Apostila Laboratorio Engenharia Química 2 2016.1 primeiro bimestre

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FACULDADE METROPOLITANA DE GUARAMIRIM – FAMEG 
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Laboratório de Engenharia Química II 
 
ROTEIRO DE AULAS PRÁTICAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof
a
. Maiara Fernanda G. Holz Goll 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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NORMAS DE FUNCIONAMENTO DA DISCIPLINA 
1- INTRODUÇÃO 
A disciplina de Laboratório de Engenharia Química 2, bem como as demais 
disciplinas de caráter exclusivamente experimental, tem como objetivo principal valorizar 
o trabalho experimental, através do qual o estudante tem um contato com a realidade 
física dos fenômenos envolvidos e constitui-se numa boa oportunidade para que se 
confronte a teoria e a prática. 
Costuma-se dizer que a pratica é uma e a teoria é outra, um dito popular de muita 
sabedoria, mas que, em geral, é mal interpretado. A teoria é, na verdade, uma tentativa 
de explicação dos fenômenos físico, físico-químico ou químico, observados ao longo de 
inúmeras experimentações ou experimentos. Desta forma, a teoria é, senão, 
consequência da observação e experimentação que a precede. 
A teoria que se ensina e se aprende, nos cursos de graduação de engenharia, é de 
todo clássica e amplamente comprovada. Em geral faz parte de um acervo que é 
mundialmente reconhecido como válido e que funciona bem para os propósitos a que se 
destina. Portanto, os experimentos que serão realizados, fundamentados nesta base 
teórica amplamente aceita, deverão ajustar-se mais ou menos bem aos princípios 
propostos ou já ́estudados. Para que, no entanto, as medições e conclusões que se possa 
chegar não se afastem muito dos modelos propostos, há uma necessidade muito grande 
de se ter critérios rígidos de condução dos experimentos em todas as suas etapas, 
começando pelo seu planejamento e encerramento com conclusões solidas repousadas 
sobre as observações realizadas. 
Experimentos mal conduzidos podem nos fazer crer que, de fato, na prática a 
teoria é outra, quando na verdade se deveria constatar que, na teoria, a prática é outra. 
 
2- NORMAS DE FUNCIONAMENTO 
1) A presença nas aulas de laboratório é obrigatória, solicitando-se especial atenção 
ao horário de início, evitando chegadas com atraso. 
2) Uso obrigatório de jaleco, calça comprida e sapatos fechado. 
3) Falta em dia de aula prática: 
• Não será considerada a participação no relatório, tendo nota 0,0 (zero). 
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• Em dia de apresentação do seminário: nota atribuída para o seminário será 
máximo 5,0 (cinco). 
4) Os relatórios deverão ser entregues até o final do horário da aula na semana 
subsequente ao de término da execução do experimento. 
5) No caso de falta de algum material ou equipamento necessário para a execução 
do experimento, este deverá ser solicitado ao professor da disciplina. Em 
hipótese nenhuma retirá-los de outros experimentos/laboratórios, sem a 
expressa autorização do professor. 
 
Desenvolvimento das atividades por experimento 
As atividades previstas para cada experimento constarão necessariamente das 
seguintes etapas: 
1. Preparação prévia para a realização do experimento: 
a) Conhecer o equipamento relativo ao experimento 
b) Objetivo geral do experimento e cuidados envolvidos (segurança e 
operacional) 
c) Fundamentação teórica, modelagem matemática e/ou experimental; 
d) Planejamento do que medir, por que medir e como medir; 
e) Estudo dos erros de medida e sua propagação; 
f) Análise dos dados e avaliação, incluindo a comparação com resultados da 
literatura (experimentais e/ou correlações). 
2. Operação do equipamento e coleta de dados – execução do experimento. 
3. Elaboração do relatório: deverá envolver primordialmente a análise e avaliação 
dos dados, a análise estatística dos erros e as conclusões do experimento, 
contendo: 
a) Introdução (com duas ou mais referencias); 
b) Sumário, Lista de Tabelas, Lista de Figuras; 
c) Material e Métodos; 
d) Cálculos e resultados obtidos; 
e) Avaliação dos resultados e justificativas; 
f) Comparação com dados tabelados e com resultados de correlações 
(quando for o caso); 
 4 
g) Análise estatística dos erros; 
h) Conclusão; 
i) Referências bibliográficas; 
j) Memorial de cálculo. 
4. Seminário: apresentação do experimento, com ênfase nos resultados e 
discussões. 
 
