APOSTILA DE OPERAÇÕES UNITÁRIAS I - VALDIR.pdf

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CURSO TÉCNICO EM QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
Disciplina: 
 
OPERAÇÕES UNITÁRIAS NOS PROCESSOS INDUSTRIAIS I 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Valdir Salgado 
2012 
2 
 
CONTEÚDO: 
 
INTRODUÇÃO ÀS OPERAÇÕES UNITÁRIAS 4 - 5 
 
CLASSIFICAÇÃO: 
1. OPERAÇÕES MECÂNICAS 5 
 1.1 – Operações envolvendo sólidos granulares 
 1.2 - Operações com sistemas sólido-fluido 
 1.3 – Operações envolvendo sistemas fluidos 
 2 – OPERAÇÕES COM TRANSFERÊNCIA DE CALOR 
 3 – OPERAÇÕES COM TRANSFERÊNCIA DE MASSA 
 
2. REVISÃO - CONCEITOS QUÍMICOS - MÉTODOS DE SEPARAÇÃO MISTURAS 6 - 8 
 2.1 – MÉTODOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS 
 
3. MATERIAIS PARA EQUIPAMENTO DE PROCESSOS 9 
 
4. ARMAZENAMENTO DE LÍQUIDOS 9 
 
5. ARMAZENAMENTO DE GASES 9 
 
6. ARMAZENAMENTO DE SÓLIDOS 9 - 11 
 6.1 Tipos de armazenamento de sólido 
 
7. TRANSPORTE DE SÓLIDOS 11 - 15 
 7.1 Tipos de transportadores de sólidos 
 7.2 TRANSPORTADOR DE ROSCA (HELICOIDAL) 
 7.3 TRANSPORTADOR DE ELEVADOR DE CAÇAMBAS 
 
8. TRANSPORTE PNEUMÁTICO 15 - 18 
 8 . 1 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO TRANSPORTE PNEUMÁTICO CONSIDERANDO OUTROS TIPOS DE TRANSPORTE: 
 8.2 TIPOS DE TRANSPORTE PNEUMÁTICO: 
 
9. TRANSPORTE DE LIQUIDOS 18 - 20 
 9.1 - BOMBA CENTRÍFUGA ( Força Centrífuga) 
 
 
10. EXTRAÇÃO DE MATEIRAIS 21 - 23 
 10.1 – FILTRAÇÃO 
 10.1.2 -MEIO FILTRANTE 
 10.1.3 -TIPOS DE MEIOS FILTRANTES 
 10.1.4 – TELAS METÁLICAS 
 10.1.5 – TECIDOS 
 10.1.6 – PLÁTICOS 
 10.1.7 - TIPOS DE TORTA 
 10.2 –DECANTAÇÃO 23 - 24 
 10.3 –DESTILAÇÃO 24 - 26 
 12. 1. -Escoamento das fases líquido e vapor nos pratos da coluna de destilação 
 10.4 – CENTRIFUGAÇÃO 26 - 28- 
 10.4.1 -Aumento no efeito da gravidade: a centrífuga. 
 10.4.2 -Tipos de Centrífuga. 
 10.5. –EXTRAÇÃO 29 - 30 
 
 
 
3 
 
CONVERSÃO DE MEDIDAS 31 – 33 
 
TABELA DE CONVERSÃO 34 – 36 
 
MECANICA DOS FLUIDOS 37 
 
MASSA ESPECIFICA 37 - 38 
 
PESO ESPECIFICO 38 
 
PESO ESPECIFICO RELATIVO 39 
 
REOLOGIA 40 
 
VISCOSIDADE 40 – 41 
 
PRESSÃO 42 - 43 
 
PRESSÃO HIDROSTÁTICA 43 - 44 
 
PRESSÃO ABSOLUTA 44- 45 
 
LEI DE PASCAL 45 - 47 
 
LEI DE STEVIN 47 - 48 
 
VAZÃO 48 
 
RELAÇÃO ENTRE VAZÃO E VELOCIDADE 49 
 
VAZÃO MASSICA 49 - 50 
 
VAZÃO EM PESO 50 
 
EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE 51 - 56 
 
TIPOS DE ESCOAMENTO / REYNOLDS 57 - 59 
 
PRESSÃO MANOMETRICA 60 - 64 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
OPERAÇÕES UNITARIAS PARTE I 
 
INTRODUÇÃO ÀS OPERAÇÕES UNITÁRIAS 
 
 Toda indústria química envolve um conjunto de processos: Processo químico, Processo de estocagem de 
materiais, processo de compras, processo de pagamentos, etc. As operações unitárias serão importantes para 
execução dos processos químicos, físico-químicos, petroquímicos, etc. 
 Um processo químico é um conjunto de ações executadas em etapas, que envolvem modificações da 
composição química, que geralmente são acompanhadas de certas modificações físicas ou de outra natureza, no 
material ou materiais que é (são) ponto de partida (matérias primas) para se obter o produto ou os produtos finais 
(ou acabados). 
 Cada etapa dentro do processo que tem princípios fundamentais independentes da substância (ou substâncias), 
que está sendo operada e de outras características do sistema, pode ser considerada uma operação unitária. O 
engenheiro A. D. Little (1915) apresenta um conceito interessante para as operações unitárias: "Qualquer processo 
químico, em qualquer escala, pode ser decomposto numa série estruturada do que se podem denominar, operações unitárias, 
como moagem, homogeneização, aquecimento, calcinação, absorção, condensação, lixiviação, cristalização, filtração, dissolução, 
eletrólise,etc." 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Desde 1915 foram acrescentadas outras operações unitárias a lista de Little como o transporte de fluidos, a 
transferência de calor, a destilação, a umidificação, a absorção de gases, a sedimentação, a classificação, a 
centrifugação, a hidrólise, a digestão, a evaporação, etc. 
 As complexidades das Aplicações de engenharia provem da diversidade das condições, como temperatura, 
pressão, concentração, pureza, etc., sob as quais as operações unitárias devem ser realizadas nos diversos 
processos e das limitações e exigências aos materiais de construção e de projeto, impostas pelos aspectos físicos e 
químicos das substancias envolvidas. 
 Todas as operações unitárias estão baseadas em princípios da ciência que são traduzidos nas aplicações 
industriais em diversos campos de engenharia. O escoamento de fluído, por exemplo, é estudado em mecânica dos 
fluídos, mas interessam muito a hidráulica que se liga mais à engenharia civil e a engenharia sanitária. 
 Encontram-se, no setor da indústria exemplos de maior parte das operações unitárias em aplicações 
as mais variadas. 
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 CLASSIFICAÇÃO: 
 As operações unitárias podem ser classificadas de acordo com critérios variados. Podemos, por exemplo, 
classificá-las em grupos de acordo com a sua finalidade dentro do processo produtivo. 
 Operações preliminares: 
São normalmente utilizadas antes de qualquer outra operação. Suas funções estão associadas à preparação do 
produto para posterior processamento de melhoria das condições sanitárias da matéria prima. Ex. Limpeza, 
seleção, classificação, eliminação, branqueamento, etc. 
 Operações de conservação: 
Entre estas podemos citar a esterilização, a pasteurização, o congelamento, refrigeração, evaporação, secagem, 
etc. 
 Operações de transformação: Moagem, mistura, extrusão, emulsificação, etc. 
 Operações de separação: Filtração, cristalização, sedimentação, centrifugação, prensagem, destilação, 
absorção, adsorção, desumidificação, precipitação eletrostática, etc. Uma classificação bem comum é utilizada 
levando-se em conta o tipo de operação envolvida (operações mecânicas, operações envolvendo transferência 
de calor e operações envolvendo transferência de massa), a saber: 
 
1. OPERAÇÕES MECÂNICAS 
1.1 – Operações envolvendo sólidos granulares 
- Fragmentação de sólidos; 
- Transporte de sólidos; 
- Mistura de sólidos; 
 
1.2 - Operações com sistemas sólido-fluido 
- Sólidos de sólido; 
- Peneiramento 
- Separação hidráulica (arraste - elutriação) 
- Sólido de líquidos; 
- Decantação 
- Flotação (borbulhamento de ar) 
- Floculação (sulfato de alumínio - aglutinação - flocos) 
- Separação centrífuga 
- Filtração 
- Sólidos de gases 
- Centrifugação (para gases - ciclones) 
- Filtração (para gases - filtros manga) 
- Líquidos de líquidos 
- Decantação 
- Centrifugação 
 
1.3 – Operações envolvendo sistemas fluidos 
- Bombeamento de líquidos; 
- Mistura e agitação de líquidos; 
 
2 – OPERAÇÕES COM TRANSFERÊNCIA DE CALOR 
- Aquecimento e resfriamento de fluidos 
- Evaporação e Cristalização 
- Secagem 
 
3 – OPERAÇÕES COM TRANSFERÊNCIA DE MASSA 
- Destilação 
- Extração líquido-líquido 
- Absorção de Gases 
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2. REVISÃO - CONCEITOS QUÍMICOS - MÉTODOS DE SEPARAÇÃO MISTURAS 
 Na química, a separação de misturas é muito importante, pois para obtermos resultados mais corretos em 
pesquisas e experiências, é necessário que as substâncias utilizadas sejam as mais puras possível. Para isso, utiliza-
se vários métodos de separação, que vão desde a "catação"até complicada "destilação fracionada". 
Exemplos práticos onde a separação de misturas é 
aplicada: 
 - Tratamento de esgotos / Tratamento de água: O esgoto urbano contém muito lixo "grosso", é necessário 
separar este lixo do resto da água (ainda suja, por componentes líquidos, que serão extraídos depois 
 - Dessalinização da água do mar: Em alguns lugares do planeta, a falta de água é tamanha, que é preciso 
pegar água do mar para utilizar domesticamente. Para isso, as usinas dessalinizadoras utilizam a osmose e 
membranas semi-permeáveis para purificar a água. 
 - Destilação da cachaça 
 - Separação de frutas podres das boas em cooperativas (catação) 
 - Exame de sangue: Separa-se o sangue puro do plasma (líquido que compõe parte do sangue, que ajuda no 
carregamento de substâncias pelo organismo), através de um processo de sedimentação "acelerada" (o sangue é 
posto em uma centrífuga, para que a parte pesada do composto se deposite no fundo do recipiente 
 
Entre várias outras aplicações. 
Para facilitar o processo de separação de uma mistura, deve-se observar primeiro a própria mistura. Ela pode ser 
de dois tipos: 
- Homogênea significa que as misturas tem um aspecto comum, dando a impressão de que não é uma mistura. 
- Heterogênea é o contrário: nota-se claramente que se trata de duas (ou mais) substâncias, exemplo: água 
misturada com areia. 
 Nas misturas homogêneas, deve-se aplicar primeiro métodos que envolvam fenômenos físicos 
(evaporação, solidificação, etc). 
 Nas heterogêneas, deve-se separar as "fases" (os diferentes aspectos da mistura) utilizando métodos 
mecânicos (catação, levigação, etc), e depois, os mesmos métodos utilizados em substâncias homogêneas (pois 
cada fase poderá ter mais de uma substância, passando a ser então, uma substância homogênea). 
 
