Resumo de Processos Inorgânicos (Primeira Prova)

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Resumo de Processos Inorgânicos 
 
Acidentes Industriais 
95% dos acidentes por falhas humanas: 
 Falha na supervisão 
 Não seguir o procedimento padrão 
 Operador não habilitado 
Manutenção e projeto devem ser sempre vistos 
 Industria: representa o conjunto econômico de uma determinada transformação da matéria prima. 
– Exemplo: Indústria do Cimento 
 Fábrica: o local de transformação da matéria–prima junto com os equipamentos e trabalhadores de uma 
determinada organização/empresa. 
Exemplo: Fábrica de Cimento Brennand 
 
Desenvolvimento Tecnológico 
 Fase Laboratorial: Análise da matéria-prima e de seus subprodutos que pode ser utilizada como matéria-
prima para outras industriais. 
 Fase Piloto: Ponto de amostragem = maior volume de produção 
 Fase Industrial: Provem das fases piloto e laboratorial com o controle de parâmetros através de 
investimentos financeiros. 
Desenvolvendo uma tecnologia 
1. Estequiometria Industrial (Balanço de Massas e Energia = aproveita-la e avalia-la dentro do tipo de processo) 
2. Operações Unitárias (Uso do equipamentos e instrumentos para o processo) 
3. Processo Químico (Conjunto no balanço de matéria-prima e produto com auxílio de operações unitárias) 
4. Economia e projeto (Investimento no projeto a ser feito; relação custo-benefício; material de construção; 
prevenção da corrosão; condições de operação) 
5. Sistemas de Controle 
6. Representação Gráfica de um Processo 
* Apresentar um produto de valor agregado 
* Pesquisar o perfil do consumidor = desenvolver a tecnologia certa para esse consumidor 
Classificação do Processo 
Transformação da Matéria-prima: 
 Química 
 Biológica 
 Física 
Operação dos Equipamentos: 
 Contínuo = Fluxo ininterrupto e inflexível; baixa variedade e alto volume; tecnologia altamente 
especializada; 
 Em Batelada = Alta variedade; médio volume de produção; produzir para estoque = previsão de demanda 
Manutenção 
Corretiva = reparo após o mal funcionamento 
Preventiva = reparo cronológico e sem planejamento (pode parar a produção) 
Preditiva = reparo cronológico e planejado (não para a produção) 
 
Sistema de Controle: Supervisão e ajuste das variáveis do processo = pressão, temperatura, vazão, etc. 
Representação gráfica de um processo 
“Um fluxograma é a representação gráfica de um processo. O fluxograma do processo químico apresenta a 
transformação da matéria-prima até o produto final, mostrando os equipamentos e acessórios envolvidos. O 
fluxograma pode ser: de Blocos ou de Processos” 
Efluentes Industriais = Resíduos das substâncias pertencentes ao processo gerados no processo de lavagem 
Subprodutos = substâncias geradas durante a transformação da matéria-prima 
 P+L = Uso de menos quantidade matéria-prima (e menos tóxicas), água e energia no processo = alternativas 
tecnológicas; torna o processo mais eficiente = produz mais e com menos gastos e impactos ambientais = 
Modificação do processo (adequação de controles operacionais e de novas tecnologias e matérias-primas). 
 Tecnologia Limpa 
- Estações de tratamento de efluentes industriais, esgotos. 
- Diminuem a carga poluidora a ser despejada no ambiente; 
- exigência de órgãos ambientais em alcançar o padrão de lançamento exigido por lei 
- Uso da tecnologia “Fim de tubo” = Porém não são tão eficientes e uma gestão ambiental de difícil alcance 
por parte das empresas 
Instalação da Fábrica 
= Necessita de Licença: 
 Prévia = Concedida na fase preliminar do planejamento 
 De Instalação = Inicia medidas de controle ambiental 
 De Operação = “check-list” = Autoriza a operação da atividade após aprovado nas licenças anteriores. 
 