MÉDIA BIMESTRAL 
A obtenção da média bimestral levará em conta os relatórios relativos a cada 
experimento, os seminários e a participação durante a execução. 
A avaliação parcial será da seguinte forma: 
Avaliação Parcial= 
������� ������� ������� …
� 0,30 
R1 = Relatório do experimento 1 
S1 = Seminário do experimento 1 
 
 
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ROTEIRO PARA ELABORAÇÃO DO RELATÓRIO CAPA (Cabeçalho, Título do experimento, 
Equipe e Data) 
ÍNDICE (Indicar cada página de cada capítulo e subcapítulo) 
LISTA DE TABELAS, LISTA DE FIGURAS. 
1. INTRODUÇÃO (Fazer a sua introdução tomando-se como base a introdução dada no 
roteiro do experimento e coletando mais dados na literatura (2 ou mais referencias 
bibliográficas). Indicar os objetivos, justificativa, aplicações, etc.). 
2. MATERIAL E MÉTODOS 
2.1. Equipamento (Descrever o equipamento utilizado apresentando um esquema 
simplificado do mesmo). 
2.2. Material (Indicar quais os materiais auxiliares usados no experimento e as substâncias 
envolvidas). 
2.3. Procedimento Experimental (Descrever detalhadamente, passo a passo e em 
sequência, como foi realizado o experimento). 
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES (Apresentar os dados obtidos experimentalmente e os 
resultados obtidos através dos cálculos, seja em tabelas e/ou em figuras. Apresentar uma 
análise crítica dos resultados obtidos, na mesma ordem de apresentação dos resultados, 
ou seja, houve ou não coerência entre os resultados? e quanto à literatura, estão 
coerentes ou não? quais os possíveis erros cometidos? etc.). 
4. CONCLUSÕES E SUGESTÕES (É um resumo bem rápido, em forma de tópicos, advindos 
das análises dos resultados, na mesma ordem de apresentação nas análises). (Quanto a 
melhorar o experimento, o equipamento e materiais utilizados relativo a dificuldades 
operacionais encontradas por vocês. Sugerir, se possível, outras experiências que se pode 
realizar a partir desta, etc.). 
5. REFERÊNCIAS (Indicar todos os livros e/ou artigos que você consultou e utilizou para 
fazer este relatório.). 
7. ANEXOS 
7.1. Memorial de Cálculo (No Capítulo 3, você apresentou apenas os resultados, porém, 
todos os cálculos devem ser apresentados aqui, na mesma ordem de apresentação do 
Capítulo 3). 
 
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Roteiro de Aula Prática Experimento no1
 
COLUNA ADSORÇÃO DE VAPOR 
 
1. APRESENTAÇÃO 
A coluna de adsorção XP1510-7 é indicada para avaliar o comportamento e 
levantamento da curva de ruptura de uma coluna de adsorção de vapor. 
Permite a substituição do meio adsorvente e é fornecida com um umidificador e 
um medidor de umidade relativa para acompanhamento do experimento. O meio 
adsorvente utilizado é a sílica gel azul que tem sua coloração alterada em função da 
umidade absorvida. 
A coluna é desmontável e permite a troca do meio e, portanto, o estudo de outros 
meios adsorventes. 
Um ventilador é instalado para parte superior succionando o ar umidificado 
através da coluna de adsorção e tem uma janela para inserção do medidor de umidade. 
 
Figura 1.1 – Coluna de Adsorção. 
 
