilindro. É usada em local de pequeno espaço e baixa 
vazão de vapor. 
Os gases resultantes da queima na fornalha sobem pelos tubos e aquecem a água que 
os envolve. 
 
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Vantagens da caldeira fogo tubular: 
• Construção bastante simples, exige pouca alvenaria; 
• Bastante reforçada; 
• Baixo custo; 
• Facilidade de manutenção. 
 
Desvantagens da caldeira fogo tubular: 
• Baixo rendimento; 
• Partida lenta devido a grande quantidade de água; 
• Pressão limitada, até aproximadamente 15,5 kgf/cm2; 
• Pequena taxa de vaporização (kg vapor/m2 x h); 
• Fogo e gases têm contato direto com a chaparia provocando maior desgaste; 
• Apresentam dificuldades para instalação de economizador, superaquecedor e pré-
aquecedores. 
 
Caldeiras de Tubos de Água - Aquatubulares 
A crescente industrialização e a criação de novos métodos industriais exigiram 
caldeiras de maior rendimento e menos consumo e rapidez na entrada em operação. 
 
Baseados nos princípios da termodinâmica e nas experiências com os tipos de 
caldeiras existentes, os fabricantes resolveram inverter o processo de passagem de 
fluido. Trocaram os tubos de fogo por tubos de água, aumentando em muito a 
superfície de aquecimento. Com isso a água passa por dentro e os gases quentes da 
combustão passam por fora dos tubos. Estes tubos são normalmente conectados entre 
dois ou mais tubulões cilíndricos. 
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O tubulão superior (também chamado de tubulão de vapor) tem seu nível de água 
controlado em cerca de 50% e os inferiores trabalham totalmente cheios de água. Todo 
o conjunto (lado de fogo mais lado de água) é isolado por uma parede de refratários 
(câmara de combustão), de forma evitar perdas de calor para o ambiente. 
 
 
 
O aquecimento dos tubos e da água existente dentro destes tubos é feito com o calor 
gerado pela queima do combustível com o ar de combustão nos queimadores; este 
calor é transferido pelos gases da combustão existentes fora dos tubos. 
 
Quando um líquido é aquecido, as primeiras partes aquecidas ficam mais leves e 
sobem, enquanto as partes frias que são mais pesadas descem. Recebendo calor, elas 
tornam a subir, formando assim, um movimento contínuo, até que a água entre em 
ebulição. 
 
 
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Notamos que a água é vaporizada nos tubos que constituem a parede mais interna, 
recebendo-se calor; vaporiza-se e sobe até o tambor superior dando lugar à nova 
quantidade de água fria que será vaporizada e assim sucessivamente. 
 
Com o aquecimento a água circula resfriando os tubos, aquecendo-se e liberando 
vapor, adiciona-se água no tubulão superior através da válvula de nível, localizada na 
entrada do tubo distribuidor. A água fria adicionada no tubulão superior desce (através 
dos tubos de subida – risers) para o tubulão superior, devido à diferença de densidade 
(efeito termossifão). 
 
 
 
 
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Caldeira aquatubular de tubo reto 
Consiste de um feixe de tubos retos e paralelos que se interligam com o tambor de 
vapor, através de camadas. 
 
 
 
Observação: 
Essas foram as primeiras caldeiras aquatubulares de tubos retos projetadas com 
capacidade de 3 a 30 toneladas de vapor/hora com pressões de até 40 kgf/cm2. 
 
Caldeira aquatubular de tubo curvo e parede de água 
Esse tipo apresenta os tubos curvos que se unem aos tambores por solda ou 
mandrilagem, o que proporciona grande economia na fabricação e facilidade de 
manutenção. 
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Caldeira aquatubular de tubo curvo. 
 
Caldeira aquatubular compacta 
Comoo próprio nome diz, o equipamento é montado em um único conjunto e pode 
entrar em funcionamento imediato. 
 
Vantagens da caldeira aquatubular: 
• Os tubos retos são de fácil substituição; 
• A limpeza e inspeção são facilitadas. 
 
Desvantagens da caldeira aquatubular de tubo reto: 
• Precisa de dupla tampa para os tubos (espelho); 
• A taxa de vaporização é muito pequena. 
 
Vantagens da caldeira aquatubular de tubos curvos: 
• Economia na construção, conseqüentemente menor custo; 
• Fácil limpeza e manutenção; 
• Grande produção de vapor; 
• Dimensões reduzidas; 
• Redução de temperatura na câmara de combustão com maior aproveitamento do 
calor; 
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• Não necessita de refratários de alta qualidade; 
• Rápida entrada em funcionamento; 
• Fácil inspeção de todos os seus componentes. 
 
 
Visão interna de uma caldeira aquatubular de tubo curvo. 
 
Vantagens da caldeira aquatubular compacta: por ser idêntica a caldeia aquatubular de 
tubos curvos, apresenta as mesmas vantagens, além de grande redução no tamanho. 
O vapor gerado no tubulão superior é saturado; caso se queira vapor com temperatura 
acima de sua temperatura de saturação, deve-se gerar vapor superaquecido. O vapor 
superaquecido é obtido com a instalação de superaquecedores. Os superaquecedores 
são constituídos por feixes de tubos em forma de serpentina, sendo classificados 
(quanto à transferência de calor) como de radiação ou de convecção. 
 
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A utilização de vapor superaquecido aumenta a disponibilidade de energia e também 
permite aumentar o rendimento das turbinas em função do maior salto entálpico 
disponível. 
 
Caso a caldeira gere vapor superaquecido, deverá ser instalado um sistema de 
dessuperaquecimento, pois a relação pressão x temperatura só vale para vapor 
saturado. 
No caso de vapor superaquecido a temperatura final do vapor será em função da 
pressão do vapor, do excesso de ar, da temperatura e do volume dos gases aos quais 
o superaquecimento esta submetido. A maioria dos dessuperaquecedores industriais 
opera através de adição de água atomizada no vapor superaquecido, esta adição 
resfria o vapor superaquecido. 
 
 
Caldeira aquatubular compacta típica com dois tubulões (caldeira tipo O) e 
superaquecedor tipo radiante. 
 
Como a transferência de calor do lado de fogo para o lado de água da caldeira 
depende da diferença de temperatura entre esses dois sistemas, em uma caldeira 
simples (sem acessórios de aproveitamento de calor), os gases da combustão 
somente poderão ser resfriados para uma temperatura pouco acima da temperatura do 
sistema vapor-água da caldeira. 
 
Se desejar reduzir as perdas de calor nos gases da combustão deve-se adicionar 
acessórios de aproveitamento de calor. O economizador e o pré-aquecedor de ar são 
formas usuais de aproveitamento de calor da caldeira. 
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No economizador os gases da combustão têm contato com a superfície de 
transferência de calor na forma de tubos d’água, através dos quais flui a água de 
alimentação. Como os gases da combustão estão em temperaturas mais altas do que 
da água, o gás é resfriado e a água aquecida. 
 
 
 
Os gases da combustão, após passarem pelo economizador, passam pelo pré-
aquecedor de ar, visando pré-aquecer o ar de combustão. O calor flui através da 
superfície de transferência de calor do pré-aquecedor, aquecendo o ar e resfriando os 
gases da combustão. 
 
O pré-aquecedor de ar pode ser do tipo recuperativo ou regenerativo (dependendo do 
seu princípio de funcionamento). No pré-aquecedor recuperativo, o calor proveniente 
dos gases da combustão é transferido para o ar de combustão, através de uma 
superfície metálica (pré-aquecedor tubular). No pré-aquecedor regenerativo, o calor 
proveniente dos gases da combustão é transferido indiretamente para o ar de 
combustão, através de um elemento de armazenagem por onde passam o ar e os 
gases alternadamente. 
 
As caldeiras aquatubulares podem ser projetadas para trabalhar com tiragem forçada, 
induzida ou balanceada. 
As caldeiras que operam com tiragem forçada trabalham com pressão ligeiramente 
positiva na câmara de combustão. 
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Neste tipo de caldeira a pressão na câmara de combustão será da vazão de ar que 
entra na caldeira. 
 
 
 
Esta vazão é controlada pela malha de controle de pressão ligeiramente negativa na 
câmara de combustão. 
 
 
 
Neste tipo de caldeira a pressão na câmara de combustão é controlada atuando-se no 
damper do ventilador de tiragem induzida. 
 
 
Generalidades 
 
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Como as caldeiras fogotubulares têm utilização restrita na indústria, veremos então 
mais detalhes das caldeiras aquatubulares. 
 
Nas caldeiras aquatubulares, as duas variáveis mais importantes a serem controladas 
são: pressão de vapor e nível do tubulão. 
 
A pressão de vapor deve ser mantida numa faixa de variação estreita, pois este vapor 
é normalmente utilizado em equipamentos complexos e que devem operar com grande 
estabilidade, como é o caso das turbinas. Esta pressão é controlada, variando-se as 
vazões de combustível e de ar de combustão, injetados no(s) queimador(es). Quanto 
maior a vazão de combustível, maior a troca de calor, maior a vaporização. 
 
O nível também deve ser controlado numa faixa estreita, pois tanto o nível alto como o 
nível baixo são danosos à caldeira – o nível alto acarretará arraste de água no vapor e 
o nível baixo poderá deixar os tubos sem água, levando-os à fusão. O nível é 
controlado atuando-se na LV que regula a quantidade de água de alimentação 
adicionada ao tubulão superior. 
 
 
Combustão 
 
Os combustíveis podem ser, genericamente, classificados como gasosos, líquidos ou 
sólidos. 
 
Para que se tenha uma queima adequada, deverá haver um manuseio cuidadoso do 
combustível. A forma de manusear o combustível irá variar, principalmente, em função 
do estado físico deste combustível, ou seja, carbono e hidrogênio. 
 
Para efeito de controle de combustão, um combustível sólido finamente moído, que 
possa ser transportado através de uma corrente de ar, apresenta características de 
controle semelhante as de um combustível gasoso; um combustível líquido quando 
atomizado e jogado em forma de jato na câmara de combustão, também apresenta 
características de controle semelhantes as de um combustível gasoso. 
 