Abaixo está a lista de métodos utilizados para separação de misturas: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2.1 – MÉTODOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS 
 
Para misturas heterogêneas: 
Processo No que se baseia Tipo e exemplo Como é feito 
Catação Diferença de 
tamanho e de 
aspecto das 
partículas. 
Sólido – Sólido 
Feijão e impurezas 
Método rudimentar que utiliza as mãos ou uma pinça 
para separar os componentes da mistura. 
Peneiração ou 
Tamisação 
Diferença de 
granulação dos 
componentes. 
Sólido–Sólido 
Areia fina e pedras 
Agita-se a peneira, o componente de granulação menor 
atravessa a malha e é recolhido. 
Ventilação Diferença de 
densidade entre os 
sólidos. 
Sólido–Sólido 
Arroz e palha 
Passa-se uma corrente de ar pela mistura, o sólido 
menos denso é arrastado e separado do mais denso. 
Filtração Diferença 
acentuada de 
tamanho das 
partículas dos 
componentes. 
Sólido–Líquido 
Areia e água 
Faz-se a mistura passar por um filtro que pode ser de 
papel: o líquido atravessa o filtro enquanto o sólido fica 
retido. 
Sedimentação 
Fracionada 
Diferença 
acentuada de 
densidade entre os 
componentes. 
Sólido–Sólido 
Areia e serragem 
Adiciona-se um líquido de densidade intermediária. O 
sólido mais denso se deposita no fundo do recipiente. O 
menos denso flutua. 
Decantação As substâncias são 
imiscíveis, não são 
solúveis uma na 
outra. 
Líquido-Líquido 
Sólido-Líquido 
Óleo em água ou 
terra em água 
Dois ou mais líquidos imiscíveis se separam 
espontaneamente (o menos denso em cima). Para 
acelerar a separação de sólidos dispersos em líquidos, 
utiliza-se a centrífuga. 
Levigação Um dos 
componentes (em 
forma de pó) é 
facilmente 
arrastado por um 
líquido e o outro 
não. 
Sólido–Sólido 
Ouro e impurezas 
em pó (areias 
auríferas) 
Emprega-se uma corrente de água ou de outro líquido 
adequado para arrastar o componente menos denso 
(pulverizado). 
Dissolução 
fracionada 
Uma das 
substâncias é 
solúvel num 
determinado 
solvente e a outra 
não. 
sólido–sólido 
NaCl e Areia 
Adiciona-se à mistura um líquido que dissolve apenas 
um dos componentes. O componente não dissolvido é 
separado por filtração e o que se dissolveu, por 
destilação. 
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Para misturas homogêneas: 
 
Processo No que se 
baseia 
Tipo e exemplo Como é feito 
Destilação 
simples 
Diferença 
acentuada 
entre os 
pontos de 
ebulição das 
substâncias. 
Sólido-Líquido 
NaCl e água 
O balão de destilação é aquecido sobre uma tela de 
amianto na chama de um bico de Bünsen. O líquido entra 
em ebulição, o vapor vai para o condensador, é condensado 
e recolhido no erlenmeyer. 
Destilação 
Fracionada 
Diferença 
pequena 
entre os 
pontos de 
ebulição das 
substâncias. 
Líquido-Líquido 
Petróleo ou ar 
liquefeito 
Ao aparato de destilação acrescenta-se uma torre de 
fracionamento com cacos de vidro ou bolinhas de porcelana 
para dificultar a passagem do composto de menor ponto de 
ebulição. 
Dissolução 
fracionada 
Uma das 
substâncias é 
solúvel num 
determinado 
solvente e a 
outra não. 
sólido–sólido 
NaCl e AgCl 
Vide tabela 1. 
Evaporação Diferença 
acentuada 
entre os 
pontos de 
ebulição das 
substâncias. 
Sólidos-Líquido 
Água do mar 
A mistura é deixada em repouso ou é aquecida até que o 
líquido sofra evaporação. 
Cristalização 
fracionada 
Diferença 
acentuada 
entre as 
solubilidades 
das 
substâncias 
Sólidos-Líquido 
Água do mar 
Ao evaporar lentamente parte do líquido (solvente), a 
substância menos solúvel se cristaliza antes das outras, 
separando-se da mistura. 
 
 
 
 
 
 
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Outros processos: 
 
Processo No que se 
baseia 
Tipo e exemplo Como é feito 
Separação 
Magnética 
Propriedades 
magnéticas 
de um dos 
componentes. 
Sólido–Sólido 
Ferro e enxofre 
Submete-se a mistura à ação de um ímã. O componente 
que sofre magnetismo é atraído e separado dos demais. 
Sublimação Uma das 
substâncias 
sofre 
sublimação 
em condições 
amenas e a 
outra não. 
Sólido–Sólido 
Iodo e impurezas 
A mistura é aquecida, a substância sublima e quando o 
vapor encontra uma superfície fria volta a cristalizar. As 
impurezas ficam retidas. 
 
 
3. MATERIAIS PARA EQUIPAMENTO DE PROCESSOS 
 Equipamentos de processos são os equipamentos em indústrias de processamento, que são aquelas nas 
quais os materiais sólidos ou fluidos sofrem transformações físicas ou químicas ou as que se dedicam à 
armazenagem, manuseio ou distribuição de fluídos. 
 
 Classificam-se em Equipamentos de caldeiraria, Máquinas e Tubulações. 
Os equipamentos de processo podem trabalhar em três condições específicas nas indústrias de processamento: 
- Regime contínuo 
- Cadeia contínua 
- Situações de alto risco 
 
4. ARMAZENAMENTO DE LÍQUIDOS 
 A necessidade de armazenamento surge por vários motivos: 
- Reservar a matéria-prima, sólida ou fluida, recebida do fornecedor, muitas vezes em grandes quantidades; 
- Armazenar o produto antes da venda; 
- Possivelmente como uma etapa intermediária objetivando dar “fôlego” às outras etapas do processo, tais como 
transporte, embalagem, entre outras. 
Os recipientes que realizam este armazenamento chamam-se tanques, são especificados por normas apesar de 
serem equipamentos mais simples. O armazenamento de líquidos pode ser realizado, basicamente, em duas 
condições distintas: 
 - Armazenamento de líquidos a temperatura ambiente e pressão atmosférica; 
 - Armazenamento de líquidos a temperatura ambiente e pressãoacima da atmosférica 
 
5. ARMAZENAMENTO DE GASES 
 Os recipientes que realizam este armazenamento chamam-se vasos ou cilindros. Os vasos na maioria das 
vezes são cilíndricos horizontais ou verticais, dependendo da necessidade. 
 A forma com a qual o gás pode ser armazenado não depende somente do tipo do gás, mas das condições 
em que ele se encontra. 
 Uma das propriedades que mais podem interferir no tipo de armazenamento de gases é a TEMPERATURA 
CRÍTICA DO GÁS , ou seja, a temperatura acima da qual o gás não pode ser liquefeito, pois o gás liquefeito 
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consegue ser armazenado em uma quantidade muito maior em massa do que no estado gasoso. Desta forma os 
gases podem ser armazenados nas seguintes condições: 
 - Armazenamento de gases a temperatura ambiente e alta pressão, sob a forma de gás; 
 - Armazenamento de gases liquefeitos a temperatura ambiente e alta pressão; 
 - Armazenamento de gases liquefeitos a temperatura criogênica e alta pressão. 
 
6. ARMAZENAMENTO DE SÓLIDOS 
 Armazenamento do material sólido revela algumas características específicas quando se analisa o material 
granular a granel, são elas: 
- Deformação; 
- Pressão; 
- Cisalhamento; 
- Densidade. 
 
 No armazenamento de sólidos existem três fatores de influência a serem considerados: 
- O coeficiente de atrito: é, por definição, a tangente do ângulo de equilíbrio, não depende do peso do corpo, 
somente dos materiais e do estado das superfícies; 
- O ângulo de queda; é o ângulo com o qual o corpo começa a cair,considerado o infinitésimo maior que o ângulo 
de equilíbrio; 
- O ângulo de repouso: é o ângulo que um corpo particulado forma quando cai livremente sobre o chão ou uma 
superfície qualquer. O conteúdo da umidade influencia diretamente no valor do ângulo de repouso, alterando-o 
conforme sua intensidade. 
 
6.1 Tipos de armazenamento de sólido 
 6.1.1 Armazenamento em PILHAS: Armazenam-se em pilhas quando a quantidade do material é muito 
grande, e inviabiliza economicamente a utilização de silos, ou quando o material armazenado não pode ser 
confinado, pois cujo pó, em presença de ar, forma uma mistura explosiva, exigindo o armazenamento em 
ambientes abertos; 
Amplamente utilizada na indústria de mineração, fertilizantes, etc... 
 6.1.2 Armazenamento em SILOS: Amplamente utilizada na indústria de grãos, cimentos etc... Os silos são 
utilizados para volumes menores de material, ou também quando o material é armazenado por sofrerem 
deterioração (grãos), ou serem sensíveis à umidade (cimentos). 
Podem ser feitos de concreto ou de aço,com formato redondo, quadrado ou retangular, depende do critério ou da 
necessidade do projetista, porém o fundo deve ser cônico ou piramidal. 
O ângulo do fundo deve ser MAIOR que o ângulo de queda do material armazenado. Alguns materiais granulares 
ou em pó não pode ser armazenados em silos pois formam , em contato com o ar, uma mistura explosiva, que na 
presença de algum tipo de ignição pode gerar grandes prejuízos. 
 6.1.3 Problemas de armazenamento em SILOS: Na armazenagem por silos, um dos fatores mais 
importantes no funcionamento é a escoabilidade do material. Os principais problemas de escoamento pelos silos 
são expostos nas figuras a seguir: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ARCO MECANICO SEGREGAÇÃO ARCO 
 DO MATERIAL COESIVO 
 