 
2. PROCEDIMENTOS PRÁTICOS 
A adsorção é uma operação de transferência de massa do tipo sólido fluido na qual 
se explora a habilidade de certos sólidos em concentrar na sua superfície determinadas 
substâncias existentes em soluções liquidas ou gasosas, o que permitesepará-las dos 
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demais componentes dessas soluções (GOMIDE, 1987). 
A adsorção é um fenômeno comum de todas as superfícies (como a adsorção de 
moléculas de um gás pelas paredes do tubo em que este está escoando formando o 
característico perfil de velocidades). Mas no caso da operação unitária, precisa-se 
melhorar essa superfície, para que uma pequena massa de material possa realizar uma 
adsorção significativa. Esse tipo de material é o adsorvente. 
A principal característica dos adsorventes é a chamada superfície específica, que 
mostra a superfície total da partícula por unidade de massa. Quanto maior essa superfície, 
melhor será a capacidade da partícula de adsorver moléculas. 
Este fenômeno depende muito do sólido que será usado como adsorvente. Um 
bom adsorvente deve ter uma área específica alta (como, por exemplo, sílica gel que pode 
ter de 340 m2/g a 800 m2/g (RUTHVEN, 1984)). Consequentemente, áreas específicas 
altas são encontradas em sólidos altamente porosos. 
Os três principais adsorventes são: carvão ativado, sílica-gel e zeólitas, mas 
também temos outros menos usuais, como alumina ativada e resinas poliméricas 
(SCHEER, 2002). Alguns materiais reaproveitados que até então eram descartados, podem 
ser utilizados como opções de adsorventes, como o xisto retortado (STACHIW et. al, 
2006), bagaço de cana-de-açúcar (BRANDÃO et al, 2006) ou couro residual proveniente do 
curtimento (SMANIOTTO et al, 2006). 
Em um processo de adsorção, os poros são preenchidos pela matéria adsorvida e 
quando não há mais poros livres o adsorvente está completamente saturado. Porém, 
antes disso o material adsorvente já perde eficiência. 
Torna-se então importante conhecer a curva de ruptura da coluna para um 
determinado conjunto adsorvente / adsorvato. 
A sílica gel, usualmente utilizada como dessecante, é uma forma polimérica do 
ácido silícico coloidal parcialmente desidratado. A composição química pode ser expressa 
como SiO2 · nH2O onde o conteúdo de água presente é cerca de 5% em peso e sua 
estrutura é fisicamente robusta sendo disponível comercialmente na forma de esferas de 
1 a 5mm de diâmetro. 
 
Curva de ruptura (Breaktrough) 
Considere uma solução na qual se deseja recuperar um soluto ou então se deseja 
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que este soluto seja retirado da solução. 
Mantendo um fluxo contínuo da solução em um leito de adsorvente inicialmente 
livre de soluto e medindo-se a concentração do soluto na saída coluna obtém-se a 
chamada Curva de Ruptura (Breaktrough Curve). Esta curva pode construída com a 
concentração na saída em função do volume de solução ou, mais facilmente, em função 
do tempo considerando que a concentração da solução na entrada é constante. 
A Figura 2.1 mostra uma curva de ruptura típica. 
 
Figura 2.1 – Curva de ruptura típica 
 
 
Tomando a Figura 2.1 acima como exemplo em uma operação de remoção de 
soluto de uma solução de entrada a uma dada concentração considerada constante (C0). 
No início da operação, a camada de material adsorvente situada na parte inferior 
da coluna, adsorve o soluto da solução de entrada efetivamente reduzindo assim a 
concentração do soluto na saída da coluna (Cs). 
Conforme as camadas inferiores vão saturando, a zona de adsorção (Zad) se 
desloca para as camadas superiores já que as inferiores estão saturadas, mantendo a 
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saída ainda com baixa concentração de soluto. 
Quando praticamente toda a coluna está saturada, a coluna perde eficiência e a 
concentração na saída aproxima-se da concentração da entrada. 
 
Identificação visual 
Na Figura 2.2 pode ser visualizado o módulo instalado na bancada base. 
A coluna de adsorção é formada por um tubo em vidro e extremidades em aço 
inoxidável. Na extremidade inferior há uma tela sobre a qual deve ser instalada a camada 
de material adsorvente, no caso, sílica gel. 
Na extremidade superior é instalado um ventilador que vai succionar o ar 
ambiente através da coluna e na parte inferior é instalado um gerador de umidade 
(umidificador). 
Na entrada e na saída da coluna são dispostas duas aberturas para medida da 
umidade relativa utilizando um higrômetro. 
 
Figura 2.2 – Bancada base e módulos 
 
 
OPERAÇÃO BÁSICA 
O experimento consiste em estabelecer um fluxo de ar úmido através da coluna de 
sílica verificando a retenção do vapor na coluna. 
Para acelerar o processo, é utilizado um umidificador de ar na entrada da coluna e 
um ventilador que aspira este ar através da mesma. 
Antes de iniciar a operação do equipamento certifique-se que: 
 
A tensão da rede elétrica no local de instalação é compatível com o 
equipamento. 
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O reservatório de água do umidificador está completo. 
 