Combustível Gasoso 
Como os combustíveis gasosos são facilmente dispersos no ar, não há necessidade de 
preparação destes combustíveis para combustão. Os combustíveis gasosos são 
utilizados diretamente na caldeira, da mesma forma com que são recebidas do 
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fornecedor, o único cuidado necessário é a redução da pressão do gás para adequá-
las às características do queimador. 
 
Há dois tipos de combustores para combustível gasoso: com mistura no bocal e com 
mistura prévia do ar e do gás. 
 
Combustível Líquido 
Um combustível líquido para ser queimado deve ser vaporizado ou atomizado. 
 
Um combustor líquido vaporizado converte continuamente o combustível líquido em 
vapor, utilizando para isso, o calor da própria chama. 
 
Num combustor de líquido atomizado, o combustível é alimentado com pressões de 7 
a 20 kgf/cm2. A nebulização pode ser feita com injeção de ar ou vapor juntamente com 
o combustível. 
 
A atomização com o vapor é a mais utilizada e para que esta atomização ocorra, o 
vapor é injetado com pressão superior a do combustível. Normalmente, utiliza-se uma 
válvula reguladora de pressão diferencial para manter a diferença de pressão entre o 
vapor e o combustível; nos casos de caldeiras de grande porte, é comum utilizar-se 
uma malha de controle completa, para manter este diferencial de pressão. 
 
Combustível Sólido 
Um combustível sólido pode ser queimado num leito de combustível, em suspensão. 
 
Há diversos tipos destes sistemas de queima, cada qual conveniente a uma situação 
particular. 
 
Na queima em leito de combustível,o combustível não precisa de preparação 
adicional, sendo alimentado diretamente por gravidade ou através de carregadores 
mecânicos. Os carregadores mecânicos são projetados para permitir o ar de 
combustão, a liberação dos produtos gasosos da combustão e a rejeição do resíduo 
não queimam. Os tipos mais comuns de leito de combustível são os com alimentação 
paralela, com alimentação cruzada e com alimentação antiparalela. 
 
Na queima em suspensão o combustível deve ser moído ou pulverizado. A 
pulverização pode ser por impacto, atrito ou esmagamento. Na queima em suspensão, 
o ar além de ser utilizado para secar, transportar e para classificar o combustível, 
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SENAI 20 
também leva os finos ao queimador, onde este mesmo ar serve como parte do ar 
necessário à combustão. 
 
Elementos da Combustão 
 
Em todos os tipos de combustível, a combustão é feita pelo processo de oxidação do 
hidrogênio e carbono contidos no combustível, com o oxigênio existente no ar 
atmosférico. O ar atmosférico é composto, basicamente, de 23% de oxigênio e 77% de 
nitrogênio em peso ou, de 21% de oxigênio e 79% de nitrogênio em volume. O 
nitrogênio e qualquer outro elemento químico não combustível existente no ar 
atmosférico ou no combustível passam pelo processo de oxidação sem modificações 
essenciais. 
 
 
 
Nos processos industriais, utiliza-se o queimador ou maçarico como dispositivos para a 
combustão. Estes dispositivos misturam o combustível e o ar de combustão em 
proporções dentro da faixa de inflamabilidade, possibilitando a ignição e a manutenção 
permanente da combustão, mantém turbulência da mistura e fornece combustível e ar 
de combustão em taxas que permitem a combustão completa sem retorno ou 
apagamento da chama. Os dois tipos básicos de queimador ou maçarico são o direto e 
o com mistura prévia. 
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SENAI 21 
 
 
O processo de combustão produz calor. Em caldeiras, este calor que é transportado 
pelos gases gerados na combustão, é utilizado para gerar vapor. 
 
Para carvão, óleo ou gás combustível a relação kcal/kg de ar de combustão é 
aproximadamente a mesma, não importando se a relação kcal/kg de combustível é 
completamente diferente. 
O fato das necessidades de ar de combustão serem bastante próximas se baseada no 
poder calorífico dos combustíveis, é um importante conceito utilizado nas aplicações 
da lógica de controle da combustão. 
 
 
Ar para combustão 
Conhecendo-se a composição do combustível e com base na estequiometria da 
combustão, consegue-se calcular o ar teórico necessário à queima do combustível. 
 
Se for utilizar somente o ar teórico, parte do combustível não será queimado, a 
combustão será incompleta e o calor disponível no combustível não queimado será 
perdido através da chaminé. Para se garantir que a combustão seja completa, utiliza-
se uma quantidade de ar superior ao teórico calculado; procura-se, assim, garantir que 
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as moléculas do combustível possam encontrar o número apropriado de moléculas de 
oxigênio para completar a combustão. Este ar adicional é chamado de excesso de ar, 
sendo normalmente expresso como porcentagem do ar teórico. O excesso de ar mais 
o ar teórico é chamado de ar total. 
As perdas por excesso de ar aumentam em proporção muito menor que as perdas com 
combustível não queimado, por isto, sempre se trabalha com ar em excesso nos 
processos de combustão industrial. 
 
 
 
Um outro fator importante a considerar é que o aumento da porcentagem de excesso 
de ar reduz a temperatura da chama e reduz a taxa de transferência de calor da 
caldeira. O resultado é o aumento da temperatura dos gases da combustão e 
diminuição do rendimento da caldeira. 
 
 
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SENAI 23 
 
A redução do excesso de ar reduz a massa dos gases da combustão e aumenta a 
transferência de calor para geração de vapor. 
 
O valor ótimo de excesso de ar a ser utilizado depende, principalmente, do tipo de 
combustível, tipo de queimador, características e preparação do combustível, tipo de 
câmara de combustão, carga (como porcentagem de carga máxima), da malha de 
controle de combustão utilizada e de outros fatores. O excesso de ar adequado à 
instalação particular deverá ser determinado testando-se a instalação. 
 
 
Descrição dos componentes de uma caldeira 
 
Fornalha 
É o local da caldeira onde se realiza a gaseificação e a queima de vapor, sendo em 
sua construção observados os seguintes aspectos: o tipo de combustível, facilidade de 
limpeza, teor de cinzas e fuligem produzidas pelo combustível, volatilidade de 
combustível, temperatura na fornalha, regime de trabalho, admissão e regulagem de 
ar. Todos esses aspectos são considerados levando-se em conta a finalidade da 
caldeira. 
 
As fornalhas são construídas em função do combustível a ser queimado ficando, 
assim, classificadas: 
 
Fornalha para queima de combustível sólido 
É aquela que apresenta grelhas inclinadas e é destinada a queimar lenha, carvão ou 
outros combustíveis sólidos. 
 
Há vários tipos de grelhas, sendo as mais usadas: 
• Grelha plana com barrotes basculantes – apenas em caldeiras muito pequenas. 
• Grelha inclinada ou em escada, com ou sem movimento de degraus. Utilizadas em 
caldeiras de médio porte. 
• Grelha rotativa ou de esteira. Utilizada em caldeiras de 60 a 80 t/h de vapor. 
Deve ser observado que o tipo de grelha a usar está ligado ao porte da caldeira, ao 
combustível e ao tipo de alimentação empregada. 
 
 
 
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Fornalha para queima de combustível em suspensão 
Esta fornalha é utilizada quando se queima óleo, sólidos pulverizados ou gás. O 
elemento responsável pela queima do combustível é o queimador ou maçarico. 
Na seleção da fornalha, devem ser considerados os seguintes fatores: 
• tipo de combustível; 
• volume do combustível; 
• teor das cinzas; 
• método de injeção do ar; 
• comprimento da chama e 
• temperatura da fornalha. 
 
 
Tubos e tambores 
 
Tubos geradores de vapor 
São os tubos que recebem maior quantidade de calor na fornalha. 
Esses tubos têm a finalidade de transformar a água em vapor saturado que vai até o 
tambor onde se separam. 
 
Tubos de fogo 
Empregados nas caldeiras tipo tubo de fumaça. Tem a finalidade de aumentar a 
superfície de aquecimento da água. É através deles que circulam os gases quentes 
resultantes da combustão. 
 
Tambor de vapor 
É um cilindro fechado, colocado na parte mais alta da caldeira, onde se faz a 
separação da água e do vapor. São conectados a esse tambor os tubos geradores de 
vapor, o visor de nível da água e o manômetro. 
 
O nível de água nesse tambor nunca deve ser superior a ¾ de sua capacidade do 
mesmo e nunca inferior a 1/2 tambor. 
 
A fim de impedir que o vapor arraste água e partículas sólidas, são colocadas dentro 
do tambor algumas placas defletoras ou chicanas. 
 
Tambor de lama 
Localiza-se na parte mais baixa da caldeira; trabalha sempre cheio de água e sua 
finalidade é acumular as impurezas da água de alimentação, tais como: lama, ferrugem 
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SENAI 25 
e outros materiais. A esse tambor estão conectados os tubos geradores de vapor para 
saída de água a ser vaporizada e também válvulas para a descarga das impurezas. 
 
 
 
Economizador 
Sua função é pré aquecer a água de alimentação da caldeira. Está localizado na parte 
alta da caldeira entre o tambor de vapor e os tubos geradores de vapor. Os gases 
quentes são obrigados a circular através do economizador antes de saírem pelas 
chaminés. 
 
 
 
Desaerador 
Os desaeradores tem duas finalidades. A principal é fazer com que os gases contidos 
na água, tais como, o oxigênio e o gás carbônico se desprendam, e em decorrência 
aqueçam a água de alimentação. O funcionamento do desaerador consiste na 
introdução de vapor diretamente na água. 
 
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Esquema de funcionamento de um desaerador 
 
Superaquecedor 
Antes de explicarmos os superaquecedores, vamos estudaro que vem a ser vapor 
superaquecido. 
 
Vapor superaquecido 
Se aquecermos a água em um recipiente fechado, quando a água atingir uma certa 
temperatura ela se transforma em vapor (temperatura 100 oC à pressão atmosférica). 
 
Enquanto existir água dentro do recipiente, o vapor será saturado, e a temperatura não 
aumentará. 
 
