TCC - reator fotoquimico

Cinética e Reatores Químicos

•

UFPR

Danielle Oka

07/04/2024

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Cinética e Reatores Químicos

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RESUMO

O monitoramento ambiental de micropoluentes ou microcontaminates está crescendo perante a
comunidade científica desde os anos 1970. Incluem-se no grupo de micropoluentes os fármacos de
diversas classes, produtos de limpeza e higiene pessoal, substâncias aplicadas na produção de
plásticos e resinas, pesticidas, hormônios naturais e seus subprodutos, entre outros. O
desenvolvimento de resistência de bactérias patogênicas, genotoxicidade e disruptura endócrina
são alguns dos efeitos que podem causar a contaminação de corpos d’água por micropoluentes. Os
Processos Oxidativos avançados (POA´s) têm se mostrado altamente eficientes como tratamento
de micropoluentes, pois ocorrem à pressão e temperatura próximas à ambiente e envolvem a
geração de radicais hidroxila em quantidades suficientes para promover a purificação da água.
Neste trabalho construiu-se um reator fotoquímico com controle de temperatura, incluso de
sensores de temperatura de líquido e de infravermelho para ar, com o objetivo de estudar a
degradação do ibuprofeno em efluente de esgoto doméstico, visto que estes são um dos mais
contaminados com micropoluentes, devido ao seu baixo nível de tratamento. Os experimentos
foram realizados para duas matrizes: efluente de Estação de Tratamento de Efluentes (ETE) e o
efluente contaminado de 15,0 mg/L de ibuprofeno. As condições experimentais foram tempos de
60, 90 e 120 minutos, com valores de pH variáveis de 4, 7 e 10, bem como temperaturas variáveis
em 28, 30 e 32 oC. Os resultados foram avaliados com auxílio de cromatografia líquida de ultra-
alta eficiência (UHPLC). Os resultados demonstraram remoção da concentração de ibuprofeno em
todas as análises, sendo a maior conversão de 69,33 % com fatores de pH igual a 4,00; temperatura
de 28,00 oC e tempo de reação de 120 minutos. Observou-se também que as amostras contaminadas
de ibuprofeno mesmo após POA permaneciam tóxicas, apesar de seu nível de toxicidade ter sido
reduzido.

Palavras-chave: Micropoluentes, Processos Oxidativos Avançados, POA, Tratamento de
Efluentes, Toxicidade.

ABSTRACT

The Environmental monitoring of micropollutants or microcontaminants has been growing in the
scientific community since the 1970s. In the group of micropollutants are included the drugs of
various classes, cleaning and personal hygiene products, substances used in the production of
plastics and resins, pesticides, hormones natural products and their by-products, among others. The
development of resistance of pathogenic bacteria, genotoxicity and endocrine disruption are some
of the effects that can cause the contamination of water bodies by micropollutants. Advanced
Oxidative Processes (POAs) have been shown to be highly efficient as micropollutants treatment
because they occur at the pressure and temperature close to the environment and involve the
generation of hydroxyl radicals in sufficient quantities to promote water purification. In this work
a photochemical reactor was built with temperature control, including temperature sensor of liquid
and sensor infrared for air, with the objective of studying the degradation of ibuprofen in domestic
sewage effluent, since these are one of the most contaminated with because of their low level of
treatment. The experiments were carried out for two matrices: effluent from the Effluent Treatment
Station (ETE) and the contaminated effluent of 15.0 mg / L by ibuprofen. The experimental
conditions were 60, 90 and 120 minutes, with pH values varying from 4, 7 and 10, as well as
variable temperatures at 28, 30 and 32 oC. The results were evaluated using ultra-high performance
liquid chromatography (UHPLC). The results showed that ibuprofen concentration was withdrawn
in all analyzes, the highest conversion being 69.33% with pH factors equal to 4,00; Temperature
of 28.00 oC and reaction time of 120 minutes. It was also observed that the contaminated samples
of ibuprofen even after POA remained toxic, although their level of toxicity was reduced.

Keywords: Micropollutants, Advanced Oxidative Processes, POA, Effluent Treatment, Toxicity.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

FIGURA 1 – Caminho dos fármacos no meio ambiente..................................................... 27
FIGURA 2 – Estrutura química dos isômeros R (-) e S (+) do ibuprofeno......................... 29
FIGURA 3 – Foto de Artemia salina................................................................................... 40
FIGURA 4 – Característica da ação de controle ON/OFF................................................... 46
FIGURA 5 – Descrição simplificada de um sistema de controle........................................ 47
FIGURA 6 – Reator de POA................................................................................................. 49
FIGURA 7 – Processo de esterilização das garrafas para armazenar amostra....................... 52
FIGURA 8 – Procedimento de exposição os cistos de Artemia salina para eclosão.............. 60
FIGURA 9 – Sistema de aeração de larvas de Artemia salina para análise de toxicidade...... 61
FIGURA 10 – Fluxograma do algoritmo de funcionamento do reator.................................. 63
FIGURA 11 – Resultados do ensaio em branco para saída da ETE (60 min) ........................ 69
FIGURA 12 – Resultados para ensaio em branco da saída da ETE (90 min) ........................ 69
FIGURA 13 – Resultados para ensaio em branco da saída da ETE (120 min) ...................... 70
FIGURA 14 – Resultados para ensaio em branco com ibuprofeno padrão (60 min) ............ 71
FIGURA 15 – Resultados para ensaio em branco com ibuprofeno padrão (90 min) ............ 72
FIGURA 16 – Resultados para ensaio em branco com ibuprofeno padrão (120 min) .......... 72
FIGURA 17 – Curva analítica de ibuprofeno padrão............................................................ 73
FIGURA 18 – Cromatogramas da curva analítica de ibuprofeno padrão.............................. 74
FIGURA 19 – Curva analítica de ibuprofeno comercial.................................................... 75
FIGURA 20 – Cromatogramas da curva analítica comercial................................................ 76
FIGURA 21 – Cromatogramas comparativos de diminuição dos picos de ibuprofeno......... 79
FIGURA 22 – Diagrama de pareto do 1º planejamento experimental (efluente ETE)
avaliando o efeito dos parâmetros na toxicidade....................................................................
96
FIGURA 23 – Diagrama de pareto do 2º planejamento experimental (efluente
ETE+ibuprofeno) avaliando o efeito dos parâmetros na toxicidade......................................
96
FIGURA 24 – Diagrama de pareto do 2º planejamento experimental (efluente
ETE+ibuprofeno) avaliando o efeito dos parâmetros na degradação de ibuprofeno..............
97

LISTA DE TABELAS

TABELA 1 – Níveis de tratamento de esgoto...................................................................... 23
TABELA 2 – Estimativa da eficiência esperada nos diversos níveis de tratamento........... 24
TABELA 3 – Principais classes e compostos presentes nos micropoluentes emergentes... 25
TABELA 4 – Fármacos encontrados no meio ambiente...................................................... 28
TABELA 5 – Propriedades Físico-químicas do ibuprofeno................................................ 29
TABELA 6 – Processos Oxidativos Avançados.................................................................. 31
TABELA 7 – Mecanismos de reações dos processos H2O2/UV.......................................... 33
TABELA 8 – Parâmetros do Índice de Qualidade e seus respectivos pesos....................... 38
TABELA 9 – Avaliação da Qualidade das Águas............................................................... 39
TABELA 10 – Níveis e Fatores de Planejamento Experimental.........................................50
TABELA 11 – Matriz de planejamento experimental em variáveis reais........................... 50
TABELA 12 – Matriz de planejamento experimental em variáveis codificadas................. 51
TABELA 13 – Resultados da temperatura média do ar em função do tempo..................... 64
TABELA 14 – Resultados da temperatura média do ar em função do tempo (2º
planejamento) .......................................................................................................................
65
TABELA 15 – Resultados de temperatura média do líquido em função do tempo (Ensaios
em branco) .............................................................................................................
66
TABELA 16 – Resultados de temperatura média do líquido em função do tempo (1º e 2º
planejamentos) .....................................................................................................................
67
TABELA 17 – Área dos picos desconhecidos e suas médias.............................................. 77
TABELA 18 – Resultados da concentração de ibuprofeno para o 2º planejamento
experimental..........................................................................................................................
78
TABELA 19 – Percentual de redução da concentração de ibuprofeno em POA (2o
Planejamento) .......................................................................................................................
80
TABELA 20 – Resultados das análises de IQA para o 1º planejamento experimental....... 83
TABELA 21 – Resultados das demais análises de IQA para o 1º planejamento
experimental..........................................................................................................................
84
TABELA 22 – Resultados das análises de IQA para o 2º planejamento experimental....... 85

TABELA 23 – Resultados das demais análises de IQA para o 2º planejamento
experimental..........................................................................................................................
86
TABELA 24 – Resultados do índice de qualidade de água para o 1º planejamento
experimental..........................................................................................................................
87
TABELA 25 – Resultados do índice de qualidade de água para o 2º planejamento
experimental..........................................................................................................................
88
TABELA 26 – Resultados de DQO e suas percentagens de redução para o 1º planejamento
experimental..........................................................................................................................
89
TABELA 27 – Resultados de DQO e seus percentagens de redução para o 2º planejamento
experimental..........................................................................................................................
90
TABELA 28 – Resultados do ensaio de toxicidade para o 1º planejamento....................... 91
TABELA 29 – Resultados do ensaio de toxicidade para o 2º planejamento....................... 92
TABELA 30 – Compilação de informações para análise estatística do 1º planejamento
experimental (efluente ETE) .................................................................................................
94
TABELA 31 – Compilação de informações para análise estatística do 2º planejamento
experimental (efluente ETE + ibuprofeno) ...........................................................................
95

LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS

C2H3NaO

CH3COOH

EDTA

NTA

AINE

NaHCO3

Na2CO3

COT

pKa

Kow

CETESB

DBO

NaH2PO4

DQO

TiO2

PBDE

ETE

EST

IUPAC

Acetato de Sódio

Ácido Acético

Ácido etilendiaminotetra-acético

Ácido nitriloacético

Anti-inflamatório Não Esteroidal

Bicarbonato de Sódio

Carbonato de Sódio

Carbono Orgânico Total

Constante de equilíbrio iônico

Constante do produto iônico (água-ibuprofeno)

Companhia Ambiental do Estado de São Paulo

Corrente Alternada

Corrente Contínua

Demanda Bioquímica de Oxigênio

Dihidrogenofosfato de sódio

Direct Current – Corrente Contínua

Demanda Química de Oxigênio

Dióxido de Titânio

Difenil éteres polibromados

Estação de Tratamento de Efluentes

Escola Superior de Tecnologia

International Union of Pure and Applied Chemistry - União Internacional
da Química Pura e Aplicada

IQA

Na2HPO4

MDMA

KHz

LEQ

MTBE

μg.L-1

μm

ON-OFF

P.A.