Preparação: 
a) Certificar-se que o umidificador e o ventilador estão desligados; 
b) Preencher a coluna de adsorção com uma camada de 70mm de sílica gel virgem 
ou recuperada; 
c) Montar a coluna sobre o tubo de inox; 
d) Acoplar o ventilador na parte superior e aperte levemente a mufla de fixação; 
e) Acionar o ventilador, mantendo o umidificador desligado. 
 
Figura 2.3 – Coluna de adsorção com sílica gel. 
 
 
Experimento: 
a) Com o Higrômetro, remover a vedação na parte inferior da coluna e 
medir a umidade relativa do ar antes da coluna e anotar (URar); 
b) Remover a vedação na parte superior da coluna e medir a umidade 
relativa na saída da coluna e anotar (URS); 
 
Figura 2.4 – Medida da umidade da coluna. 
 
 
 
c) Ligar o umidificar com o ajuste de umidificação; 
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d) Medir a umidade do ar na entrada da coluna, agora com o umidificador 
ligado (URar_u) (fazer este procedimento com três pontos da regulagem 
do umidificador); 
e) Disparar o cronômetro e anotar a URSaída a cada minuto _anotar 5 
minutos de cada regulagem do umidificador). 
f) Acompanhe a evolução da URSaída e altere o intervalo de registro 
conforme for conveniente para acompanhar o experimento. 
 
Resultados e Análises 
Note que URS << URar indicando que a coluna está removendo a umidade do ar, 
tornando- o mais seco. 
Construir um gráfico de tempo X Ur saída e verificar a curva de ruptura. 
 
Para relatório, responder as seguintes questões: 
• O que é adsorção? 
• Qual o principio de funcionamento de uma coluna de adsorção? 
• Qual a principal característica dos adsorventes? 
• Quais os principais adsorventes utilizados na indústria? 
• O que é curva de ruptura? 
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Roteiro de Aula Prática Experimento no 2
 
FILTRO PRENSA 
 
1. APRESENTAÇÃO 
O filtro prensa é um equipamento amplamente utilizado na indústria químico 
utilizado basicamente para filtrar suspensões com alto índice de sólidos. 
O conjunto XP1510-1 é uma bancada autônoma composta por um filtro de quatro 
placas, um reservatório de suspensão, um sistema de bombeamento e reservatório de 
coleta de filtrado. Pode ser fornecido com bomba pneumática ou centrífuga, sendo 
necessário a disponibilidade de um ar comprimido na opção de bomba pneumática. 
O número de placas pode ser expandido até sete placas que podem ser adquiridas 
separadamente. O fechamento pode ser do tipo manual através de um cilindro hidráulico 
de acionamento manual ou por cilindro pneumático (neste caso é necessário ar 
comprimido nas instalações). 
 
Figura 1.1 – Filtro prensa 
 
Figura 1.2 – Reservatório e bomba 
 
 
Consiste em uma estrutura robusto de aço carbono maciço e um conjunto de 
placas filtrantes com alta resistência mecânica podendo ser submetidas a pressões 
relativamente elevadas. 
As placas são cobertas por elementos filtrantes permeáveis, gerando oposição 
mecânica à passagem da suspensão.Pela ação da bomba é forçada a passagem da solução 
com resíduos, resultando na filtração. 
As placas filtrantes são montadas em sequência dando a falsa impressão que as 
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placas trabalham em série. Porém a geometria interna das mesmas promove a conexão 
em paralelo das placas, ou seja, o filtrado passa somente por uma das placas até 
abandonar o filtro (figura 1.3). 
As câmaras internas são conhecidas por câmaras de recesso e nelas ficam retidos 
os sólidos separados da solução, chamados de torta ou lodo. Quando o lodo passa a 
preencher a quase totalidade da câmara, a pressão aumenta significativamente indicando 
a saturação do meio filtrante. Neste momento a operação deve ser interrompida para 
remoção da torta. Em operações industriais, é forçada a passagem de ar para expulsar o 
restante de líquido e promover a secagem da torta. 
 
Figura 1.3– Reservatório e bomba 
 
 
Na Figura 1.1 e 1.2 podem ser visualizados o filtro prensa e o reservatório de 
solução bruta. O filtro prensa tem as seguintes características: 
• Estrutura em aço carbono com capacidade de suportar pressões no filtro de até 
300 psi (aproximadamente 20 bares) 
• 05 Placas filtrantes de polipropileno (400 X 400 mm) 
• Sistema Hidráulico de fechamento manual 
• Cone para direcionar lodo para descarte 
• Bandeja coletora de líquidos; 
 
Os elementos filtrantes têm as seguintes características: 
• Espessura do lodo: 25 mm; 
• Área Filtrante: 1,3 m2. 
 