A partir do momento em que não houver mais líquido, o vapor restante irá se 
aquecendo, podendo atingir qualquer temperatura que se desejar (mantida à pressão 
constante). 
Esse processo de superaquecimento do vapor seria impossível nas caldeiras, pois se, 
a água evaporasse, os tubos queimariam e também não haveria alimentação suficiente 
da rede de vapor. Utilizam-se, pois, os superaquecedores para elevação de 
temperatura de vapor sem danificar a caldeira. O vapor saturado arrasta grande parte 
das impurezas contidas na água, o que não acontece com o vapor superaquecido. 
 
Processo de superaquecimento do vapor 
Para superaquecer o vapor empregam-se dispositivos denominados 
superaquecedores. Esses elementos normalmente aproveitam os gases da combustão 
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SENAI 27 
para dar o devido aquecimento ao vapor saturado, transformando-o em vapor 
superaquecido. 
 
Os superaquecedores são construídos de tubos de aço em forma de serpentina cujo 
diâmetro varia de acordo com a capacidade da caldeira. 
 
Quando instalados dentro das caldeiras podem estar localizados atrás do último feixe 
de tubos, entre dois feixes de tubos, sobre os feixes de tubos ou ainda na fornalha. 
 
Aplicações do vapor para processo 
A finalidade da geração de vapor depende do tipo de indústria. A maioria das indústrias 
depende do vapor para seus processos. 
 
 
Indústrias metalúrgica e cerâmica 
Utilizam o vapor para o aquecimento dos dutos de óleo combustível de alimentação 
dos queimadores dos fornos e para nebulização do combustível. O vapor pode ser 
tanto de baixa pressão como de média pressão. 
 
Indústria de produtos alimentícios 
Utiliza vapor saturado de média pressão para cozimento de alimentos. Este tipo de 
indústria usa o vapor indiretamente para aplicações de cozimento. Nas indústrias onde 
o vapor entra diretamente no processo de fabricação, tem que ser muito bem tratado a 
fim de não prejudicar o produto. 
Existem nos processos químicos controladores da qualidade do vapor para que atenda 
às especificações de utilização, neste tipo de indústria. 
 
Indústria Têxtil 
Utiliza vapor saturado de média pressão em grande quantidade para aquecimento dos 
tanques de tingimento, alvejamento e secagem. 
 
Indústria de celulose e papel 
Utiliza o vapor saturado de baixa e média pressão, sendo a maior parte empregada 
nos digestores, nos tanques de branqueamento, nos cilindros de lavagem, nas 
calandras e secadoras de papel. 
 
 
 
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Questionário 
 
1. Qual a principal função de uma caldeira? 
 
2. O que entra no sistema de vapor – água? 
 
3. O que entra no sistema de combustível – ar – gás? 
 
4. Quais são os tipos básicos de caldeiras? 
 
5. Descreva como é o funcionamento da caldeira de fogotubular. 
 
6. Quais são as desvantagens da caldeira de fogotubular? 
 
7. Qual a vazão e a pressão de trabalho da caldeira fogotubular? 
 
8. Descreva o funcionamento da caldeira aquatubular. 
 
9. Em que valor deve ser mantido o nível do tubulão superior? 
 
10. Com relação à água, como trabalha o tubulão inferior? 
 
11. Como são isoladas as paredes das caldeiras? 
 
12. Como é aquecida a água que está dentro dos tubos da caldeira? 
 
13. Aonde é a entrada de água da caldeira? 
 
14. Por que a água circula entre o tubulão superior e inferior? 
 
15. Qual o tipo de vapor gerado na saída do tubulão superior? 
 
16. Defina o que é vapor saturado. 
 
17. Defina o que é vapor superaquecido. 
 
18. Como são constituídos os superaquecedores. 
 
Processos Industriais 
SENAI 29 
19. Qual a função do dessuperaquecedor? 
 
20. Qual a função do economizador? 
 
21. Qual a função do pré-aquecedor? 
 
22. Como deve ser mantida a pressão do vapor na saída da caldeira? 
 
23. Como deve ser controlado o nível no tubulão superior? 
 
24. Genericamente, como podem ser os tipos de combustíveis? 
 
25. Como devem ser os combustíveis sólidos e líquidos para que tenham 
características semelhantes ao combustível gasoso? 
 
26. Por que não há necessidade de preparação do combustível gasoso? 
 
27. Qual o único cuidado que devemos tomar com o combustível gasoso? 
 
28. Como deve ser o combustível líquido para ser queimado? 
 
29. Como pode ser feita a neutralização do combustível líquido? 
 
30. Como deve ser o leito para a queima do combustível sólido? 
 
31. Como deve ser o preparo do combustível sólido para a sua queima? 
 
32. Quais são os dispositivos utilizados em processos industriais para a combustão? 
 
33. Qual a função dos queimadores ou maçaricos? 
 
34. O que acontece quando trabalhamos com a quantidade de ar teórica? 
 
35. Qual deve ser a quantidade de ar para que haja a combustão completa? 
 
36. O que acontece com a temperatura da chama quando há excesso de ar? 
 
37. Do que depende o valor ótimo do excesso de ar? 
Processos Industriais 
SENAI 30 
 
38. Como deve ser determinado o excesso de ar em uma caldeira 
Processos Industriais 
SENAI 31 
 
 
Reator 
 
 
 
 
 
 
 
O Reator no processo químico industrial 
 
Reatores na indústria química 
Entende-se por reator, como sendo um equipamento capaz de gerar uma reação de 
caráter químico em um processo industrial 
 
Nesta unidade veremos alguns tipos de reatores mais freqüentes, que são 
classificados de acordo com as fases dos produtos ou sistema de trabalho. 
 
Segundo as fases dos produtos os reatores podem trabalhar com fases: 
 
• Homogênea: gases → todos os produtos 
 Líquidos → todos os produtos 
• Heterogênea: gás-líquido, gás sólido, líquido-líquido, gás-líquido-sólido. 
 
Segundo a forma de trabalho dos reatores serão de: 
 
• Marcha descontínua 
• Marcha contínua 
 
Formas de esfriamento e aquecimento 
As reações químicas podem ser exotérmicas ou endotérmicas. Por isso o reator terá 
que absorver parte do calor produzido ou fornecer calor. Considerando um reator de 
operação exotérmica, é necessário fornecer calor para alcançar e manter a 
temperatura de reação. 
 
O aquecimento é, em geral, conseguido por troca de calor com vapor de água que 
circula por serpentinas interiores e exteriores ao reator ou por combustão de um 
Processos Industriais 
SENAI 32 
combustível gasoso ou líquido. Um exemplo deste último caso se tem no cracking 
térmico. Neste caso o reator é usado, entre outros fins, para a desidrogenação de 
álcool secundário e obtenção de cetonas. 
 
 
 
Se o que se pretende é retirar parte do calor produzido, existem diversos 
procedimentos. 
 
Em geral produz-se vapor através de tubos por onde circula água e saem para o 
exterior na forma de vapor, ou seja (se o reator é tubular) o calor de reação evapora a 
água que recobre os tubos parcialmente mantendo constante o nível por meio de uma 
injeção de água. Regulando a pressão de saída do vapor, assegura-se uma reação à 
temperatura constante. 
 
Outras vezes não é a água que circunda os tubos, e sim outro produto, como por 
exemplo um derivado de petróleo. Este,ao vaporizar-se, troca posteriormente calor 
com água, vaporizando-a. 
 
Algumas vezes só se refrigera o reator e então se faz circular água por serpentinas. 
Em seguida a água é empregada para produzir vapor. Outras vezes só necessita de 
um dispositivo para produzir o calor inicial de reação. Para isso utiliza-se um 
aquecedor elétrico, como no caso da obtenção de amoníaco. 
Processos Industriais 
SENAI 33 
 
 
Na figura é esquematizado uma forma de absorção de calor de um sistema de reação. 
Trata-se de uma reação exotérmica em um reator tubular, com catalisador no interior 
dos tubos. 
 
 
Reator descontínuo 
 
Parte dos processos industriais se efetuam atualmente em forma descontínua,isto é, o 
reator, que geralmente é do tipo caldeira, possui forma cônica no fundo, serpentinas de 
calefação, agitadores mecânicos, fechamento hermético, entradas de produtos etc. 
 
Passado o tempo de reação faz-se análise do produto e, se este cumpre as 
especificações previstas, procede-se o seu esvaziamento. Muitas vezes se empregam 
catalisadores no processo. Algumas vezes interessa separá-los, ou é feito seja por 
diluição do produto final, ou por precipitação, outras vezes o catalisador acompanha o 
produto. 
 
Este sistema descrito é denominado batch e como se pode deduzir, as produções 
sempre serão pequenas se comparadas com os processos da grande indústria 
química. Pode-se dizer que, o reator descontínuo é um equipamento básico de 
fabricação, tendo como vantagem a possibilidade de produção de diferentes produtos, 
mudando para tanto a formulação dos produtos e as condições de operação. 
 
Processos Industriais 
SENAI 34 
Por outra parte, tem como inconveniente, uma maior vigilância na sua operação e, se 
empregado para distintas fabricações, deve ser limpo para evitar as contaminações de 
distintos produtos. 
 
Reator tipo tanque agitado contínuo 
Neste reator os produtos reagentes e os produtos formados pela reação entram e 
saem do reator continuamente. 
 
Se os produtos formados são retirados em forma líquida, ocorre a separação do 
catalisador, pois ao abaixar a concentração do mesmo no reator, decrescerá a 
formação dos produtos finais. 
 
 
A figura representa um exemplo deste tipo de reator. Nele se observa os produtos 
regentes Ra e Rb que entram de forma contínua no reator (que já tem alojado em seu 
interior o catalisador), a agitação e o aquecimento. Na saída observa-se os produtos 
segundo a reação: Ra+ Rb → Pc, a separação dos produtos Ra e Rb com retorno ao 
reator e finalmente a condensação do produto final Pc, assumindo-se que os pontos de 
ebulição de Ra e Rb são mais altos que os de Pc. 
 