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 FLUXO FLUXO FUXO FLUXO FUXO INADEQUADO 
 FUNIL INDISTINTO ERRÁTICO RÁPIDO DE VELOCIDADE 
 
 6.1.4 Soluções para problemas de armazenamento em SILOS: Das soluções mais primitivas surgiram 
métodos de eliminação ou, pelo menos, formas de minimizar os efeitos da falta de escoabilidade dos sólidos 
armazenados a granel. 
 Atualmente, a utilização de martelos de borracha, para golpes na parte cônica do silo, ou meios de 
desestabilizar o material que se aglomerou dentro do silo, ainda são utilizadas com freqüência porém, podem ser 
substituídos por mecanismos mais precisos, tais como: 
 
- VIBRADORES: Utilizados na parte cônica do silo. Consiste em aparelhos que vibram, impedindo a acomodação do 
material na parede do silo; 
- ATIVADORES DE SILOS : Utilizados na parte INTERNA cônica do silo com a função de impedir que o material 
aglomere e forme arcadas impedindo o escoamento. Consiste em um equipamento que obriga o material 
armazenado a descer pelas paredes do silo 
- FLUIDIFICADORES: Consiste em injetar ar dentro do silo com a finalidade de fluidificar o sólido, eliminando o 
atrito com as paredes e entre si 
 
7. TRANSPORTE DE SÓLIDOS 
 
 Os transportes industriais abrangem 3 tipos distintos de operações unitárias: 
- Transporte de sólidos 
- Bombeamento de líquidos 
- Movimentação de gases 
 
Operações de movimentação de sólidos granulares em regimes contínuos para as etapas do processo; Dentre 
muitos, pode-se citar os seguintes aspectos sobre a importância do transporte de sólidos: 
- Grande importância no custo da operação industrial; 
- Automação dos processos, substituindo a mão de obra humana 
- Necessidade de um transporte versátil para os vários tipos de sólidos 
 
Para caracterizar, ou especificar, o equipamento, leva-se em consideração os seguintes aspectos: 
- Capacidade: 
 de operação; 
 nominal; 
 de pico; 
 de projeto. 
- Distância e desnível entre carga e descarga; 
- Natureza do material transportado; 
- Fatores econômicos. 
 
 
12 
 
Pode-se dividir os transportadores em dois grupos: 
 Os que se movimentam junto com o sólido no transporte 
 Pás carregadeiras; 
 Vagonetas ; 
 Empilhadeiras ; 
 Caminhões; 
 Guinchos; 
 Guindastes; 
 etc... 
 
 Os que permanecem fixos no transporte do sólido 
 Carregadores ; 
 Arrastadores ; 
 Elevadores ; 
 Alimentadores ; 
 Pneumáticos 
 
Os equipamentos carregadores são destinados a carregar de forma contínua o sólido granular de um ponto a 
outro dentro da fábrica, os mais comuns são: 
 - Correia 
 Esteira 
 Corrente 
 Caçamba 
 - Vibratório 
 - Por gravidade 
 
7.1 Tipos de transportadores de sólidos 
 7.1.1. TRANSPORTADOR DE CORREIA (ESTEIRAS) 
 O transportador de correias consiste em transportar o sólido suportado por uma correia sem fim flexível, 
normalmente de borracha, que se desloca sobre roletes durante todo o percurso, nas extremidades encontra-se 
tambores(polias), que se encontram livres no ponto de alimentação e motores(ou motrizes) no ponto de descarga. 
 É realizado horizontalmente, podendo ser também inclinado, preferencialmente para cima. Podem medir 
desde poucos metros até muitos quilômetros, trabalhando versátilmente em várias velocidades e temperaturas. 
 
A figura a seguir representa esquematicamente um transportador de correia: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 Os roletes de retorno podem ser chamados também de esticadores, por terem a função de manter a 
correia esticada no momento do retorno( quando está vazia), desta forma otimizando a potência do equipamento 
e aumentando a vida útil da correia, componente que gera maior manutenção do transportador.As Correias são mais comumente constituídas por camadas superpostas de 
borracha, para promover a resistência a abrasão e lonas de Nylon ou metálicas, 
que darão resistência mecânica à tração, ao conjunto. 
Conforme a necessidade, as correias podem ser constituídas por outras matérias-
primas, tais como PVC, couro, algodão, amianto, entre outros. 
 
 
 
 
7.2 TRANSPORTADOR DE ROSCA (HELICOIDAL) 
 
Consiste em uma calha semi-cilindrica 
dentro da qual gira um eixo com uma 
helicóide. Além do transporte 
propriamente dito, este transportador 
pode ser utilizados para algumas outras 
operações, tais como mistura, 
resfriamento, extração, moagem entre 
outros; 
São adaptáveis a uma ampla gama de 
processos operacionais, facilmente 
isolados do ambiente externo 
podendo trabalhar com atmosfera, 
pressão ou temperatura controladas; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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7.3 TRANSPORTADOR DE ELEVADOR DE CAÇAMBAS 
 
É realizado para transportes verticais, transportador de 
elevador consiste em transportar o sólido suportado 
por caçambas, ou canecas, fixadas em correias verticais 
ou em correntes que se movimentam entre uma polia 
superior (normalmente motora) e outra inferior que 
gira livremente. 
Normalmente são equipamentos estanques, confinados 
em carenagens de aço ou outro material adequado, 
que impede a perda de materiais para o ambiente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 O descarregamento pode ser realizado de vários modos, sendo as 
formas mais comuns : 
 
 
 
Elevação com descarga centrífuga: 
- Mais comum; 
- Destinado ao transporte de grãos, areia, produtos químicos secos; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Elevação com descarga positiva: 
- Destinado a materiais que tendem a se compactar; 
- Velocidade de transporte é baixa; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Elevação contínua: 
- A descarga é delicada para evitar degradação excessiva do produto; 
- Normalmente usada para materiais difíceis de se trabalhar com descarga contínua; 
- Trabalha com materiais finamente pulverizados; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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8. TRANSPORTE PNEUMÁTICO 
 
O transportador pneumático é um 
equipamento utilizado em larga escala na 
indústria para movimentação e elevação 
de sólidos granulados através das mais 
variadas distâncias e tipos de trajeto. 
 
Consiste em movimentar um produto 
(partículas de sólidos) no interior de uma 
tubulação estanque através de uma 
corrente de sopro ou exaustão, usando ar 
ou outro gás como fluido transportador. 
 
A maioria das atividades industriais 
implica na movimentação de produtos 
em pó, granulados ou refiles, seja para 
as necessidades de fabricação ou para 
remoção de resíduos; 
 
 O sistema de transporte pneumático é constituído basicamente por: 
- Tubulação por onde circulam os sólidos e o fluido transportado; 
- Um soprador e/ou bomba de vácuo; 
- Um alimentador de sólidos e; 
- Um separador de fluido e sólidos na parte terminal tais como: 
 - Ciclones; 
 - Filtros de limpeza por ar comprimido ou contra-corrente; 
 - Ou até mesmo descarga direta em silo ou depósito; 
A utilização da movimentação do ar para a movimentação de materiais representa vantagens a este processo se 
comparado à movimentação mecânica (elevador, transportador helicoidal, etc.); 
 - Pois oferece maior segurança ao produto uma vez que o mesmo é transportado por meio de tubulações, 
onde o ar como fluido possibilita o seu escoamento até o local desejado; 
 - Ele se torna útil para transportar sólidos para locais de uma planta de processo, difíceis ou economicamente 
inviáveis de serem alcançadas por transportadores mecânicos; 
 Usam tanto pressão positiva como negativa, para empurrar ou puxar, respectivamente, os materiais 
através da linha de transporte, em velocidades relativamente altas; 
 O transporte pneumático pode ser usado para partículas que variam de pós a pellets e densidades de 16 a 
3200Kg/m3; 
 
 Alguns materiais que podem ser manipulados pelos sistemas de Transporte Pneumático: 
 
 - Açúcar; - Finos de Carvão; 
 - Amendoim; - Granulados de Aço; 
 - Argila em Esferas; - Leite em Pó; 
 - Cal virgem e Hidratada; - Óxido de Ferro; 
 - Caulim; - Sal; 
 - Cimento; - Soda; 
 - Farinha; - Vidro; entre outros 
 
 
 
 
17 
 
8 . 1 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO TRANSPORTE PNEUMÁTICO CONSIDERANDO OUTROS TIPOS DE TRANSPORTE:: 
 
Vantagens: 
- Sistema totalmente hermético: minimiza o problema de controle de emissão de particulados; 
- Eficiente em consumo de energia e mão-de-obra; 
- Confiável devido às poucas partes móveis e menor desgaste do sistema; 
- Flexível, permitindo instalações de sistemas completos em espaços bem reduzidos; 
 
Desvantagens: 
- Alto custo de instalação; 
- Não pode transportar a longas distâncias; 
- Limitação da distância no transporte de materiais frágeis. 
- No transporte de materiais potencialmente explosivos, deve-se usar um gás inerte no lugar do ar 
e evitar fontes de ignição no interior da linha de transporte, aumentando os custos; 
 
 Pode possuir várias sub-divisões e classificações conforme sua competência e aplicações: 
- Fase fluida ou convencional 
- Fase densa 
- Sistema direto 
- Sistema indireto 
 
8.2 TIPOS DE TRANSPORTE PNEUMÁTICO: 
 
Operação em fase diluída sob pressão (empurando os sólidos). 
 
 
Fase Fluida ou Diluída: 
sistemas de baixa pressão 
(inferior a 01 bar) e alta 
velocidade (10 a 25m/s), 
utilizando uma elevada 
relação ar / material; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18 
 
 
Operação em fase densa sob pressão (empurando os sólidos). 
 
 
Fase Densa: utilizam pressão 
positiva para impulsionar os 
materiais. São sistemas de alta 
pressão (superior a 01 bar) e 
baixa velocidade (0,25 a 
2,5m/s), utilizando uma relação 
ar/material baixa. 
 
 
 
 
- Exige baixa demanda de ar, o que significa menor exigência de energia. 
- A degradação do produto por atrito e a erosão na tubulação, não são problemas maiores do que no transporte 
pneumático em fase diluída, devido às baixas velocidades de sólidos. 
 