H2O2

PVDF

POA

Índice de Qualidade de Água

Hidrogeno-fostato dissódico

Massa molar

3,4 – metilenodioximetanfetamina

Quilohertz

Laboratório de Engenharia Química

Metil-t-butil éter

Micrograma por Litro

Micrômetro

Mililitro

Oxigênio Dissolvido

Liga-Desliga

Puro para Análise

Peróxido de Hidrogênio

Potencial Hidrogeniônico

Polivinilideno

Potencial Padrão de Oxidação

Processo Oxidativo Avançado

Sólidos Totais

US-EPA

UHPLC

UEA

United States Environmental Protection Agency – Agência de Proteção
Ambiental dos Estados Unidos.

Cromatografia Líquida de Ultra-Alta Eficiência

Universidade do Estado do Amazonas

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................................ 16

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................................ 18
2.1 FONTES DE ESGOTO ........................................................................................................... 18
2.2 CLASSIFICAÇÕES DOS MÉTODOS DE TRATAMENTO DE ESGOTO ......................... 20
2.2.1 Processos de Tratamento dos Esgotos .............................................................................. 21
2.3 MICROPOLUENTES EMERGENTES .................................................................................. 24
2.3.1 Os Fármacos ....................................................................................................................... 26
2.3.2 Rota de Entrada dos Fármacos no Meio Ambiente ....................................................... 26
2.3.3 Ibuprofeno ........................................................................................................................... 28
2.4 PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS ....................................................................... 30
2.4.1 Fotólise com Radiação Ultravioleta .................................................................................. 32
2.4.2 Processos com H2O2 e H2O2/UV ........................................................................................ 32
2.4.3 Processos com O3 / UV ....................................................................................................... 33
2.5 OS PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS E A QUÍMICA VERDE ......................... 34
2.6 MONITORAMENTO DOS PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS ......................... 35
2.6.1 Índice de Qualidade de Água (IQA) ................................................................................. 37
2.6.2 Artemia salina Leach ......................................................................................................... 39
2.7 REATORES ............................................................................................................................ 40
2.8 SISTEMAS DE CONTROLE .................................................................................................42
2.8.1 Sensores ............................................................................................................................... 42
2.8.2. Atuadores ........................................................................................................................... 44
2.8.3 Controladores ..................................................................................................................... 45
2.8.3.1 Microcontrolador ............................................................................................................... 45
2.8.3.2 Controlador Lógico Programável (CLP) ........................................................................... 45
2.8.4 Ação de Controle Liga / Desliga (ON/OFF) ..................................................................... 46
2.8.5 Benefícios dos Sistemas de Controle ................................................................................. 46

3 MATERIAL E MÉTODOS ..................................................................................................... 48
3.1 DESCRIÇÃO DO SISTEMA .................................................................................................. 48
3.2 ESTUDO DA DEGRADAÇÃO DO MICROPOLUENTE .................................................... 50
3.2.1 O Planejamento Experimental .......................................................................................... 50
3.2.1. Preparação da Amostra .................................................................................................... 52
3.2.2 Preparo de Soluções............................................................................................................ 53
3.2.2.1 Soluções-tampão ............................................................................................................ 533
3.2.2.2 Soluções para a Curva Analítica de Ibuprofeno Padrão .................................................. 535
3.2.2.3 Soluções para a Curva Analítica de Ibuprofeno Comercial ............................................ 535
3.2.2.4 Soluções da Amostra de ETE Contaminada com Ibuprofeno ......................................... 535
3.2.3 Métodos Analíticos ............................................................................................................. 56
3.2.3.1 Espectrofotometria UV-Visível ....................................................................................... 536
3.2.3.1 Cromatografia Líquida de Ultra-Alta Eficiência (UHPLC) ............................................ 536
3.3. ANÁLISES DE ÍNDICE DE QUALIDADE DE ÁGUA ...................................................... 56
3.3.1 Determinação de Oxigênio Dissolvido .............................................................................. 57

3.3.2. Determinação de Demanda Bioquímica de Oxigênio ..................................................... 57
3.3.3 Determinação de Coliformes Totais .................................................................................. 58
3.3.4 Determinação de Turbidez ................................................................................................ 59
3.3.5 Determinação de Sólidos Totais ........................................................................................ 59
3.3.6 Determinação de Temperatura ......................................................................................... 59
3.3.7 Determinação de pH ........................................................................................................... 59
3.4. ANÁLISE DE TOXICIDADE FRENTE À ARTEMIA SALINA ........................................ 60
3.4.1 Preparação do meio de cultivo .......................................................................................... 60
3.4.2. Exposição dos Náuplios de Artemia Salina ..................................................................... 60
3.4.3. Avaliação dos Resultados .................................................................................................. 61

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................................. 62
4.1 CONTROLE DE TEMPERATURA E AQUISIÇÃO DE DADOS ....................................... 62
4.2 ESTUDO DA DEGRADAÇÃO DO IBUPROFENO ............................................................. 73
4.3 O ÍNDICE DE QUALIDADE DE ÁGUA .............................................................................. 83
4.4 ENSAIO DE TOXICIDADE FRENTE À ARTEMIA SALINA ............................................ 91
4.5 ANÁLISE ESTATÍSTICA DA DEGRADAÇÃO DE IBUPROFENO E DA TOXICIDADE
....................................................................................................................................................... 94

5 CONCLUSÕES ......................................................................................................................... 98

6 PERSPECTIVAS .................................................................................................................... 100

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................... 101

ANEXOS .................................................................................................................................... 107

APÊNDICE A – DADOS RELATIVOS AO PROJETO E MONTAGEM DO REATOR
FOTOQUÍMICOS ..................................................................................................................... 110

APÊNDICE B –TABELAS E CROMATOGRAMAS DAS ANÁLISES DE UHPLC ........ 122

1 INTRODUÇÃO

O monitoramento ambiental de micropoluentes é de grande interesse da comunidade
científica desde o final da década de 1970 (HIGNITE; AAZARNOFF, 1977), principalmente com
o reconhecimento dos efeitos da contaminação, tais como: toxicidade aquática, genotoxicidade,
perturbação endócrina em animais selvagens, seleção de bactérias patogênicas resistentes, entre
outros (KÜMMERER, 2010).
O termo micropoluente ou microcontaminante pode ser empregado em contaminantes
emergentes que derivam da ocorrência de tais compostos no meio ambiente em concentrações da
ordem de microgramas por litro (μg.L-1) ou inferiores. Entre o grupo de contaminantes, observam-
se fármacos de diversas classes como os analgésicos, antibióticos, reguladores lipídicos, anti-
inflamatórios, hormônios sintéticos, entre outros. Destacam-se também como micropoluentes
produtos de limpeza e higiene pessoal, compostos aplicados na produção de resinas e plásticos,
além de hormônios naturais e outros. (BILA; DEZOTTI, 2007).
O esgoto doméstico oriundo de residências e de instalações comerciais, institucionais e
públicas, também conhecido como esgoto sanitário, é uma das principais fontes de micropoluentes
para corpos d´água no Brasil, devido à falta de saneamento básico em muitas de suas regiões. Deste
modo, grande parte do esgoto é lançado no ambiente aquático in natura, sem nenhum tratamento
prévio (KÜHNE; IHNE et al., 2000).
Com relação ao descarte de efluentes, pode-se considerar a minimização deste problema
com as técnicas de tratamento já existentes e suas variações. Entretanto, quando o efluente possui
dificuldade de degradação, contendo substâncias químicas tóxicas e recalcitrantes, em baixas ou
altas concentrações, o tratamento convencional não é capaz de sozinho tratar o efluente, de modo
que se necessitam de métodos alternativos e específicos para cada efluente (DEZOTTI, 2008).
O ibuprofeno é um dos micropoluentes encontrados no Brasil, com cerca de 0,190 µg.L-1
(MELO et al., 2009). Observou-se também sua presença em concentrações de níveis traços em
algumas amostras de água potável na Alemanha (TERNES et al., 1998), o que gera grande
preocupação com relação ao nível de tratamento de efluentes a ser executado em todo o mundo.
O ibuprofeno é um fármacoutilizado como anti-inflamatório e não é removido por
tratamento convencional de efluentes, ou seja, os tratamentos primários e secundários, conhecidos
como tratamentos físicos, químicos e biológicos, visto que é dificilmente biodegradável
17