Reator tubular 
O reator tubular é aplicado, em geral, em reações que se desenvolvem a alta pressão. 
Isto porque seria necessário uma espessura muito grande das paredes de um reator 
de maior volume, o que seria inviável devido ao custo da instalação. Assim em lugar de 
utilizar um grande reator, se substitui por muitos tubos de reação. 
 
Processos Industriais 
SENAI 35 
O desenho de um reator dependerá do total conhecimento das reações que se 
desenvolvem, assim como das velocidades na medida em que as massas dos 
reagentes e dos produtos avançam (quase sempre através do catalisador), 
determinando assim o tempo que as substâncias estarão no reator e sua velocidade de 
passo. Com todos dados é possível dimensionar-se um reator. 
 
Reator de leito fluidizado 
Os reatores de leito fluidizado são aqueles em que a reação catalítica se efetua por 
fluidização dos sólidos. 
 
Este processo se desenrola em aparelhos de corpo cilíndrico com cones esféricos no 
fundo. A entrada, ou entradas do agente fluidizante (ar, hidrogênio, cloro, etc.), é pela 
parte inferior. 
 
Possui também, uma ou mais saídas de produtos, para drenar ou esvaziar o reator, 
além dos elementos auxiliares tais como: serpentinas de aquecimento ou esfriamento, 
controle de fluxo, de pressão, etc. 
 
Nos reatores de eixo fluidizado, o catalisador é geralmente um sólido que está 
perfeitamente misturado com produtos reagentes e os que resultam da reação. Os 
produtos saem do reator em fase líquida ou vapor e o catalisador poderá ser removido 
ou substituído quando sua eficácia estiver baixa ou quando sua quantidade na mistura 
estiver abaixo do valor mínimo. 
 
Questionário 
 
1. O que é um reator e qual sua função? 
 
2. Quais são os tipos de reatores? 
 
3. O que significa marcha contínua e marcha descontínua? 
 
4. O que são reações endotérmicas e exotérmicas? 
 
5. Como o reator mantém sua temperatura de trabalho constante? 
 
6. O que significa catalisador? 
 
Processos Industriais 
SENAI 36 
7. O que significa PRC e LRCA? 
 
8. Indique a vantagem e desvantagem do reator semicontínuo? 
 
9. Como se evita contaminação num processo BATH? 
 
10. Qual é o problema encontrado no reator com processo contínuo? 
 
11. O que é um reator tubular? 
 
12. Qual o uso de um reator tubular? 
 
13. Como se dimensiona o tamanho de um reator? 
 
14. O que é um serpentina? 
 
15. Num reator podemos utilizar vários produtos, inclusive cloro, hidrogênio e 
amônia. Quais os riscos de se trabalhar com estes produtos? 
 
 
 
 
 
Processos Industriais 
SENAI 37 
 
 
Tratamento de Água 
 
 
 
 
 
 
 
Processos de tratamento de água 
 
As águas residuais resultantes das várias atividades humanas, domésticas, industriais 
ou agrícolas, não podem continuar a ser utilizadas sem tratamento prévio. As estações 
de tratamento consistem de uma série de processos físicos, químicos e biológicos. 
Os objetivos destes processos são proporcionar o tratamento e melhorar a qualidade 
da água para usá-la novamente, no consumo humano ou sendo reutilizada com 
conseqüências mínimas ao ambiente. Os processos de tratamento de água se dividem 
em dois grupos: 
• Processos Convencionais. 
• Processos Avançados. 
 
A utilização de um ou de outro processo não corresponde a um melhor ou pior 
tratamento de água por uma estação de tratamento de água e sim, está diretamente 
ligado aos componentes residuais do manancial a ser tratado, atendendo as 
necessidades para tornar a água potável. 
 
 
Processos convencionais 
 
Remoção de compostos orgânicos 
É a remoção de compostos orgânicos residuais que em combinação com produtos 
desinfetantes (cloro) formam compostos clorados que são causadores de sabor e 
cheiro desagradáveis na água tratada. Para remoção de compostos orgânicos é usado 
carvão ativado e um tempo de contato mínimo de 15 (quinze) minutos. 
 
Carvão ativado 
• Aplicação: remoção de compostos orgânicos. 
Processos Industriais 
SENAI 38 
• Obtenção: queima em altas temperaturas e baixo teor de oxigênio de casca de 
coco, nó de pinho e celulose. 
• Aspecto físico: pó finamente pulverizado. 
• Custo em U$: 0,73/kg 
 
Coagulação 
É a introdução de reagentes fortemente catiônicos (cloreto férrico) para que em contato 
com a água bruta, carregada anionicamente, forme coágulos. O tempo de ocorrência 
da coagulação é extremamente curto e a intensidade de agitação deve ser tal que 
permita, dentro do tempo exigido, assegurar a difusão completa do coagulante na 
água. 
 
Cloreto férrico (FeCl3) 
• Aplicação: coagulante. 
• Obtenção: reação do ataque de minério de ferro com ácido clorídrico (HCl). 
• Aspecto físico: solução a 40%. 
• Custo em U$: 0,22/kg 
 
Floculação 
A floculação é a aglomeração e compactação de partículas de coagulante e de matéria 
em suspensão na água, formando conjuntos maiores e mais adensados, denominados 
“flocos”. 
 
 
Ela é efetuada por meio de um processo mecânico (ETA 11, III, IV e Capivari) ou 
hidráulico (ETA 1), que produz agitação na água com o objetivo de se criar gradientes 
Processos Industriais 
SENAI 39 
de velocidade que cause turbulência capaz de provocar choques ou colisões entre as 
partículas coaguladas. 
Estes gradientes produzem tensão cisalhante nos flocos existentes e são limitados 
para não ultrapassarem a capacidade de resistência do cisalhamento destas 
partículas. 
 
Os contatos provocados permitem que os flocos aumentem de tamanho e densidade, 
tornando-se mais fáceis de se sedimentarem. 
O tempo para ocorrência da floculação normalmente excede a 20 minutos, em alguns 
tipos de água (água barrenta) até 60 minutos ou mais. 
 
Como auxiliar deste processo são usados polieletrólitos que são compostos de alto 
poder molecular e não iônicos que proporcionam maior densidade aos flocos 
formados. 
 
Polieletrólitos 
• Aplicação: auxiliar de decantação. 
• Obtenção: reação de polimerização de monômeros acrilamida (C3H5NO). 
• Aspecto físico: suspensão em solvente orgânico (querosene desodorizado). 
• Custo em U$: 2,90/kg 
 
Decantação 
A decantação ou sedimentaçãose resume no efeito da gravidade sobre partículas 
suspensas num líquido de densidade inferior. Sob a influência da gravidade qualquer 
partícula que tiver uma densidade maior que a da água irá sedimentar-se, com isso a 
água sai do decantador com baixos valores de cor e turbidez. 
 
Este processo consiste em diminuir a velocidade do fluxo de água, fazendo com que o 
tempo de escoamento seja maior que o tempo necessário para que os flocos se 
sedimentem. Normalmente este tempo pode variar de 30 minutos a 2 horas. A 
remoção do lado formado no fundo dos decantadores deve ser feita periodicamente, e 
pode ser de forma automática (ETA 11, III, IV e Capivari) ou manual (ETA 1). 
 
Filtração 
A filtração da água é o processo onde ela é separada da matéria em suspensão. 
Remanescente do decantador, pela passagem através de uma substância porosa. Na 
prática este material poroso é usualmente uma camada de areia. A remoção de 
Processos Industriais 
SENAI 40 
matéria sólida se efetua pela filtração através dos poros na superfície da camada de 
areia e pela aderência das partículas sólidas aos grãos de areia. 
 
O tipo de filtração aplicada na ETAs da Sanasa são filtros rápidos abertos onde a água 
passa por gravidade de cima para baixo, através da areia com alta velocidade, 
geralmente a taxa de filtração varia de 120 a 180 m3/m2/dia. 
 
A composição das camadas filtrantes pode ser só de areia e pedras de várias 
granulometrias (ETA I e II), e compostas de areia e antracito (ETA III, IV e Capivari). 
 
Após um período que varia de 16 a 60 horas (na Sanasa), os poros passam a ficar 
vedados pelos flocos remanescentes do decantador diminuindo a capacidade de 
filtração, o que provoca sensível redução da taxa de filtração. Esta redução da taxa de 
filtração é o parâmetro indicativo da necessidade de limpeza do filtro, que é feita por 
uma corrente reversa de água de lavagem (convenientemente pré-tratada), que 
expande e agita a areia e remove para o esgoto os sólidos acumulados. 
 
Desinfecção 
Para melhor compreensão da desinfecção, recorremos a definição do termo esterilizar 
que é destruir todos os microorganismos existentes em algum material. 
 
A desinfecção é caso particular da esterilização que se refere especificamente a 
eliminação dos germes patogênicos, sem que haja necessariamente a destruição de 
todos os organismos, uma vez que os patogênicos são geralmente menos resistentes 
que os não patogênicos. 
 
Na Sanasa o processo de desinfecção é feito com a aplicação de cloro e amônia, 
produzindo um composto de ação mais lento (cloraminas), porém com o poder de 
prolongar a ação bactericida do cloro. Este processo é considerado eficiente para 
controle do desenvolvimento bacteriológico em sistemas de distribuição relativamente 
longos. A quantidade de cloro residual combinado (nome dado ao composto na água) 
deve estar na faixa de 1 a 4 mg/l, e o tempo de contato mínimo para garantir a 
desinfecção é de 1 (uma) hora, daí a importância das caixas de contato. Para 
formação das cloraminas, na Sanasa utiliza-se uma parte de amônia para cinco partes 
de cloro. 
 