2. PROCEDIMENTOS PRÁTICOS 
 
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Identificação visual 
Na Figura 2.1 podem ser visualizados o dispositivo de fechamento manual (cilindro 
hidráulico) e as placas já ́montadas. 
Podem ser montadas até sete placas para aumentar a área de filtração. Para 
experimentos mais rápidos, podem ser montadas duas ou três placas. 
 
Figura 2.1 – Filtro prensa: detalhes das placas e dispositivo de fechamento. 
 
 
O reservatório de solução (Figura 1.2) é composto pelo reservatório, por uma 
bomba centrífuga e um manômetro. 
 
Operação básica 
O experimento consiste em estabelecer um fluxo da solução a ser filtrada através 
do filtro prensa, recolhendo ou descartando o filtrado ou devolvendo-o ao reservatório e 
acompanhar a evolução da pressão na entrada do filtro. 
 
Procedimento experimental 
Antes de iniciar a operação do equipamento certifique-se que: 
 
 
A tensão da rede elétrica no local de instalação é compatível com o 
equipamento. 
 
O reservatório de solução não está vazio e com nível acima da tubulação de 
sucção da bomba. 
 
Preparação: 
a) Conectar as mangueiras de recalque e retorno do filtro prensa ao tanque; 
b) Fechar as placas com o cilindro hidráulico utilizando a alavanca. Ao encostar as 
placas, aplicar mais uma pequena pressão no cilindro. Caso ocorra vazamento entre as 
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placas, acione o cilindro mais uma vez; 
c) No reservatório, prepare uma solução de aproximadamente 70 kg/m3 de CaCO3: 
• Colocar 93 L de água; 
• Adicionar 7 kg de carbonato de cálcio vagarosamente mexendo sempre; 
 
Experimento: 
a) Ligar a bomba e acompanhar a pressão no manômetro; 
b) Com auxílio de uma proveta e um cronômetro, medir a vazão de filtrado; 
c) Completar a Tabela 2.1 preenchendo uma linha a cada, aproximadamente, 30 
min de ensaio; 
d) Quando a pressão atingir aproximadamente 2,0 kgf/cm2 interrompa o 
experimento, desligando a bomba; 
e) Abra o filtro, aliviando a pressão no cilindro; 
f) Com auxílio da pá, afaste as placas permitindo que torta caia na caixa coletora; 
g) Colete a torta de todas as placas pelo funil em uma bandeja. 
 
Resultados e análise: 
Para determinar a massa de soluto removida, pese a torta úmida anotando o valor 
da massa úmida ��. 
Leve a torta a um forno à 200oC até certificar-se que toda água foi evaporada e 
pese novamente determinando a massa seca ��. Esta é a massa efetivamente retida pelo 
filtro. 
Determine o teor de umidade da torta: 
����	��	������� = 	�� −��	��. × 100% 
Para estudar a curva de operação do filtro, calcule e complete as colunas de Vazão 
e Pressão. 
Construir um gráfico de tempo x pressão e verificar a aumento de pressão com o 
tempo. 
 
 
 
 
 
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Tabela 2.1 – Resultados (modelo) 
Tempo (min) 
Volume 
coletado (mL) 
Tempo 
cronometro 
(Proveta) (s) 
Vazão (L/h) Pressão (mca) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para o relatório, responder as seguintes questões: 
• O que é filtro prensa? 
• Qual o principio de funcionamento de um filtro prensa? 
• Qual é a finalidade das placas utilizadas neste equipamento? 
• Quais as vantagens e desvantagens de utilizar o filtro prensa no processo 
industrial? 
• Em qual processo industrial se aplica a utilização do filtro prensa? 
 