(MADHAVAN et al., 2010). O desenvolvimento da resistência de bactérias patogênicas,
genotoxicidade e disruptura endócrina são alguns dos efeitos cientificamente comprovados que são
causados pela presença de ibuprofeno como micropoluente de águas (TAMBOSI et al., 2010).
Do ponto de vista de novas tecnologias e do aprimoramento das existentes, com o intuito
de melhorar a eficiência da remoção de contaminantes de efluentes e reduzir o uso de produtos
químicos no processo, observa-se a aplicação direta de preceitos da Química Verde em paralelo
com os Processos Oxidativos Avançados. Haja vista o desenvolvimento e a aplicação de produtos
e processos químicos, afim de reduzir ou eliminar o uso e a geração de substâncias tóxicas
(TUNDO et al., 2000).
Os processos oxidativos avançados são alternativas tecnológicas altamente eficientes para
destruir substâncias orgânicas de difícil degradação e muitas vezes em baixas concentrações. Os
POA´s envolvem a geração de radicais hidroxila como forte oxidante, que destrói as moléculas
orgânicas presentes em diversas matrizes aquosas. Esses processos podem ser divididos em dois
grandes grupos, os que promovem reações homogêneas utilizando peróxido de hidrogênio (H2O2)
e/ou luz ultravioleta; e os que promovem reações heterogêneas utilizando óxidos ou metais
fotoativos, como o dióxido de titânio (TiO2). Os tratamentos baseados na oxidação química, como
os POA´s, quando bem desenvolvidos, podem solucionar os problemas de tratamento de efluentes
com características particulares de micropoluentes. (DEZOTTI, 2008).
Neste contexto, o objetivo geral deste trabalho foi estudar a degradação e a toxicidade de
efluentes tratados em um reator batelada com lâmpada ultravioleta.
Os objetivos específicos enunciam-se em:
 Projetar e montar o sistema reacional (reator de fotólise com controle de temperatura,
monitoramento de pH e rotação);
 Estudar a degradação do micropoluente em duas matrizes: água deionizada e efluente
coletado em ETE após processo biológico;
 Analisar a concentração do efluente da ETE e o seu afluente após POA perante o
ibuprofeno;
 Estudo toxicológico dos efluentes antes e após o tratamento no reator de POA.

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 FONTES DE ESGOTO

Quando se recebe o efluente ou o esgoto na estação de tratamento, as características do
mesmo dependem dos componentes que os formam e das alterações ocorrentes na rede coletora.
As fontes mais comumente observadas são (DEZOTTI, 2008):
 Esgoto Doméstico: Esgoto Oriundo de residências e de instalações comerciais,
institucionais e públicas. O esgoto doméstico é também conhecido como esgoto
sanitário;
 Esgoto Industrial: É o esgoto decorrente da predominância de efluentes industriais;
 Infiltração / vazão externa: É a água que entra na rede de coleta através de meios
diretos ou indiretos. A infiltração é a água externa que adentra a rede de coleta através
de juntas danificadas e de fraturas ou rupturas das tubulações; e a vazão externa é a
água pluvial que adentra a rede de coleta através de bocas de lobo (bacias coletoras),
descarga de telhados, drenos de fundações e de porões, e através de tampas de postos
de visita.
 Águas pluviais: É o escoamento superficial resultante de chuvas ou de neve derretida;

As características que possuem cada efluente são dependentes de sua composição, bem
como da origem, por exemplo (METCALF; EDDY, 2015):
a) Propriedades Físicas:
 Cor: Características de esgoto doméstico ou industrial;
 Odor: Matéria orgânica em decomposição ou esgoto industrial;
 Sólidos: Abastecimento de água doméstico, esgoto industrial, erosão do solo, vazões
externas / infiltração;
 Temperatura: Esgoto doméstico e industrial ou reações químicas de decomposição.

b) Constituintes químicos orgânicos:
 Carboidratos: Apresentam-se em esgotos domésticos, comercial e industrial;
 Compostos orgânicos voláteis: Esgotos doméstico, comercial e industrial;
19

 Fenóis: Esgoto industrial;
 Gorduras, óleos e graxas: Esgoto doméstico, industrial e comercial;
 Outros: Decomposição natural de materiais orgânicos;
 Pesticidas: Efluente agrícola;
 Poluentes prioritários: Esgotos doméstico, comercial e industrial;
 Proteínas: Esgotos doméstico, comercial e industrial;
 Surfactantes: Esgoto doméstico, comercial e industrial.

c) Inorgânicos:
 Alcalinidade: Esgoto doméstico, abastecimento de água doméstico, infiltração de
água subterrânea;
 Cloretos: Esgoto doméstico, abastecimento de água doméstico, comercial e
industrial;
 Enxofre: Abastecimento de água doméstico, esgoto doméstico, comercial e
industrial;
 Fósforo: Esgotos doméstico, comercial e industrial, escoamento superficial natural;
 Metais pesados: Esgoto industrial;
 Nitrogênio: Esgotos doméstico e agrícola;
 pH: Esgotos doméstico abastecimento de água doméstico, infiltração de água
subterrânea;
 Poluentes prioritários: Esgotos domésticos, comercial e industrial;
 Potássio: Esgotos domésticos, comercial e industrial.

d) Gases:
 Metano: Decomposição de esgoto doméstico;
 Oxigênio: Abastecimento de água doméstico, infiltração de água superficial;
 Sulfeto de hidrogênio: Decomposição de esgoto doméstico.

e) Constituintes biológicos:
 Animais: Cursos de água abertos e estações de tratamento;
20

 Helmintos (vermes): Esgoto doméstico;
 Plantas: Cursos de água abertos e estações de tratamento.

f) Protista:
 Arqueobactéria: Presente em esgoto doméstico, infiltração de água superficial e
estações de tratamento;
 Eubactéria: Esgoto doméstico, infiltração de água superficial e estações de
tratamento;
 Vírus: Esgoto doméstico.

2.2 CLASSIFICAÇÕES DOS MÉTODOS DE TRATAMENTO DE ESGOTO

Os componentes do esgoto são removidos por meio de processos físicos, químicos e
biológicos. Os métodos individuais são, usualmente, classificados como processos unitários
físicos, químicos ou biológicos (DEZOTTI, 2008).

a) Processos Unitários Físicos:
São os métodos nos quais predominam forças físicas. Como muitos desses métodos
envolvem a observação direta da natureza pelo homem, esses processos foram os primeiros a serem
utilizados para tratamento de esgotos. São denominados: peneiramento, mistura, sedimentação,
filtração e adsorção, sendo classificados como processos unitários físicos típicos. A adsorção, por
exemplo, também considerada um processo físico-químico, envolve a remoção dos compostos
específicos do esgoto em superfícies sólidas usando as forças de atração entre corpos (LINS, 2010).

b) Processos Unitários Químicos:
Os métodos de tratamento nos quais a remoção dos contaminantes é efetuada por meio de
compostos químicos ou de outras reações químicas são conhecidos como processos unitários
químicos. Alguns exemplos são: precipitação química, transferência de gases, adsorção e
desinfecção. Na precipitação química, o tratamento é realizado pela produção de um precipitado
químico que pode ser removido por sedimentação, filtração ou por processos de membranas. Em
muitos casos, o precipitado pode conter ambos os constituintes que possam ter reagido com os
21

compostos químicos adicionados, além dos componentes que foram removidos do esgoto, à medida
que o precipitado se sedimenta. A adição de oxigênio à água para manter reações aeróbicas é o
exemplo mais comum de transferência de gases. Outro processo unitário químico muito utilizado
é a cloração, utilizada com o objetivo de desinfecção do esgoto, sendo um processo utilizado há
mais de um século (LINS, 2010).

c) Processos Unitários Biológicos:
Quando a remoção dos poluentesé efetuada pela atividade biológica são conhecidos como
processos unitários biológicos. O tratamento biológico é utilizado para remover substâncias
orgânicas biodegradáveis, coloidais ou dissolvidas encontradas no esgoto. Essas substâncias
poluentes podem ser convertidas em gases que possam escapar para a atmosfera ou tecido celular
biológico que pode ser removido por sedimentação ou por qualquer outro processo de separação.
O tratamento biológico também é utilizado para remover nitrogênio, sulfatos, sulfetos e fósforo do
esgoto. Com um controle ambiental apropriado, o esgoto, em muitos casos, pode ser tratado por
processos biológicos. Assegurar que um ambiente adequado seja efetivamente produzido e
controlado para os objetivos do tratamento é primordial (LINS, 2010)

2.2.1 Processos de Tratamento dos Esgotos

Todos os contaminantes presentes nas águas residuárias podem ser eliminados por meios
físicos, químicos e biológicos, ou pela combinação destes. Os métodos de tratamento de esgoto,
apesar de serem individuais, são classificados normalmente em operações unitárias físicas,
químicas e biológicas, porém em um processo de tratamento realizado em ETE (Estação de
Tratamento de Efluentes), usam-se todos em conjunto (MONTSORIU, 1985).
A estratificação das etapas de tratamento dos esgotos pode ser feita através de níveis de
tratamento de acordo com o grau de remoção de poluentes que se deseja atingir. Estes níveis são:
preliminar, primário, secundário e terciário (OLIVEIRA, 2006).

a) Tratamento Preliminar
Trata-se da preparação do efluente para uma disposição ou tratamento subsequente. Tem
como principal função a remoção de resíduos sólidos grosseiros e areia. Seus principais
constituintes são as grades ou peneiras e as caixas de areia ou desareadores (MOTA, 2000).

b) Tratamento Primário
Realiza a remoção de sólidos em suspensão sedimentáveis. É formado principalmente pelos
decantadores primários ou processo físico-químico (MOTA, 2000).

c) Tratamento Secundário
A principal função do tratamento secundário de esgotos é a remoção da matéria orgânica
dissolvida que não foi removida nos processos físicos (VON SPERLING, 2005). Apresentam
tratamento biológico (MOTA, 2005):

 Filtração biológica aeróbia;
 Filtração biológica anaeróbia;
 Lodos ativados;
 Reatores anaeróbios.

d) Tratamento Terciário:
Trata-se da remoção de nutrientes, organismos patogênicos, compostos não biodegradáveis,
metais pesados, sólidos inorgânicos dissolvidos e sólidos remanescentes em suspensão. A remoção
de nutrientes por processos biológicos e a remoção de patogênicos pode ser considerada como
integrante do tratamento secundário, dependendo da concepção de tratamento local. O tratamento
terciário é de certo modo raro no Brasil (VON SPERLING, 1996).