Hipoclorito de sódio (NaOCl) 
• Aplicação: desinfecção de águas, em sistemas de pequeno porte. 
Processos Industriais 
SENAI 41 
• Obtenção: eletrólise do cloreto de sódio (NaCl) com borbulhamento em solução de 
cloreto de sódio. 
• Aspecto físico: solução em 12% de cloro ativo. 
• Custo em U$: 0,25/kg 
 
Cloro (Cl2) 
• Aplicação: desinfecção. 
• Obtenção: eletrólise do cloreto de sódio. 
• Aspecto físico: gás liquefeito. 
• Custo em U$: 0,16/kg 
 
Amônia (NH3) 
• Aplicação: estabilizante do cloro, removedor de gosto e odores. 
• Obtenção: síntese do ar atmosférico à alta pressão e temperaturas em presença de 
catalisadores mistos de pó de ferro com dióxido de potássio (K2O). 
• Aspecto físico: gás liquefeito. 
• Custo em U$: 0,90/kg 
 
Correção do pH 
A correção do pH é feita com a finalidade de diminuir e/ou evitar a corrosividade da 
água, a cal é utilizada. 
Durante o processo de clarificação o pH é levemente ácido (pH = 6,0) devido a ação do 
sulfato de alumínio (sal de ácido forte). A água nestas condições, apesar de atender às 
especificações sanitárias, provocaria a longo prazo corrosão das tubulações de 
distribuição, principalmente nas ligações de ferro galvanizado. 
 
Processos Industriais 
SENAI 42 
 
 
Tanque de neutralização (correntes ácidas) 
 
Com a correção, o pH sai das unidades de tratamento na faixa de 7,6 a 8,2 (levemente 
alcalino), suficiente para evitar a corrosão. Os sais de carbonatos no interior da 
tubulação formam ao longo do tempo um filme entre água e canalização. 
 
 
Cal virgem CaO 
• Aplicação: correção do pH. 
• Obtenção: queima em altas temperaturas de rochas calcárias (calsita, dolomitica, 
mármore). 
• Aspecto físico: sólido granulado. 
• Custo em U$: 0,17/kg. 
 
Cal hidratada Ca(OH2) 
• Aplicação: correção do pH. 
• Obtenção: reação de óxido de cálcio (CaO) com água. 
• Aspecto físico: pó 
• Custo em U$: 0,14/kg 
 
Fluoretação 
A fluoretação reduz o índice de dentes cariados, perdidos e/ou obturados (CPO), que 
na cidade de Campinas, conforme estudos da PUCC, através da Faculdade de 
Processos Industriais 
SENAI 43 
Odontologia, já reduziu em 65% estas incidências (CPO), sendo que em classes 
menos favorecidas chega a 71%, enquanto nas classes mais elevadas é de 25%. 
 
Ácido fluossilícico (H2SiF6) 
• Aplicação: medicação sistêmica, combate à cárie. 
• Obtenção: reação da sílica com ácido fluorídrico borbulhamento em água. 
• Aspecto físico: solução à 20%. 
• Custo em U$: 0,06/kg 
 
Fluorsolicato de sódio (Na2SiF6) 
• Aplicação: medicação sistêmica, combate à cárie. 
• Obtenção: reação do silicato de sódio (NaSiO3) com ácido fluorídrico (HF). 
• Aspecto físico: pó finamente pulverizado. 
• Custo em U$: 1,34/kg 
 
 
Processos avançados 
 
Oxidação extensiva 
A oxidação extensiva visa a destruição da matéria orgânica excessiva vinda do 
manancial. Este processo na Sanasa só é aplicado na ETA Capivari por ser o rio que 
abastece de água bruta de qualidade inferior e mais suscetível a grandes variações, 
por ser de baixa vazão. 
No processo é adicionado permanganato de potássio (oxidante), é aplicado uma 
aeração vigorosa por aproximadamente 15 minutos. Com isso, além da destruição da 
matéria orgânica, conseguimos a redução de substâncias que produzem gosto e 
odores com sulfeto de hidrogênio (HS) e alguns compostos orgânicos voláteis, além de 
propiciar a oxidação de ferro e manganês solúveis para a forma insolúvel, tornando-os 
apropriados para a reação nas fases da clarificação. 
 
O equipamento de aeração usado consiste em unidades de difusão de ar, em sistemas 
de turbinas de arejamento em que o ar é liberado abaixo das pás rotativas, e 
arejamento de superfície no qual a transferência de oxigênio é garantida pela alta 
turbulência de superfície. 
 
Processos Industriais 
SENAI 44 
 
Equipamento para arejamento 
 
Permanganato de potássio (KmnO4) 
• Aplicação: oxidação de matéria orgânica. 
• Obtenção: oxidação de soluções de manganatos (MnO4) com gás cloro. 
• Aspecto físico: cristais. 
• Custo em U$: 2,80/kg 
 
Intercloração 
A intercloração, utilizada na ETA IV, é uma cloração da água decantada, antes da 
filtração, para oxidação de ferro e manganês solúvel, tornando-os insolúveis. Este 
processo traz outros benefícios, tais como: controlar o desenvolvimento das algas, 
reduzir as acumulações nos filtros, fatores que contribuem para a melhoria da 
eficiência, assim como para aumentar o tempo de funcionamento dos filtros. 
 
Na pós cloração (cloração final) é apenas complementado os teores de cloro residual 
já adicionados na intercloração, para que a água saia do sistema com concentração 
padronizado (de 1 a 4 mg/l). 
 
Pré-sedimentação 
A pré-sedimentação, utilizada nas ETAs III e IV, foi concebida para remoção de 
resíduos sedimentáveis. Seu funcionamento se assemelha ao decantador, e a 
eficiência na remoção de cor, turbidez, sólidos sedimentáveis e matéria orgânicachega 
às vezes a 60%. O tempo de detenção da água no pré-sedimentador é de uma hora, 
trazendo como benefício, além dos já citados, o de funcionar como um tanque de 
homogeneização, pois, absorve as bruscas mudanças na qualidade da água do rio no 
caso principalmente de fortes chuvas. 
 
Processos Industriais 
SENAI 45 
Tipos de precipitação utilizados 
 
Números da empresa 
 
Para captar, tratar, distribuir água e tratar e afastar o esgoto, a empresa gasta 1 milhão 
de quilos de produtos químicos e consome 4,9 milhões de KW/h de energia elétrica 
mensalmente. 
A composição físico-química provável, determinada por amostragem, da água 
distribuída para a população da cidade é a seguinte: 
 
 
Água potável fluoretada 
• Aspecto: limpo 
• Odor: inobjetável 
• Turbidez: 0,5 NTU 
• pH: 7,1 
• Acidez: 5,0 mg/l 
• Alcalinidades: ----- 
• Bicarbonatos:30 mg/l 
• Cloretos: 30 mg/l 
• Dureza total: 52 mg/l 
Processos Industriais 
SENAI 46 
• Ferro total: 0,02 mg/l 
• CO2: 2 mg/l 
• Resíduos totais: 125 mg/l 
• Sulfatos: 14 mg/l 
 
 
O Sistema de esgotamento sanitário no seu início 
 
O município de Campinas possui cinco bacias de esgotamento sanitário, a saber: 
Bacia do Córrego Proença-Anhumas, Bacia do Córrego Piçarrão, Bacia do Rio 
Capivari, Bacia do Córrego Samambaia e Bacia do Quilombo. 
 
A Sanasa atende com a rede coletora de esgotos 87% da população urbana do 
município através de 2.141.265m de redes coletoras com 138.427 ligações (Junho/91), 
num total de 216.812 economias atendidas. A Sanasa praticamente não vêm 
realizando nenhum tipo de tratamento destes esgotos. 
 
No entanto, está sendo viabilizado o tratamento dos esgotos das bacias Ahumas e 
Piçarrão. Com este projeto será possível tratar de 75% dos esgotos lançados no 
município de Campinas. 
 
A Sanasa está atualizando o Plano Diretor de Esgotos do Município pretendendo com 
isso definir as obras prioritárias a executar convocando para tal todas as entidades 
representativas e a população a participarem. 
 
Após a priorização das obras do Plano Diretor e elaboração dos projetos executivos, a 
Sanasa pretende elevar os índices atuais de tratamento, executando as obras 
previstas, despoluindo grande parte de nossos cursos d’água. 
 
O Esgoto de campinas hoje 
 
Campinas hoje possui uma rede com 2,6 milhões e metros e 44 estações elevatórias 
que atende a quase 90% da população com recolhimento e afastamento de esgoto. 
Atualmente 8 estações de tratamento se incubem de impedir que cerca de 4% do 
esgoto seja despejado nos córregos “in natura”. 
 
Processos Industriais 
SENAI 47 
Campinas, como a maioria das grandes cidades brasileiras, tem um desafio pela 
frente: em pouco tempo construir estações de tratamento de esgoto em número 
suficiente para eliminar ao máximo a descarga de poluentes nos córregos da região. 
 
O plano para construção de 24 estações de tratamento de esgoto já está em 
andamento: nos últimos 2 anos a Sanasa inaugurou três estações – a Ciatec, a Icaraí 
e a Santa Rosa – e implantou vários interceptores que estão levando o esgoto para 
pontos de futuras estações. Um deles foi implantado juntamente com a reurbanização 
da Avenida José de Souza Campos, a Norte-Sul. Além disso, já está em vigor a lei que 
determina que os novos empreendimentos tenham a sua própria estação de 
tratamento de esgoto. 
 
Ao mesmo tempo, em parceria com a Prefeitura Municipal, a Sanasa implantou o 
interceptor da Lagoa do Taquaral, cujos resultados em relação à despoluição já são 
visíveis. Antes do fim do ano de 1997 já será novamente possível a pesca no local sem 
qualquer risco para a população. 
 
Em fase de licitação, está a estação de tratamento de esgotos do Córrego Samabaia. 
Ela terá capacidade, em sua fase final, de tratar 200 l/s de esgotos. O início das obras 
está previsto para o final do ano de 1997. 
 
A meta da Sanasa é tratar 70% do esgoto gerado por Campinas até o ano 2000 e 
atender 100% da população com sistema de coleta e afastamento. 
 