Definição de Água 
Tipos de águas: 
 Doces (salinidade ≤ 0,5%) 
 Salobras (30% > salinidade > 0,5%) 
 Salinas (salinidade ≥ 30%) 
Classificação de rios = enquadramento de acordo com sua classe 
Enquadramento 
 Águas Doces 
- Classe especial (destinada ao consumo humano com desinfecção) 
- Classe 1 (destinada ao consumo humano, após tratamento simplificado = clarificação por filtração, 
desinfecção e correção de pH) 
- Classe 2 (destinada ao consumo humano, após tratamento convencional = clarificação por coagulação e 
floculação, desinfecção e correção de pH) 
- Classe 3 (destinada ao consumo humano, após tratamento convencional/avançado = Técnicas de remoção 
de produtos tóxicos como metais pesados e outros) 
- Classe 4 (destinada a navegação; harmonia paisagística 
 Águas Salobras 
- Classe Especial 
- Classe 1 
 Águas Salinas 
- Classe Especial 
- Classe 1 
- Classe 2 
- Classe 3 
Classificação da Água quanto a Balneabilidade 
 Excelente = máximo de 250mg/L de coliformes fecais 
 Muito boa = máximo de 500mg/L de coliformes fecais 
 Satisfatória = máximo de 1.000mg/L de coliformes fecais 
 IMPRÓPRIAS = superior a 2.500mg/L de coliformes fecais 
Padrão de Potabilidade: Portaria MS Nº 2914 de 12/12/2011 
= “Dispõe sobre normas e procedimentos de controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano, 
estabelece o padrão de potabilidade da água e dá outras providências” 
Variáveis: 
 Turbidez 
 Cor aparente 
 Cloro residual livre 
 Flúor 
 Coliformes totais 
 E. coli 
Parâmetros de qualidade da água 
 Cor = sólidos dissolvidos 
 Turbidez = sólidos em suspensão 
 Sabor e odor = gás em suspensão e sólidos em suspensão e dissolvidos 
 Temperatura 
 pH 
 Alcalinidade = capacidade que a substância apresenta de resistir à acidez 
 Dureza = presença de carbonato de cálcio = não saponifica 
(Água mole = dureza menor que 500mg/L) 
(Água dura = dureza entre 150 e 300mg/L) 
 Cloretos = indica: adsorção de minerais ou presença de alguma industria que utiliza cloretos 
 Nitrogênio = presença de fertilizantes = através de adubagem = a chuva pode carregar a substância e 
concentra-se de nitrogênio 
 Fósforo = causado também pelo mal uso de fertilizantes e detergentes 
 Oxigênio dissolvido = segundo o CONAMA = no máximo de 5mg/L 
 
Medição de Matéria Orgânica 
DBO = Degradação da matéria orgânica através de bactérias aeróbias = depende da demanda de oxigênio disponível 
DQO = Uso de substâncias que oxidam tanto a matéria orgânica quanto a inorgânica = Más eficiente que a DBO 
 
* Quanto mais matéria orgânica = mais o rio não consegue degradar = apenas atuam bactérias anaeróbias que 
demoram mais que as aeróbias a degradar a matéria orgânica 
*O Grafico apresenta 4 zonas = Degradação, Decomposição, Recuperação e Águas Limpas 
 
Índice de Qualidade da Água 
 Excelente = 90 < IQA ≤ 100 
 Bom = 70 < IQA ≤ 90 
 Médio = 50 < IQA ≤ 70 
 Ruim = 25 < IQA ≤ 50 
 Muito ruim = 0 < IQA ≤ 25 
= Cada Estado no Brasil tem o seu IQA de acordo com as características da região 
= Cada parâmetro tem sua análise 
Consumo de Água na Indústria 
= A indústria utiliza de 25% da água doce do mundo = suas demandas estão aumentando particularmente = 400.000 
litros são necessários para lavar, resfriar, produzir vapor = principalmente na indústria de alimento 
= Captação, Consumo e Tratamento 
 
Processo de Tratamento de Água Potável 
= Remove sólidos em suspensão, impurezas e outros materiais tóxicos 
= Classificada em dois grupos: 
 Consultivo = Reter a água (a água é consumida de fato = Ex.: beber água, usada fazer um produto) 
 Não-consultivo = não reter a água (água não consumida = lavar louça, tomar banho = uso em hidroelétricas, 
piscicultura e pesca, assimilação aos esgotos industriais) 
 
Potabilidade da água 
= Clarificação Tradicional = não permitem microorganismos na água que possam provocar doenças 
= Clarificação Convencional = remove os colóides e não os microorganismospatogênicos 
*a clarificação remove os colóides, mas não conseguem remover os microorganismos patogênicos = apenas a 
desinfecção pelo cloro poderá remover 
= Desinfecção = Exige um alto grau = uso das industriais de alimentos = para evitar contaminação no processo 
industrial = Elimina os microorganismos a fim de tornar a água potável = é feita geralmente com produtos a base de 
cloro (hipocloreto de sódio/cálcio, CO2) 
Características da água potável 
= Destinado ao ser humano cujos parâmetros microbiológicos, físicos e químicos irradiam um padrão de 
potabilidade que não ofereça risco a saúde. 
Estação de Tratamento de Água (ETA) 
= Pode ter várias etapas = de acordo com a análise da água bruta = contendo vários dimensionamentos de sistema: 
 Vazão = função de produção (Ex.: 30 m3/dia) 
 Período de Operação = dias de trabalho de um equipamento 
 Utilização 
 Análise = da água bruta 
 