Tabela 1 – Níveis de tratamento de esgoto.
Nível de Tratamento Descrição
Preliminar

Remoção dos constituintes, como trapos, galhos, flotáveis,
areia e graxa, que possam causar problemas operacionais ou de
manutenção às operações e aos processos de tratamento e
sistemas auxiliares.

Primário

Remoção de parte de sólidos suspensos e matéria orgânica do
esgoto.

Primário avançado

Remoção melhorada de sólidos suspensos e de matéria
orgânica de esgoto. Tipicamente efetuado pela adição de
compostos químicos ou filtração.

Secundário

Remoção de matéria orgânica biodegradável (em solução ou
em suspensão) e sólidos suspensos. A desinfecção é também,
tipicamente incluída na definição de tratamento secundário
convencional.

Secundário com remoção de
nutrientes
Remoção de compostos orgânicos biodegradáveis, sólidos
suspensos e nutrientes (nitrogênio, fósforo ou ambos).

Terciário

Remoção de sólidos suspensos residuais (após tratamento
secundário), usualmente por filtros granulares, filtros de pano
ou microtelas. A desinfecção é também um componente típico
do tratamento terciário. Remoção de nutrientes é, geralmente,
incluído nesta definição.

Avançado

Remoção de materiais, suspensos ou dissolvidos, que
permanecem após tratamento biológico, quando requerido para
aplicações diversas de reuso.
Fonte: METCALF; EDDY, 2015.

Os processos de tratamento terciário mais utilizados são: desinfecção, adsorção por carvão
ativado, processo de separação por membranas e Processos Oxidativos Avançados (POA´s)
(METCALF; EDDY, 2015).
As estimativas de eficiência dos processos nos seus diversos níveis de tratamento estão
dispostas na tabela 2.

Tabela 2 – Estimativa da eficiência esperada nos diversos níveis de tratamento.
Tipo de Matéria Orgânica Sólido em Nutrientes Bactérias
Tratamento (% remoção Suspensão (% remoção (% remoção)
DBO) (% remoção SS) nutrientes)
Preliminar 5 a 10 5 a 20 Não remove 10 a 20
Primária 25 a 10 40 a 70 Não remove 25 a 75
Secundário 80 a 95 65 a 95 Pode remover 70 a 99
Terciário 40 a 99 80 a 99 Até 99 Até 99,999

Fonte: São Paulo. Secretaria do Meio Ambiente – CETESB, 1988.

2.3 MICROPOLUENTES EMERGENTES

O termo micropoluente emergente é a definição para qualquer produto químico que não foi
previamente incluído em programas nacionais ou internacionais de monitoramento, mas que vem
continuadamente sendo introduzido ao meio ambiente por meio de atividades antropogênicas. Em
sua maioria, não são produtos novos, entretanto seus destinos no meio ambiente e seus efeitos
(eco)toxicológicos, até recentemente não eram avaliados (REEMTSMA et al., 2008).
Os micropoluentes emergentes englobam não somente os fármacos (antibióticos,
analgésicos, anti-inflamatórios, pílulas contraceptivas e esteroides, entre outros), mas também as
drogas (anfetaminas, cocaína, tetra-hidrocanabinol, MDMA), produtos de higiene pessoal
(fragrâncias, protetores solares, antissépticos) e os aditivos industriais e de combustíveis
(FERREIRA, 2014).
A presença de tais contaminantes no ambiente pode ser observada em várias matrizes, como
águas superficiais, efluentes industriais, amostras biológicas (de urina e sangue), emissões gasosas,
solos e até mesmo em ovos de pássaros, sendo as matrizes aquosas as mais analisadas pela maior
facilidade de operação (KOESTER et al., 2005).
Os micropoluentes emergentes podem constituir inúmeros riscos para o meio ambiente e
para saúde humana, interferindo nos sistemas reprodutivos e endócrinos dos seres vivos, causando
distúrbios metabólicos, neoplasias malignas e ainda indução de bactérias mais resistentes. Nos
seres humanos, por exemplo, os efeitos mais importantes relatados na literatura incluem o aumento
da infertilidade, alterações na função reprodutiva e aumento na ocorrência de diferentes formas de
câncer. Na tabela 3 é apresentado um resumo das principais classes de micropoluentes emergentes
25

de caráter orgânico que mais se detectam no meio ambiente, bem como as respectivas substâncias
que os integram (FERREIRA, 2014).

Tabela 3 – Principais classes e compostos presentes nos micropoluentes emergentes.
Classe Compostos que estão presentes
Produtos Farmacêuticos
Amoxicilina, ciproflaxina, clortetraciclina, eritromicina,
Antibióticos levofloxacina, lincomicina, trimetoprim, tetraciclina,
Sulfametoxazol
Acetoaminofeno, ácido acetilsalicílico, cetoprofeno,
Analgésicos e anti-inflamatórios diclofenaco, fenoprofeno, ibuprofeno, naproxeno,
Paracetamol
Antidislipidémicos Atorvastatina, bezafibrato, fenofibrato, genfibrozil
Antiepiléticos Carbamazepina, primidona
Drogas de uso psiquiátrico Carbamazepina, diazepam, fluoxetina, paroxetina
Reguladores lipídicos e seus Ácido clofibriuco, ácido fenofíbrico, benzafibrato
Metabólitos
Contraceptivo Etinilestradiol, estradiol, desogestrel, mestranol
Produtos de higiene pessoal
Fragrâncias Almíscares nitrados, macrocíclicose policíclicos
Protetores Solares Benzofenonas, parabenos
Repelentes de insetos N, N-dietiltoluamida
Antissépticos Clorofeno, triclosano
Desreguladores endócrinos
Retardantes de chama Difenil éteres polibromados (PBDE)
Aditivos Industriais Ácido etilendiaminotetra-acético (EDTA), ácido
nitriloacético (NTA)
Aditivos de gasolina Metil-t-butil éter (MTBE)
Inibidores de corrosão Benzotriazois, benzotiazois
Hormônios naturais 17 - BETA-estradiol, progesterona, testosterona, estrona
Agrotóxicos Atrazina, clordano, dieldrin, hexaclorobenzeno
Drogas
Anfetaminas, cocaína, tetra-hidrocanabinol, 3,4-metienodioximetanfetamina (MDMA)
Fonte: FERREIRA, 2014.

2.3.1 Os Fármacos

Os fármacos são compostos utilizados na medicina humana e veterinária. Boa parte dos
esgotos, como os domésticos e industriais, possuem compostos de produtos farmacêuticos. A
observação da presença de fármacos em ambientes aquáticos iniciou-se em meados de 1970
(BASTOS, 2012).
Toda matéria-prima ou substância que tenha por fim atividade medicamentosa ou sanitária
é considerada droga e, produto farmacêutico pode ser descrito como o produto obtido, ou
elaborado, com finalidade curativa, paliativa ou para fins de diagnóstico, bem como o insumo
farmacêutico é toda matéria aditiva ou complementar de qualquer natureza ou droga, destinada a
emprego em medicamentos (BRASIL, 2015).
O aumento da resistência bacteriana vem sendo observada em todo o mundo perante
diversas drogas de uso comum. Nas últimas 3 décadas, foram desenvolvidos poucos antibióticos
novos, sendo necessária a conservação dos já existentes. As bactérias, quando expostas a baixas
doses de antibióticos, vão gradualmente se tornando tolerantes e desenvolvendo resistência
(SAHOO et al., 2010). Entretanto, o quadro de resistência é agravado continuamente, uma vez que
os fármacos não são completamente eliminados durante os processos convencionais de tratamento
de esgotos (BILLA; DEZZOTI, 2003).
Dentre os diversos grupos de fármacos, os anti-inflamatórios, analgésicos, antibióticos,
antipiréticos e antidepressivos merecem destaque, devido não somente à sua elevada demanda de
utilização, mas a composição dos mesmos. Os anti-inflamatórios, por exemplo, são medicamentos
capazes de interferir no processo de reação de defesa do organismo e são largamente utilizados no
tratamento da dor, inflamação e febre. Entretanto, um inconveniente deste medicamento é que são
os mais prescritos, consequentemente os mais utilizados dentre os fármacos, o que facilita sua
presença em corpos d´água pela indevida destinação de resíduos e inadequado tratamento (JONES
et al., 2007).