Sanasa em números 
População atendida com afastamento de esgoto: 798.000 
Estações de Tratamento de Esgotos (Primárias – 50% de limpeza) 
 
 
 
 Capacidade 
ETE Costa e Silva 15,1 l/s 
ETE Paineiras 3,5 l/s 
ETE Nóbrega 4,1 l/s 
ETE IAPI 1,5 l/s 
ETE Vila Itália 1,3 l/s 
 
 
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SENAI 48 
Secundárias – 96% de limpeza 
 
ETE Ciatec 13,5 l/s 
ETE Icaraí 0,99 l/s 
ETE Santa Rosa 7,79 l/s 
 
Características dos sistemas analisados para o tratamento da fase líquida 
Os níveis de tratamento de esgotos considerados no trabalho para o tratamento da 
fase líquida (esgotos) são os níveis preliminar, primário e secundário. A principal 
ênfase é dada ao nível secundário, único capaz de cumprir a legislação relativa aos 
padrões de lançamento. 
 
Os principais sistemas de tratamento de esgotos domésticos em nível secundário são: 
• Sistemas de lagoas de estabilização; 
• Sistemas de lodos ativados; 
• Sistemas de filtros biológicos; 
• Sistemas anaeróbicos; 
• Sistemas de disposição no solo. 
 
 
Níveis de tratamento dos esgotos 
• Preliminar: sólidos em suspensão grosseiros (materiais de maiores dimensões e 
áreas). 
• Primário: sólidos em suspensão sedimentáveis; DBO em suspensão (matéria 
orgânica componentes dos sólidos em suspensão sedimentáveis). 
• Secundário: DBO em suspensão remanescente (matéria orgânica em suspensão 
fina não removida no tratamento primário); DBO solúvel (matéria orgânica na forma 
de sólidos dissolvidos). 
 
Classificação/finalidade dos tratamentos de esgotos 
 
Preliminares 
• Finalidade: remoção de sólidos grosseiros, detritos minerais, areia, óleos e graxas. 
• Unidades: grade. 
• Comuns: caixa de retenção de areia, tanques de remoção de óleos e graxas. 
 
Primários 
• Finalidade: remoção de sólidos em suspensão, dissolvidos e em estado coloidal. 
Processos Industriais 
SENAI 49 
• Unidades: tratamento primário. 
• Comuns: tratamento biológico (oxidação), decantação secundária. 
 
Secundário 
• Finalidade: Remoção de sólidos em suspensão, dissolvidos e em estado coloidal. 
• Unidades: Tratamento primário. 
• Comuns: Tratamento biológico (oxidação), decantação secundária. 
 
 
Estação de tratamento de água 
 
 
Tratamento de H2O para caldeira (desmineralização) 
 
Água dura e água mole 
Água dura: água que custa a formar espuma com sabão, contém sais de cálcio e 
magnésio dissolvidos. Uma dureza temporária é causada por bicarbonatos dissolvidos, 
formados quando a H2O da chuva, com monóxido de carbono dissolvido (gás 
carbônico, CO2) se infiltra no calcário ou rochas calcáreas. 
 
CaCO2 + H2CO3 → Ca(HCO3)2 → Hidroteno carbonato de cálcio 
 
É chamada temporária porque o carbonato de cálcio (Giz), CaCO3, se precipita ao 
ferver aderindo, como uma camada dura, no interior dos canos e vasilhas. A dureza 
permanente é formada pelos sulfatos e cloretos de cálcio e magnésio. 
Estes sais reagem com sabão (estearato de sódio) formando uma espuma insolúvel 
(estearato de cálcio). 
 
A dureza temporária é removida através de fervura ou pela adição de cal extinta. 
 
Processos Industriais 
SENAI 50 
O acréscimo de bicarbonato de cálcio ou calgon (ou fosfato complexo) remove tanto a 
dureza temporária quanto a permanente precipitando tanto o cálcio quanto o magnésio 
como sais insolúveis. 
 
Os amolecedores de H2O com permuta de íons, contêm um minério natural, como a 
permutita ou uma resina sintética, que têm a propriedade de substituir os íons de cálcio 
e magnésio por íons inofensivos de sódio. 
 
A maioria dos agentes desionizantes com uma forte solução salina repõem os íons de 
sódio deslocando os de Ca e Mg. 
 
Água 
A qualidade da água que abastece o gerador de vapor tem papel fundamental no 
desemprego do equipamento. O vapor gerado a partir de água que contenha 
impurezas em suspensão e minerais de qualquer espécie poderá ser prejudicial aos 
diversos processos e equipamentos envolvidos. 
 
No gerador de vapor, as impurezas em suspensão se depositam no lado de água 
entupindo ou dificultando a trocade calor assim como os minerais liberados na 
geração do vapor se incrustam nas paredes da câmara e internos dos tubos 
(dependendo da caldeira aqua ou fogo tubular) e resistências e eletrôdos de nível 
(caldeira elétrica), comprometendo seu funcionamento e originando, na melhor das 
hipóteses, uma maior freqüência de operação de limpeza. 
Portanto, a água que abastece o conjunto deverá ser desmineralizada ou destilada 
com pH 7 +/- 1 e com dureza máxima ao redor de 60 ppm. 
 
 
Fluxograma de reposição de H2O para caldeira 
Processos Industriais 
SENAI 51 
Desmineralização 
 
Tipo de tratamento para água de alimentação 
O tipo de tratamento de água de alimentação depende: 
• da qualidade da água bruta; 
• da pressão de operação da caldeira; 
• do fluxo de calor na superfície de vapor da caldeira. 
 
Obs: a maioria das dificuldades operacionais das caldeiras é ocasionada por 
problemas no tratamento da água de alimentação. 
 
Monitoração da qualidade da água tratada 
A característica da H2O de alimentação é monitorada por medidores de pH (quanto 
mais H, melhor é o tratamento) e condutividade elétrica (quanto maior for 
condutividade, pior a água). 
 
Desmineralização ou desmi 
A medida que a H2O evapora, os cristais tendem a encrustar-se nas paredes dos 
tubulões (cálcio, sílica, cloro e magnésio) e nas tubulações, formando uma camada 
que diminui a vazão de H2O e dificulta a troca de calor entre o lado de fogo e o lado de 
água, reduzindo o rendimento da caldeira. 
 
Obs: O cloro ataca o aço inóx. O aço inóx ANSI 304 não resiste ao cloro. Já o aço 
ANSI 316 não é atacado pelo cloro, porém a mistura de cloro + sódio (NaCl) ataca 
quase todos os tipos de aço, com exceção do aço inox ANSI 316L, que é muito caro. 
 
Desaeração 
Serve para eliminar os gases arrastados ou dissolvidos na H2O (o próprio ar 
atmosférico, CO2 e O2). 
 
Quando estes gases estão à alta temperatura, tornam-se corrosivos, atacando os 
tubos e os tubulões, atacando também os trocadores de calor e as linhas de 
condensado. Os remanescentes da desaeração são eliminados pela adição de 
produtos químicos. 
 
 
 
 
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SENAI 52 
Purga (Blow Down) 
Purga descontínua: é um sistema conectado na parte mais baixa do tubulão de água. 
Mediante aberturas periódicas da válvula de purga, a lama química é removida do 
fundo do tubulão inferior. 
 
Purga contínua: é conectada à tubulação de vapor e remove a água contendo sólidos 
dissolvidos um pouco abaixo da superfície da água existente no tubulão superior. 
 
Controle automático da concentração dos produtos químicos 
Este controle é feito por instrumentos que medem a condutividade da água e atuam na 
vazão de purga contínua da caldeira, mantendo a concentração média dos produtos 
químicos próxima ao limite máximo aceitável. Com isso, pode-se ter a menor vazão de 
purga contínua com maior economia de água desmi. 
Quanto melhor é o tratamento de H2O, menor a purga da caldeira. 
 
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SENAI 53 
 
Fluxograma de processo de desmineralização 
 
A coluna forte ou fraca depende do diâmetro das bolinhas. Quanto maior o diâmetro, 
menor a área de contato por isso mais fraca a coluna. 
 
 
Resina Catiônica 
 
É composta de hidrogênio. Na passagem da água, a resina segura o cálcio e o 
magnésio, liberando hidrogênio na forma de H2. 
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SENAI 54 
 
 Regenerador 
 H2SO4 
 
 
H2O+Ca+Mg+Cl + metasilicato H2O+H2+Cl + metasilicato 
 
 
 CaSO4 + MgSO4 
 
 
Obs: O H2SO4 provoca aquecimento na resina podendo queimar. 
 
Na regeneração da resina catiônica, é utilizado o H2SO4 (ácido sulfúrico). A resina 
segura o H2 do H2SO4, e com a lavagem da resina, volta para o esgoto o CaSO4 e o 
MgSO4 (enquanto uma torre está em regeneração, a outra está em operação e vice-
versa). 
 
 
Resina Aniônica 
 
Fraca (bolinhas grandes) 
Forte (bolinhas pequenas) 
 
A resina aniônica é composta de hidroxilas. Na passagem da água, segura o cloro e o 
metasilicato e solta hidroxilas OH-. 
 
 Regenerador 
 NaOH (soda) 
 
 
H2O+H2+Cl + metasilicato H2O + (H + OH) = 2 H2O 
 (água desmi) 
 
 NaCl + Metasilicato de Na 
 
Na regeneração com soda, a resina segura a hidroxila da soda e solta o cloro e o 
metasilicato. Na lavagem da resina, vai para o esgoto NaCl e o metasilicato de Na. 
Resina 
Catiônica 
Resina 
Aniônica 
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SENAI 55 
Questionário 
 
1. O que significa águas residuais? 
 
2. O que significa águas tratadas? 
 
3. O que são estações de tratamento de água? 
 
4. O que significa ETA? 
 
5. Dentro de um processo convencional temos a remoção dos compostos orgânicos. 
a) O que é um composto orgânico? 
b) Por que o composto orgânico precisa ser eliminado? 
c) Como se dá a eliminação do composto orgânico? 
 