 
9. TRANSPORTE DE LIQUIDOS 
 
9.1 - BOMBA CENTRÍFUGA ( Força Centrífuga) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Zona de alta pressão 
Eixo fixo 
Zona de baixa 
pressão 
pre 
caracol 
Coletor em 
caracol ou voluta 
Pás do 
rotor 
Bocal de 
saída 
Pá guia ou diretriz 
do difusor 
Pá do rotor 
Rotor fechado Rotor semi -aberto 
Rotor aberto 
19 
 
 Uma bomba centrífuga é, na maioria das vezes, o equipamento mais simples em qualquer planta de 
processo. Seu propósito, é converter a energia de uma fonte motriz principal (um motor elétrico ou turbina), 
a princípio, em velocidade ou energia cinética, e então, em energia de pressão do fluido que está sendo 
bombeado. As transformações de energia acontecem em virtude de duas partes principais 
 da bomba: o impulsor e a voluta, ou difusor. 
 O impulsor é a parte giratória que converte a energia do motor em energia cinética. 
 A voluta ou difusor, é a parte estacionária que converte a energia cinética em energia de pressão.Note bem: Todas as formas de energia envolvidas em um sistema de fluxo de líquido, são expressas em 
termos de altura de coluna do líquido, isto é, carga 
 
9.1.2 - BOMBAS A PISTÃO (Impulsão) 
 
 As Bombas a Pistão, funcionam acopladas a um motor pneumático alternativo acionado com ar. 
Contam com um cilindro que contêm o pistão e um jogo de válvulas. Na parte inferior do cilindro se 
encontra a boca de aspiração, enquanto que o de impulsão está localizado lateralmente. 
 O princípio de funcionamento é simples. O ar comprimido dentro do motor, é direcionado por uma 
válvula distribuidora mecânica a um lado o outro de um pistão, gerando o movimento alternativo deste que 
se transmitirá ao eixo da bomba. A mesma é de duplo efeito, ou seja, que o bombeio se realiza em ambos 
sentidos do movimento do pistão. 
 Uma peça de desenho especial realiza a união roscada entre a bomba e o motor. O movimento 
alternativo se repete indefinidamente enquanto este conectado o subministro de ar, independente de estar ou 
não alimentada com líquido. 
 Sendo que é a pressão atmosférica que impulsa o líquido dentro da bomba uma vez produzido o 
vácuo, a pressão de sucção máxima teórica do equipamento é de 101,3 Kpa, chegando na prática a valores 
próximos aos 70 Kpa (aproximadamente 10psi). 
 A diferença entre as áreas efetivas dos pistões pneumáticos e hidráulicos, se traduz na relação entre 
as pressões de ar subministrado e de produto entregado. Em modelos de alta pressão poderá obter-se uma 
pressão de produto de até 64123,5 Kpa (9300 psi). 
 
 
20 
 
9.1.3 - BOMBAS DE DIAFRAGMA 
 
As Bombas Pneumáticas de Diafragma são ideais para 
bombeamento de produtos abrasivos ou corrosivos e produtos 
contendo sólidos, especialmente devido seu projeto não possuir 
componentes giratórios e vedação por selos mecânicos, como as 
bombas centrífugas. 
 Seu design construtivo proporciona confiabilidade operacional e também maior segurança em 
ambientes com gases explosivos em razão de seu acionamento não utilizar motor elétrico. Também 
apresenta muita facilidade na montagem e desmontagem de seus componentes. 
 Existe uma grande variedade de materiais para seleção, tanto do motor (acionador) como para 
carcaça (parte úmida da bomba), o que permite uma enorme variedade de aplicações. 
. 
 
As bombas de diafragma ARO / INGERSOLL-RAND são utilizadas 
nas Indústrias de Tinta, Química e Petroquímica, Farmacêutica, Metal-
mecânica e em Estações de Tratamento de Efluentes e Esgotos, entre 
outras aplicações. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
21 
 
10. EXTRAÇÃO DE MATEIRAIS 
10.1 - FILTRAÇÃO 
A FILTRAÇÃO e uma forma de separação das partículas sólidas de uma suspensão, retendo-as sobre a 
superfície de um meio filtrante (superfície de filtração) ou no interior de um meio poroso, tal como ocorre nos filtros 
de cigarros, de óleo combustível, etc. 
Trataremos apenas da filtração de suspensões líquidas forçadas sob pressão atravessar um meio filtrante que 
retém os sólidos em sua superfície, formando com o decorrer do tempo uma torta de espessura variável e 
produzindo em conseqüência um líquido límpido ou filtrado. 
 
 
- OBJETIVOS DA OPERAÇÃO DE FILTRAÇÃO 
 
1– Separar sólidos de suspensões diluídas. 
2– Clarificação de líquidos contendo poucos sólidos. 
3- Remoção completa do líquido de uma lama já concentrada em um espessador. 
 
 
 
 
 
 A Figura 1 mostra um esquema da operação de filtração. 
 
 
O equipamento utilizado para desenvolver esta operação é conhecido como FILTRO. Independentemente do 
objetivo final da operação o parâmetro mais importante na seleção final de determinado tipo de filtro é o custo 
global mínimo. 
Também devem ser levados em consideração a facilidade de descarga da torta e a possibilidade de se 
observar o filtrado durante a operação. 
 
22 
 
10.1.2 -MEIO FILTRANTE 
Geralmente a principal função do meio filtrante (MF) é atuar como suporte para a torta, enquanto as 
camadas iniciais da torta constituem o verdadeiro meio filtrante. 
O MF deve ser forte, resistente á ação corrosiva do fluido e oferecer pouca resistência ao fluxo de filtrado. 
Normalmente no inicio da filtração não se obtém filtrado límpido, isto até que as camadas inicias da torta sejam 
formadas. Por esta razão o filtrado inicial deve ser reciclado. 
A resistência total desenvolvida pelo MF é chamada resistência do meio filtrante e tem certa importância 
durante os primeiros instantes da operação. 
 
10.1.3 -TIPOS DE MEIOS FILTRANTES 
Tão grande é a variedade de MF utilizada na indústria que seu pito pode ser utilizado como critério de 
classificação dos filtros. 
 
 – LEITOS GRANULARES SOLTOS 
Areia, pedregulho, carvão britado, escória, carvão de madeira. 
Aplicação: clarificar suspensões diluídas. 
 
 – LEITOS RÍGIDOS 
São construídos sob a forma de tubos porosos de aglomerados de quartzo ou alumina (para a filtração e 
ácidos), de carvão poroso (para soluções de soda e líquidos amoniacais) e de barro ou caulim cozidos a baixa 
temperatura (para clarificar água potável). 
 
 
10.1.4 – TELAS METÁLICAS 
São constituídos por chapas perfuradas ou telas de aço-carbono,inox ou monel. 
Aplicação: Se utilizam nas tubulações de condensados que ligam os purgadores ás linhas de vapor. A sua função é 
reter ferrugem e outros detritos capazes de atrapalhar o funcionamento do pulgador. 
 
 
10.1.5 – TECIDOS 
De origem vegetal: algodão, juta (para álcalis fracos), o cânhamo e o papel. 
De origem animal: lá de vidro (águas de caldeiras). 
A duração de um tecido é limitada pelo desgaste, o apodrecimento e o entupimento. Quando os filtros não 
estiverem funcionando, devem ficar cheios de água para prolongar a vida útil do tecido. 
 
 
10.1.6 – PLÁTICOS 
Polietileno, polipropileno, PVC, nylon, teflon, oríon, acriban e tergal. 
 
 
10.1.7 - TIPOS DE TORTA 
 – COMPRESSÍVEIS 
São aquelas onde a porosidade diminui ao aumentar a diferença de pressão. 
 
 
23 
 
 – INCOMPRESSÍVEIS 
Nestas tortas a porosidade não é modificada com o aumento da pressão. As tortas compressíveis aumentam 
a resistência hidráulica da operação de filtração. Exemplos, hidróxidos metálicos e sedimentos de partículas muito 
finas. 
Exemplo de tortas incompressíveis são as compostas por sustâncias inorgânicas constituídas por partículas 
maiores que 0,1 mm, como areia, carbonato de cálcio, etc. 
A compressão nas tortas é um fenômeno indesejável na filtração, devido fundamentalmente ao aumento da 
resistência hidráulica do sistema, e conseqüentemente a elevação dos custos energéticos. Este fenômeno pode ser 
melhorado (diminuir) adicionando substâncias floculantes à suspensão, formando aglomerados de partículas que são 
mais difíceis de deformar-se pela ação da pressão e aumentam a porosidade da torta. 
 
 
10.2. –Decantação 
 
 A decantação é um processo de separação que permite separar misturas heterogêneas. 
Utilizada principalmente em diversos sistemas bifásicos como sólido-água (areia e água), sólido-gás (poeira-
gás), líquido-líquido (água e óleo) e líquido-gás (vapor d’água e ar). 
Sendo esse processo fundamentado nas diferenças existentes entre as densidades dos componentes da 
mistura, e na espera pela sua decantação. 
A mistura é colocada em um recipiente de preferência fechado (no caso de substâncias como gás e vapor e 
de acordo o interesse do produto da separação, obrigatoriamente fechado) e espera-se a sedimentação do 
componente mais denso. 
Os decantadores podem ser do tipo convencional (baixa taxa) ou de escoamento laminar (elementos 
tubulares ou de placas) denominados decantadores de alta taxa. 
 
 
 
Em uma E.T.A. (Estação de Tratamento deágua) convencional os decantadores são horizontais simples, 
geralmente retangulares ou circulares, que tem boa profundidade e volume, onde retém-se a água por longo tempo, 
o necessário para a deposição dos flocos. Em alguns locais pode-se observar decantadores verticais que tem um 
menor tempo de retenção da água, porem é necessário equipamentos como módulos tubulares que dificultam a 
saída dos flocos. 
O decantador pode ser dividido em quatro zonas: 
• Zona de turbilhonamento: É a zona situada na entrada da água; observa-se nesta zona uma certa agitação onde a 
localização das partículas é variável. 
• Zona de decantação: Nesta zona não há agitação e as partículas avançam e descem lentamente. 
• Zona de ascensão: Os flocos que não alcançam a zona de repouso seguem o movimento da água e aumentam a 
velocidade. 
• Zona de repouso: onde se acumula o lodo. Esta zona não sofre influencia da corrente de água do decantador em 
condições normais de operação. 
24 
 
 
 
 
 O decantador deve ser lavado quando a camada de lodo tornar-se muito espessa, ou quando em processos 
descontínuos se iniciar a fermentação. 
 A decantação é o preparo para a filtração, quanto melhor for a decantação, melhor será a filtração. 
 A saída da água é feita junto à superfície, e comumente por calhas dispostas, formando desenhos diversos e 
sobre cujos bordos superiores a água flui, constituindo esses bordos autênticos vertedouros. 
 