2.3.2 Rota de Entrada dos Fármacos no Meio Ambiente

Quantidades elevadas de fármacos são lançadas nas redes de tratamento de esgoto e os de
uso veterinário são descartados diretamente no solo. A preocupação de boa parte da comunidade
27

acadêmica deve-se ao fato de que pouco se conhece sobre o destino dos fármacos no meio-
ambiente, sendo os problemas tão preocupantes quanto os causados por demais resíduos sólidos.
Na figura é demonstrado esquematicamente a introdução de fármacos no meio ambiente (ISIDORI
et al., 2005).

Figura 1 – Caminho dos fármacos no meio ambiente.

Fonte: BASTOS, 2012.

Os valores típicos de concentração dos fármacos encontrados em ambientes aquáticos estão
relacionados com o padrão de consumo dos mesmo pela população, portanto, a taxa de remoção
dos resíduos e seus constituintes nas ETE´s depende do tipo de efluente que se aporta e da
sazonalidade (MELO et al., 2009).
Cerca de 50 a 90% da dosagem de fármaco é excretado inalteradamente e persiste no meio
ambiente. Os fármacos são desenvolvidos para serem persistentes, de modo que suas propriedades
químicas durem o máximo possível e sirvam ao propósito terapêutico. O uso abusivo destes
ocasiona a contaminação de recursos hídricos e resistência de micro-organismos. As bactérias, por
exemplo, realizam mudança em seu material genético, adquirindo resistência aos fármacos
(MULROY, 2001).
A principal rota de contaminação das águas superficiais brasileiras considera-se o
lançamento in natura, uma vez que existe déficit de infraestrutura em saneamento básico, onde a
28

maioria do esgoto é lançada a céu aberto. A tabela 4 apresenta um resumo das concentrações médias
de fármacos detectados no meio ambiente (MELO et al., 2009).

Tabela 4 – Fármacos encontrados no meio ambiente.
Fármaco
(classe terapêutica)
Concentração média no
meio ambiente (μg/L)
Matriz
Amoxicilina
(antibiótico)
0, 013 Esgoto bruto (Itália)
Ciprofloxacina
(antibiótico)
0,060 Efluente de ETE (França)
Diclofenaco
(anti-inflamatório)
0,810 Efluente de ETE (Alemanha)
17 α-etilestradiol
(hormônio contraceptivo)
0,001 Efluente de ETE (Canadá)
Ibuprofeno
(anti-inflamatório)
0,190 Água superficial (Brasil)
Sulfametoxazol
(antibiótico)
0,410 Água subterrânea (Alemanha)
Trimetropim
(antibiótico)
0,080 Efluente de ETE (Grécia)

Fonte: MELO et al, 2009.

2.3.3 Ibuprofeno

O ibuprofeno começou a ser comercializado há mais de 50 anos e seu conceito relaciona-
se com a evolução dos estudos de patogênese das doenças inflamatórias e às atividades de agentes
terapêuticos. Este fármaco foi descoberto pelo Dr. Stewart Adams, farmacologista do departamento
de pesquisas da The Boots Pure Drug Company Ltda., em Nottingham, Reino Unido. Foi um dos
primeiros ácidos propiônicos AINE (Anti-inflamatório Não Esteroidal) a difundir-se
comercialmente (BIONDO, 2014).
29

O ácido 2-(4-isobutilfenil) propiônico é utilizado para combater a febre e aliviar as dores,
com propriedades analgésica, antipirética e anti-inflamatória e apresenta-se na forma de um sólido
cristalino, branco, com leve odor e sabor característico. Na molécula do ibuprofeno é possível
observar a presença de carbono assimétrico, ou seja, é um composto de isoméria óptica,
apresentando conforme a polaridade de incidência da luz como (S, + dextrógero) ou (R, - levógero),
comercializando-se sua mistura racêmica. Porém quase toda atividade farmacológica reside no
isômero (S) – (+) (FRENEAUX et al, 1990).

Figura 2 – Estrutura química dos isômeros R (-) e S (+) do ibuprofeno.

S (+) – Ibuprofeno R (-) – Ibuprofeno

Fonte: RAINSFORD, 2013.

O ibuprofeno é comercializado em forma de cápsula, comprimidos, pílulas e cápsulas
gelatinosas contendo de 50 a 800 mg em suspensão oral e gota oral. No Brasil, o ibuprofeno é
incluso na lista de medicamentos genéricos, ou seja, aumenta-se o acesso do medicamento e a
redução do produto de referência (BRASIL, 2012). A tabela 5 indica as principais propriedades
físico-químicas do ibuprofeno.

Tabela 5 – Propriedades físico-químicas do Ibuprofeno.
Propriedades Descrição
Peso Molecular 206, 29 g/mol
pKa 4,91
Log Kow 3,97
Solubilidade em água (25 oC) 21,0 mg/L
Pressão a vapor (25 oC) 1,2 mPa

Fonte: MORAES, 2015.

2.4 PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS

A oxidação química é um tratamento com grande potencial de destruição de compostos não
biodegradáveis e contaminantes orgânicos presentes na água. Os POA´s estão entre os mais
efetivos processos de oxidação química e possuem importante potencial no tratamento de água
(BASTOS, 2012).
Os POA´s são caracterizados por transformar a grande maioria dos contaminantes orgânicos
em dióxido de carbono, água e ânions inorgânicos, dependendo da composição química do
contaminante, como cloretos, nitratos, sulfatos e fosfatos inorgânicos, através de reações de
degradação que envolvem espécies químicas transitórias oxidantes, principalmente os radicais
hidroxila. Esses radicais têm potencial de oxidação de 2,8 V, menor apenas que o de flúor que é
3,0 V. São processos limpos e não seletivos, podendo degradar inúmeros compostos, independente
da presençade outros. Podem ser usados para destruir compostos orgânicos tanto em fase aquosa
quanto gasosa ou adsorvidos numa matriz sólida. Leva-se em consideração que as matrizes de
interesse são muitas vezes compostas de substâncias com alta toxicidade e que, destruir o poluente
é muito mais interessante do que simplesmente transferi-lo de fase (ANIPSTAKIS, 2005).
Um dos principais motivos para o aumento de pesquisas no ramo dos Processos Oxidativos
Avançados é a sua flexibilidade geral, pois podem ser aplicados a uma grande variedade de
problemas relacionados com contaminantes em água ou efluentes (DEZOTTI, 2008).
Os radicais hidroxila podem ser gerados através de reações envolvendo oxidantes fortes,
como ozônio (O3) e peróxido de hidrogênio (H2O2); semicondutores como dióxido de titânio (TiO2)
e óxido de zinco (ZnO); e irradiação Ultravioleta (UV). Os processos que contam com a presença
de catalisadores sólidos são chamados heterogêneos, enquanto que os demais são chamados
homogêneos, conforme indica a tabela 6 (MANSILLA et al., 1997).

Tabela 6 – Processos Oxidativos Avançados.
Processos Homogêneos Heterogêneos
Fotoquímico H2O2 / UV Fotocatálise heterogênea (TiO2 / O2 /
O3 / UV UV)
O3 / H2O2 / UV
Foto-fenton
Não-fotoquímico O3 /
-OH O3 / Catalisador
O3 / H2O2
Reativo de Fenton
(Fe
2+ / H2O)
O3 / Catalisador

Fonte: DEZOTTI, 2008.

A eficiência dos POA´s é fortemente influenciada pela qualidade do efluente a ser tratado.
Por exemplo, concentrações altas de espécies sequestradoras de radicais hidroxilas, como o
carbonato, bicarbonato e o íon cloreto reduzem a eficiência do tratamento (METCALF; EDDY,
2015).
Os processos Oxidativos Avançados apresentam uma série de vantagens podendo citar
(DEZOTTI, 2008):

 Mineralizam o poluente e não somente o transferem de fase;
 São muito usados para os compostos refratários a outros tratamentos;
 Transformam produtos refratários em compostos biodegradáveis;
 Podem ser usados com outros processos (Pré e Pós tratamentos);
 Têm forte poder oxidante, com cinética de reação elevada;
 Geralmente não necessitam de um pós-tratamento ou disposição final;
 Tendo sido usado oxidante suficiente, mineralizam o contaminante e formam subprodutos;
 Geralmente melhoram as qualidades organolépticas da água tratada;
 Em muitos casos, consomem menos energia, acarretando menor custo;
 Possibilitam tratamento in situ.

2.4.1 Fotólise com Radiação Ultravioleta

Em Processos Oxidativos Avançados de Fotólise com Ultravioleta, a radiação é a única
fonte capaz de destruir o poluente. Comparando-se processos que envolvem a geração de radical
hidroxila, a fótolise com ultravioleta, geralmente, apresenta baixa eficiência. Para que haja
tratamento, o contaminante deve absorver a radiação incidente, o que resulta na sua degradação a
partir do seu estado excitado. A taxa com que ocorre a fotocatálise depende do rendimento
quântico, que corresponde à razão entre a taxa da reação fotoquímica e a taxa de absorção de fótons
pelo reagente (VASCONCELOS; GOMES, 2009).
Alguns autores citam a fotólise direta de compostos orgânicos usando apenas radiação UV,
sendo muito utilizada para complementar a degradação de compostos orgânicos em POA.
Geralmente, a radiação UV não é suficiente para alcançar a mineralização total de compostos
orgânicos (BÉLTRAN et al., 1997; GOI e TRAPIDO, 2002).
YANG LI et al. (2011), por exemplo, estudaram a fotólise da enrofloxacina em água sob
luz solar simulada usando lâmpada de xenônio (CHF-XM-500 W, 300-800 nm). Os resultados
demonstraram que o antibiótico foi submetido à foto-oxidação via radical hidroxila e oxigênio
singlete (1O2) e que a reação ocorreu com cinética aparente de primeira ordem. Em comparação
com condições ácidas e básicas, a taxa de fotólise apresentou-se mais rápida em meio neutro.
Houve remoção de apenas 13% de COT, após o tempo de reação de 90 minutos. A fotólise direta
da enrofloxacina pode ser diminuída acentuadamente pelo nitrato, visto que pode absorver fótons,
competindo com a enrofloxacina. Observou-se que não houve mineralização completa do fármaco,
apesar da degradação de 58,9 % da enrofloxacina. Um dos aspectos principais do trabalho foi a
determinação da taxa de inibição de bioluminescência usando Vibrio fischeri indicada à geração
de alguns intermediários mais tóxicos que a enrofloxacina.