 
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Roteiro de Aula Prática Experimento no 3 
 
TORRE DE RESFRIAMENTO 
 
1. Apresentação 
As torres de resfriamento são equipamentos que promovem a troca de calor entre 
uma corrente de água e uma corrente de ar, geralmente com objetivo de resfriar a água. 
São aplicadas em diversos equipamentos como dispositivos de resfriamento de água de 
processos nos quais a água recebe calor de uma máquina, por exemplo, e a torre remove 
este calor transferindo-o para o ar atmosférico. 
Os fluxos de ar e água ocorrem em contracorrente e a transferência de calor da 
água para o ar resulta que o ar na saída da torre está mais quente que na entrada e a 
umidade muito próxima da saturação. 
No projeto de uma torre busca-se dimensioná-la tal que o calor do processo seja 
rejeitado e a temperatura de saída da água esteja próxima da temperatura de bulbo 
úmido, quanto à torre atinge sua máxima eficiência. 
As torres de resfriamento operam em diversas configurações e caso apresentado 
no equipamento XL44 trata-se de uma torre com escoamento ar/água cruzado, conforme 
mostrado na Figura 3.1. 
Figura 3.1 – Torre de resfriamento. 
 
 
A torre é de aspiração mecânica tipo corrente induzida (ventilador aspirando o ar 
de dentro da torre para fora) e conta com recheio trapezoidal e eliminador de gotas. O 
princípio geral de funcionamento pode ser visto na Figura 3.2. 
 18
O recheio é responsável por promover maior área e tempo de contato entre o ar e 
água e o retentor/eliminador de gotas por remover as gotas que possam ser removidas 
por arraste para fora da torre. 
 
Figura 3.2 – Torre de resfriamento – princípio de funcionamento. 
 
 
Os bicos na entrada de água quente distribuem a água na torre de recheio e a 
quantidade de bicos e o ângulo de aspersão dependem da geometria da torre. 
Nas aplicações industriais, o motor do ventilador opera com velocidade constante 
e é projetado para exceder a velocidade mínima para promover a troca efetiva de calor. 
O retentor de gotas, como o nome indica, deve oferecer um obstáculo para que 
gotas de água não sejam arrastadas pelo fluxo induzido de ar e abandonem a torre 
aumentando as perdas e reduzindo a eficiência. 
A bacia de água fria deve ter volume suficiente e compatível com o processo e 
como parte da água de processo sai da torre na forma de vapor, deve ser reposta. 
 
2. PROCEDIMENTOS PRÁTICOS PRÁTICA 1 
 
2.1.Familiarização com o equipamento. 
A torre XP1510-9 é construída com paredes em acrílico transparente e recheio de 
torre industrial e instrumentada para permitir uma análise quantitativa do desempenho. 
Na Figura 3.3 são mostradas as vistas frontal e lateral da torre. 
 
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Figura 3.3 – Vista frontal e lateral da torre. 
 
 
Comparando as Figuras 3.1 e 3.2 podem facilmente serem identificados o recheiotipo colmeia, o eliminador de gotas, o bico aspersor, a bacia de armazenamento de água 
fria e o abrigo do ventilador na parte superior. 
Estes são os itens principais da torre de resfriamento e serão descritos a seguir os 
acionamentos e a instrumentação de apoio aos experimentos. 
 
Identificação visual 
Na Figura 5.4 pode ser visualizado o painel de operação. A chave geral energiza 
todo o equipamento e somente deve ser ligada após serem verificadas as condições 
operacionais. 
 
Somente acionar chave geral 
após: 
• Verificar tensão 220V 
• Certificar-se que a bacia está cheia de 
água. 
 
Note que há um disjuntor para acionamento do aquecedor e outro para 
acionamento da bomba hidráulica. 
O aquecedor somente entrará em funcionamento se houver fluxo de água. 
 
Figura 3.4 – Painel de comando 
 
 
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A torre tem seis sensores de temperatura instalados e devidamente identificados, 
sendo: 
• Água quente de entrada (logo abaixo do bico aspersor); 
• Água na saída da bacia (entrada da bomba); 
• Água na saída bomba (antes do aquecedor); 
• Torre: no primeiro, segundo e terceiro terço da torre. 
Os sensores de temperatura podem ser conectados aos indicadores 
indistintamente (não são polarizados) e na sequência de preferência do usuário. 
São 
disponíveis em conectores 2mm os sinais RS485 dos indicadores de temperatura para 
monitoramento por computador via software Sitrad®. O potenciômetro no lado direito do 
painel permite o ajuste da velocidade do ventilador e consequente variação da vazão de 
ar na torre. 
A vazão de água quente pode ser ajustada pela válvula mostrada na Figura 3.5(a) 
juntamente com o aquecedor de passagem e o rotâmetro. 
Na mesma figura podem ser vistas a bomba d’água (b) e o ventilador com a 
proteção em acrílico e o anemômetro. 
 