*Quanto de água a indústria pode precisa para uso da água potável de um rio? = sempre avaliar a qualidade do rio 
a ser utilizado e qual tratamento será adotado. 
* Qualidade das águas de superfície = limpas em estiagem e barrentas em época de chuvas = Água dos rios tem 
menos sólidos em suspensão 
* A água que se bebe no Rio de Janeiro = vem do Rio Gandú de Paraíba e Paraíba 
 
Etapas do Tratamento de Água Potável 
= deve ser um tratamento simplificado 
 Aeração = provém em oxidar o meio orgânico = degradar a matéria orgânica 
 Gradeamento = remoção grosseira = passa por uma caixa de areia (sílica) = para facilitar o decanteamento 
 Pré-Decantação = decantação das partículas em suspensão 
 
Impureza 
 Substâncias Húmicas = apresentam substâncias muito recalcitrantes. 
 Partículas Coloidais = partículas que não decantam 
 Microorganismos em geral 
* só decanta as partículas que tem peso = as que não têm deve-se coagular e depois fluocular = as partículas estão 
suspensas porque apresenta a mesma carga (-) 
Clarificação 
= pH ajustado; Boa agitação; ??? 
 Coagulação = adsorve as partículas em suspensão = formam-se flocos quebradiços = adiciona-se polieletrólito = 
feita num tanque para um melhor encadeamento ??? 
 Floculação = remove patogênicos 
 Sedimentação = sedimentação desses flocos 
= Processo: 
Rio (Lagoa)  Tanque de equalização (=equalizar a vazão, homogeneizar as características da água clarificada)  
Levado ao tratamento  Recalque hidráulico (= deixa a água com turbilhonamento = mistura da água no processo 
de coagulação = mistura cal e sulfato de alumínio na água) 
 = Há dois tipos de Pré-decantadores: de esgoto e inicial 
 Decantadores = para os sólidos que apresentam peso para decantar: 
 Decantador de Coméia = específico para água clarificada = devido a dificuldade das partículas decantarem 
naturalmente 
 Filtro de areia = apresenta várias camadas de areia fina e areia grossa que retém as impurezas. 
 Cloração (por o cloro para eliminar os patogênicos, Fluoração (opcional = combate a cárie) e Alcalinização (Ajuste 
do pH) 
 
Geradores de Vapor 
= Equipamento na produção de energia calorífera = serve como aquecimento 
= Água tem a capacidade de absorver e liberar mais calor na mesma proporção 
= Não há uso de bombas = já que o sistema está pressurizado, a própria pressão de vapor desloca o fluido 
= Vaporização da caldeira = o estado de vapor é alcançado quando a energia calorífera quebra as pontes de 
hidrogênio da água = liberando energia 
Variáveis a se controlar 
- Pressão de vapor (=mantê-la em equilíbrio); temperatura; nível de água 
Estrutura de uma Caldeira 
 Fornalha (câmera de combustão) = onde o combustível é queimado 
1. Câmera de Água 
2. Câmera de Vapor = está em conjunto com a câmera de água = situada acima do nível de água que recebe o 
vapor formado 
 Paredes de água = interligam a câmera de água e vapor sendo laterais, frontais ??? = formada por tubos = 
geralmente usadas em usinas de açúcar 
 
= Constituem 4 etapas: 
Geração = Onde produz o vapor 
Distribuição = pontos onde distribui o vapor ??? 
Transferência de Calor = local onde ocorre a transferência de calor proveniente do vapor 
Retorno/Recirculação de Condensadores = processo em que a água que condensa após a transferência de calor 
retorna para o gerador 
 
 Caldeira Tubulação = apresenta dois tubos = na parte superior e inferior = a fim de produzir um vapor saturado = 
para a produção de energia = após isso pode ser usado na transferência de calor no processo químico 
 Torre de resfriamento = condensa vapor 
 Condensador = objetivo de condensar o vapor (muda de fase) 
 Trocadores de calor = objetivo trocar o calor 
 