2.4.2 Processos com H2O2 e H2O2/UV

O peróxido de hidrogênio pode ser decomposto em espécies radicalares quando em solução,
ou conforme seu potencial de oxidação (E0 = +1,77 V), e se reduz com substâncias químicas
presentes no efluente. Acoplando-se a radiação UV, o potencial de oxidação do H2O2 é melhorado,
gerando radicais hidroxila. Como em todos os processos com radiação UV é possível a ocorrência
33

de fotólise dos compostos orgânicos. As reações que ocorrem nos processos que envolvem H2O2 e
radiação UV podem ser observadas na tabela de número 7 (DEZOTTI, 2008).

Tabela 7 – Mecanismos de reações dos processos H2O2 / UV.
Reação Equação
Reação de Iniciação
H2O2 + hν → 2
•OH (1)
H2O2 ↔ HO
-
2 + H
+ (2)
Reações de Propagação
H2O2 +
•OH → HO2
• + H2O (3)
HO2
• → •OH + H2O + O2 (4)
HO2
• + HO2
- → •OH + -OH + O2 (5)
Reações de Terminação
•OH + •OH → + H2O + ½ O2 (6)
HO2
• + HO2
• → H2O + O2 (7)

Fonte: DEZOTTI, 2008.

A estabilidade do H2O2 varia em função de pH e temperatura, visto que em elevadas
temperaturas e pH (meio básico) favorecem sua decomposição. Observa-se sua decomposição
conforme a equação 8. Deve-se ressaltar ainda que nos processos que utilizam o UV é favorável
que o meio seja límpido para que ocorra a transmissão de luz (DEZOTTI, 2008).

H2O2 +
-OH → 2H2O + O2 (Eq. 8)

2.4.3 Processos com O3 / UV

O mecanismo ocorrido pela interação do O3 e a UV é iniciado pela fotólise da molécula de
ozônio com a geração de H2O2 (equação 9). Neste contexto, coexistem três processos de
degradação: a fotólise direta, a ozonização direta e a oxidação por radicais hidroxila, que geram
reações rápidas e não seletivas (OELLER; DEMEL; WEINBERGER, 1997).

O3 + hν + H2O → H2O2 + O2 (Eq.9)
34

O mecanismo de reações radicalares que conduzem a formação dos radicais hidroxila é
iniciado tanto pela fotólise do O3 quanto do H2O2. Em solução aquosa o O3 absorve na faixa de
comprimento de onda de UV, em 254 nm. De modo que para este processo, a lâmpada deva possuir
radiação de 254 nm para que a fotodecomposição do ozônio seja eficiente. Além disso, deve haver
a investigação da fotólise das substâncias presentes no meio. (GOTTSCHALK et al., 2000).
Em sistemas com radiação UV uma das principais limitações é que o meio não deve ser
opaco ou conter sólidos em suspensão, uma vez que a transmissão da luz de UV no meio é
fundamental para a formação de radicais OH (DEZOTTI, 2008).

2.5 OS PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS E A QUÍMICA VERDE

A Química Verde (Green Chemistry, Química Sustentável) é baseada na utilização de
técnicas químicas e metodologias com a finalidade de reduzir ou eliminar o uso de solventes e
reagentes ou geração de produtos e subprodutos tóxicos, que não são nocivos à saúde humana e/ou
ao meio ambiente. A Química Verde é um conceito que foi introduzido pela Agência de Proteção
Ambiental Americana (US-EPA) a partir da década de 1990 e que, atualmente, a IUPAC (União
Internacional de Química Pura e Aplicada) define como: “A invenção, desenvolvimento e
aplicação de produtos e processos químicos para reduzir ou eliminar o uso e a geração de
substâncias perigosas”. Portanto, pode-se associar a Química Verde como o desenvolvimento da
química em busca da auto-sustentabilidade. Os 12 princípios em que a Química Verde se baseia
são (ANASTAS, 1998):

 Prevenção: evitar a formação de resíduos tóxicos;
 Eficiência Atômica:incorporar o maior número possível de átomos dos reagentes no
produto final;
 Síntese Segura: metodologias sintéticas que utilizam e geram substâncias com pouca ou
nenhuma toxicidade à saúde humana e ao meio ambiente;
 Desenvolvimento de Produtos Seguros: produtos que não causem danos ao ambiente;
 Uso de Solventes e Auxiliares Seguros: utilização de substâncias auxiliares inócuas ou
facilmente reutilizáveis como solventes, agentes de purificação e secantes;
35

 Busca pela Eficiência de Energia: desenvolvimento de processos que ocorram à
temperatura e pressão ambientes.
 Uso de Fontes de Matéria-Prima Renováveis: uso de biomassa como matéria-prima deve
ser priorizado;
 Evitar a Formação de Derivados: evitar processos que envolvem intermediários com
grupos bloqueadores, proteção/desproteção, ou qualquer modificação temporária da
molécula;
 Catálise (Seletividade): em substituição aos reagentes estequiométricos;
 Produtos Degradáveis: biocompatibilidade; não devem permanecer no ambiente,
degradando-se em produtos inócuos;
 Análise em Tempo Real para a Prevenção da Poluição: possibilidade de formação de
substâncias tóxicas deverá ser detectada antes de sua geração;
 Química Intrinsecamente Segura para a Prevenção de Acidentes: minimização do risco
de acidentes como vazamentos, incêndios e explosões.

O uso da radiação por UV tem sido cada vez maior em Química Analítica na etapa de pré-
tratamento da amostra, que é um conjunto de procedimentos necessários para converter o analito a
uma forma mais adequada para posterior quantificação e determinação. Assim, a irradiação por
UV pode ser utilizada, por exemplo, para gerar fotoderivados de elevado rendimento quântico de
luminescência que melhoram a detecção da espécie de interesse. Tal procedimento também pode
ser utilizado para gerar derivados não luminescentes, suprimindo a luminescência de espécies
químicas que sejam potenciais interferentes quando misturas complexas são analisadas. Vale
ressaltar que este é um artifício simples e limpo para pré-tratamento de amostras, uma vez que é
capaz de provocar quebra de ligações químicas e gerar derivados fotoquímicos sem o uso de
solventes ou reagentes, que poderiam produzir rejeitos tóxicos. Desse modo, são respeitados os
princípios da Química Verde (TUNDO, 2000).

2.6 MONITORAMENTO DOS PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS

Nas reações de degradação envolvidas, o desaparecimento dos contaminantes principais
não é o único item importante, mas também a conversão de carbono orgânico em carbono
36

inorgânico na forma de CO2, de forma a assegurar que tanto o contaminante quanto quaisquer
subprodutos formados tenham sido degradados. A degradação parcial só é aceita se o produto final
for inócuo (GÁLVEZ et al., 2001). Neste contexto, com o intuito de monitorar os Processos
Oxidativos Avançados, podem ser feitas diversas análises, conforme o objetivo, a necessidade e a
estrutura disponível. Algumas das mais importantes são:

 DQO e DBO (Demandas Química e Bioquímica de Oxigênio, respectivamente): São
análises químicas e biológicas que medem o teor de oxigênio necessário para oxidar a
matéria orgânica e inorgânica contidas em uma amostra. São análises que podem ser
realizadas em equipamentos específicos, ou ainda em análises químicas convencionais
(GUWY et al., 1999).
 COT (Carbono Orgânico Total): É a soma da concentração de todos os carbonos ligados
organicamente em espécies orgânicas dissolvidas e não-dissolvidas. Não é considerado um
parâmetro qualitativo, tão somente quantitativo, em relação à mineralização dos compostos
orgânicos presentes. Na análise de COT, as moléculas são convertidas a CO2, uma fórmula
molecular considerada de simples medição quantitativa. Há vários métodos descritos em
inúmeras literaturas para a análise de COT, métodos que vão de análises químicas
convencionais à equipamentos de medição do mesmo, entretanto em ambos é necessário o
uso de calor e oxigênio, irradiação ultravioleta, oxidação química em fase líquida ou
combinações desses métodos (SILVA, 2012).
 Oxigênio Dissolvido (OD): É a medida (em concentração) do oxigênio dissolvido presente
em uma amostra. Há no mercado uma série de medidores de OD, entretanto este parâmetro
também pode ser medido ou calculado indiretamente, como por exemplo, através da
oxidação de peróxido de hidrogênio com ultravioleta (GUWY et al., 1999).
 Produtos Inorgânicos: Os produtos inorgânicos podem ser analisados através da medida
do pH (concentração dos íons H+), análises de cloreto, nitrato, nitrito, fosfato, sulfato, entre
outros que resultam da eliminação ou oxidação dos heteroátomos presentes na amostra
(MASCOLO et al., 2001).
 Toxicidade: As análises de toxicidade são medidas da eficiência do tratamento em relação
aos efeitos nocivos do produto que foi produzido com a degradação. Há diversas análises,
37

procedimentos e organismos possíveis de medir a toxicidade, entretanto a escolha do
método mais adequado dependerá da necessidade requerida (JARDIM et al., 1997).