 
 
10.3 – Destilação 
 
A destilação é o modo de separação baseado no fenômeno de equilíbrio líquido-vapor de misturas. Em termos 
práticos, quando temos duas ou mais substâncias formando uma mistura líquida, a destilação pode ser um método 
adequado para purificá-las: basta que tenham volatilidades razoavelmente diferentes entre si. Um exemplo de 
destilação que tem sido feito desde a antigüidade é a destilação de bebidas alcoólicas. A bebida é feita pela 
condensação dos vapores de álcool que escapam mediante o aquecimento de um mosto fermentado. Como o teor 
alcoólico na bebida destilada é maior do que aquele no mosto, caracteriza-se aí um processo de purificação. 
Simplificando: a destilação é o processo no qual duas substâncias são separadas através do aquecimento. Ex.: 
solução de àgua e sal. Aquecendo a solução, quando a àgua entrar em ebulição e passar pelo condensador, sairá 
como água líquida, enquanto o sal ficará no primeiro recipiente. Separando assim a àgua destilada e o sal. 
O petróleo é um exemplo moderno de mistura que deve passar por várias etapas de destilação antes de resultar 
em produtos realmente úteis ao homem: gases (um exemplo é o gás liquefeito de petróleo ou GLP), gasolina, óleo 
diesel, querosene, asfalto e outros. 
O uso da destilação como método de separação disseminou-se pela indústria química moderna. Pode-se 
encontrá-la em quase todos os processos químicos industriais em fase líquida onde for necessária uma purificação. 
Em teoria, não se pode purificar substâncias até 100% de pureza através da destilação. Para conseguir uma 
pureza bastante alta, é necessário fazer uma separação química do destilado posteriormente. 
 
25 
 
 
 
 
A mistura a ser purificada em uma coluna de destilação é aquecida. Surge então um vapor quente. Ele sobe 
pela coluna, mas vai se resfriando ao longo dela e acaba por condensar-se. Com a condensação, forma-se um líquido, 
que escorre para baixo pela coluna, em direção à fonte de calor. Vapores sobem continuamente pela coluna e 
acabam por encontrar-se com o líquido. Parte desse líquido rouba o calor do vapor ascendente e torna a vaporizar-
se. A uma certa altura um pouco acima da condensação anterior, o vapor torna a condensar-se e escorrer para baixo. 
Este ciclo de vaporização e condensação ocorre repetidas vezes ao longo de todo o comprimento da coluna. 
 
 
 
 -Escoamento das fases líquido e vapor nos pratos da coluna de destilação 
 
Os vários obstáculos instalados na coluna forçam o contato entre o vapor quente ascendente e o líquido 
condensado descendente. A intenção desses obstáculos é promover várias etapas de vaporização e condensação da 
matéria. Isto nada mais é do que uma simulação de sucessivas destilações flash. Quanto maior a quantidade de 
estágios de vaporização-condensação e quanto maior a área de contato entre o líquido e o vapor no interior da 
coluna, mais completa é a separação e mais purificada é a matéria final. 
Ela é muito comum em refinarias de petróleo, para extrair diversos tipos de compostos, como o asfalto, 
gasolina, gás de cozinha entre outros. Nestas separações são empregadas colunas de aço de grande diâmetro, 
compostas de pratos ou de seções recheadas. Os internos, sejam pratos, chicanas ou recheios, tem como função 
colocar as fases vapor e líquido em contato, de modo a que ocorra a transferência de massa entre elas. Ao longo da 
26 
 
coluna, a fase vapor vai se enriquecendo com os compostos mais voláteis, enquanto a fase líquida se concentra com 
os compostos mais pesados de maior ponto de ebulição. 
 
 
 
 
 
 
 
10.4 -CENTRIFUGAÇÃO 
 
 
 A centrifugação é uma operação unitária amplamente utilizada nas áreas industriais e em bioquímica, 
biotecnologia, biologia celular, molecular, com a principal finalidade de separação de frações ou a concentração das 
moléculas de interesse. Pode ser realizada com o objetivo de separar sólidos de líquidos ou mesmo uma mistura 
de líquidos.Uma partícula em movimento linear continuará em velocidade constante e uniforme senão for 
influenciada por forças externas. Quando uma partícula é submetida a uma força centrífuga (g) para isolar partículas 
suspensas em seu meio, seja da forma em lotes ou fluxo contínuo, esta sedimentação é forçada. As aplicações de 
centrifugação são muitas e incluem testes de análises clínicas, testes bioquímicos, a sedimentação de células e vírus, 
a separação de massa celular, isolamento de DNA, RNA, proteínas ou lipídios ou até mesmo para secar a roupa ou a 
salada em casa. 
 
 
 
27 
 
 
 
10.4.1 -Aumento no efeito da gravidade: a centrífuga. 
 Se uma suspensão for deixada em repouso, as partículas dispersas irão se assentar por meio do fenômeno de 
decantação ou sedimentação, por ação da gravidade (g = 9,8 cm/s2).Primeiro serão sedimentadas as partículas 
maiores e depois as menores em valores de tempo variáveis, o que dificulta determinar o término da operação. 
Através da centrifugação este tempo é acelerado, pois pequenas partículas podem ser separadas com a aplicação da 
força centrífuga. Se compararmos com a filtração, a centrifugação é mais cara, porém a principal dês vantagem da 
filtração é a possibilidade rápida de entupimento dos filtros, dependendo do tipo de material utilizado. 
 Quando uma suspensão de partículas é centrifugada a sedimentação das partículas é proporcional à força 
aplicada. As propriedades da solução também irão interferir na taxa de sedimentação. 
 
Figura 2. Esquema de sedimentação e centrifugação de partículas. 
 
 t 
 Sedimentação 
 
 
 
 
 t1 
 Centrifugação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10.4.2 -Tipos de Centrífuga. 
 
 
 
 
 -Centrífuga tubular: Esta centrífuga opera geralmente na vertical, com o rotor 
tubular provendo um longo caminho para a separação da mistura.Trabalha com a força 
centrífuga variando de 13.000 a 20.000 g. A quantidade de sólidos na mistura limita o uso 
desta centrífuga, assim como a formação de bolhas que também dificulta a centrifugação. 
 O material a ser centrifugado é alimentado pela parte inferior, e passa por toda a 
tubulação para ser separado ou clarificado. A parte sólida vai depositando-se nas laterais, 
sendo retirada ao final do processo, enquanto os líquidos são retirados pela parte 
superior. 
 Na indústria de alimentos é utilizada para a separação e clarificação de extratos 
animaise vegetais e óleo de peixe. Na indústria farmacêutica é amplamente utilizada para 
arecuperação de bactérias e frações de células. 
 
 
 
Sedimentação 
Sedimentação 
t > t1 
28 
 
 
 
 -Centrífuga de múltiplos discos: A câmara possui uma série de 
discos paralelos que proporcionam uma grande área de sedimentação. O 
material é removido através de válvulas.Em casos de clarificação de 
material biológico, pode-se trabalhar com a força centrífuga variando de 
5.000 a 15.000g, sendo o fluxo contínuo de alimentação de 200 m3/h 
 O tamanho da partícula pode auxiliar a centrifugação. Para 
aumentar o tamanho da partícula, utiliza-se o fenômeno de coagulação 
ou floculação. Para coagulação, realiza-se a mudança de pH da suspensão, 
removendo as cargas eletrostáticas da partícula e então elas aproximam-
se umas às outras. Para floculação, adicionam-se pequenas quantidades 
de materiais de alto peso molecular, carregadas com carga oposta ao do 
material, promovendo agregação dos componentes que podem estes baratos e efetivos, porém, sem afetar o 
produto de interesse. Para favorecer a coagulação são adicionados sais de alumínio, cálcio e ferro, além de 
polieletrólitos sintéticos que reduzem a repulsão entre as partículas e formam pontes entre elas. 
 
 
 
 
 
 
 -Centrífuga contínua: opera horizontalmente A hélice 
roda e distribui os sólidos ao longo da superfície do 
recipiente, retirando-o do líquido. O liquido sai pelo 
outro lado da câmara. O parafuso roda em velocidade 
diferente da câmara 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 . Centrífuga de Cestos: A centrífuga de cestos pode ser classificada 
como perfurada e não perfurada. A centrífuga perfurada associa as 
operações de centrifugação e filtração em conjunto,assemelhando-se 
ao tambor de uma máquina de lavar, por exemplo. Então, neste caso 
especifico, pode-se considerar a centrifugação como uma operação de 
pré-secagem. No caso de sólidos cristalinos, utiliza-se o cesto sem 
filtros e no caso de partículas deformáveis, como por exemplo, 
proteínas.No caso de cestos não perfurados, a ação é apenas da força 
centrífuga. As partículas sólidas tendem a se acumular nas paredes da 
centrífuga e, com o passar do tempo estas começam a ser liberadas 
junto com o filtrado.Outras características também devem ser 
consideradas como, por exemplo, o uso de refrigeração no caso de 
tratamento de material biológico, centrífugas providas de 
aquecimento que alteram a viscosidade e a solubilidade do material. 
 