6. O que é carvão ativado? 
 
7. O que é coagulação e para que serve? 
 
8. O que significa solução a 40%? 
 
9. O que é floculação e como ela acontece? 
 
10. O que é sedimentação? 
 
11. O que é decantação? 
 
12. O que é solução coloidal? 
 
13. O que é lodo? 
 
14. O que é um filtro de areia e como ele funciona? 
 
15. Como se compõe um filtro de areia? 
 
16. Como se regenera um filtro de areia? 
 
17. Qual é a diferença entre esterilizar e desinfectar? 
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SENAI 56 
 
18. O que são caixas de contato? 
 
19. O que é pH? 
 
20. Para que se manipula o pH da água? 
 
21. Como se manipula o pH? 
 
22. Para que serve o flúor? 
 
23. Num processo avançado, se usa a oxidação extensiva? 
 
24. O que significa oxidante e redutor? 
 
25. Qual é o objetivo da oxidação extensiva? 
 
26. O que é um aerador e para que serve? 
 
27. O que se faz para aumentar a eficiência dos filtros? 
 
28. Qual é o objetivo da cloração final? 
 
29. Para que serve a pré-sedimentação e qual a vantagem de sua aplicação? 
 
30. O que é turbidez (NTU)? 
 
31. O que significa esgotamento sanitário? 
 
32. O que é estação elevatória? 
 
33. O que é esgoto “in natura”? 
 
34. O que é um interceptor? 
 
35. Sobre os produtos utilizados no tratamento de água: 
a) Quais são? 
b) Para que servem? 
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SENAI 57 
c) Como são obtidos? 
 
36. As empresas de reciclagem de plástico, vidro, precisam ter um tratamento 
particular de esgoto. Caso lancem seu esgoto diretamente na rede coletora, se 
flagrados, são duramente punidos. No entanto, as empresas de saneamento 
descarregam grande parte do esgoto “in natura” porque as empresas de reciclagem 
não podem despejar também? 
 
37. Por que falta água no calor e na estiagem? 
 
38. Faça um fluxograma simplificado do tratamento de H2O? 
 
39. Como se classifica os processos de tratamento de esgoto? 
 
40. Qual é a finalidade de cada um? 
 
 
 
 
 
 
 
 
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SENAI 57 
 
 
Celulose e Papel 
 
 
 
 
 
 
 
Obtenção da celulose 
 
A matéria-prima para a obtenção da celulose é principalmente a madeira, pois mais de 
80% da celulose se obtém a partir da madeira. 
 
O método mais moderno de obtenção da celulose é denominado procedimento ao 
sulfato. Anteriormente se efetuava o chamado procedimento ao sulfito. A diferença 
essencial consiste em que a madeira, uma vez preparada, e tratada para seu 
cozimento; no primeiro método é adicionado sulfato de sódio à lixívia, (material usado 
no cozimento), enquanto no segundo, se adiciona SO2, que dá lugar à aparição de 
sulfito na solução. 
 
O processo descrito a seguir é o procedimento ao sulfato. Este consiste de quatro 
fases, a saber: 
• Preparação da madeira (descascamento e corte); 
• Processo de cozimento; 
• Diversos tratamentos; 
• Regeneração e caustificação da lixívia. 
 
 
Preparação da madeira 
 
A madeira deve chegar o tratamento prévio o mais seca possível. Para tanto, as 
fábricas de celulose dispõem de grandes armazéns que recebem a madeira, 
permanecendo ali nove meses, pelo menos. 
 
Uma vez seca a madeira, passa a ser descascada. E não precisa ser total, já que a 
casca que não é eliminada será dissolvidana fase de cozimento. 
Processos Industriais 
 
SENAI 58 
 
Geralmente os troncos são cortados longitudinalmente, se bem que tudo depende das 
dimensões da máquina de corte. 
 
Esta máquina é composta por três partes iguais. Em sua parte baixa existe um eixo 
com uma excêntrica, a qual imprime um movimento de rotação aos troncos e os 
desloca para cima. Dessa forma os troncos vão passando de um conjunto descascador 
para outro, até sair da máquina praticamente sem casca. Cada conjunto é aberto em 
cima e tem um chuveiro que fornece água sob pressão para ajudar a desprender as 
cascas. 
 
A água e a casca que flutuam no fundo, são retirados pela parte de baixo e se 
separam para que a água seja usada novamente. Os troncos são retirados da máquina 
por meio de correias transportadoras e são conduzidos para proceder ao 
esmigalhamento. 
 
O moinho ou desintegrador envia a madeira moída a um ciclone para separar os nós e 
pedaços grossos de madeira e, em seguida, é levada para um depósito. 
A etapa seguinte consiste em levar a madeira selecionada para a unidade de 
cozimento. 
 
 
Máquina de corte 
 
 
 
 
 
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SENAI 59 
Cozimento 
 
Uma vez que a madeira já está moída, é cozida com lixívia, que tem como 
composição: 8% de NaOH, 2% de Na2S, 1% de Na2CO3 e o restante de água. O 
cozimento se efetua em autoclaves de 50 a 100 m3 de capacidade. Uma vez 
carregado, se elevam a pressão e a temperatura o mais rápido possível até alcançar 8 
kgf/cm2 e 175 oC, respectivamente. O aquecimento pode ser feito por meio de vapor 
direto, porém é mais utilizado o aquecimento com vapor exterior. 
 
Quando em uma operação, a massa é bombeada em circuito fechado para se 
conseguir uma distribuição mais regular da lixívia sobre a madeira. Passadas as 
primeiras horas, se reduzem a pressão e a temperatura, pois se o cozimento continuar 
com os valores assinalados, a celulose se dissolveria parcialmente na lixívia. 
Terminado o cozimento, o produto do autoclave é levado para tanques onde a massa é 
lavada com água e separada da lixívia. 
 
 
 
 
 
 
 
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SENAI 60 
Tratamento dado à celulose 
 
A madeira é contida principalmente por 40/50 % de celulose, 10/30 % de hemicelulose 
e 20/30 % de lignita. Também contém, baixas porcentagens de proteínas, saia 
inorgânicos, resinas e gomas. 
 
Depois do tratamento dado com lixívia, a maior parte de produtos que não são 
celulose, são separados, estabelecendo assim um grau maior ou menor de pureza da 
massa. 
 
A massa de celulose é conduzida agora a uma desfibradora, onde é agitado 
permanecendo as fibras soltas. Em seguida é submetida à lavagem com água e 
passada por telas, para separar os materiais grossos (geralmente constituem os nós 
das madeiras) do resto das fibras de celulose, que estão em suspensão na água. A 
seguir, a massa passa pelo interceptor para que as substâncias de densidade alta 
(como a areia) se decantem. 
 
Efetuadas estas separações por meios rudimentares, se recorre uma classificação 
seletiva para separar os resíduos mais finos. Para isso, a suspensão passa 
sucessivamente através de um classificador a diafragma onde se elimina parte da 
água. 
 
Segundo o destino da celulose, se elimina a água ou não. Se, por exemplo, a celulose 
é destinada a fábrica de papel, ela é enviada na forma de creme, se é expedida na 
forma de rolos, deixa-se com 60% de água. 
 
 
Uso da celulose 
 
A celulose tem sua maior aplicação na fabricação de papel e de rayon viscoso. 
Também é utilizada na obtenção de revestimentos sintéticos para embutidos, plásticos, 
recobrimentos, nitrocelulose, explosivos, etc. O vernis e os esmaltes derivados da 
nitrocelulose são usados em pinturas de eletrodomésticos, automóveis, etc. 
 
Processo de fabricação do papel 
 
As matérias-primas empregadas, no processo de fabricação do papel podem ser 
classificadas em: 
Processos Industriais 
 
SENAI 61 
• Matérias fibrosas 
• Material de recheio (substância inorgânica) 
• Material para aglutinar (substâncias orgânicas) 
 
 
 
Materiais fibrosos 
 
A qualidade da pasta de celulose que se emprega nesse processo, depende do tipo de 
papel que deseja fabricar. Assim, ela pode secar ou continuar na forma de creme. 
 
Outra procedência da pasta é o papel usado. Nesse caso, a pasta é preparada, 
conforme etapas a seguir: 
a) Seleção manual de papel, com separação de partes que não sejam de papel, como 
plásticos, cordas, etc. 
b) Eliminação possível, das gravuras, impressões, colorações, etc. Mediante ao 
emprego de dissolventes adequados. 
c) Desfibração que há com máquinas adequadas, principalmente a chamada 
desfibradora holandesa, e também com trituradoras, desintegradoras, etc. 
 
 
Material de recheio 
 
Com o fim de dotar o papel de certas qualidades, são adicionadas substâncias que se 
denominam recheio ou carga de papel. 
 
Estes produtos rebaixam a resistência do papel, porém lhe dão propriedades que lhes 
são necessárias, tais como aumento de sua brancura, melhor superfície e maior 
opacidade. 
 
Os produtos mais empregados são: 
Argila; principalmente em caolim, que tem por missão de ser um agente de recheio. 
Pigmentos brancos; dá ao papel opacidade e brilho. O melhor de todos eles é o dióxido 
de titânio, seguindo-lhes o sulfato de zinco. 
 
Outros produtos empregados são o carbonato de cálcio como agente de carga. Pedra-
ume, argamassa e cal, como branqueadores, silicato de sódio como adesivo 
compactado. 
Processos Industriais 
 
SENAI 62 
 
Material de aglutinação 
 
A substância mais empregada para a aglutinação do papel, é uma resina denominada 
de colofónia. Esta tem por objetivo, evitar que os papéis fiquem porosos e a tinta 
escorra. 
Outras substâncias inorgânicas que se empregam na fabricação do papel são: 
colorantes, parafina (como impermeabilizante de papel) e glicerina (para suavizar o 
papel), como mais importante. 
 
 
Processo de fabricação 
 
Todas as substâncias que vem a alimentar a máquina de fabricação de papel devem 
chegar a esta em forma de uma polpa clara. Para isso, primeiramente, o material 
fibroso, se submete a um tratamento para a sua desintegração, sem que as fibras da 
celulose sofram alterações; isto ocorre por batimento e com injeção de água. As 
máquinas mais usadas são as batedeiras holandesas, que se pode considerar como o 
protótipo, é de lá que tem surgido outras, modificando-a e melhorando-a. 
 
Na batedora é adicionado a pasta, o resto dos componentes para formar uma mistura 
homogênea. Depois de batido, ocorre o refino, sendo a refinadora cônica de Jordan e a 
Bauer são as mais utilizadas. 
 