É válido ressaltar que muitos processos de degradação formam subprodutos que são de
caráter muito mais tóxico que o composto inicial, e neste contexto há uma gama de trabalhos na
área em que o objetivo principal é a determinação da toxicidade tanto para efluentes, quanto para
águas (PARKINSON et al., 2001).

2.6.1 Índice de Qualidade de Água (IQA)

O Índice de Qualidade de Água é um número que representa o nível da qualidade da água,
sendo uma ferramenta matemática empregada para transformar vários parâmetros eu uma única
grandeza. O IQA é um instrumento acessório na interpretação de dados, que auxilia na avaliação
de resultados (SÀNCHEZ et al., 2007).
A qualidade da água não é um termo que se aplica ou se restringe somente à determinação
do grau de pureza do recurso hídrico, mas às características desejadas. A qualidade da água pode
ser distinguida como a qualidade efetiva, relacionada ao uso do solo na bacia e a qualidade de água
desejada como o uso previsto para tal recurso (VON SPERLING, 2005).
Há diversos tipos de IQA´s, como os específicos para ambientes lóticos (águas continentais
moventes como rios e córregos), lênticos (água parada como reservatórios, lagos e lagoas),
estuários, uso específico, estritamente biológicos ou para águas subterrâneas, dentre outros.
Existem índices que derivam de outros índices, como o que utiliza a CETESB, denominado Índice
de Qualidade de Água Bruta (Superficial) para fins de Abastecimento Público (IPA). Os IQA´s
estão intimamente relacionados ao uso que se deseja fazer em um determinado corpo d’água e,
geralmente são elaborados a partir de opiniões de especialistas ou métodos estatísticos (CETESB,
2016).
Observam-se limitações na avaliação da qualidade de água obtida pelo IQA, visto que este
índice não analisa vários parâmetros importantes para o abastecimento público, como substâncias
tóxicas (ex.: metais pesados, pesticidas, compostos orgânicos), protozoários patogênicos e
substâncias que interferem nas propriedades organolépticas da água (JUCHEM, 1992; CUNHA
2000; CHRISTODOLETTI, 1999).
38

O IQA é composto por nove parâmetros, com seus respetivos pesos (w) que foram fixados
em função de sua importância para conformação global da qualidade da água (Tabela 8).

Tabela 8 – Parâmetros do Índice de Qualidade de Água e seus respectivos pesos.
Parâmetro Peso (wi)
Oxigênio Dissolvido – OD (%OD)
Coliformes Termotolerantes (NMP. 100 mL-1)
0,17
0,15
Potencial Hidrogeniônico (pH) 0,12
Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO (mg.L-1)
Nitrogênio Total (mg.L-1)
Fósforo Total (mg.L-1)
Temperatura (oC)
0,10
0,10
0,10
0,10
Turbidez (UNT) 0,08
Sólidos Totais (mg.L-1) 0,08

Fonte: ANA, 2016.

O cálculo de IQA é feito por meio do produtório ponderado dos seus parâmetros de
qualidade de água,segundo a equação 10.

𝐈𝐐𝐀 = ∏ 𝒒𝒊
𝒘𝒊𝒏
𝒊=𝟏 (Eq. 10)

Onde:

IQA – Índice de Qualidade das Águas. Um número entre 0 e 100;
qi – Qualidade do i-ésimo parâmetro. Um número entre 0 e 100, obtido do respectivo gráfico de
qualidade (anexos), em função de sua concentração ou medida (resultado da análise);
wi – Peso correspondente ao i-ésimo parâmetro fixado em função da sua importância;
n – É o número de parâmetros que entram no cálculo do IQA.

Na tabela de número 9 seguem os valores de IQA classificados em faixas, em que se pode
avaliar positiva ou negativamente seu valor.
39

Tabela 9 – Avaliação da qualidade das águas a partir do IQA.
Parâmetro Peso (wi)
Excelente Azul
Bom Verde
80 < IQA < 100
52 < IQA < 79
Médio Amarelo 37 < IQA < 51
Ruim Marrom
Muito Ruim Vermelho
20 < IQA < 37
0 < IQA < 19

Fonte: ANA, 2016.

2.6.2 Artemia salina Leach

Esta espécie de organismo, o microcrustáceo marinho, Artemia salina Leach, tem sido
amplamente utilizado em análises de toxicidade. Em 1982, foi proposto como teste padrão por Van
Haecke e Persoone (CAVALCANTE et al., 2000) e útil como teste preliminar bimonitorado para
triagem de atividade biológica. Devido ao baixo custo, simplicidade e eficiência, o teste de
toxicidade com o microcrustáceo vem sendo cada vez mais reconhecido como uma alternativa para
a busca de compostos candidatos a novas drogas (SILVA, 2012).
As artemias são pequenos crustáceos da ordem Anostraca, que vivem em regiões de água
salgada concentrada (Salinas) e ambiente extremo de difícil habitação para demais espécies. São
caracterizadas por terem tamanho e coloração variados que vão desde o rosa pálido ao
avermelhado, branco ou esverdeado, de acordo com sua alimentação. A Artemia salina está em
constante locomoção, visto que são animais filtradores e dependem disso para respirar. Possui 11
pares de pernas torácicas, que variam no tamanho, sendo que cada perna possui 7 enditos
(“galhinhos”) com finíssimos cílios que atuam na filtragem e coleta de alimentos. São considerados
excelentes alimentos para peixes, visto que são ricas em proteínas, vitaminas (principalmente
vitamina A e caroteno) e sais minerais. São considerados aceleradores na recuperação de doenças
e seus náuplios são indispensáveis na alimentação de alevinos, cavalos-marinhos e corais, entre
outras espécies que se alimentam quase que exclusivamente de náuplios de Artemia (ASEN, 2008).
A Artemia salina atinge a fase adulta por volta de 20 dias de vida. É possível reconhecer a
fêmea quando adulta por possuir uma bolsa incubadora no último segmento torácico, enquanto que
o macho não apresenta apêndices abdominais. A reprodução destes organismos pode ocorrer
40

viviparamente, onde ocorre a liberação de náuplios, ou oviparamente, onde embriões se
desenvolvem até a fase de gástrula e se encapsulam nesse estágio dentro de uma casca
interrompendo seu metabolismo, e podendo permanecer como cisto durante longo período de
tempo (ASEN, 2008). Na figura 3 é possível observar 2 fotos do microcrustáceo.

Figura 3 – Foto de Artemia salina.

Fonte: SILVA, 2012

2.7 REATORES

Os reatores realizam reações para transformar a matéria-prima em produtos. Com os
objetivos de (MORAES, 2015):

 Produzir mais com maior rendimento e menos custo;
 Maximizar a geração de produtos desejados, com maior valor agregado;
 Produzir intermediários químicos para novos processos;
 Operar dentro das normas estabelecidas de segurança e de respeito ao meio ambiente.

A classificação primária dos reatores segundo sua forma de energia e realização da reação
podem ser (SILVEIRA, 2011):

 Termoquímicos: A energia é fornecida ou retirada em forma de calor;
 Eletroquímicos: A reação decorre da passagem de corrente elétrica na mistura;
 Fotoquímicos: A reação ocorre devido à energia fotônica emitida por lâmpadas;
 Bioquímicos: A reação utiliza energia química proveniente do metabolismo celular.

A classificação dos reatores perante o modo de operação pode ser (MORAES, 2015):

 Batelada ou descontínuo: É um dos tipos de reatores mais utilizados nas indústrias de
processos químicos, com inúmeras aplicações, como por exemplo: dissolução de sólidos,
mistura de produtos, reações químicas, destilação, extração líquido / líquido, cristalização,
polimerização, entre outros. O procedimento de utilização deste reator sugere a carga dos
reagentes no tanque, onde se misturam e a reação ocorre durante certo período de tempo.
Os produtos então são descarregados. Esta operação é considerada descontínua (não-
estacionária), visto que a composição de reagentes e produtos variam com o decorrer do
tempo. Entretanto, em qualquer instante, a composição dentro do reator é uniforme
(LEVESNPIEL, 2000).
 Contínuo: Apresentam-se com uma ou mais entradas, bem como uma ou mais saídas.
Caracterizam-se por possuírem sistemas abertos. São reatores que trabalham em estado
estacionário e os principais tipos destes reatores são: reator com escoamento pistonado ou
reator tubular ideal e reator com escoamento sem mistura. A principal característica do
reator de escoamento pistonado é que o escoamento de fluido através do reator ocorre de
forma ordenada, não havendo mistura entre os elementos de fluidos. O tempo de residência
no reator deve ser o mesmo, visto que, é a condição necessária e suficiente para que o
escoamento ocorra de forma pistonada. Outro reator contínuo ideal denominado reator de
mistura perfeita ou reator ideal de tanque agitado, CSTR, ou reator de tanque agitado com
escoamento constante, CFSTR. Neste tipo de reator o conteúdo está bem agitado e uniforme
em todo o reator. De forma que a corrente de saída tenha a mesma composição que o fluido
42

no interior do reator. Para este tipo de escoamento denomina-se de mistura perfeita
(LEVENSPIEL, 2000).