 
29 
 
 
10.5. –EXTRAÇÃO 
 
 É uma Operação Unitária integrada no conjunto das Operações Baseadas na Transferência de Massa. Dentro 
deste conjunto de operações a Extração é, à semelhança da Destilação, uma das operações que costuma ser 
projetada com base no conceito de Andar em Equilíbrio. De fato, o mecanismo subjacente à operação de Extração 
baseia-se no Equilíbrio Líquido/Líquido. A remoção do componente da mistura que se pretende separar (soluto) é 
induzida pela adição de um novo composto ao sistema (solvente), o qual tem mais afinidade para o soluto do que o 
diluente onde este estava inicialmente dissolvido (alimentação). Por outro lado, o solvente adicionado deve ser tão 
imiscível quanto possível com o diluente da alimentação. É esta diferença de solubilidade que permite a separação, 
ou seja, que o soluto seja retirado à alimentação. Quanto maior a diferença de solubilidades mais fácil é a separação. 
As correntes que deixam cada unidade do extrator supõem-se em equilíbrio. 
 A mistura a separar por extração pode ser sólida ou líquida. No primeiro caso falamos de Lixiviação (comum 
nas indústrias extrativas ou na produção de óleos vegetais), no segundo caso falamos de Extração Líquido/Líquido. 
Hoje em dia fala-se também muito de Extração Supercrítica, quando o processo de extração é conduzido em 
condições extremas de pressão e temperatura (temperaturas extremamente negativas) o que permite usar como 
solventes substâncias que são gases à pressão e temperatura ambiente, como é o caso do CO2. Deste modo evita-se 
a utilização dos solventes orgânicos característicos dos processos extrativos, embora com custos econômicos 
acrescidos, pelo que estes processos usam-se apenas na purificação de compostos de alto valor acrescentado. Nos 
processos de extração mais comuns a operação decorre normalmente à pressão atmosférica e à temperatura 
ambiente. 
A extração não é, normalmente, uma operação de primeira linha, optando-se geralmente por esta operação apenas 
quando a destilação não é uma opção viável (caso das misturas com compostos com volatilidades relativas próximas 
da unidade, com azeótropos ou com compostos sensíveis à temperatura). De fato, a extração, só por si, não resolve 
totalmente o problema da separação, sendo necessário, posteriormente, separar o soluto do novo solvente, o que se 
faz, normalmente, por destilação (a nova mistura é muito mais fácil de separar por destilação do que a alimentação 
inicial). Contudo, há muitas situações para as quais a solução extração mais destilação é mais econômica do que 
apenas a destilação da mistura inicial. 
 Hoje em dia começam a impor-se também os processos híbridos como é o caso da Destilação Extrativa. 
 Alguns exemplos de aplicação da operação de extração: 
 - Recuperação do ácido acético de efluentes aquosos; 
 - Remoção do fenol na produção de policarbonato; 
 - Produção de essências para o fabrico de perfumes ou aditivos alimentares; 
 - Produção de piridina para fins farmacêuticos, etc. 
 É possível estabelecer um paralelismo entre Extração Líquido/Líquido e Destilação. Em ambos os casos o 
soluto passa da fase de alimentação (corrente líquida) para a outra fase que se adiciona ou forma no processo 
(líquido ou vapor, respectivamente). O agente da separação na extração é o novo líquido/solvente que se adiciona, 
enquanto que na destilação é o calor que se fornece ao processo, o qual dá origem a uma nova fase, desta vez vapor. 
Assim, a extração é, normalmente, uma operação isotérmica enquanto na destilação existe, necessariamente, 
variação de temperatura ao longo do processo. 
 
 
 
 
30 
 
 
Tabela 1: Comparação Extração/Destilação. 
 Extração Destilação 
1. Extração é a Operação Unitária na qual 
os constituintes da mistura líquida são 
separados através da adição de um 
solvente líquido insolúvel. 
1. Os constituintes da mistura líquida são 
separados pela adição de calor. 
2. A Extração usa a diferença de 
solubilidades dos componentes para 
conseguir a separação 
2. A Destilação usa a diferença de pressão 
de vapor dos componentes para conseguir 
a separação 
3. A Seletividade é uma medida da 
facilidade da separação. 
3. A Volatilidade é uma medida da 
facilidade da separação. 
4. Obtém-se uma nova fase líquida 
insolúvel por adição do solvente à mistura 
líquida inicial. 
4. Forma-se uma nova fase por adição de 
calor. 
5. As fases são mais difíceis de misturar e 
separar. 
5. A mistura e separação das fases é fácil. 
6. A extração não fornece produtos puros e 
requer outros tratamentos posteriores. 
6. Fornece produtos praticamente puros. 
7. Oferece maior flexibilidadena seleção 
das condições operatórias. 
7. Menor flexibilidade na seleção das 
condições operatórias. 
8. Requer energia mecânica para a mistura 
e a separação. 
8. Requer energia térmica. 
9. Não precisa de sistemas de aquecimento 
ou arrefecimento. 
9. Precisa de sistemas de aquecimento e 
arrefecimento. 
10. Normalmente é a segunda escolha para 
a separação dos componentes de uma 
mistura líquida. 
10. Normalmente é a primeira escolha para 
a separação dos componentes de uma 
mistura líquida 
 
 Quando, para tratar uma dada mistura, tanto a destilação como a extração são opções viáveis, a escolha 
recai, normalmente, sobre a destilação. Se é certo que a destilação é energeticamente mais exigente, também é 
certo que, normalmente, a extração sozinha não resolve o problema tendo de ser seguida de uma destilação para 
separar o soluto do novo solvente onde está dissolvido, dado que a extração não conduz, por norma, a produtos 
muito concentrados. 
 A extração é normalmente escolhida quando a separação por destilação da corrente original é difícil (caso 
das misturas azeotrópicas ou de volatilidade relativa próxima da unidade). Outra situação onde faz sentido recorrer à 
extração é no tratamento de misturas aquosas pouco concentradas. Extrai-se o soluto com um solvente volátil e 
destila-se, posteriormente, a fase do solvente, com custos energéticos substancialmente mais baixos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
31 
 
 
OPERAÇÕES UNITARIAS PARTE II 
 
 CONCEITOS FUNDAMENTAIS 
 
 Alguns conhecimentos são fundamentais para que se possa estudar de forma adequada a disciplina 
denominada Operações Unitárias, como conhecimentos sobre conversão de unidades, unidades que podem ser 
medidas lineares, de área, de volume, de massa, de pressão, de temperatura, de energia, de potência. Outro 
conceito-base para “Operações Unitárias” é o de Balanço, tanto Material quanto Energético. 
 
 Conversão de Unidades 
 
 É necessário conhecer as correlações existentes entre medidas muito utilizadas na Indústria Química, como é 
o caso das medidas de temperatura, de pressão, de energia, de massa, de área, de volume, de potência e outras que 
estão sempre sendo correlacionadas. 
 
Sistema Internacional de Unidades 
O Sistema Internacional de Unidades é baseado em 6 unidades fundamentais. A unidade fundamental de 
comprimento é o metro. Para cada unidade existem as unidades secundárias, que são expressas através da adição de 
um prefixo ao nome correspondente à unidade principal, de acordo com a proporção da medida. 
 Prefixos Usados no SI 
Prefixos Símbolos Fator de multiplicação da unidade 
Exa E 10
18 
Peta P 10
15 
Tera T 10
12
 
Giga G 10
9
 
Mega M 10
6
 
Quilo k 10
3
 
Hecto h 10
2
 
Deca da 10
1
 
Deci d 10
-1
 
Centi c 10
-2
 
Mili m 10
-3
 
Micro 10
-6
 
Nano n 10
-9
 
Pico p 10
-12
 
Fento f 10
-15
 
Atto a 10
-18
 
32 
 
CONVERSÃO DE MEDIDAS 
COMPRIMENTO 
Quilômetro 
km 
Hectômetro 
hm 
Decâmetro 
dam 
Metro 
m 
Decímetro 
dm 
Centímetro 
cm 
Milímetro 
mm 
1000 m 100 m 10 m 1 m 0,1 m 0,01 m 0,001 m 
 
 Os múltiplos do metro são utilizados para medir grandes distâncias, enquanto os submúltiplos, para 
pequenas distâncias. Para medidas milimétricas, em que se exige precisão, utilizamos: 
mícron (µ) = 10-6 m angströn (Å) = 10-10 m 
 Para distâncias astronômicas utilizamos o Ano-luz (distância percorrida pela luz em um ano): 
Ano-luz = 9,5 · 1012 km 
 O pé, a polegada, a milha e a jarda são unidades não pertencentes ao sistemas métrico decimal, são utilizadas em 
países de língua inglesa. Observe as igualdades abaixo: 
Pé = 30,48 cm 
Polegada = 2,54 cm 
Jarda = 91,44 cm 
Milha terrestre = 1.609 m 
Milha marítima = 1.852 m 
Observe que: 
1 pé = 12 polegadas 
1 jarda = 3 pés 
ÁREA 
Quilômetro 
quadrado 
km2 
Hectômetro 
quadrado 
hm2 
Decâmetro 
quadrado 
dam2 
Metro 
Quadrado 
m2 
Decímetro 
quadrado 
dm2 
Centímetro 
quadrado 
cm2 
Milímetro 
quadrado 
mm2 
1x106 m2 1x104 m2 1x102 m2 1 m2 1x10-2 m2 1x10-4 m2 1x10-6 m2 
VOLUME 
Quilômetro 
cúbico 
km3 
Hectômetro 
cúbico 
hm3 
Decâmetro 
cúbico 
dam3 
Metro 
cúbico 
m3 
Decímetro 
cúbico 
dm3 
Centímetro 
cúbico 
cm3 
Milímetro 
cúbico 
mm3 
1x109 m3 1x106 m3 1x103 m3 1 m3 1x10-3 m3 1x10-6 m3 1x10-9 m3 
LITRO 
O litro( l ) é uma medida de volume muito comum e que corresponde a 1 dm3 
1 litro = 0,001 m3 => 1 m3 = 1000 litros 
1 litro = 1 dm3 
1 litro = 1.000 cm3 
1 litro = 1.000.000 mm3 
 
33 
 
 
VAZÃO 
 Vazão é a quantidade de líquido que passa através de uma seção por unidade de tempo. A quantidade de 
líquido pode ser medida em unidades de massa, de peso ou de volume, sendo estas últimas as mais utilizadas. Por 
isso as unidades mais usuais indicam VOLUME POR UNIDADE DE TEMPO: 
 m3/h (metros cúbicos por hora) 
 l/h (litros por hora) 
 l/min (litros por minuto) 
 l/s (litros por segundo) 
PRESSÃO 
 
1 atm = 14,6959487755 psi (libras por polegada quadrada) 
1 atm = 1,033 Kgf/cm² (quilograma-força por centímetro quadrado) 
1 atm = 760 mmHg (milímetros de mercúrio) 
1 atm = 1,01325 bar 
 
1atm = 760 mmHg 
1atm = 760 mmHg = 101230 Pa 
1atm = 760 mmHg = 101230 Pa = 1,0330 kgf/cm² 
1atm = 760 mmHg = 101230 Pa = 1,0330 kgf/cm² = 1,01 bar 
1atm = 760 mmHg = 101230 Pa = 1,0330 kgf/cm² = 1,01bar = 14,7 psi 
1atm = 760 mmHg = 101230 Pa = 1,0330 kgf/cm² = 1,01bar = 14,7 psi = 10,33 mca 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
34 
 