Figura 3.5 - (a) Ajuste da vazão de água (b) Bomba d’água (c) Ventilador e anemômetro 
 
(a) 
 
(b) 
 
(c) 
 
Operação Básica 
O experimento consiste em estabelecer um fluxo de água quente em escoamento 
cruzado com um fluxo de ar através da torre, medir as temperaturas e verificar o 
resfriamento da água. 
 
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Procedimento Experimental 
Antes de iniciar a operação do equipamento certifique-se que: 
 
A tensão da rede elétrica no local de instalação é compatível com o 
equipamento. 
 
O reservatório de água fria está completo. 
 
Preparação: 
a) Com os disjuntores da bomba e do aquecedor DESLIGADOS, ligar a Chave Geral; 
b) Verifique o funcionamento dos indicadores de temperatura e, 
c) Acione o ventilador e com o potenciômetro familiarize-se com o ajuste de 
velocidade. 
 
Experimento: Medir em 3 vazões com 4 velocidades diferentes do ventilador, 
sendo que uma velocidade do ventilador deverá ser a máxima. 
a) Com o anemômetro, medir a velocidade do vento (ver Figura 3.5 c); 
OBSERVAÇÃO: Procure a posição de máxima velocidade aproximando e afastando o 
anemômetro do centro. 
b) Com Termo Higrômetro, anotar a Umidade Relativa do ar ambiente e a 
temperatura de Bulbo Úmido; 
c) Acione a bomba d’água e ajuste a vazão, mantendo o aquecedor DESLIGADO; 
d) Acompanhe a evolução das temperaturas, aguarde alguns minutos e anote as 
temperaturas, completando a Tabela 3.1; 
OBSERVAÇÃO: Estas serão as temperaturas na torre sem a carga térmica do aquecedor e 
poderá ser avaliado o aquecimento devido a ação da bomba d’água. 
e) Ligue o aquecedor, acompanhe a evolução das temperaturas até atingir regime 
permanente com as mesmas vazões e velocidade do ventilador; 
f) Anote as temperaturas de todos os pontos de medida, 
g) Medir a umidade relativa e a temperatura de bulbo úmido na saída de ar da 
torre, completando a Tabela 5.2 e, 
h) Desligue o aquecedor, em seguida o ventilador e então a chave geral. 
 
Resultados e Análises 
 
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Tabela 5.1 – Resultados: Torre sem Carga 
 
Estime a vazão de ar: 
 
Velocidade média do ar na torre: 
 
Área transversal da torre: 
 
 
Verificando a carga térmica da bomba incorporada pela bomba: 
Carga térmica da bomba: 
 
Por ser uma bomba de pequeno porte a carga térmica poderá ser desprezível. 
 
Determinando o estado do ar: 
Consultando uma tabela de propriedades do ar e uma carta psicrométrica, 
determine o estado do ar ambiente: 
• Temperatura de Bulbo Seco: �!� = "℃$ 
• Temperatura de Bulbo Úmido: �!� = "℃$ 
• Pressão de Vapor: �% = "&'�$ 
• Pressão de Saturação de Vapor: �� = "&'�$ 
 
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É a pressão parcial de vapor d’água na condição de saturação e depende da 
temperatura e pode ser obtida pela equação de Tetens: 
��"&'�$ = 0,61078 ∙ �,-.,/01∙2"℃$2"℃$�/3.,34 
• Umidade Relativa: 56% =	 
• Umidade Atual: 5% 7&8 �39 : = 2,169 ∙ �%"&'�$�"=$ 
• Umidade Específica: � >&8	?%@AB &8%BC D = 0,622 ∙ �%"&'�$'%2E"&'�$ − 0,378 ∙ �%"&'�$ 
• Volume específico do ar: FG�@ H�3 &89 I = 
 
PRÁTICA 2 - DETERMINAÇÃO DO “APPROACH”. 
Objetivo: 
Determinar o Approach, ou aproximação em uma torre de resfriamento 
Introdução: 
Em uma torre de resfriamento, a menor temperatura que pode ser alcançada na 
água de processo é a temperatura de bulbo úmido local. 
O approach é diferença entre a temperatura de saída da água e a temperatura de 
bulbo úmido sendo, portanto, uma indicação da eficiência e é um dos parâmetros mais 
importantes de uma torre. 
 