A maior parte das batedoras e refinadoras, são máquinas em cujo interior são alojados 
discos ou cutelos, que são as encarregadas por um movimento de giro, para preparar 
a pasta de tamanho e fluidez desejadas. 
 
A obtenção passa por três fases distintas de eliminação de água, as quais são: 
• Depósito da parte sólida da suspensão, com eliminação parcial de água; 
• Eliminação da água que ficou retida nas fibras, por meio de compressão; 
• Eliminação de água não necessária da lâmina de papel, por aquecimento. 
 
 
Processos Industriais 
 
SENAI 63 
 
A primeira fase consiste em passar a suspensão de fibras por peneiras, para que 
sejam retidas as substâncias mais pesadas, como areia e partículas de fibras 
excessivamente grandes, levando-a finalmente ao depósito de alimentação. Desse 
depósito sairá a suspensão diluída, que cai em uma tela metálica, acionada por 
roletes, de onde parte da água escorrerá através dela. Outra parte da água é eliminada 
na lâmina de papel que vai se formando, por meio de vácuo gerado nas caixas de 
sucção. Na primeira parte da máquina, forma-se uma lâmina de papel contínuo. 
Regulando a velocidade da tela metálica, se conseguirá a espessura do papel que se 
deseja. 
 
A segunda parte do processo de é a prensagem, onde mais água será eliminada. Com 
estas etapas, a água se reduzirá desta forma: 
• Suspensão de fibra inicial: mais de99 % de água; 
• Lâmina depois da primeira fase: 80 % de água; 
• Lâmina depois de ser submetida à compressão: 65 % de água. 
 
Uma vez submetida à compressão, passa a lâmina a ser secada por calor. Para isso, a 
lâmina que já tem consistência suficiente para sustentar-se por si mesma, circula por 
roletes secadores. Estes são aquecidos interiormente com vapor e acionados por meio 
de um conjunto de engrenagens. Ao final, a folha de papel sai com um conteúdo de 
água de aproximadamente 5 %. 
Finalmente, a folha de papel circula por entre um série de roletes (calandra), para alisar 
e amaciar mais sua superfície, e após é enrolada formando bobinas. 
 
 
 
 
Processos Industriais 
 
SENAI 64 
Questionário 
 
1. O que é balanço de matéria? 
 
2. Como se calcula o balanço de matéria em processos onde ocorre ou não reação? 
 
3. O que é balanço de energia? 
 
4. O que é entalpia? 
 
5. O que é entropia? 
 
6. O que é um processo contínuo? Dê exemplo. 
 
7. O que é um processo descontínuo? Dê exemplo. 
 
8. O que significa BATCH? 
 
9. O que é um reator? 
 
10. O que é celulose? 
 
11. O que é lixívia? 
 
12. Qual é o método moderno de obtenção de celulose? 
 
13. Quais são as fases do processo ao sulfato? 
 
14. Explique a preparação da madeira? 
 
15. Na preparação da madeira para que serve a água? 
 
16. O que é esmigalhamento? 
 
17. O que significa NaOH, Na2SO4, Na2CO3 ? 
 
18. O que é autoclave? 
 
Processos Industriais 
 
SENAI 65 
19. O que é vapor direto e indireto ou exterior? 
 
20. Descreva o processo de cozimento da madeira. 
 
21. Para que serve a água no processo de cozimento? 
 
22. Qual é o destino da lixívia? 
 
23. Para que serve o cozimento da madeira? 
 
24. Após o cozimento quais são os tratamentos que a massa de celulose recebe? 
 
25. Qual é o destino da celulose? 
 
26. O que é rayon viscoso? 
 
27. Quais são as matérias primas na fabricação de papel? 
 
28. O que são matérias-fibrosas? 
 
29. Como é usado o papel reciclado? 
 
30. Quais são os materiais de recheio? 
 
31. O que é recheio? 
 
32. O que é opacidade? 
 
33. O que é agente de carga? 
 
34. O que é adesivo de compactado? 
 
35. O que é material de aglutinação? 
 
36. Explique o processo de fabricação de papel e como é eliminada a água nesse 
processo? 
 
37. No final do processo qual será a quantidade de água presente na folha? 
Processos Industriais 
 
SENAI 66 
 
38. Analise uma fábrica de papel em relação: a situação geográfica; água e madeira 
utilizadas e o impacto ambiental da sua utilização. O que a fábrica faz a respeito? 
Analise também a energia consumida e os equipamentos e os combustíveis 
necessários à sua geração? 
 
39. Após o estudo do processo de fabricação de papel, comente: 
a) Qual é a utilidade da reciclagem de papel? 
b) Para que economizar papel branco? 
 
Processos Industriais 
 
SENAI 67 
 
Processos Industriais 
 
SENAI 67 
 
 
Petróleo 
 
 
 
 
 
 
 
Convém esclarecer primeiramente o petróleo como o tal, isto é, da forma em que sai 
da terra, é praticamente um líquido sem aplicação. 
 
O petróleo é uma mistura de hidrocarbonetos, principalmente, por conter também 
quantidades variáveis de enxofre na forma de sulfetos e mercaptanos e de oxigênio, 
geralmente unido ao enxofre. Também acompanha o petróleo água do mar, procedente 
da própria jazida petrolífera e dos compartimentos dos petroleiros (barcos que se 
destinam unicamente ao transporte de petróleo) e alguns sólidos em suspensão. 
 
A composição do petróleo é muito variada e depende da procedência conforme 
relacionado a seguir: 
• Pensilvânia – Hidrocarboneto leve (até 6 átomos de C, e de cadeia linear). 
• Texas – Hidrocarbonetos cíclicos não saturados e asfálticos. 
• Venezuela, Iraque e Kuwait – Tipo misto, isto é, não há predomínio de uns 
hidrocarbonetos sobre outros. 
• Rússia – Hidrocarbonetos cíclicos saturados, do tipo de ciclohexano. 
 
Esta é a razão pela qual a indústria dedicada ao tratamento de petróleo, é denominada 
refinaria de petróleo, ou simplesmente refinaria. 
 
 
Destilação do petróleo 
 
Praticamente é impossível dividir o petróleo em todos seus componentes e tampouco 
seria de interesse. O que se faz na realidade, é a decomposição do óleo cru em 
frações que tenham utilidade prática. Tal processo se descreve a seguir: 
 
 
Processos Industriais 
 
SENAI 68 
Separação eletrostática 
 
O óleo cru do petróleo leva consigo água salgada e areia, que devem ser eliminados 
antes de seu subtratamento, principalmente por razões econômicas, já que é inferior 
em custo a instalação de separação, frente aos gastos com avarias produzidas pelas 
substâncias que acompanham o óleo cru, caso elas passassem através das 
instalações de refinação. 
A separação eletrostática consiste em enviar o óleo cru a um aquecedor para dar-lhe a 
fluidez necessária, adicionar água desmineralizada para diluir os sais que leva consigo, 
e passá-lo através do emulsionador, para emulsionar a mistura. 
 
Esta emulsão passa a um recipiente decantador que possui um potencial elétrico 
suficientemente alto para eletrizar as partículas da emulsão e agrupa-las. Sendo 
imissíveis e de diferente densidade, a água e os sais vão para o fundo enquanto o óleo 
cru separado, sai pela parte superior. 
 
Depósito de
 Óleo Cru
Aquecedor
Emulsificador
Corrente
 Elétrica
 Óleo Cru
Separado
Água
 Sal
LIC
 Água
Tratada 
 
Esquema de uma planta de separação eletrostática 
 
 
Destilação atmosférica do óleo cru 
 
Uma vez eliminada as impurezas do óleo cru, este passa por uma coluna que trabalha 
a pressão atmosférica. 
Processos Industriais 
 
SENAI 69 
As frações que se obtém dependem principalmente da qualidade do óleo cru de 
alimentação, ou seja, os produtos obtidos não apresentam uma composição 
específica, necessitando de ensaios físicos para a determinação da composição. 
O processo de destilação atmosférica é o seguinte: 
O óleo cru troca calor com os produtos de outras instalações (reaproveitamento de 
energia). Uma vez aproveitado o máximo de calor, o óleo cru passa a ser aquecido em 
um forno no qual irá adquirir a temperatura adequada (aproximadamente 400oC) para 
alimentar a torre principal denominada de flash, situada na parte média inferior da 
coluna. O forno de aquecimento do óleo cru pode ter forma circular, retangular ou de 
caixa. 
 
Para favorecer o fracionamento do óleo cru, injeta-se vapor no fundo da coluna. 
 
Pela cabeça da coluna se obtém propano, butano, gasolinas e gases mais leves que o 
propano junto com o vapor de água. 
 
Todos estes passam por uma série de condensadores onde a maior parte desses 
produtos condensam. Ambas partes (gás-líquido) passam por um depósito separador, 
os gases são conduzidos para compressão, tratados e enviados como combustível. 
A água é separada do resto dos hidrocarbonetos por decantação, e drenada. A parte 
orgânica, formada principalmente por butano e a fração de gasolina é enviada em 
parte para a coluna com refluxo e o resto a outras colunas para sua estabilização. 
 
A coluna principal tem várias saídas laterais por onde saem frações de nafta, 
querosene e gás-óleo. Cada uma destas frações alimenta a outra coluna de arraste, 
com objetivo de melhorar o ponto inicial das frações por meio de vapor direto, que se 
injeta na coluna pelo fundo. 
Este valor junto com a fração leve separada, retorna para a coluna principal passando 
por um prato que está em cima daquele, onde se extrai a alimentação correspondente 
a coluna de arraste. 
 
Do fundo da coluna principal é extraída a lama de óleo cru reduzido; resíduo 
parafinoso que contém óleos minerais, parafinas, óleo combustível e asfalto. Este 
resíduo é enviado aos tanques de armazenamento para ser destilado na coluna de 
vácuo. 
 
 
Processos Industriais 
 
SENAI 70 
A
E E
B
C
D
D
D
D
E
G
F
F
F
V
V
V
V
refluxo
a estabilização
nafta
querosene
gás-óleo
asfalto
asfalto
óleo 
cru 
separado
óleo-com bustível
óleo 
cru 
reduzido
a) Forno
b) Coluna Destilação