 
CONVERSÃO DE UNIDADES DE MEDIDA 
 
GRANDEZA 
PARA CONVERTER 
SÍM- 
BOLO 
MULTIPLI 
CAR POR 
→ SÍM- 
BOLO 
PARA OBTER 
PARA OBTER 
DIVIDIR 
POR 
← 
PARA CONVERTER 
COMPRI 
MENTO 
Metros 
Polegadas 
Quilômetros 
m 
“ 
Km 
3,281 
25,4 
0,6214 
ft 
mm 
mile 
Pés 
Milímetros 
Milhas 
ÁREA 
Alqueire Do Norte 
Alqueire Mineiro 
Alqueire Paulista 
Ares 
Hectares 
Quilômetros Quadrados 
Quilômetros Quadrados 
Quadra Quadrada 
Quadra 
- 
- 
- 
a 
ha 
Km² 
Km² 
- 
27,255 
48400 
24200 
100 
10000 
0,3861 
100 
17424 
132 
m² 
m² 
m² 
m² 
m² 
miles² 
Ha 
m² 
m 
Metros Quadrados 
Metros Quadrados 
Metros Quadrados 
Metros Quadrados 
Metros Quadrados 
Milhas Quadradas 
Hectares 
Metros quadrados 
Metros 
VOLUME 
Litros 
Litros 
Metros Cúbicos 
Metros Cúbicos 
Metros Cúbicos 
L 
L 
m³ 
m³ 
m³ 
0,264 
0,0353 
264,17 
35,31 
1000 
Us/gal 
ft/cu 
Us/gal 
ft
3
 
L 
Galões Americanos 
Pés Cúbicos 
Galões Americanos 
Pés Cúbicos 
Litros 
VAZÃO 
Litros Por Segundo 
Litros Por Minuto 
Litros Por Hora 
Litros Por Segundo 
Litros Por Minuto 
Metros Cúbicos p/Hora 
Metros Cúbicos p/Hora 
Metros Cúbicos p/Hora 
L/s 
L/min 
L/h 
L/s 
L/min 
m³/h 
m³/h 
m³/h 
3600 
0,0353 
0,00059 
15,85 
0,264 
0,59 
4,403 
1000 
L/h 
ft
3
/min 
ft
3
/min. 
gal/min 
gal/min 
ft
3
/min. 
gal/min 
L/h 
Litros por Hora 
Pés Cúbicos por Minuto 
Pés Cúbicos por Minuto 
Galões por Minuto 
Galões por Minuto 
Pés Cúbicos por Minuto 
Galões por Minuto 
Litros/hora 
PRESSÃO 
Atmosferas 
Metros de Coluna d’agua 
Metros de Coluna D’agua 
Libras p/ polegada. quadrada 
Quilograma p/ centí. quadrado 
Quilograma p/ centí. quadrado 
Bar 
Mega Pascal 
Mega Pascal 
Mega Pascal 
atm. 
mca 
mca 
Lb/Pol.² (PSI) 
Kg/cm² 
Kg/cm² 
Bar 
MPa 
MPaMPa 
1,033 
3,284 
0,1 
0,703 
14,22 
10 
10,197 
10 
101,9716 
10,1971 
Kg/cm² 
ft 
Kg/cm² 
mca 
Lb/Pol²(PSI) 
mca 
mca 
bar 
mca 
Kg/cm² 
Quilogram. p/centimetro quadrado 
Pés 
Quilogram. p/centímetro quadrado 
Metros de Coluna d’água 
Libra p/ polegada quadrada 
Metros de Coluna D’água 
Metros de Coluna D’água 
Bar 
Metros de Coluna D’água 
Quilogram. p/centímetro quadrado 
PESO 
Libras 
Quilogramas 
Lb 
Kg 
0,4536 
2,2045 
Kg 
Lb 
Quilogramas 
Libras 
VELOCIDADE 
Metros Por Segundo 
Metros Por Segundo 
Metros Por Minuto 
Quilômetros Por Hora 
Quilômetros Por Hora 
m/s 
m/s 
m/min. 
Km/h 
Km/h 
3,281 
3,6 
0,03728 
0,91134 
0,27778 
ft/s 
Km/h 
mile/h 
ft/s 
m/s 
Pés por Segundo 
Kilometros por hora 
Milhas por hora 
Pés por Segundo 
Metros por Segundo 
POTÊNCIA 
Cavalos Vapor 
Cavalos Vapor 
Cavalos Vapor 
Quilowatt 
Megawatts 
Kilowatts 
Kilowatt Hora 
CV 
CV 
CV 
KW 
MW 
KW 
KW/h 
0,7355 
0,9863 
735,5 
1000 
100000 
1,341 
3412,98 
KW 
HP 
W 
W 
W 
HP 
BTU 
Kilowatts 
Horse Power 
Watts 
Watts 
Watts 
Horse Power 
BTU 
35 
 
 
Alguns exemplos de correlações entre medidas lineares 
 
1 ft =12 in 
1 in =2,54 cm 
1 m =3,28 ft 
1 m =100 cm = 1.000 mm 
1 milha =1,61 km 
1 milha =5.280 ft 
1 km =1.000 m 
 
Alguns exemplos de correlações entre áreas 
 
1 ft2 = 144 in2 
1 m2 = 10,76 ft2 
1 alqueire = 24.200 m2 
1 km2 = 106 m2 
 
Alguns exemplos de correlações entre volumes 
 
1 ft3 = 28,32 L 
 1 ft3 = 7,481 gal 
1 gal = 3,785 L 
1 bbl = 42 gal 
 
1 m3 = 35,31 ft3 
1 bbl = 0,159 1 m3 
 
Alguns exemplos de correlações entre massas 
 
1 kg = 2,2 lb 
1 lb = 454 g 
1 kg = 1.000 g 
1 t = 1.000 kg 
 
Alguns exemplos de correlações entre pressões 
 
1 atm = 1,033 kgf/cm2 
1 atm = 14,7 psi (lbf/in2) 
1 atm = 30 in Hg 
1 atm = 10,3 m H2O 
1 atm = 760 mm Hg 
1 atm = 34 ft H2O 
1 Kpa = 10–2 kgf/cm2 
 
Alguns exemplos de correlações entre potências 
 
1 HP = 1,014 CV 
1 HP = 42,44 BTU/min 
1KW = 1,341 HP 
1 HP = 550 ft.lbf/s 
1KW = 1 KJ/s 
1 KWh = 3.600 J 
1KW = 1.248 KVA 
 
36 
 
 
 
 
Alguns exemplos de correlações de energia 
 
1 Kcal = 3,97 BTU 
1BTU = 252 cal 
1BTU = 778 ft.lbf 
1Kcal = 3,088 ft.lbf 
1Kcal = 4,1868 KJ 
1 cal = 4,18 J 
 
 
EXERCICIOS DE CONVERSÃO 
 
1) Realize as conversões de volume: 
 
a) 12 m3 = _____________litros f) 8 pés3 = ______________m3 
 
b) 350 pés3 = _____________m3 g) 602 m3 = ______________galões 
 
c) 5600000 cm3 = _____________pés3 h) 0,95 galões= _____________cm3 
 
d) 214 litros = _____________galões i) 5000 L= _____________m3 
 
e) 4800 galões = _____________cm3 j) 7200 cm3 _____________litros 
 
 
 
2) Realize as conversões de pressão: 
 
a) 20 psi = _____________kgf/cm2 j) 700 mmHg = _____________psi 
 
b) 10 kgf/cm2 = _____________bar k) 1390 mmHg = _____________kgf/cm2 
 
c) 735,5 mmHg = _____________psi l) 28 psi =_____________mmHg 
 
d) 14,22 psi = _____________mmHg m) 32 bar = _____________mmHg 
 
e) 2,5 kgf/cm2 = _____________mmHg n) 12 psi = _____________mmHg 
 
f) 10 kgf/cm2 = _____________ mmHg o) 0,9 kgf/cm2 = _____________mmHg 
 
g) 1180 mmHg = _____________ psi p) 1,40 bar=_____________libras (psi) 
 
h) 450 mmHg = _____________psi q) 1800 psi= _____________ bar 
 
i) 1,5 kgf/cm2 = _____________psi r) 160 bar= _____________libras (psi) 
37 
 
 
Algumas observações sobre medições de pressão: 
 
– Pressão Absoluta = Pressão Relativa + Pressão Atmosférica 
– Pressão Barométrica = Pressão Atmosférica 
– Pressão Manométrica = Pressão Relativa 
 
- Unidades de pressão: 
 
1 atm = 101396 Pa = 10.336 kgf/m2 = 1,034 kgf/cm2 = 760 mmHg = 10,33 mca 
 
 
 
MECÂNICA DOS FLUIDOS 
 Em toda planta industrial é necessário transportar reagentes e produtos para diferentes pontos da planta. Na maioria 
dos casos, os materiais são fluidos (gases ou líquidos) e há necessidade de determinar os tamanhos e os tipos de tubulações, 
acessórios e bombas (ou compressores) para movimentá-los. 
 A Hidrostática ou “Estática dos Fluidos” é a parte da Mecânica que estuda os fluidos em equilíbrio. A palavra 
hidrostática vem de Hydro, água, estática, estado de repouso. 
 
FLUIDO: 
 É qualquer substância não sólida capaz de escoar e assumir a forma do recipiente que o contém. Os fluidos 
podem ser divididos em líquidos e gases. De uma forma prática, os líquidos são aqueles que, quando colocados num 
recipiente, tomam o formato deste, apresentando, porém uma superfície livre; enquanto que os gases preenchem 
totalmente o recipiente, sem apresentar nenhuma superfície livre. 
 
 
 
 
FLUIDO IDEAL: Fluido ideal é aquele no qual a viscosidade é nula, isto é, entre suas moléculas não se verificam forças 
tangenciais de atrito. 
FLUIDO INCOMPRESSÍVEL: Fluido incompressível é aquele em que seu volume não varia em função da pressão. 
A maioria dos líquidos tem um comportamento muito próximo a este podendo na prática, serem considerados como 
fluidos incompressíveis. 
LÍQUIDO PERFEITO: Fluido ideal, incompressível, perfeitamente móvel contínuo e de propriedade homogênea. 
 
As propriedades dos fluidos relevantes para o estudo do escoamento dos fluidos são a: massa volúmica, a tensão superficial, a 
viscosidade, e restantes propriedades reológicas. 
 
MASSA ESPECÍFICA (ρ): é a sua massa por unidade de volume. 
 
ρ = m/ V 
 
ρ: massa específica 
m: massa 
V: volume 
 
As unidades mais usuais são: kg/m3, kg/dm3 e lb/ft3. 
38 
 
 
 
 Tabela de massas específicas de algumas substâncias. 
 