A eficiência da torre é definida por: 
 
Preparação: 
a) Com os disjuntores da bomba e do aquecedor DESLIGADOS, ligar a Chave Geral; 
b) Verifique o funcionamento dos indicadores de temperatura e, 
c) Acione o ventilador no máximo. 
 
Experimento: 
a) Com o anemômetro, medir a velocidade máxima do vento (ver Figura 3.3c); 
 24
OBSERVAÇÃO: Procure a posição de máxima velocidade aproximando e afastando o 
anemômetro do centro. 
b) Com Termo Higrômetro, anotar a Umidade Relativa do ar ambiente e a temperatura 
de Bulbo Úmido; 
c) Acione a bomba d’água e ajuste a vazão para 10 L/min; 
d) Ligue o aquecedor; 
e) Acompanhe a evolução das temperaturas, aguarde alguns minutos até atingir regime 
permanente; 
f) Anote as temperaturas na entrada e saída da torre, completando a Tabela 3.2; 
g) Para velocidades em torno de 3⁄4, 1⁄2 e 1⁄4 da velocidade máxima, refaça o item f 
sempre aguardando o regime permanente; 
h) Desligue o aquecedor, em seguida o ventilador e então a chave geral. 
 
Resultados e Análises 
Dados: 
• Temperatura de Bulbo Seco: �!� = "℃$ 
• Temperatura de Bulbo Úmido: �!� = "℃$ 
• Umidade Relativa: 56% =	 
 
Tabela 5.2: Resultados: Determinação do Approach 
 
Equações úteis: 
 
 25
 
Construir um gráfico linear do Approach versus a velocidade do ar na torre. 
Construir um gráfico linear da eficiência versus a velocidade do ar na torre. 
 
Sugestões Adicionais 
Sobrepor os gráficos do Approach e da Eficiência. Alterar a vazão de água e construir uma 
família de curvas tendo a vazão como parâmetro. 
 
PRÁTICA 3 - DETERMINAÇÃO DO PERFIL DE TEMPERATURA. 
 
Objetivo: 
Construir um gráfico do perfil de temperatura em uma torre de resfriamento. 
Introdução: 
Na torre de resfriamento, a água quente entra pelo bico aspersor por cima e desce 
trocando calor com o ar em escoamento cruzado até atingir o reservatório de água fria. 
Analisando perfil de temperatura, pode ser estimado o comprimento necessário 
para que a temperatura final se aproxime da temperatura de bulbo úmido, ou ainda, o 
comprimento da torre para que seja atingindo um determinado approach. 
 
Preparação: 
a) Medir, de cima para baixo a posição dos sensores de temperatura intermediários na 
torre (considere comozero o sensor no bico ejetor); 
b) Com os disjuntores da bomba e do aquecedor DESLIGADOS, ligar a Chave Geral; 
c) Verifique o funcionamento dos indicadores de temperatura e, 
d) Acione o ventilador no máximo. 
 
Experimento: 
a) Acione a bomba d’água e ajuste a vazão para 10 L/min; 
b) Ligue o aquecedor; 
c) Acompanhe a evolução das temperaturas, aguarde alguns minutos até atingir regime 
permanente; 
d) Anote todas as temperaturas indicadas, completando a Tabela 3.3; 
 26
e) Desligue o aquecedor, em seguida o ventilador e então a chave geral. 
 
Resultados e Análises 
Dados: 
• Temperatura de Bulbo Seco: �!� = "℃$ 
• Temperatura de Bulbo Úmido: �!� = "℃$ 
• Umidade Relativa: 56% =	 
 
Tabela 3.3: Resultados: Determinação do Perfil de Temperatura 
 
 
Construir um gráfico linear das temperaturas versus a posição do sensor na torre (modelo). 
 
Sugestões Adicionais 
Alterar a vazão de água e construir uma família de curvas tendo a vazão como parâmetro. 
 
Para o relatório, responder as seguintes questões: 
• O que são as torres de resfriamento? 
• Qual é o principio de funcionamento deste equipamento? 
• Qual a finalidade do recheio da torre? 
• Quais aplicações deste equipamento em processos industriais? 
• Qual foi o comportamento observado na torre com o aquecedor ligado e 
desligado? 
• Qual foi a eficiência encontrada na prática do approach?