Vapor d’água 
= é produzido por aquecimento de certa quantidade de água em condições isobáricas observando um gradativo 
aumento de temperatura até a ebulição 
 
Nomenclatura dos Vapores na Fábrica 
 Vapor virgem = utilizado não primeiro equipamento 
 Vapor servido = utilizado após passar por algum equipamento após uma troca de calor (condensando ou não) 
 
Classificação do Vapor 
ÚMIDO = Vapor contaminado com água 
SATURADO = mantém um calor constante a fim de utilizar toda a unidade 
SUPERSATURADO = Sem umidade 
 
Classificação da Caldeira 
CALDEIRA A: ≥ 19,8 kgf/cm2 (≥ 1960 kgPa) 
CALDEIRA C: ≤ 5,99 kgf/cm2 (≤ 588 kgPa) 
CALDEIRA B: 1960 kgPa ≥ pressão ≥ 588 kgPa (não se enquadram nas outras duas classificações) 
Caldeira Elétrica = alimenta-se de energia elétrica = são mais simples de operação = caras, porém limpas 
Caldeira Combustível = alimenta-se de óleo combustível, gás (geralmente usada nas usinas) 
NR-13 
 Objetivo: condicionar inspeção de segurança dados de operação em caldeiras = manutenção, inspeção em 
caldeiras e vazões de pressão em tratamento de águas 
Fogotubular (Flamotubular) 
= utilizada na queima do combustível para aquecer a tubulação com fluido água e vaporiza-la 
= apresenta um pequeno porte = usado em pequenos recintos tais como hospitais e hotéis. = pode ser usado para 
esterilizar alimentos 
= Como trabalha? = inicia-se na combustão em uma câmera de combustão onde os gases de CO2 passam pelos tubos 
e aquecem a água presente na câmera de água = o vapor resultante deve ser controlado por medidores de vazão. 
Caldeira Tubular 
= água puríssima de alta pressão (vaporizada) passando pela tubulação 
= o modelo mais comum é constituído com 2 espelhos fixos = tubulação esmerilhados centrado às chamas de 
combustão 
Superaquecedor = com altas temperaturas proveniente de uma fonte aquecedora evapora a água que fez o vapor 
percorrer pela tubulação 
Descarga de fundo = remove impurezas proveniente da água usada 
“Blow-down” = pulgar 
*Como a combustão não é completa nas caldeiras = produz SO2, SO e H2O, particulados e hidrocarbonetos 
Curto Circuito = quando não há preenchimento ou passagem irregular do fluido na tubulação do equipamento 
Caldeira de tiragem do Ar Forçada = dificulta todo o caminho do fluido a fim de preencher todo o equipamento com 
o vapor pressurizado. 
 
Tratamento de Água na Industria 
 Externo = água usada antes de entrar na caldeira 
 Interno = uso de aditivos na água usada dentro da caldeira 
 Combinado = utilização dos dois métodos 
 
Tratamento de Água em Caldeiras 
 Troca Iônica = para água com dureza menores que 80mg/L = reação de dupla troca entre o solvente e a 
resina = após a troca, formação de resinas saturadas = limpeza com HCl = libera o cálcio e a resina volta a ser 
“anguiônica” = mais barato que a separação por membrana 
 Abrandamento por cal = reduz a dureza da água (até 80mg/L) = utiliza de íons de cálcio, bicarbonato de 
sódio e magnésio para ajuste do pH = formação de precipitado levado ao aterro industrial Abrandamento por troca iônica = Funciona como troca iônica porém a resina é regenerada através da 
lavagem por H2SO4. 
 Separação por membrana = o tamanho do poro determina o tamanho da membrana a ser utilizada = utiliza-
se em geral a osmose reversa (a solução mais concentrada migra para a água pura usando pressão ???) 
 
Permeabilidade de Osmose Reversa 
 PRIMEIRO ESTÁGIO = 16 VAZOS DE PRESSÃO = entrada da parte mais concentrada do fluido 
 SEGUNDO ESTÁGIO = 8 VAZOS DE PRESSÃO 
 
 Permeado = água que percolou a membrana 
 Concentrado = água com sais minerais não percolados (não conseguiu atravessar a membrana) 
 
Incrustação em caldeiras = criação de uma camada (geralmente carbonato e bicarbonato) que diminui drasticamente 
a transferência de calor = aumento na capacidade de uso do equipamento = aumento no consumo de combustível = 
aumento da pressão e risco de explosão