2.8 SISTEMAS DE CONTROLE

Definem-se sistemas de controle como o conjunto de componentes que atuam em conjuntos
e realizam comandos ou regulam um processo, ou seja, é composto de subsistemas e processos que
se organizam com o propósito de controlar as entradas e saídas do processo (NISE, 2011). Sensores,
atuadores e um controlador são os componentes principais de um sistema de controle (ROSSI,
2012).

2.8.1 Sensores

Os sensores são elementos que sentem a ocorrência de um evento e reagem por meio do
envio de um sinal, com resposta discreta, de modo que são medidores das variáveis do processo ou
do sistema e proveêm informações de alimentação. Nem sempre o sensor possui as características
elétricas necessárias para utilização no sistema de controle. Deste modo, o sinal de saída deve ser
manipulado antes da sua leitura no sistema de controle, ou seja, um circuito de interface para a
produção de um sinal que possa ser lido pelo controlador (ROSSI, 2012).
Os sensores são de extrema importância desde o nível acadêmico ao mais complexo sistema
industrial, visto que os processos automatizados têm que obter dados acerca de eventos que
ocorram num determinado período (NISE, 2012). Os parâmetros são inúmeros, entretanto os mais
observados são:

a) Sensor de Nível
Os sensores de nível podem ter inúmeras aplicações como sensor de nível de água para
enchimento de um tanque, um balão volumétrico de uma caldeira, entre outros. O sensor mais
comumente utilizado para nível, quando o líquido é a água, é o sensor de varetas, composto
geralmente por duas varetas, uma para o nível mínimo e outra para o nível máximo. O princípio de
funcionamento deste sensor é por meio da condutividade do líquido. O sensor de nível é
normalmente utilizado com controladoresON-OFF para ligar e desligar uma bomba. De modo que
43

a bomba aciona quando mede o nível inferior e desliga quando alcança o superior. A dificuldade
de se trabalhar com este tipo de sensor é que este não funciona quando há presença de líquidos com
elevadas condutividades, como a água desmineralizada para caldeiras (HAYKIN; VAN VEEN,
2003).

b) Sensor de Pressão
A principal função deste tipo de sensor é medir a pressão de um fluido. Normalmente, os
sensores de pressão são eletromecânicos do tipo pressostato. São compostos por uma mola
submetida a uma força produzida pela pressão do fluido. O contato elétrico simples é acionado
quando a pressão do fluido atinge o valor pré-determinado e vence a mola (HAYKIN; VAN VEEN,
2003).

c) Sensores de Posição ou Proximidade
São os sensores mais utilizados na indústria de automação para controle de eventos
discretos. Classificam-se pela natureza de seu princípio de funcionamento como, por exemplo
(HAYKIN; VAN VEEN, 2003):

 Sensor Indutivo: Realiza comutação eletrônica, quando um objeto metálico adentra um
campo eletromagnético de alta frequência, gerado por osciladores eletrônicos;
 Sensor Capacitivo: O princípio de funcionamento deste tipo de sensor consiste na variação
do dielétrico e frequência do oscilador em que o sensor está inserido;
 Sensor Ultrassônico: É o sensor que trabalha na emissão de ondas sonoras inaudíveis, da
ordem de 200 KHz (quilohertz). É composto por um transmissor e um receptor que podem
operar de modo oposto ou difuso;
 Sensor Fotoelétrico: O funcionamento deste sensor baseia-se na detecção da luz. A região
de trabalho é a do infravermelho onde os fotodiodos e os fototransístores apresentam melhor
sensibilidade. A detecção do sensor fotoelétrico pode ser por feixe transmitido, retro-
refletido e difuso.

2.8.2. Atuadores

Os atuadores são elementos que transformam as respostas do controlador em ações de
controle. Podem ser mecânicos, elétricos, eletromecânicos, químicos, etc. Caracterizam-se por
serem dispositivos que efetivamente realizam trabalho, atuando no meio físico e modificando uma
variável controlada e agindo sobre o sistema de controle. Em geral, atuam com elevados valores
de potência. Os principais atuadores em uso na automação são (IRFAN, 1997):

a) Eletroválvulas e Cilindros
Válvulas pneumáticas e hidráulicas pilotadas eletricamente são eletroválvulas.
Caracterizam-se em discretas, como válvulas direcionais que apenas direcionam o fluxo, ou em
contínuas, como as válvulas proporcionais e servoválvulas, que controlam a vazão do fluido de
forma proporcional.

b) Servomotores
São motores que trabalham sobre a ação de algum mecanismo de servoposicionamneto, de
modo que são motores elétricos contínuos que podem ter sua velocidade controlada por meio da
tensão, da corrente e da frequência, dependendo do seu tipo. Classificam-se de acordo com a forma
de alimentação.

 Servomotores CC ou DC: São aqueles em que o estator é do tipo imã permanente. É um
motor de corrente com elevada dinâmica, de modo que seu projeto é feito de forma tal que
a interação do fluxo proporcione torque relativamente constante ao longo de uma grande
faixa de valores, sem alteração. O sentido do giro deste tipo de motor é dado pela polaridade
da corrente que atravessa o motor (DORF; BISHOP, 2013).

 Servomotores CA ou AC: São motores que conseguem controlar o torque e a velocidade
do servomotor. É importante ressaltar que os servomotores AC devem sempre funcionar
em malha fechada. São basicamente motores trifásicos síncronos, sendo que o rotor é
composto por ímã permanente (DORF; BISHOP, 2013).

c) Motores de Passo
São motores em que seu movimento é discreto, enquanto que os demais são de movimentos
contínuos. A alimentação destes tipos de motores ocorre por meio de pulsos que são aplicados às
bobinas do estator de forma sequenciada, em que o sentido da sequência determina o sentido de
rotação. Além disto, são motores de sinais exclusivamente digitais. O rotor de um passo é composto
por um ímã permanente que pode ter muitos polos visando o aumento de resolução. Os motores de
passos podem ser classificados de acordo com seu princípio de funcionamento e com relação ao
seu enrolamento (IRFAN, 1997).

2.8.3 Controladores

2.8.3.1 Microcontrolador

O microcontrolador é um circuito integrado, ou seja, é um circuito eletrônico composto de
dispositivos semicondutores) que permite o manuseio através de linguagem de programação, uma
sequência lógica a ser seguida (OGATA, 2011).
O Arduino, por exemplo, é uma pequena placa de circuito simples, indicada para criação
de protótipos de eletrônica. Ele é baseado nas filosofias de software e hardware livres, ou open
sores. Este tipo de projeto é criado para o domínio público, de modo que podem ser copiados e
modificados por outras pessoas conforme suas necessidades e depois colocados de volta ao
domínio público para que outros usuários possam usufruir (GOMES, 2011).
A programação do Arduino é feita por meio de linguagem de programação própria, baseada
em Wiring, que é implementada em um ambiente de desenvolvimento, que pode ser utilizada em
vários sistemas operacionais (GIOPPO et al., 2009).

2.8.3.2 Controlador Lógico Programável (CLP)

Os CLP´s são dispositivos de controle programável que permitem a realização de atividades
de controle subsequencial com muito mais flexibilidade que os sistemas convencionais. Os
primeiros controladores lógico programáveis basicamente substituíam a chamada lógica de
46

contatores ou relés. Atualmente, assumem, inclusive as funções de controle discreto, englobando
blocos funcionais como o bloco PID (OGATA, 2011).

2.8.4 Ação de Controle Liga / Desliga (ON/OFF)

A ação de controle ON/OFF é uma das formas mais simples e econômica de controle,
sendo, portanto, extremamente utilizada tanto em sistemas de controle industriais como
domésticos. Há uma zona diferencial de liga e desliga, histerese, que se deve às características
mecânicas do próprio controlador, bem como às necessidades de se evitar manobras frequentes que
poderiam desgastar elementos do sistema de controle. Se for reduzida a zona diferencial, a
amplitude da oscilação de saída pode ser reduzida. Entretanto, o número de operações da chave de
controle por intervalo de tempo aumenta, de modo que reduz a vida útil do componente (OGATA,
2011).
Na figura de número 4 se tem uma figura das principais características de um sistema
ON/OFF, onde se pode observar como funcionam suas variações a medida da temperatura em
função do tempo, e da saída do controle em função da temperatura (BEZERRA, 2010).

Figura 4 – Características da Ação de Controle ON/OFF.

Fonte: BEZERRA, 2010.

2.8.5 Benefícios dos Sistemas de Controle

Os sistemas de controle são construídos por quatros razões principais:
 Amplificação de potência;
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 Controle remoto;
 Facilidade de uso da forma de entrada;
 Compensação de perturbações.

É possível mover grandes equipamentos com precisão, apontar imensas antenas para
alcançar pontos de difícil acesso, entre outras situações, com o uso dos sistemas de controle, de
modo que os motores fornecem a energia requerida pela carga e os sistemas de controle regulam a
posição e velocidade (NISE, 2011).
Por exemplo, existem sistemas, como uma antena de radar, em que há uma rotação e um
botão de baixas potências em sua entrada, e uma grande potência de rotação em sua saída. Neste
caso, a aplicabilidade do controle pode produzir a amplificação de potência necessária, ou o ganho
de potência. Um outro exemplo é o sistema de controle de temperatura, em que a entrada é uma
posição em um termostato e a saída é calor. Portanto, é conveniente uma posição como entrada
para produzir a saída térmica desejada. Na figura de número 5 tem-se