Substância ρ = kg/m3 
Água 1000 
Agua do mar 1025 
Benzeno 879 
Gelo 920 
Etanol 789 
Gasolina 720 
Óleo lubrificante 880 
Petróleo bruto 850 
Querosene 820 
Acetona 791 
Ferro 7800 
Chumbo 11200 
Mercúrio 13600 
 
Densidade pode ser também simbolizado por (ρ) Rô 
 Uma unidade muito usual para a massa específica é o g/cm
3 
, mas no SI a unidade é o kg/m
3 
. A relação entre 
elas é a seguinte: 
_1 g_ = _10-3 kg_ = _103 kg_ 1 g/cm3 = 1000 kg/m3 
 cm3 10-6 m3 m3 
 
 EXERCÍCIOS 
 
1)Uma substância tem 80 g de massa e o volume de 10 cm3. Determine a densidade em kg/m3 
 
2)Determinar o volume que ocupam 300 g de mercúrio sabendo que sua densidade é 13,6 g/cm3 
 
3)Qual é, em gramas, a massa de um volume de 50 cm3 de um líquido cuja densidade é igual a 2 g/cm3? 
 
4) Explique por que a massa é diferente se o volume de água e de óleo é igual. 
 
5) A densidade do ferro é igual a 7800 kg/m3. O que significa esse número? 
 
6) Qual o volume final se misturarmos 50 mL de água com 50 mL de álcool? 
 
7) A massa específica de uma determinada substância é igual a 740kg/m³, determine o volume ocupado por uma massa de 
500kg dessa substância. 
 
PESO ESPECÍFICO (γ): é o seu peso por unidade de volume. 
 
γ = P/V P= m/g 
 
γ: peso específico P= peso (N) Newton 
P: peso m= massa (Kg) quilograma 
V: volume g= aceleração da gravidade= 9,8 m/s2 
 
As unidades mais usuais são: N/m3, kgf/m3, kgf/dm3, e lbf/ft3. 
 
39 
 
 Como o peso específico de uma substância é o produto de sua massa pela constante aceleração da 
gravidade, resulta a seguinte relação entre peso específico e massa específica. 
 
P= m×g ρ = m/ V 
 
γ = P = _m×g_ = ρ × g 
 V VEntão: γ = ρ × g 
 
PESO ESPECIFICO RELATIVO: 
 É a relação entre seu peso específico e o peso específico de uma substância padrão. É um número 
admensional, ou seja não tem unidade. Indica quantas vezes um determinado fluido exerce mais ou menos peso que 
a água. 
 No caso de líquidos, a substância padrão utilizada é a água à temperatura de 15°C ao nível do mar, cujo peso 
específico é 1,0 kg/dm3. 
 
γR = _γ_ γ água= 1000kg/m
3 ou 9800N/m3 
 γ água 
 
1Kgf = 9,81N 
 
A densidade assim definida é um adimensional e é também denominada peso específico relativo. 
NOTA IMPORTANTE: O termo “densidade” é de certa forma ambíguo, podendo ser encontrado com definição aqui 
utilizada. Assim em literaturas estrangeiras, por exemplo, o termo densidade (density) pode ser encontrado com a 
definição de massa específica (ρ). 
Este fato, contudo, em geral não apresenta maiores implicações. 
EXERCÍCIOS 
1) A massa especifica de um fluido é 1200 kg/m3.Determinar o seu peso especifico e o seu peso específico relativo. 
Dados g =9,8 m/s2. 
 
2) A massa específica de um fluído é 120 utm/m³. Determinar o peso específico e o peso específico relativo. (g= 9,8 m/s²) 
Dado: 1utm (unidade técnica de massa) = 9,81kg 
 
3) Determine a massa de um bloco cúbico de chumbo que tem arestas de 10 cm. A massa específica do chumbo é 11,2 g/cm3. 
 
4) Qual o peso especifico e o peso especifico relativo do mercúrio cuja massa específica é13600 kgf/m3 ? Dado g = 9,8 m/s2. 
 
5) Determine a massa de um bloco cúbico de chumbo que tem arestas 5 cm. A massa específica do chumbo é 11,2 g/cm3. 
 
6) Sabendo-se que 1500 kg de massa de uma determinada substância ocupa um volume de 2m³, determine a massa 
específica, o peso específico e o peso específico relativo dessa substância. Dados: γ H2O = 10000N/m³, g = 10m/s² 
 
7) Um reservatório cilíndrico possui diâmetro de base igual a 2 m e altura de 4 m, sabendo-se que o mesmo está totalmente 
preenchido com gasolina (ver propriedades na Tabela), determine a massa de gasolina presente no reservatório. 
 
Volume do Reservatório 
 
 
 
 
V = Ab × h A = _π×d
2_ 
 4 
 
40 
 
 
8) Sabe-se que 400 kg de um líquido ocupa um reservatório com volume de 1500 litros, determine sua massa específica, seu 
peso específico e o peso específico relativo. Dados: γ H2O = 10000N/m³, g = 10m/s², 1000 litros = 1m³. 
 
 
9) Um reservatório cúbico com 2m de aresta está completamente cheio de óleo lubrificante (ver propriedades na Tabela). 
Determine a massa de óleo quando apenas ¾ do tanque estiver ocupado. Dados: γ H2O =10000N/m³, g = 10 m/s². 
 
aresta 
 
 2m 2m 
 2m 
 
10) Sabendo-se que o peso específico relativo de um determinado óleo é igual a 0,8, determine seu peso específico em N/m³. 
Dados: γ H2O = 10000 N/m³, g = 10 m/s². 
 
 
 
REOLOGIA 
A palavra reologia vem do grego rheo= fluxo logos= estudo, sendo sugerido pela primeira vez por Bingham e 
Crawford, para descrever o fluxo, no caso de materiais líquidos e deformação, no caso de materiais sólidos. 
(MARTIN, A. Physical Pharmacy. 1993) 
É o ramo da física que estuda a viscosidade, plasticidade, elasticidade e o escoamento da matéria, ou seja, um 
estudo das mudanças na forma e no fluxo de um material, englobando todas estas variantes. Podemos então 
concluir que é a ciência responsável pelos estudos do fluxo e deformações decorrentes deste fluxo, envolvendo a 
fricção do fluido. 
Esta fricção ocorre internamente no material, onde uma camada de fluido possui uma certa resistência ao se 
deslocar sobre outra. Tudo isto envolve uma complexidade de fatores. O tamanho e geometria de cadeia é um 
exemplo possível. Enquanto temos os solventes que possuem uma viscosidade desprezível, temos também as 
resinas, com uma viscosidade elevada, graças ao tamanho de sua cadeia polimerizada. Ambos são compostos 
orgânicos, mas seus comportamentos são totalmente diferentes. 
 
Viscosidade: 
 É a propriedade física de um fluido que exprime sua resistência ao cisalhamento interno, isto é, a qualquer 
força que tenda produzir o escoamento entre suas camadas. Assim, num fluido real, as forças internas de atrito 
tendem a impedir o livre escoamento. 
 A viscosidade tem importante influência ao fenômeno do escoamento, notadamente nas perdas de pressão 
no escoamento dos fluidos. 
 A magnitude do efeito depende principalmente da temperatura e da natureza do fluido. Assim, qualquer 
valor indicado para a viscosidade de um fluido deve sempre especificar a temperatura bem como a unidade em que 
a mesma é expressa. 
 Notar que nos líquidos a viscosidade diminui com o aumento da temperatura. 
 
A LEI DE NEWTON: Newton descobriu que em muitos fluidos, a tensão de cisalhamento é proporcional ao gradiente 
da velocidade, chegando à seguinte formulação: 
 
τ = μ dv τ: tensão de cisalhamento 
 dt dv/dt : gradiente de velocidade 
 μ: coeficiente de proporcionalidade 
 
41 
 
 Os fluidos que obedecem esta lei são chamados Fluidos Newtonianos e os que não obedecem são chamados 
não Newtonianos. A maioria dos fluidos que são de interesse em nosso estudo, tais como a água, vários óleos, etc, 
comportam-se de forma a obedecer esta lei, portanto considerados Fluidos Newtonianos. 
 
TENSÃO DE CISALHAMENTO (τ) E PRESSÃO: é uma força que aparece contrária ao sentido de aplicação da força (Ft), 
ou seja, faz com que a placa de área (A) resista a deslizar, assumindo uma velocidade (v0 ) 
 
VISCOSIDADE DINÂMICA(Força) OU ABSOLUTA (μ): A viscosidade dinâmica ou absoluta exprime a medida das 
forças internas de atrito do fluido e é justamente o coeficiente de proporcionalidade entre a tensão de cisalhamento 
e o gradiente de velocidade da Lei de Newton. 
 O símbolo normalmente utilizado para indicá-lo é a letra “τ” e as unidades mais usuais são o Centipoise (cP), 
o Poise (1P = 1dyn.s/m2), kgf.s/m2, o Pascal (Pa). 
 
τ = μ · v0 τ = tensão de cisalhamento, em N/m
2 
 ε μ = viscosidade dinâmica, em N·s/m2 
 v0 = velocidade máxima, em m/s 
 ε = espessura da película, em m 
VISCOSIDADE CINEMÁTICA (movimento) (ν): A viscosidade cinemática leva também em consideração a inércia e é 
definida como o quociente entre a viscosidade dinâmica e a massa específica, ou seja: 
 
νc = μ/ ρ νc : viscosidade cinemática, m
2/s 
 μ: viscosidade dinâmica, em N·s/m2 
 ρ: massa específica, em kg/m3 
 
Exercícios 
 
1.) Um líquido tem viscosidade igual a 0,04 N.s/m2 e massa específica igual a 915kg/m3. (Dado g= 9,8 m/s2) Calcule: 
a) O seu peso específico, 
b) Seu peso especifico relativo, 
c) Sua viscosidade cinemática, 
d) Sua densidade. 
 
2) A viscosidade cinemática de um óleo é 0,028m²/s e o seu peso específico relativo é 0,85. Determinar a viscosidade 
dinâmica. 
 
3) A viscosidade dinâmica de um óleo é 5.10-4 kgf.s/m² , e o peso específico relativo é 0,82. Determinar a viscosidade 
cinemática em m²/s. 
 
4) A viscosidade cinemática de um óleo é 0,028m²/s e o seu peso específico relativo é 0,85. Determinar a viscosidade 
dinâmica em kgf.s/m.(g=10m/s²). 
 
5) O peso de 3 dm³ de uma substância é 2,4 kgf.A viscosidade cinemática é de10‐5m²/s.Se g=10 m/s², qual será a 
viscosidade dinâmica? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Pressão 
 
 
 Exemplo: se você martelar dois pregos contra a parede vertical o prego com a ponta mais fina entrará com 
mais facilidade na parede. 
 As forças que fazemos com o martelo são transmitidas pelos pregos à parede. Supondo que essas forças 
sejam iguais,